-選修3-1 磁場部分章節(jié)講解方法探討

1、選修3-1 磁場部分章節(jié)講解方法探討151029教研張俊 內(nèi) 容舊要求新要求考點說明 復(fù)習(xí)要求的把握物理選修31磁場、磁感應(yīng)強度、磁感線I1.安培力的計算只限于電流與磁感應(yīng)強度垂直的情形2.洛侖茲力計算只限于電流與磁場方向垂直的情形注意三項原來重點內(nèi)容要求的降低，注意保留的三項級要求。雖然“地磁場、磁性材料、電磁式電表原理”等考點已被刪除但這些內(nèi)容在科學(xué)技術(shù)和社會發(fā)展中的應(yīng)用，還是應(yīng)該作初步了解。而被刪除的“分子電流假說”就不一定再復(fù)習(xí)了。通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向II安培力、安培力的方向I勻強磁場中的安培力洛侖茲力、洛侖茲力的方向I洛侖茲力公式帶電粒子在勻強磁場中的運動質(zhì)譜儀和回旋加

2、速器II磁場部分章節(jié)內(nèi)容安排磁場、磁感應(yīng)強度、磁感線磁場對電流的作用磁場對電荷的作用帶電粒子在復(fù)合場中運動一、磁場、磁感應(yīng)強度、磁感線1、常見磁場2、電流的磁場直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場特點無磁極、非勻強，且距導(dǎo)線越遠處磁場越弱與條形磁鐵的磁場相似，管內(nèi)為勻強磁場且磁場最強，管外為非勻強磁場環(huán)形電流的兩 側(cè)是N極和S極，且離圓環(huán)中心越遠，磁場越弱安培定則立體圖橫截面圖3、磁感線的特點(1)磁感線上某點的切線方向就是該點的磁場方向(2)磁感線的疏密定性地表示磁場的強弱，在磁感線較密的地方磁場較強；在磁感線較疏的地方磁場較弱(3)磁感線是閉合曲線，沒有起點和終點在磁體外部，從N極

3、指向S極；在磁體內(nèi)部，由S極指向N極(4)同一磁場的磁感線不中斷、不相交、不相切(5)磁感線是假想的曲線，客觀上不存在4、磁場的作用磁體和通電導(dǎo)體之間相互作用通電導(dǎo)體之間相互作用磁場對處在它里面的磁體或電流都有磁場力的作用.5、磁感應(yīng)強度（1）定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，所受的安培力F跟電流I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值叫磁感應(yīng)強度。說明：如果各處的磁場強弱不同，仍然可用上述方法研究磁場，只是要用一段特別短的通電導(dǎo)線來研究磁場。如果導(dǎo)線很短很短，B就是導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強度。（2）公式：B F/IL(量度式)6、磁感應(yīng)強度和電場強度對比 對應(yīng)名稱比較項目磁感應(yīng)強度B電場強度E物理意

4、義描述磁場的力的性質(zhì)的物理量描述電場的力的性質(zhì)的物理量定義式BF/IL，通電導(dǎo)線與B垂直EF/q大小決定由磁場決定，與檢驗電流無關(guān)由電場決定，與檢驗電荷無關(guān)方向矢量磁感線切線方向，小磁針N極受力方向矢量電場線切線方向，放入該點的正電荷受力方向場的疊加合磁感應(yīng)強度等于各磁場的磁感應(yīng)強度的矢量和合場強等于各個電場的場強的矢量和1、對磁感應(yīng)強度概念的理解關(guān)于磁感應(yīng)強度的說法正確的是 ()A一小段通電導(dǎo)體放在磁場A處，受到的磁場力比B處的大，說明A處的磁感應(yīng)強度比B處的磁感應(yīng)強度大B由B可知，某處的磁感應(yīng)強度的大小與放入該處的通電導(dǎo)線所受磁場力F成正比，與導(dǎo)線的IL成反比C一小段通電導(dǎo)體在磁場中某處不

5、受磁場力作用，則該處磁感應(yīng)強度一定為零D小磁針N極所受磁場力的方向就是該處磁感應(yīng)強度的方向答案D7、典型考題2、對磁感線性質(zhì)的理解關(guān)于磁感線的性質(zhì)和概念，下列說法中正確的是 ()A磁感線上某點的切線方向就是該點的磁場方向B鐵屑在磁場中的分布曲線就是磁感線C磁感線總是從磁體的N極指向S極D磁場中任意兩條磁感線均不相交答案AD3、(2012全國18)如圖所示，兩根相互平行的長直導(dǎo)線過紙面 上的M、N兩點，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流a、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點的距離均相等關(guān)于以上幾點處的磁場，下列說法正確的是 ()

6、AO點處的磁感應(yīng)強度為零Ba、b兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相反Cc、d兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同Da、c兩點處磁感應(yīng)強度的方向不同答案C二、磁場對電流的作用1安培力的大小(1)磁場和電流垂直時，F(xiàn)BILsin.(2)磁場和電流平行時：F0.2安培力的方向(1)用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)讓磁感線從掌心進入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向(2)安培力的方向特點：FB，F(xiàn)I，即F垂直于B和I決定的平面4、磁場對電流作用力的計算 如圖1所示，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng) 強度大小為B的勻強

7、磁場中，且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直線段ab、bc和cd的長度均為L，且abcbcd135.流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示導(dǎo)線段abcd所受到的磁場的作用力的合力 ()A方向沿紙面向上，大小為(1)ILBB方向沿紙面向上，大小為(1)ILBC方向沿紙面向下，大小為(1)ILBD方向沿紙面向下，大小為(1)ILB答案A5、如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡，A為水平放置的直導(dǎo)線的截面，導(dǎo)線中無電流時磁鐵對斜面的壓力為FN1；當(dāng)導(dǎo)線中有垂直紙面向外的電流時，磁鐵對斜面的壓力為FN2，則下列關(guān)于磁鐵對斜 面壓力和彈簧的伸長量的說法中正確的是 ()AFN1F

8、N2，彈簧的伸長量增大DFN1FN2，彈簧的伸長量減小答案C考點一對磁感應(yīng)強度的理解考點二安培定則的應(yīng)用和磁場的疊加考點三安培力作用下導(dǎo)體運動情況的判定考點四與安培力有關(guān)的力學(xué)綜合問題8、本節(jié)常規(guī)考點三、磁場對電荷的作用1洛倫茲力：磁場對運動電荷的作用力叫洛倫茲力2洛倫茲力的方向(1)判定方法左手定則：掌心磁感線垂直穿入掌心； 四指指向正電荷運動的方向或負電荷運動的反方向； 拇指指向洛倫茲力的方向(2)方向特點：FB，F(xiàn)v，即F垂直于B和v決定的平面(注意：洛倫茲力不做功，但是洛倫茲力分力會做功)3洛倫茲力的大小 (1)vB時，洛倫茲力F0.(0或180) (2)vB時，洛倫茲力FqvB.(9

9、0) (3)v0時，洛倫茲力F0.洛倫茲力與電場力的對比 洛倫茲力電場力性質(zhì)磁場對在其中運動的電荷的作用力電場對放入其中電荷的作用力產(chǎn)生條件v0且v不與B平行電場中的電荷一定受到電場力作用大小FqvB(vB)FqE力方向與場方向的關(guān)系一定是FB，F(xiàn)v，與電荷電性無關(guān)正電荷受力與電場方向相同，負電荷受力與電場方向相反做功情況任何情況下都不做功可能做正功、負功，也可能不做功力為零時場的情況F為零，B不一定為零F為零，E一定為零作用效果只改變電荷運動的速度方向，不改變速度大小既可以改變電荷運動的速度大小，也可以改變電荷運動的方向4、帶電粒子在磁場中運動圓心半徑角度確定圓心的方法：1、已知入射點、出射

10、點、入射方向和出射方向時，可通過入射點和出射點分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點就是圓弧軌道的圓心。2、已知入射方向、入射點和出射點的位置時，可以通過入射點作入射方向的垂線，連接入射點和出射點，作其中垂線，這兩條垂線的交點就是圓弧軌跡的圓心。3、已知粒子運動軌跡上的兩條弦，作出兩弦的垂直平分線，交點就是圓心。4、已知粒子在磁場中的入射點、入射方向和出射方向，延長或反向延長兩速度方向所在直線使之成一夾角，作出這一夾角的平分線，與過入射點的速度的垂線的交點就是圓心。5、帶電粒子在有界磁場中運動的幾種常見情形(1)直線邊界(進出磁場具有對稱性，如圖所示)(2)平行邊界(存在臨界條件

11、，如圖所示)(3)圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖所示)6、典型考題1、(2012安徽理綜19)如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場，一個帶電粒子以速度v從A點沿直徑AOB方向射入磁場，經(jīng)過t時間從C點射出磁場，OC與OB成60角現(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)?，仍從A點沿原方向射入磁場，不計重力，則粒子在磁場中的運動時間變?yōu)?()t B2t t D3t答案B2、兩極板M、N相距為d，板長為5d，兩板未帶電，板間有垂直于紙面的勻強磁場，如圖16所示，一大群電子沿平行于板的方向從各個位置以速度v射入板間，為了使電子都不從板間穿出，磁感應(yīng)強度B的范圍怎樣？(設(shè)電子電荷量為e，質(zhì)量為m)考點一

12、洛倫茲力和電場力的比較考點二帶電粒子在勻強磁場中的運動考點三 帶電粒子在勻強磁場中運動的臨界和極值問題考點四 帶電粒子在勻強磁場中運動的多解問題7、本節(jié)常規(guī)考點四、帶電粒子在復(fù)合場中運動1、復(fù)合場的分類：(1)疊加場：電場、磁場、重力場共存，或其中某兩場共存(2)組合場：電場與磁場各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊或相鄰或在同一區(qū)域，電場、磁場交替出現(xiàn)2、三中場的對比力的特點功和能的特點重力場大?。篏mg方向：豎直向下重力做功與路徑無關(guān)重力做功改變物體的重力勢能靜電場大小：FqE方向：a.正電荷受力方向與場強方向相同b.負電荷受力方向與場強方向相反電場力做功與路徑無關(guān)WqU電場力做功改變電勢能磁場洛

13、倫茲力FqvB方向可用左手定則判斷洛倫茲力不做功，不改變帶電粒子的動能3、帶電粒子在復(fù)合場中的運動形式1 靜止或勻速直線運動當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中所受合外力為零時，將處于靜止?fàn)顟B(tài)或做勻速直線運動2 勻速圓周運動當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場力大小相等，方向相反時，帶電粒子在洛倫茲力的作用下，在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運動3 較復(fù)雜的曲線運動當(dāng)帶電粒子所受合外力的大小和方向均變化，且與初速度方向不在同一直線上，粒子做非勻變速曲線運動，這時粒子運動軌跡既不是圓弧，也不是拋物線4 分階段運動帶電粒子可能依次通過幾個情況不同的組合場區(qū)域，其運動情況隨區(qū)域發(fā)生變化，其運動過程由幾種不同的運動階段組成4

14、、帶電粒子在復(fù)合場中運動的應(yīng)用實例1 質(zhì)譜儀2 回旋加速器3 速度選擇器4 磁流體發(fā)電機5. 霍爾效應(yīng)5、帶電粒子在復(fù)合場中運動的軌跡欣賞abcdsoryxo考點一帶電粒子在疊加場中的運動（無軌道約束、有軌道約束）考點二帶電粒子在組合場中的運動（求解最大值、最小值問題）考點三帶電粒子在交變電場和交變磁場中的運動模型問題的分析6、本節(jié)常規(guī)考點Wm8!hG$&fFj*a2JU3KjN%J-Jo#2AKx&sn*V5*J17roNpzdRdd(x91n-SJ9&w5mEtl$%kzAyw*(g3H8dsY-ktQc8Hh5u8INCafxw$L$bQIfhNX%+Ko(%#guvkX4QATzhBp

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