北京市海淀區(qū)教師進修修學校高二物理磁場教學建議

第十九章磁場編輯ppt一、本章概述1.知識地位：在初中有關(guān)知識基礎(chǔ)上，結(jié)合電場一章的知識，對比研究磁場:電場—磁場，電場強度—磁感應(yīng)強度，電場力—磁場力。2.能力要求：較強的對比分析推理能力和空間想象能力。3.與力學知識的結(jié)合：應(yīng)用力學規(guī)律解決綜合問題。編輯ppt二.教學大綱要求必修：電流的磁場（A）磁感應(yīng)強度（A）地磁場（A）安培定則（B）磁性材料（A）分子電流假說（A）選修：無區(qū)別編輯ppt三、課時安排第一節(jié)1課時第二節(jié)1課時第三節(jié)1課時習題課1課時復(fù)習課和測驗1課時共5課時編輯ppt第一節(jié)磁場從實驗和事實出發(fā)回憶和學習有關(guān)知識，(2)磁極間相互作用的實驗。(3)奧斯特實驗。(4)磁場對電流作用的實驗。(5)電流與電流之間作用的實驗。(1)磁鐵吸引鐵屑的實驗。編輯ppt編輯ppt一.磁場磁感線1.磁性:磁鐵具有的吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)２.磁極:磁鐵上兩個磁性最強的區(qū)域南極：Ｓ，北極：Ｎ３．磁極之間的作用：同名磁極相互排斥；異名磁極相互吸引思考1：由上面實驗事實我們能回憶起哪些知識？編輯ppt４．磁場磁極間相互作用奧斯特實驗通電導(dǎo)線間相互作用通電導(dǎo)線在磁體周圍受力都是通過“磁場”來實現(xiàn)的無形的手磁體甲磁體乙甲磁場乙磁場思考2：與電場類比我們有什么啟示？編輯ppt5.磁場的方向:規(guī)定:在磁場中小磁針N極在某處所受磁場力的方向是該處的磁場方向思考3：電場的方向如何規(guī)定的？磁場的方向如何？編輯ppt6.磁場的形象描述：磁感線：在磁場中畫出一些有方向的曲線，在這些曲線上，每一點的切線方向都跟該點的磁場方向相同。思考4：我們是如何比較形象地描述電場的？觀察磁鐵周圍磁針的分布編輯ppt編輯ppt（1）磁感線上每一點切線方向跟該點磁場方向相同。（2）磁鐵的磁感線外部從N極指向S極（內(nèi)部從S指向N）；磁感線是閉合曲線，且任意兩條磁感線不相交；

(3)磁感線的疏密表示磁場強弱。磁感線的特點編輯ppt二.電流的磁場安培定則(右手螺旋定則)

1.用右手握住導(dǎo)線,若伸直的拇指所指方向為電流的方向,則彎曲的四指所指方向是磁感線的環(huán)繞方向思考5：電流周圍的磁場如何分布，磁感線怎樣呢？編輯ppt

2.用右手握住通電螺線管,右手彎曲的四指表示電流方向,則伸直的拇指所指方向為螺線管內(nèi)部的磁感線方向編輯ppt編輯ppt地球磁場通電直導(dǎo)線周圍磁場常見的幾種磁場的磁感線：編輯ppt編輯ppt小資料（改變世界的物理學）1、巨磁電阻效應(yīng)——磁場可以使鐵磁金屬的電阻發(fā)生改變，由磁場引起的電阻變化稱為磁致電阻。磁電阻效應(yīng)可以用來制造磁盤讀出磁頭。讀出磁盤的密度越高，就需要有更大磁電阻變化的材料?？茖W家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了巨大的磁電阻效應(yīng)，當磁場增加，電阻下降，且溫度越低，變化率越大，在4.2k低溫下磁電阻變化率可接近50%，在室溫下變化率可達11%。這種磁電阻變化效應(yīng)稱為巨磁效應(yīng)。巨磁效應(yīng)的應(yīng)用主要有⑴傳感器：傳感微弱磁場，可用于偽鈔識別、機電自動控制、汽車工業(yè)等。⑵高密度磁記錄讀出磁頭，目前密度已達1010比特/英寸2。⑶巨磁電阻隨機存儲器，主要用于計算機內(nèi)存的主要組成部分。編輯ppt

2、生物磁現(xiàn)象——磁性是物質(zhì)的屬性，可以說世界無處沒有磁，大到宇宙中的星球，小到原子核、質(zhì)子中子等微觀粒子都呈現(xiàn)出磁性。地球是一個巨大的磁體，地表磁場約3×10-5——5×10-5，月球表面只有10-9T，太陽表面與地球表面差不多。太陽表面黑子區(qū)域的磁場要比太陽表面的磁場強度高達幾百到幾千倍。人體內(nèi)也有磁場，它主要來源于（1）人體的生物電。人體心臟的生物電產(chǎn)生磁場，但非常微弱，僅10-10T。正常人腦的磁感強度僅為55×10-13T。（2）人體內(nèi)的弱磁性物質(zhì)。它們在地磁場和外磁場的作用下感應(yīng)出磁場。有少數(shù)生物內(nèi)有強磁性物質(zhì)（蜜蜂、鴿子）。

3、磁場與人體健康——磁腰帶、磁鞋墊、磁療表等，放在病變組織處對一部分病人以及對某些疾病有一定的療效，如腰積勞損、扭挫傷、高血壓等。這種療法可稱為靜磁療法。近年來靜磁療法又發(fā)展成為經(jīng)絡(luò)磁場療法。認為磁場作用于穴位上時，可疏通經(jīng)絡(luò)、調(diào)整氣血、促進血液循環(huán)，起到一定的治療作用?，F(xiàn)在還是輔助手段，近年來，一門新興的磁醫(yī)學正在發(fā)展中。編輯ppt練習1：如圖所示，放在通電螺線內(nèi)部中間處的小磁針，靜止時N極指向右，試判斷電源的正負極。小磁針N極的指向即為該處的磁場方向，所以在螺線管內(nèi)部磁感線由a→b，根據(jù)安培定則可判斷電流由電源的c端流出，由d端流入。故c端為正極，d端為負極。不要錯誤認為螺線管b端吸引小磁針的N極就相當于條形磁鐵的南極，關(guān)鍵要分清螺線管內(nèi)部磁感線分布。編輯ppt練習2：如圖，A和B為兩只完全相同的螺線管（管上導(dǎo)線的繞法也相同），E為一節(jié)電池。當開關(guān)S閉合后，發(fā)現(xiàn)兩只螺線管因相互吸引而靠近。若將電池反接（a端接正極，d端接負極），閉合S后，兩只螺線管的相互作用表現(xiàn)為.acbdABSE編輯ppt練習3.關(guān)于磁感線，以下說法正確的是（）A.磁感線是磁場中客觀存在的一族曲線B.磁感線起于N極，終于S極C.磁感線都是閉合曲線D.磁感線上某點處的切線方向是小磁針靜止時N極的指向，是通電導(dǎo)線在此處受力的方向答案：C編輯pptveBiveBiveBi思考6：目前我們知道了用幾種方法可以產(chǎn)生磁場？磁性的本質(zhì)是什么呢？電流周圍存在磁場對我們有什么啟示？編輯pptI在物體內(nèi)部的任意空間內(nèi)（例如虛線框內(nèi)的區(qū)域）分子環(huán)流的作用都相互抵消了，但在物體表面分子環(huán)流的總效果是形成了一圈表面電流。這層表面電流產(chǎn)生了磁場。編輯ppt磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由運動的電荷產(chǎn)生的。三.磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：安培分子電流假說（1820年）羅蘭實驗（1876年）安培分子電流假說是說明科學假說在人們認識自然奧秘中重要作用的范例。安培提出分子假說的時代，人們并不知道物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，但安培的指導(dǎo)思想是電與磁的同一性，安培抓住了通電螺線管與條形磁鐵相似的事實大膽提出分子電流假說。他的假說不僅有實驗基礎(chǔ)和指導(dǎo)思想，而且能夠解釋實驗現(xiàn)象，被證實是正確的。電流電流磁場編輯pptqqv思考1：電場的基本性質(zhì)是對放入場中的電荷有力的作用，我們用什么方法描述電場的強弱和方向的？如何描述磁場的強弱和方向呢？用“檢驗電流元”最方便I編輯ppt第二節(jié)磁感應(yīng)強度一磁感應(yīng)強度1.物理意義:反映磁場的強弱及方向2.磁場的基本性質(zhì):對放在其中的電流有力的作用編輯pptII思考：電流I(通電導(dǎo)線)在磁場中受力F的大小與哪些因素有關(guān)呢?電流I、導(dǎo)線長度L、磁場的強弱、導(dǎo)線與磁場的夾角I編輯ppt編輯ppt實驗及分析（1）I、L、位置定，當導(dǎo)線與磁場平行時；（2）I、（90o）、位置定，（3）L、（90o）、位置定，同一點：FIL即為常數(shù)（4）不同的位置一般不同不受力受力最大導(dǎo)線與磁場垂直時FLFI編輯ppt電場強度磁感應(yīng)強度qFIF檢驗電荷q受電場力FFq檢驗電流元IL受磁場力FFIL3.定義：在磁場中垂直磁場方向的通電直導(dǎo)線，受到的磁場力F與電流I和導(dǎo)線長度L乘積的比值，叫做通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強度。定義式：單位：特斯拉(T)編輯ppt4.矢量：方向即磁場方向（N極受力方向、磁感線切線方向）與磁場力方向垂直5.B是由磁場本身的性質(zhì)決定的，與F、IL無關(guān)。（如長直通電導(dǎo)線周圍的磁場為B=kI/r，其中I為場源電流）。編輯ppt幾種磁場的磁感應(yīng)強度普通永久磁鐵0.4T—0.8T電動機、變壓器鐵心0.8T—1.7T實驗室實驗裝置中磁場約30T地面附近地磁場約510–5T太陽表面附近磁場1—210–4T太陽黑子區(qū)域的磁場1—2T(Bmax=4.3T)白矮星表面的磁場10—1000T中子星表面的磁場108T編輯ppt思考：如圖所示，A、B是兩根通有大小相等、方向相反電流的直導(dǎo)線，試畫出它們中垂線上的C、D兩點的磁感應(yīng)強度的方向?！DAB6.磁場的疊加編輯pptCDAB編輯ppt

1.關(guān)于磁感應(yīng)強度，以下說法中正確的是()A、在確定的磁場中同一點的B是確定的：不同點的B可能有所不同，磁感線密的地方B較大，磁感線疏的地方B較小。B、B是矢量，根據(jù)定義B=F/IL，B的方向與F一致。C、B是矢量，B的方向與通過該點的磁感線的切線方向相同。D、上述說法都不正確。編輯ppt

2.關(guān)于磁感應(yīng)強度的大小，以下說法中正確的是（）A.一段通電導(dǎo)線在磁場中某處所受安培力大（?。?，該處磁感應(yīng)強度就大（?。〣.

磁感線密集處磁感應(yīng)強度就大C.通電導(dǎo)線在磁場中受安培力為零處，磁感應(yīng)強度一定為零D.

磁感應(yīng)強度B反比于檢驗電流元IL答案：B編輯ppt練習3．勻強磁場中長2cm的通電導(dǎo)線垂直磁場方向，當通過導(dǎo)線的電流為2A時，它受到的磁場力大小為410–3N，問：該處的磁感應(yīng)強度B是多大？若上題中，電流不變，導(dǎo)線長度減小到1cm，則它受磁場力F和該處的磁感應(yīng)強度B各是多少？若導(dǎo)線長不變，電流增大為5A，則它受磁場力F和該處的磁感應(yīng)強度B各是多少？某處的磁感應(yīng)強度由建立該磁場的場電流情況和該點的空間位置來決定，與檢驗通電直導(dǎo)線的電流強度大小、導(dǎo)線長短無關(guān)。編輯ppt

4。下列說法正確的是：A．電荷處在電場強度為零的地方，受到的電場力一定為零B．電荷在某處不受電場力作用，則該處電場強度為零C．一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力作用，則該處磁感應(yīng)強度一定為零E．表征電場中某點的強度，是把一個檢驗電荷放到該點時受到的電場力與檢驗電荷本身電量的比值F．表征磁場中某點強度，是把一小段通電導(dǎo)線放在該點時受到的磁場力與該小段導(dǎo)線的長度和電流的乘積的比值。編輯ppt思考：B可以描述某一點磁場的情況，若對某一區(qū)域（面積）如何描述磁場的情況呢？左圖的線圈若繞豎直軸轉(zhuǎn)動如何？右圖中的線圈和它的投影從場的角度有什么特點？…….編輯ppt為了定量地確定磁感線的條數(shù)跟磁感應(yīng)強度大小的關(guān)系，規(guī)定：在垂直磁場方向每平方米面積的磁感線的條數(shù)與該處的磁感應(yīng)強度大?。▎挝皇翘兀?shù)值相同。這里應(yīng)注意的是一般畫磁感線可以按上述規(guī)定的任意倍來畫圖，這種畫法只能幫助我們了解磁感應(yīng)強度大小，方向的分布，不能通過每平方米的磁感線數(shù)來得出磁感應(yīng)強度的數(shù)值。編輯ppt二.磁通量：為了描述某一面積磁場的情況（1）定義：穿過某一面積的磁感線的條數(shù)，就叫穿過這個面積的磁通量。（4）單位：韋伯，簡稱韋（Wb）。（2）規(guī)定：穿過垂直磁感應(yīng)強度方向的單位面積上的磁感線條數(shù)，就等于磁感應(yīng)強度B（3）公式（6）磁感應(yīng)強度可以看作是通過單位面積的磁通量，因此磁感應(yīng)強度也叫做磁通密度，可用Wb/m2作單位（5）標量：有正負編輯ppt思考：若平面S不跟磁場B方向垂直，如何求磁通量？SBS′應(yīng)把S平面投影到垂直磁場方向的面上，若這兩個面間夾角為，則穿過該面積的磁通量為編輯ppt第三節(jié)磁場對電流的作用力

編輯ppt思考：磁感應(yīng)強度是由什么決定的？磁感應(yīng)強度是由產(chǎn)生磁場的場電流的大小、分布和空間位置確定的。思考：磁感應(yīng)強度的定義式在什么條件下才成立？思考：垂直磁場方向放入勻強磁場的通電導(dǎo)線長1cm，通電電流強度10A，若它所受的磁場力5N，求（1）該磁場的磁感應(yīng)強度B是多少？（2）若上題中通電導(dǎo)線平行磁場方向放入該磁場中，那么磁場的磁感應(yīng)強度是多大？通電導(dǎo)線受到的磁場力是多少？只有在通電直導(dǎo)線垂直磁場方向放入勻強磁場中，公式才成立編輯ppt一.安培力1.定義：通電導(dǎo)線中的電流在磁場中受到的磁場力叫做安培力2.大小：通電導(dǎo)線垂直放在勻強磁場時

F=ILBBIBB2B1導(dǎo)線與磁場成時F=ILB1=ILBsin實際上磁場B對導(dǎo)線L的作用力就是它的垂直分量對導(dǎo)線的作用力編輯ppt

3.方向：左手定則判定。伸出左手，使拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，四指指向電流方向，則拇指所指方向就是電流所受安培力的方向。編輯ppt

1.在下列各圖中，分別標出了磁場B的方向，電流I方向和導(dǎo)線所受安培力F的方向，其中正確的是（）答案：C編輯ppt

2.下列表示磁感應(yīng)強度B、電流I、磁場對電流的作用力F的關(guān)系。圖中（B、I、F兩兩垂直,斜方向代表垂直于紙面向里或向外），正確的是：（）FIBIFBIFBFBIABCD編輯ppt

3.在赤道的正上方，一根直導(dǎo)線中流有從東向西的電流，判斷地磁場對它的作用力的方向：（）

A.向上B.向下

C.向南D.向北編輯ppt

4.在傾角為300的光滑斜面上，垂直于紙面放置一根長為l=1m、質(zhì)量為m=0.5kg的通電直導(dǎo)體棒，棒內(nèi)電流為I=2A，若加一個垂直斜面向上的勻強磁場，使之保持靜止，求磁場的磁感應(yīng)強度B的大小；若磁場沿y軸正方向，磁場的磁感應(yīng)強度B的大小又為何值？Ixy300B編輯pptIxy300BNFF=mgsin30o=2.5NB=F/IL=1.25T編輯pptIxy300BNFF=mgtg30o=2.88NB=F/IL=1.44T編輯ppt

5.如圖，兩光滑的平行金屬軌道與水平面成θ角，兩軌道間距為L，一金屬棒垂直兩軌道水平放置。金屬棒質(zhì)量為m，電阻為R，軌道上端的電源電動勢為E，內(nèi)阻為r。為使金屬棒能靜止在軌道上，可加一方向豎直向上的勻強磁場，求該磁場的磁感應(yīng)強度B應(yīng)是多大？NmgFBθB

編輯ppt沿斜面方向合力為零，則有

mgsinθ=FBcosθ(1)

FB=BIL(2)I=E/(R+r)(3)聯(lián)立(1)、(2)、(3)可得

B=mg(R+r)tanθ/ELNmgFBθB編輯pptbaRB

6.下列各圖中ab導(dǎo)體棒均垂直框架放置，畫出它們所受安培力的方向（做平面圖）。若通入電流均為I，磁感應(yīng)強度為B，ab長為l，求出各圖ab所受安培力的大小。baRB（垂直框架）baR

B（沿斜軌向上）baRB編輯ppt如圖，把一根通電的直導(dǎo)線放在條形磁鐵的兩個磁極上方。導(dǎo)線可以自由移動和轉(zhuǎn)動，則：(1)導(dǎo)線各部分受力如何？(2)導(dǎo)線將如何的運動？(3)條形磁鐵受力如何？INS7.如圖，把一根通電的直導(dǎo)線垂直放置放在條形磁鐵的上方，如何？INS編輯ppt基本思路：

1．選取研究對象——通電導(dǎo)體

2．畫出外磁場在所取研究對象處磁感線的方向（必要時分解B）；

3．根據(jù)左手定則確定通電導(dǎo)體受力的方向；

4．根據(jù)通電導(dǎo)體受力判斷其運動等；編輯ppt

8.關(guān)于左手定則的使用，下列說法中正確的是A.在電流、磁感應(yīng)強度和安培力三個物理量中，知道其中任意兩個量的方向，就可以確定第三個量的方向B.知道電流方向和磁場方向，可以唯一確定安培力的方向C.知道磁場方向和安培力的方向，可以唯一確定電流的方向D.知道電流方向和安培力的方向，可以唯一確定磁場方向F垂直于B、I所決定的平面編輯ppt①若B、I、F三者垂直，知道其中兩個量的方向，就可以判斷第三個量的方向。②若B于I不垂直，可以分解B，應(yīng)用B的垂直分量。實質(zhì)上，F(xiàn)垂直B與I所決定的平面。③對圖形的立體結(jié)構(gòu)理解要準確，必要時應(yīng)把立體圖轉(zhuǎn)化為適當?shù)钠矫鎴D。編輯ppt二.通電直導(dǎo)線間的相互作用I2I1B2B1F12F21兩根平行的通電導(dǎo)線，其上電流方向如圖所示，試求：

(1)I1在I2處產(chǎn)生磁場B1方向？

(2)I2受到I1磁場的作用力如何？

(3)I2將如何運動？

(4)I1受到I2磁場的作用力如何？編輯pptABFBAFAB電流甲電流乙磁場甲（在乙處）磁場乙（在甲處）兩個異向電流間如何？編輯ppt1.ab兩平行直導(dǎo)線水平并排放置，電流方向已在圖中標出，那么導(dǎo)線a中的電流產(chǎn)生的磁場的磁感線環(huán)繞方向及導(dǎo)線b所受的磁場力的方向分別是：

A．磁感線順時針方向，磁場力向左

B．磁感線順時針方向，磁場力向右

C．磁感線逆時針方向，磁場力向左

D．磁感線逆時針方向，磁場力向右編輯ppt

2.如圖所示，兩個完全相同的閉合導(dǎo)線環(huán)掛在光滑絕緣的水平橫桿上，當導(dǎo)線環(huán)中通有同向電流時(如下圖)，兩導(dǎo)線環(huán)的運動情況是()A.互相吸引，電流大的環(huán)其加速度也大B.互相排斥，電流小的環(huán)其加速度較大C.互相吸引，兩環(huán)加速度大小相同D.互相排斥，兩環(huán)加速度大小相同答案：CBI編輯ppt

3.如圖所示，長直導(dǎo)線與矩形閉合導(dǎo)線框處于同一豎直平面內(nèi)，長直導(dǎo)線固定不動，矩形閉合導(dǎo)線框可以自由運動。開始時長直導(dǎo)線與矩形閉合導(dǎo)線框的豎直邊平行，線框靜止不動。若直導(dǎo)線和導(dǎo)線框中同時通有圖中所示方向的電流，那么矩形閉合導(dǎo)線框的運動情況是A.靠近通電長直導(dǎo)線B.遠離通電長直導(dǎo)線C.保持靜止不動D.順時針(俯視)方向轉(zhuǎn)動編輯pptIIIF1F2F3F4B因為靠近導(dǎo)線處的磁場強，遠離導(dǎo)線處的磁場弱，所以線框左邊受磁場力大（方向向左），線框右邊受磁場力?。ǚ较蛳蛴遥?。而上、下兩邊受力大小相等，方向相反，所以合力使其向左運動。答案：A編輯ppt三.通電線圈在磁場中受到的力矩—磁力矩（介紹）Iabcd俯視圖a?dFFa?dFFa?dFFFFa?d結(jié)論:當線框平面與磁場平行時，磁力矩最大(M=nBIS)；當線框平面與磁場垂直時，磁力矩最小。編輯ppt①在線框轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)，線框所在的B的大小和方向如何？②線框轉(zhuǎn)動過程磁力矩大小變化否？③在線框轉(zhuǎn)動時，螺旋彈簧阻力矩如何變化？④電流與指針偏角的關(guān)系？磁電式儀表原理編輯ppt下面各閉合導(dǎo)線框均可以繞OOˊ軸自由轉(zhuǎn)動，開始時各線框均在如圖所示的勻強磁場中靜止不動。某一時刻各線框分別通有如圖所示的電流，那么通電后能夠繞OOˊ軸轉(zhuǎn)動的導(dǎo)線框是（）編輯ppt第二十章帶電粒子在勻強磁場中的運動編輯ppt一、本章概述1.知識地位：在安培力知識基礎(chǔ)上，研究洛倫茲力；在高一力學的基礎(chǔ)上，研究帶電粒子的運動規(guī)律。2.能力要求：較強的邏輯推理能力和空間思維能力。3.與力學知識的結(jié)合：應(yīng)用力學規(guī)律解決實際問題。編輯ppt二、課時安排第一節(jié)1.5課時第二節(jié)1.5課時習題課1課時復(fù)習課和測驗1課時共5課時教學大綱的要求必修必修加選修洛侖茲力（A）（B）帶電粒子在勻強磁場中的運動（B）質(zhì)譜儀回旋加速器（A）編輯ppt1．分析由實驗，安培力產(chǎn)生的本質(zhì)原因是什么呢？開關(guān)的閉合與斷開關(guān)系到導(dǎo)體桿是否受到安培力。開關(guān)的閉合與斷開到底有什么本質(zhì)上的不同？2．猜測運動電荷在磁場中會受到磁場力，安培力是大量運動電荷所受到的磁場力的宏觀體現(xiàn)。3．實驗（觀察）開關(guān)閉合后，AB中有定向移動的電荷，此時AB導(dǎo)體桿受到安培力。開關(guān)斷開后，AB中沒有定向移動的電荷，AB導(dǎo)體桿不受安培力。編輯ppt第一節(jié)洛侖茲力一.洛侖茲力磁場對電流有作用力（宏觀）電流是電荷的定向移動（微觀）磁場對運動電荷有作用力實驗（推理、假設(shè)）（驗證）1.分析運動的電荷受到了磁場的作用力編輯ppt2.定義：運動電荷在磁場中受到的磁場力叫做洛侖茲力3.方向：左手定則Bvf2f1(q為負）(q為正）編輯ppt練習1.判斷洛侖茲力的方向BB編輯pptvBFB練習2.判定粒子的速度方向判定磁場方向B判定粒子的電性判定粒子的受力B速度方向向外FBBFvvF編輯ppt練習3.如圖所示，在X－Y－Z三維空間中有一方向沿Z軸正方向的勻強磁場，一帶負電荷的粒子以初速度v0沿X軸正方向射入此勻強磁場。若要該粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)而能沿直線運動，則需加一勻強電場。那么此勻強電場的方向必須是（）

A.沿＋Y方向B.沿－Y方向

C.沿－Z方向D.沿－X方向編輯pptF安vIf洛Nf洛=F安安培力是大量定向移動的電荷受到的洛侖茲力的宏觀表現(xiàn)4.洛侖茲力的大?。╲與B垂直時）f洛做功否？編輯ppt思考：（l）如何用（單位體積內(nèi)含的運動電荷數(shù)n，每個電荷電量為q，電荷的平均定向移動速率是v，導(dǎo)線的橫截面積是S）n、q、v、S來表示通電導(dǎo)線中的電流強度I？（2）如何從合力的觀點出發(fā)用洛侖茲力f來表達安培力F的值？（當通電導(dǎo)線垂直于磁場時）

F=IBL=Nf……（N為導(dǎo)線中電荷總數(shù)）（4）能否根據(jù)上面的關(guān)系，推出一個運動電荷垂直于磁場方向運動時受到的洛侖茲力的大小。（5）適用條件是什么？（3）如何求得N？編輯ppt洛侖茲力的大?。╲與B垂直時）I=nqSvF=ILBF=NfN=nSLnqSvBL=nSLqvBf=qvB當電荷運動速度方向與磁感應(yīng)強度夾角為時f=qvBsinvBBB2B1qF=NqvB編輯ppt

1.電子以v=4.0105m/s的速度，垂直進入B=0.2T的勻強磁場中，已知電子的質(zhì)量m=0.9110-30kg,電荷e=1.610-19C,它受到的洛侖茲力是多大？電子的加速度多大？解：電子在勻強磁場中所受到的洛侖茲力大小

f=evB=1.610-194.01050.2N=1.2810-14N加速度大小：通常情況下，帶電粒子在磁場中運動時重力的影響可忽略不計編輯ppt（2）：勻強磁場方向垂直紙面向里，一帶電的粒子以速度v垂直進入磁場，磁場對電荷有什么作用？作用力的方向及大小如何？（3）：根據(jù)牛頓第二定律，洛侖茲力對電荷的運動將產(chǎn)生什么樣的作用？（4）：洛侖茲力會不會使電荷速度大小發(fā)生改變？為什么？（5）：電荷在以后的運動過程中所受的洛侖茲力有什么特點，在這樣的力的作用下電荷會做什么樣的運動？思考(1)：當帶電粒子q以速度v垂直進入（平行進入）勻強電場中，將做什么運動？編輯ppt二.帶電粒子在洛侖茲力作用下的運動帶電粒子（m、q)以垂直磁場方向的速度（v）進入勻強磁場（B）中的情況f垂直于B、vv、f始終與B垂直的平面共面f垂直于v洛侖茲力不做功洛侖茲力只改變v的方向，不改變v的大小帶電粒子將做什么運動呢？

即帶電粒子受到一個大小不變、方向總與粒子運動方向垂直的力帶電粒子將做勻速圓周運動編輯pptBvfBBvfBB××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××vfvf編輯ppt(1)帶電粒子做勻速圓周運動時，什么力作為向心力？(2)做勻速圓周運動的物體所受的向心力與物體質(zhì)量m、速度v和半徑r的關(guān)系如何？（3）進而由學生自己推出編輯ppt思考：

1.粒子運動軌道半徑與哪些因素有關(guān)，關(guān)系如何？

2.質(zhì)量不同電量相同的帶電粒子，若以大小相等的動量垂直進入同一勻強磁場，它們的軌道半徑關(guān)系如何？

3.速度相同，荷質(zhì)比不同的帶電粒子垂直進入同一勻強磁場，它們的軌道半徑關(guān)系如何？

4.在同一磁場中做半徑相等的圓周運動的氫、氦原子核，哪個運動速度大？編輯pptBvVm,q編輯ppt1.圓周長與圓半徑有何關(guān)系？

2.圓周運動的周期與周長和速率的關(guān)系如何？3.推出帶電粒子在磁場中的周期？周長=編輯ppt思考：

1.帶電粒子在磁場中做圓周運動的周期大小與哪些因素有關(guān)？關(guān)系如何？

2.同一帶電粒子，在磁場中做圓周運動，當它的速率增大時，其周期怎樣改變？

3.速率不同、質(zhì)量也不同的兩帶電粒子進入同一磁場做圓周運動，若它們的周期相同，則它們相同的物理量還有哪個？編輯ppt1.試畫出帶電粒子進入磁場后可能的運動軌跡m.qm.q編輯pptvO1BO2ABC2.以相同速率，不同方向垂直進入有界勻強磁場，在磁場中經(jīng)歷的時間一樣嗎？編輯ppt

3.如圖所示,有界勻強磁場邊界線SP∥MN,速率不同的同種帶電粒子從S點沿SP方向同時射入磁場.其中穿過a點的粒子,速度v1與MN垂直,穿過b點的粒子,速度v2與MN成60°角,設(shè)二粒子從S到a,b所需時間分別為t1,t2.則t1:t2為(重力不計)A.1:3B.4:3C.1:1D.3:2SPMNv160oab編輯pptSPMNv160oabO2O1編輯ppt

4.如圖所示，矩形勻強磁場區(qū)域的長為L，寬為L/2．磁感強度為B，質(zhì)量為m，電量為e的電子沿著矩形磁場的上方邊界射入磁場，欲使該電子由下方邊界穿出磁場，求：（1）電子速率v的取值范圍？（2）電子在磁場中運動時間t的變化范圍？vLL/2Bm.q編輯pptLL/2vBO1O2m.q編輯ppt小結(jié)：解決帶電粒子在勻強磁場中作勻速圓周運動的問題的關(guān)鍵，就是根據(jù)題中所給的條件，正確畫出帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動的幾何關(guān)系，畫幾何關(guān)系的關(guān)鍵是準確找出帶電粒子圓運動的圓心。正確畫出圓心的方法是（1）已知帶電粒子進入和離開磁場的速度方向，可以作出初速度和末速度的垂線，垂線的交點就是圓心；（2）如果已知初速度（或末速度）的方向和進出磁場的位置，速度方向的垂線和進出位置連線的中垂線的交點為圓心。編輯ppt

5.如下圖所示,分界面MN右側(cè)是區(qū)域足夠大的勻強磁場區(qū),現(xiàn)由O點射入兩個速度、電量、質(zhì)量都相同的正、負電粒子,重力不計,射入方向與分界面成θ角,則()A.它們在磁場中運動時間相同B.它們在磁場中做圓運動的半徑相同C.它們到達分界面的位置與O點距離相同D.它們到達分界面時速度方向相同ONMBv編輯pptONMBvO1O2編輯ppt第二節(jié)洛侖茲力的應(yīng)用編輯ppt一.對帶電粒子運動的控制OO1MNrv0R通過改變B可以改變1.若要使沿圓形區(qū)域的勻強磁場直徑方向射入的帶電粒子（m,q,v0)偏轉(zhuǎn)某一角度，B應(yīng)多大？編輯ppt

2.在半徑為R的圓形范圍內(nèi)有勻強磁場，一個電子從M點沿半徑方向以速度v0射入，從N點射出時的速度方向偏轉(zhuǎn)了600，求電子在磁場中的軌道半徑和從M點到N點的運動時間。600BMNv0600BMNv0rr300300由幾何圖形可求得電子在磁場中的圓軌道半徑r=Rctg300=1.73R電子在磁場中的軌跡弧線所對應(yīng)的圓心角為600，即1/6圓弧，所以電子在磁場中運動的時間是1/6周期，即t=T/6=m/3qBT=2r/6v0=1.73R/3v0編輯ppt

1.如圖所示，不同速度的帶電粒子沿中軸線進入正交的勻強電場和勻強磁場區(qū)域，其中部分粒子恰能沿中軸線勻速通過此區(qū)域，從右邊小孔射出。已知磁感應(yīng)強度為B，電場強度為E，不計重力，求能射出小孔的電荷的速度是多少？恰能沿中軸線做勻速運動，可見粒子所受合外力為零。即

fB=fEqv0B=qE所以v0=E/B此裝置稱為“速度選擇器”。BEmqv0二.質(zhì)譜儀編輯ppt

2.如圖所示，直線MN的一側(cè)分布有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，磁場方向垂直紙面向外。一族正離子，電量為q，質(zhì)量不等，但重力不計，由直線上的小孔O處沿垂直于直線MN亦垂直于磁場的方向射入磁場中，其初速度為v0。離子在磁場中運動半周后打在沿MN放置的照相底片上使底片感光，留下圖示中的痕跡。測得O點到痕跡的距離x，討論離子質(zhì)量與距離x的關(guān)系。Bv0O顯然，x/2=r=mv0/qB在速度、電量都相同的情況下，質(zhì)量正比于x。利用此法可以測定同位素。此部分叫做“質(zhì)譜儀”編輯ppt1.基本結(jié)構(gòu)2.基本原理照相底片速度選擇器加速電場粒子源B1B2EUqE=qvB1編輯ppt練習1.如圖所示，某種離子從靜止開始，經(jīng)加速電場加速后進入速度選擇器。速度選擇器中的磁感應(yīng)強度為B0，兩板間的電壓為U0，兩板間距為d。適當調(diào)節(jié)電壓U0，選擇某種速度的離子射出速度選擇器的小孔而進入質(zhì)譜儀。已知質(zhì)譜儀中的磁感應(yīng)強度是B，測得底片上感光點與小孔O的距離是x0。求該離子的比荷。Bv0B0U0在質(zhì)譜儀中qvB=mv2/r(1)而x0=2r(2)速度選擇器中qvB0=qU0/d(3)解得：q/m=2U0/dx0B0B編輯ppt三.回旋加速器（介紹）編輯ppt在回旋回速器中（

）

A．電場和磁場同時用來加速帶電粒子

B．只有電場用來加速帶電粒子

C．回旋回速器的半徑越大，則在交變電源固定的前提下，同一帶電粒子獲得的動能也越大。

D．一帶電粒子不斷被加速的過程中，交變電源的頻率也要不斷增加編輯ppt

1.如圖所示，兩金屬板間距為d，兩板間勻強磁場為B，磁場方向垂直紙面向里。設(shè)等離子體以水平速度v0射入磁場，并充滿兩板間的全部空間，外電路用電器電阻為R。求：電路中的電流是多少？Rv0BSRv0BS積累到兩板上的偏轉(zhuǎn)電荷形成一電場E四.磁流體發(fā)電機編輯ppt當電場增強到某一強度時，后續(xù)離子受到的電場力可以與其受到的磁場力達到動態(tài)平衡，即兩板上的電荷不再增加，于是兩板間的電壓不再增加而達到一穩(wěn)定值。電場力與磁場力相平衡qU/d=qvB所以有U=dv0B所以電路中的電流為I=U/R=dv0B/R對用電器而言，這套[磁場+等離子體]裝置就是一部發(fā)電機。這種發(fā)電方式稱為“磁流體發(fā)電”。[磁場+等離子體]裝置稱為磁流體發(fā)電機。編輯ppt相關(guān)概念解釋：等離子體：對惰性氣體或堿金屬物質(zhì)進行加熱，當溫度達到30000C以上的高溫時，這些物質(zhì)中的原子和電子的運動都極為劇烈，有些電子甚至可以脫離原子核的束縛，使原子成為電離狀態(tài)。結(jié)果，這些物質(zhì)變成自由電子、失去電子的離子以及原子核的混合物。這就是等離子體。宇宙中所有恒星都是等離子態(tài)的物質(zhì)團。等離子態(tài)是物質(zhì)的第四態(tài)。其特點是微觀上已電離，宏觀上仍呈現(xiàn)電中性。編輯ppt相關(guān)背景知識介紹：磁流體發(fā)電的研究始于20世紀50年代末，被認為是最現(xiàn)實可行、最有競爭力的直接發(fā)電方式。目前中國、美國、以色列等國家已基本上完成了實驗室的實驗階段工作，開始進入工業(yè)試驗階段。從上述的例題可以看出，利用磁流體發(fā)電，只要加快等離子體的噴射速度，增加磁場的強度，就能提高發(fā)電機的功率。因此磁流體發(fā)電涉及到磁流體動力學、等離子物理、高溫技術(shù)及材料、低溫超導(dǎo)技術(shù)和熱物理等領(lǐng)域，是一項非常復(fù)雜的工程，目前仍存在許多技術(shù)上的問題亟待解決，還沒有發(fā)展到商用階段。編輯ppt磁流體發(fā)電的物理模型編輯ppt帶電粒子在電磁場中的運動1．帶電粒子在電場中的運動是一個包含電場力、電勢能在內(nèi)的綜合性力學問題。根據(jù)粒子的受力情況，判斷粒子的運動規(guī)律以及在運動過程中動能、電勢能的相互轉(zhuǎn)化情況；或根據(jù)運動特點，分析受力情況和能量轉(zhuǎn)化等相關(guān)問題。2．帶電粒子在磁場中的運動時，運動軌跡的確定是一個難點，由于粒子的初狀態(tài)和有界磁場區(qū)域的大小不同，其運動軌跡可以是整個圓周，也可以是圓周的一部分（半圓，圓?。?，從而導(dǎo)致我們在確定粒子運動軌跡時成為一個難點。3．這部分知識與相應(yīng)的力學知識—牛頓運動定律、曲線運動（圓周運動、平拋運動）動能定理和動量守恒定律；與相應(yīng)的電磁學知識—電場力、電勢能、洛侖茲力等聯(lián)系緊密，考察的范圍廣，綜合程度高，從而成為高考中幾乎每年必考的問題。編輯ppt

1.如圖所示，質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子，從兩平行電極板正中央垂直電力線和磁力線以速度v飛入。已知兩板間距離為d，磁感應(yīng)強度為B，這時粒子恰能直線穿過電場和磁場區(qū)域（重力不計）。今將磁感應(yīng)強度增大到某值，則粒子將落到極板上。當粒子落到極板上時的動能為多少？編輯ppt

2.如圖所示,電量為q的帶電液滴,在互相垂直的勻強磁場中,做半徑為R的勻速圓周運動.已知電場強度為E,方向豎直向上,磁場方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強度為B,液滴的質(zhì)量m=,繞行方向為時針,它的線速度大小v=()EBR編輯ppt

3.有三束粒子流,分別是質(zhì)子、氘核和粒子束,它們以相同的動能垂直于正交的勻強電場和磁場的方向射入場中,氘核恰好沿直線運動,質(zhì)子和粒子都從場中射出,如圖所示則

A.a極板的電勢低于b極板

B.質(zhì)子將向a極板偏轉(zhuǎn)

C.粒子將向b極板偏轉(zhuǎn)

D.質(zhì)子射出時,動能最大ab編輯ppt洛侖茲力雖然不做功，但它會影響其它力的做功情況。例如在速度選擇器中，它就迫使電場力無法做功。但如果它大些或小些，則電場力就可能做負功或正功。4.如圖所示，在虛線框中的空間區(qū)域內(nèi)存在著豎直向下的勻強重力場和垂直紙面向里的勻強磁場。一帶電微粒在重力和磁場力的共同作用下，從a點由靜止開始運動，其運動軌跡為曲線abc。其中b點是最低點，粒子到達c點時速度又變?yōu)榱?。則下列判斷中正確的是A.該粒子一定帶正電B.a點和c點位于同一高度C.粒子在b點時速度最大D.粒子到達c點后將沿原曲線返回a點編輯ppt5.如圖所示，粒子沿中軸線進入互相正交的勻強電場和勻強磁場區(qū)域。當它以動能Ek1進入，最后從a點射出此區(qū)域時的動能為Eka。若它以動能Ek2進入時，最后從b點射出此區(qū)域。已知a、b兩點相對于中軸線對稱，求粒子從b點射出時的動能Ekb是多少？BEv0ab速度較小時，磁場力將小于電場力，粒子將向下偏轉(zhuǎn)，從a點射出。速度較大時，磁場力將大于電場力，粒子將向上偏轉(zhuǎn)，從b點射出，即E