磁場(chǎng)期末復(fù)習(xí)課件

磁場(chǎng)專題一．磁場(chǎng)的描述及本質(zhì)二．磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線和運(yùn)動(dòng)電荷1．磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用及通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的靜止平衡1）安培力的確定；2）電路知識(shí)；3）共點(diǎn)力的平衡等知識(shí)的綜合應(yīng)用2．磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用及帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)2）在組合場(chǎng)中的分段運(yùn)動(dòng)3）在疊合場(chǎng)中的幾種情形一．磁場(chǎng)及其磁場(chǎng)的描述專題1)磁場(chǎng)的產(chǎn)生⑴磁體的周圍存在磁場(chǎng)（與電場(chǎng)一樣是一種特殊物質(zhì)）⑵電流（運(yùn)動(dòng)電荷）周圍存在磁場(chǎng)南北放置導(dǎo)線通電后發(fā)生偏轉(zhuǎn)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)電荷運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生磁場(chǎng)1、磁場(chǎng)及其描述2)磁場(chǎng)的基本性質(zhì)對(duì)放入其中的磁體、電流（運(yùn)動(dòng)電荷）有力的作用同名磁極相互排斥異名磁極相互吸引⑴⑵磁體對(duì)電流的作用⑶電流對(duì)電流的作用2、磁現(xiàn)象的電本質(zhì)安培分子電流假說：解釋磁化、消磁現(xiàn)象不顯磁性顯磁性磁化消磁總結(jié)：一切磁現(xiàn)象都是由電荷的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的1）磁感線：3、磁場(chǎng)描述2）磁感應(yīng)強(qiáng)度：描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與方向的物理量定義式：?jiǎn)挝唬禾厮估═）方向與安培力方向垂直，遵循左手定則4、地磁場(chǎng)1）地球是一個(gè)巨大的磁體.2）地磁場(chǎng):地球由于本身具有磁性而在其周圍形成的磁場(chǎng)叫地磁場(chǎng).地磁的北(N)極在地理的南極附近,地磁的南(S)極在地理的北極附近.北半球地面附近地磁豎直分量向上南半球地面附近地磁豎直分量向下。1、關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說法中正確的是（）A．由

可知，B與F成正比，與IL成反比B．由

可知，一小段通電導(dǎo)體在某處不受磁場(chǎng)力，說明此處一定無磁場(chǎng)C．通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力越大處，磁場(chǎng)一定越強(qiáng)；D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與該處通電導(dǎo)線所受安培力方向垂直。題型：對(duì)磁感線、磁感應(yīng)強(qiáng)度的認(rèn)識(shí)2、兩根長(zhǎng)直通電導(dǎo)線互相平行，電流方向相同.它們的截面處于一個(gè)等邊三角形ABC的A和B處.如圖所示，兩通電導(dǎo)線在C處的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值都是B，則C處磁場(chǎng)的總磁感應(yīng)強(qiáng)度是（）A．2B B．BC．0 D．B

DD二、電流的磁場(chǎng)安培定則（右手螺旋定則）③通電直導(dǎo)線立體圖縱截面圖橫截面圖判斷方法：判斷方法：④環(huán)形電流立體圖縱截面圖橫截面圖⑤通電螺線管判斷方法電流安培定則（二）立體圖橫截面圖縱截面圖題型:電流磁場(chǎng)方向的判斷

例、

一束電子流沿x軸正方向高速運(yùn)動(dòng)，如圖所示，則電子流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在z軸上的點(diǎn)P處的方向是（）A．沿y軸正方向B．沿y軸負(fù)方向C．沿z軸正方向D．沿z軸負(fù)方向A三．安培力及安培力作用下通電導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)1、安培力⑴方向：左手定則判斷下列導(dǎo)線的電流方向或磁場(chǎng)方向或受力方向⑵大小F=BILB⊥I如B∥I則F=0B與I成任意角F=BILsinθL為在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度2、通電導(dǎo)線在安培力作用下運(yùn)動(dòng)的定性判斷例11.如圖所示,把一根通電直導(dǎo)線AB放在馬蹄形磁鐵的正上方,導(dǎo)線可以自由移動(dòng),不計(jì)重力,當(dāng)導(dǎo)線通以向右的電流I時(shí),導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是:(從上向下看)()A.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)下降.B.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)上升.C.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)下降.D.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)上升.例10.如圖所示，原來靜止的圓形線圈通以順時(shí)針方向的電流I1,在其直徑AB上靠近B點(diǎn)放一根垂直于線圈平面的固定不動(dòng)的長(zhǎng)通電直電流I2，電流方向如圖，在磁場(chǎng)作用下圓電流I1將()A.靜止不動(dòng)B.以直徑AB為軸轉(zhuǎn)動(dòng)C.向左移動(dòng)D.向右移動(dòng)I1I2ABBCNSIABC例、如圖，有一金屬棒ab，質(zhì)量為m=5g，電阻R=1Ω，可以無摩擦地在兩條平行導(dǎo)軌上滑行。導(dǎo)軌間距離為d=10cm，電阻不計(jì)。導(dǎo)軌平面與水平面的夾角θ=30°，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向上。電源的電動(dòng)勢(shì)E=2V，內(nèi)電阻r=0.1Ω，試求變阻器取值是多少時(shí)，可使金屬棒靜止在導(dǎo)軌上。3、電流在安培力作用下的定量計(jì)算問題BGFNF受力平衡安培力的確定閉合電路歐姆定律例2、如圖，相距20cm的兩根光滑平行銅導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面傾角為θ=370，上面放著質(zhì)量為80g的金屬桿ab，整個(gè)裝置放在B=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.(1)若磁場(chǎng)方向豎直向下，要使金屬桿靜止在導(dǎo)軌上，必須通以多大的電流.(2)若磁場(chǎng)方向垂直斜面向下，要使金屬桿靜止在導(dǎo)軌上，必須通以多大的電流。BGFNF題型:通電導(dǎo)線的平衡BGFNF2、計(jì)算公式：(1)v⊥B

時(shí)：洛倫茲力最大為(2)v與B成時(shí)，（3）v∥B時(shí)：洛倫茲力最小為零n:單位體積內(nèi)的電荷數(shù)S:導(dǎo)體截面積V:電荷運(yùn)動(dòng)速度q:電荷的電量LS把安培力看作是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛侖茲力的合力B1B21、公式推導(dǎo)+vB+v四、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用專題1、洛侖茲力磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力1）大?。篎洛=qBv當(dāng)B∥v時(shí)，電荷不受洛侖茲力F=0當(dāng)B⊥v時(shí)，電荷所受洛侖茲力最大當(dāng)B與v成θ角時(shí)，F(xiàn)洛=Bqvsinθ2）方向：用左手定則判斷F洛+v注意：四指的方向?yàn)檎姾傻倪\(yùn)動(dòng)方向，或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向。1）特點(diǎn)：洛侖茲力始終與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，只改變速度的方向，而不改變速度的大小，所以洛侖茲力不做功。2）洛侖茲力與安培力的關(guān)系洛侖茲力是安培力的微觀實(shí)質(zhì)，安培力是洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)2）運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)⑴洛侖茲力提供向心力⑵軌道半徑：⑶周期：與v、r無關(guān)2、帶電粒子（不計(jì)重力）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1）運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行，做勻速直線運(yùn)動(dòng)⑷圓心、半徑、運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定①圓心的確定②半徑的確定③運(yùn)動(dòng)時(shí)間：例、如圖所示，在長(zhǎng)直導(dǎo)線中有恒電流I通過，導(dǎo)線正下方電子初速度v０方向與電流I的方向相同，電子將（）

A.沿路徑a運(yùn)動(dòng)，軌跡是圓

B.沿路徑a運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑越來越大

C.沿路徑a運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑越來越小

D.沿路徑b運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑越來越大D3、帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題分類解析OBSVθP1）帶電粒子在半無界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)MNO,LAOP4）帶電粒子在圓形磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)BABdVV300O2）帶電粒子在長(zhǎng)足夠大的長(zhǎng)方、形磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)llr1OV+qV3）帶電粒子在正方形磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)例1、如圖所示，在第Ⅰ象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一對(duì)正、負(fù)電子分別以相同速率沿與x軸成30°角的方向從原點(diǎn)射入磁場(chǎng)，則正、負(fù)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為(

)A．1∶2

B．2∶1C．1∶

D．1∶1

B[思路]

畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，利用圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律和幾何知識(shí)求出粒子的比荷．

圓軌道的圓心位于OA的中垂線上，由幾何關(guān)系可得解：由洛倫茲力公式和牛頓定律可得：例2、如圖所示，在y<0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于xOy平面并指向紙面外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一帶正電的粒子以速度v0從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)，入射方向在xOy平面內(nèi)，與x軸正向的夾角為θ.若粒子射出磁場(chǎng)的位置與O點(diǎn)的距離為L(zhǎng)，求該粒子的電荷量和質(zhì)量之比例4、一個(gè)質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子從x軸上的P（a，0）點(diǎn)以速度v，沿與x正方向成60°的方向射入第一象限內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并恰好垂直于y軸射出第一象限。求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和射出點(diǎn)的坐標(biāo)。yxoBvvaO/射出點(diǎn)坐標(biāo)為（0，）例5、如圖所示真空中寬為d的區(qū)域內(nèi)有強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向如圖，質(zhì)量m帶電-q的粒子以與CD成θ角的速度VO垂直射入磁場(chǎng)中。要使粒子必能從EF射出，則初速度VO應(yīng)滿足什么條件？EF上有粒子射出的區(qū)域？當(dāng)入射速度較小時(shí)電子從同一側(cè)射出，速率越大，軌道半徑越大；當(dāng)軌道與邊界相切時(shí)，電子恰好不能從另一側(cè)射出；當(dāng)速率大于這個(gè)臨界值時(shí)便從右邊界射出，借助幾何知識(shí)即可求解速度的臨界值；對(duì)于射出區(qū)域，只要找出上下邊界即可。（1）質(zhì)譜儀:可以用來測(cè)定帶電粒子的荷質(zhì)比。也可以在已知電量的情況下測(cè)定粒子質(zhì)量。帶電粒子質(zhì)量m，電荷量q，由電壓U加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，設(shè)軌道半徑為r

，有：4．組合場(chǎng)

（２）回旋加速器工作原理：１)電場(chǎng)加速

２)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)工作條件：周期相等例6、如圖所示的坐標(biāo)系，x軸沿水平方向，y軸沿豎直方向。在x軸上方空間的第一、第二象限內(nèi)，既無電場(chǎng)也無磁場(chǎng)，第三象限，存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直xy平面（紙面）向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在第四象限，存在沿y軸負(fù)方向、場(chǎng)強(qiáng)大小與第三象限電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)相等的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一質(zhì)量為m、電量為q的帶電質(zhì)點(diǎn)，從y軸上y=h處的P1點(diǎn)以一定的水平初速度沿x軸負(fù)方向進(jìn)入第二象限。然后經(jīng)過x軸上x=－2h處的P2點(diǎn)進(jìn)入第三象限，帶電質(zhì)點(diǎn)恰好能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，之后經(jīng)過y軸上y=－2h處的P3點(diǎn)進(jìn)入第四象限。已知重力加速度為g。求：（1）粒子到達(dá)P2點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向；（2）第三象限空間中電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；（3）帶電質(zhì)點(diǎn)在第四象限空間運(yùn)動(dòng)過程中最小速度的大小和方向。解析：（1）質(zhì)點(diǎn)從P1到P2，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律

求出（2）質(zhì)點(diǎn)從P2到P3，重力與電場(chǎng)力平衡，洛侖茲力提供向心力

Eq=mg解得方向與x軸負(fù)方向成45°角（3）質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入第四象限，水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)豎直方向的速度減小到0。此時(shí)質(zhì)點(diǎn)速度最小，即v在水平方向的分量方向沿x軸正方向例7、如圖所示，在xOy平面上內(nèi)，x軸上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直xOy平面指向紙里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，x軸下方有場(chǎng)強(qiáng)為E、方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)將一質(zhì)量為m，電量為e的電子，從y軸上M點(diǎn)由靜止釋放，要求電子進(jìn)入磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)可通過x軸上的P點(diǎn)，P點(diǎn)到原點(diǎn)的距離為L(zhǎng)，(1)M點(diǎn)到原點(diǎn)O的距離y要滿足的條件.(2)電子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)所用的時(shí)間.(2)yExBO·Pe-M解：(1)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖：（1）帶電微粒在三種場(chǎng)共存區(qū)域中做直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)其速度始終平行于磁場(chǎng)時(shí)，不受洛倫茲力，可能做勻速運(yùn)動(dòng)也可能做勻變速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)其速度垂直于磁場(chǎng)時(shí)，只能做勻速直線運(yùn)動(dòng)。（2）帶電微粒在三個(gè)場(chǎng)共同作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。必然是電場(chǎng)力和重力平衡，而洛倫茲力充當(dāng)向心力。（3）帶電微粒在三種場(chǎng)共存區(qū)域中做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)。用動(dòng)能定理求解，注意三種力做功的特點(diǎn)。5、疊合場(chǎng)問題基本題型及處理方法mgqvBEBqE1）速度選擇器（3）注意電場(chǎng)、磁場(chǎng)和速度的方向搭配。說明：（1）速度選擇器只選擇速度，與電荷的正負(fù)無關(guān)；（2）帶電粒子的穿出速度唯一電場(chǎng)力將大于洛倫茲力，帶電粒子向電場(chǎng)力方向偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能將增大，洛倫茲力也將增大；電場(chǎng)力將小于洛倫茲力，帶電粒子向磁場(chǎng)力方向偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，動(dòng)能將減小，洛倫茲力也將減??；

＋＋＋＋＋＋＋v等離子體發(fā)電機(jī)（磁流體發(fā)電）

電磁流量計(jì)霍爾效應(yīng)所以，流量Q=V體積/t=vS=vd2=dU/BEB例8、一個(gè)帶電微粒在圖示的正交勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。則該帶電微粒必然帶

，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?/p>

。若已知圓半徑為r，電場(chǎng)強(qiáng)度為E磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則線速度為

。2）帶電微粒在重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力共同作用下的運(yùn)動(dòng)例9．如圖所示，空間某一區(qū)域內(nèi)同時(shí)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。帶電微粒a、b、c所帶電荷電性和電量都相同，以相同的速率在此空間分別向右、向左、向里做勻速運(yùn)動(dòng)。有以下判斷：①它們都帶負(fù)電；②它們都帶正電；③b的質(zhì)量最大；④a的質(zhì)量最大。以上判斷正確的是（）A．①③B．②④C．①④D．②③abcEB負(fù)A

逆時(shí)針v1v2mgqv1BqEf1NmgqEmgqv2BqEh1h2S例10、設(shè)空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)為E和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如圖所示，已知帶有正電q的物塊靠在墻壁上從靜止開始下滑h1恰好離開墻壁。物塊在重力電場(chǎng)力和洛侖茲力的作用下，隨后沿曲線再下落h2到P點(diǎn)沿與水平方向成θ

角做直線運(yùn)動(dòng)。試求1）克服摩擦力做的功。2）P點(diǎn)到墻壁的水平距離P例６．質(zhì)量為m帶電量為q的小球套在豎直放置的絕緣桿上，球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向如圖所示，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。小球由靜止釋放后沿桿下滑。設(shè)桿足夠長(zhǎng)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)也足夠大，求運(yùn)動(dòng)過程中小球的最大加速度和最大速度。EBqEqvBmgfN最大加速度為g，此時(shí)有：qvB=qE，N=0，f=0當(dāng)摩擦力和重力大小相等時(shí)，小球速度達(dá)到最大若將磁場(chǎng)反向，其余條件不變。最大加速度和最大速度又各是多少？EBqEqvBmgfN開始的加速度最大為摩擦力等于重力時(shí)速度最大，為如圖，在平板MN的上方有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向如圖。許多質(zhì)量為m帶電量為+q的粒子，以相同的速率v沿位于紙面內(nèi)的各個(gè)方向，由小孔O射入磁場(chǎng)區(qū)域。不計(jì)重力，不計(jì)粒子間的相互影響。下列圖中陰影部分表示帶電粒子可能經(jīng)過的區(qū)域，其中。哪個(gè)圖是正確的？（）A總結(jié)：此種情形向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡都是半徑相同的圓，通過旋轉(zhuǎn)圓的辦法，就可以把這些不同圓的軌跡找到，同時(shí)也可找到有關(guān)要求的范圍。當(dāng)大量的帶電粒子以相同的速率從同一位置射入時(shí)：1)如從同一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時(shí)，速度與邊