2013高三物理第一輪總復習課件八：磁場

第三章磁場一磁場及其描述一、磁場1.磁場：一種看不見、摸不著客觀存在的物質(zhì)．2.基本性質(zhì)：磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷會有力的作用．3.磁場的方向：小磁針N極所受磁場力的方向，或小磁針靜止時N極所指的方向．⑴磁感線是閉合曲線，⑵磁感線的疏密表示磁場的強弱，磁感線上某點的切線方向表示該點的磁場方向；⑶磁感線是人們?yōu)榱诵蜗竺枋龃艌龆藶橐氲募傧刖€．二、磁場的形象描述磁感線1.磁感線：在磁場中畫出的一些有方向的假想曲線2.磁感線的特點3.常見磁場安培定則（右手螺旋定則）：對直導線，四指指磁感線方向；對環(huán)行電流，大拇指指中心軸線上的磁感線方向；對長直螺線管大拇指指螺線管內(nèi)部的磁感線方向。點電荷勢場等勢面等勢面場電線電場線+電偶極勢場+-電場線電場線等勢面等勢面電容器勢場++++++++++++++++++電場線等勢面電導塊勢場等勢面等勢面電場線電場線++++++++++++++++++++++++++++++++++【例與練】如圖所示，a、b、c三枚小磁針分別放在通電螺線管的正上方、管內(nèi)和右側(cè)．當這些小磁針靜止時，小磁針N極的指向是（）A．a(chǎn)、b、c均向左B．a(chǎn)、b、c均向右C．a(chǎn)向左，b向右，c向右D．a(chǎn)向右，b向左，c向右C⑶定義式：三、磁感應強度⑴物理意義：磁感應強度B是描述磁場強弱和方向的物理量．⑵定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，所受的力F跟電流I和導線長度l的乘積Il的比值叫做磁感應強度．磁感應強度B是矢量說明：①磁感應強度是用比值法定義的，其大小由磁場本身的性質(zhì)決定，與放入的電流I的大小、導線的長短l無關．⑷單位：特斯拉，簡稱：特，符號為T.⑸方向：磁場中某點B的方向就是該點的磁場方向，也就是放在該點的小磁針N極受力方向．【例與練】如圖所示，兩個同心放置的金屬圓環(huán)，條形磁鐵穿過圓心且與兩環(huán)平面垂直，通過兩圓環(huán)的磁通量Φa、Φb

的關系為()A．Φa＞ΦbB．Φa

＜ΦbC．Φa

＝ΦbD．不能確定A【例與練】有一小段通電導線，長為1cm，電流強度5A，把它置于磁場中，受到的磁場力為0.1N，則該處的磁感應強度B一定是()A.B=2TB.B≤2TC.B≥2TD.以上情況均可能C【例與練】在等邊三角形的三個頂點a、b、c處，各有一條長直導線垂直穿過紙面，導線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖。過c點的導線所受安培力的方向()A.與ab邊平行，豎直向上B.與ab邊平行，豎直向下C.與ab邊垂直，指向左邊D.與ab邊垂直，指向右邊二、磁場對電流的作用一．安培力的大小和方向1、定義：磁場對電流的作用力稱為安培力．2、安培力的大小F＝BIlsinθ注意：F不僅與B、I、l

有關，還與夾角θ有關；l是有效長度，不一定是導線的實際長度．彎曲導線的有效長度l等于兩端點所連直線的長度.⑴用左手定則判定：3、安培力的方向⑵安培力的方向特點：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B和I決定的平面．【例與練】判斷下面各圖F、B、I三個中未知的一個FB乙B甲IF（F垂直紙面向外）丙丙圖中磁場B的方向大致向左，具體不能確定。FI【例與練】畫出圖中通電導線棒所受安培力的方向?！罛.B×BFF化立為平4、電流間的相互作用IIII①同向電流相互吸引⑴電流間的相互作用是電流在彼此形成的磁場中受到磁場力的作用。②反向電流相互排斥【例與練】如圖所示，用兩條一樣的彈簧秤吊著一根銅棒，銅棒所在的虛線框范圍內(nèi)有垂直紙面的勻強磁場，棒中通入自左向右的電流。當棒靜止時，彈簧秤示數(shù)為F1；若將棒中電流反向，當棒靜止時，彈簧秤的示數(shù)為F2，且F2＞F1，根據(jù)上面所給的信息，可以確定（）

A．磁場的方向

B．磁感應強度的大小

C．安培力的大小

D．銅棒的重力ACD【例與練】如圖所示，兩平行光滑導軌相距0.2m，與水平面夾角為450，金屬棒MN的質(zhì)量為0.1kg，處在豎直向上磁感應強度為1T的勻強磁場中，電源電動勢為6V，內(nèi)阻為1Ω，為使MN處于靜止狀態(tài)，則電阻R應為多少？(其他電阻不計)×θBmgFNθ

【例與練】如圖所示，用兩根輕細金屬絲將質(zhì)量m，長為l的金屬棒a、b懸掛在c、d兩處，置于豎直向上的勻強磁場內(nèi)。當棒中通以從a到b的電流I后，兩懸線偏離豎直方向

角處于平衡狀態(tài)。則磁感應強度B為

。為了使棒平衡在該位置上，所需的最小磁場的磁感應強度B

為

，方向

。

IlabcdB

通電導體（線圈）在安培力作用下運動方向的判斷

1、電流元分析法：例：如圖把輕質(zhì)導線圈掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈平面。當線圈內(nèi)通入如圖方向的電流后，判斷線圈如何運動？NS

2、等效分析法：例：如圖在條形磁鐵N極處懸掛一個線圈，當線圈中通有逆時針方向的電流時，線圈將向哪個方向偏轉(zhuǎn)？NS3、結論法：⑴兩電流平行時無轉(zhuǎn)動趨勢，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥。⑵兩電流不平行相互作用時，有轉(zhuǎn)到相互平行且電流方向相同且靠近的趨勢。例：

4、特殊位置法：根據(jù)通電導體在特殊位置所受安培力的方向，判斷其運動方向，然后推廣到一般位置。例：如圖所示，蹄形磁鐵固定，通電直導線AB可自由運動，當導線中通以圖示方向的電流時，俯視導體，導體AB將（AB的重力不計）A、逆時針轉(zhuǎn)動，同時向下運動B、順時針轉(zhuǎn)動，同時向下運動C、順時針轉(zhuǎn)動，同時向上運動D、逆時針轉(zhuǎn)動，同時向上運動NSI5、轉(zhuǎn)換研究對象法：例：如圖所示，條形磁鐵平放于水平桌面上。在它的正中央上方偏右固定一根直導線，導線與磁鐵垂直?，F(xiàn)給導線中通以垂直紙面向內(nèi)的電流，磁鐵保持靜止，那么磁鐵受到的支持力和摩擦力如何變化？NS三、磁場對運動電荷的作用一．洛倫茲力的大小和方向1、定義：磁場對運動電荷的作用力叫做洛倫茲力．2、洛倫茲力的大?。篎＝qvB⑴判定方法：應用左手定則，注意四指應指向正電荷運動的方向或負電荷運動的反方向．⑵方向特點：F⊥B，F(xiàn)⊥v.即F垂直于B和v決定的面．3、洛倫茲力的方向⑴洛倫茲力的方向總是與粒子速度方向垂直．所以洛倫茲力始終不做功．【例與練】如圖所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并處于方向垂直紙面向外、強度為B的勻強磁場中，質(zhì)量為m、帶電荷量為+Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑。在滑塊下滑的過程中，下列判斷正確的是A.滑塊受到的摩擦力不變B.滑塊到達地面時的動能與B的大小無關C.滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面向下D.滑塊最終可能會沿斜面做勻速運動CD若v⊥B，帶電粒子僅受洛倫茲力作用，在垂直于磁感線的平面內(nèi)以入射速度v做勻速圓周運動．二．帶電粒子在勻強磁場中的運動規(guī)律若v∥B，帶電粒子不受洛倫茲力，在勻強磁場中做勻速直線運動．帶電粒子僅受洛倫茲力作用，在垂直于磁感線的平面內(nèi)做勻速圓周運動的基本公式：⑶周期公式：特別提醒：T的大小與軌道半徑r和運行速率v無關，⑴向心力公式：⑵軌道半徑公式：三、帶電粒子在有界磁場中的運動1．圓心的確定⑴兩種情形①已知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跡的圓心(如圖所示，圖中P為入射點，M為出射點)．②已知入射方向和出射點的位置時，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(如圖所示，P為入射點，M為出射點)．2．半徑的確定用幾何知識(勾股定理、三角函數(shù)等),求出該圓的可能半徑(或圓心角)．并注意以下兩個重要的幾何特點：⑴φ=α=2θ=ωt⑵相對的弦切角(θ)相等OvθθO′v(偏向角)AB⑴直接根據(jù)公式t=s/v或t=α/ω求出運動時間t⑵粒子在磁場中運動一周的時間為T，當粒子運動的圓弧所對應的圓心角為α時，其運動時間可由下式表示：3.運動時間的確定OvθθO′v(偏向角)AB或【例與練】如圖所示，一勻強磁場垂直穿過平面直角坐標系的第I象限，磁感應強度為B.一質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子以速度v從O點沿著與y軸夾角為30°方向進入磁場，運動到A點時速度方向與x軸的正方向相同，不計粒子重力，則（）A、粒子帶負電B、點A與x軸的距離為C、粒子由O到A經(jīng)歷的時間為D、粒子運動的速度沒有變化AC【例與練】如圖所示，帶負電的粒子垂直磁場方向進入圓形勻強磁場區(qū)域，出磁場時速度偏離原方向60°角，已知帶電粒子質(zhì)量m＝3×10-20Kg，電量q＝10-13C，速度v0＝105

m/s，磁場區(qū)域的半徑R＝3×10-1m，不計重力，求磁場的磁感應強度。rrOO′(1)速度選擇器帶電粒子在復合場中運動的應用實例②帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是qE＝qvB，即v＝E/B.②原理：離子由靜止被加速電場加速，根據(jù)動能定理可得關系式：(2)質(zhì)譜儀①構造：如圖所示，由離子源、加速電場、速度選擇器、偏轉(zhuǎn)磁場和照相底片等構成．由上面三式可得離子在底片上的位置與離子進入磁場B的點的距離，比荷q/m的值．離子在磁場中受洛倫茲力作用而偏轉(zhuǎn)，做勻速圓周運動，根據(jù)洛倫茲力提供向心力得關系式在速度選擇器A中，直線經(jīng)過須滿足qE＝qvB′，得v＝E/B′

，即只有速度為v的離子才能進入磁場B.(3)回旋加速器②原理：交流電的周期和粒子做圓周運動的周期相等，粒子在圓周運動的過程中一次一次地經(jīng)過D形盒縫隙，兩盒間的電場一次一次地反向，粒子就會被一次一次地加速．由，得，可見粒子獲得的最大動能由磁感應強度B和D形盒半徑?jīng)Q定，與加速電壓無關．①構造：如圖所示，主要由兩個半圓形的中空銅盒D1、D2構成，兩盒間留有一狹縫，置于真空中．由大型電磁鐵產(chǎn)生的勻強磁場垂直穿過盒面，由高頻振蕩器產(chǎn)生的交變電壓加在兩盒的狹縫處．【例與練】回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強磁場中，如圖所示，要增大帶電粒子射出時的動能，則下列說法中正確的是()A．增大磁場的磁感應強度B．增大勻強電場間的加速電壓C．增大D形金屬盒的半徑D．減小狹縫間的距離解析：AC【例與練】（05年廣東卷）如圖所示，在一個圓形域內(nèi)，兩個方向相反且都垂直于紙面的勻強磁場分布在以直徑A