高中物理磁場知識點加例題

1、私塾國際學(xué)府學(xué)科教師輔導(dǎo)教案 組長審核： 學(xué)員編號： 年 級： 年級 課時數(shù)：3課時 學(xué)員姓名： 輔導(dǎo)科目：物理 學(xué)科教師：楊振授課主題教學(xué)目的教學(xué)重點授課日期及時段教學(xué)內(nèi)容 知識點一 奧斯特的發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)通電導(dǎo)體的周圍有磁場，即電流的周圍有磁場，電流的磁場使放在導(dǎo)體周圍的磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，磁場的方向跟電流的方向有關(guān)這種現(xiàn)象叫做電流的磁效應(yīng)【例1】在做“奧斯特實驗”時，下列操作中現(xiàn)象最明顯的是()A沿電流方向放置磁針，使磁針在導(dǎo)線的延長線上B沿電流方向放置磁針，使磁針在導(dǎo)線的正下方C電流沿南北方向放置在磁針的正上方D電流沿東西方向放置在磁針的正上方知識點二 磁場1、 定義：磁場是磁體或運動電荷

2、（或電流）周圍存在的一種特殊物質(zhì)，它能夠傳遞磁體與磁體、磁體與電流、電流與電流之間的相互作用，這種物質(zhì)叫磁場?；拘再|(zhì)：對放入其中的磁體或電流產(chǎn)生力的作用。其他性質(zhì)：物質(zhì)性：磁體具有物質(zhì)性，磁場雖然看不見、摸不著，卻是客觀存在的物質(zhì)。方向性：磁場中任一點，小磁針北極的受力方向，即小磁針靜止時北極所指的方向，為該點的磁場方向。2、 安培分子電流假說：在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流分子電流，分子電流是每個物質(zhì)都成為一個微小的磁體。它揭示了任何磁現(xiàn)象的出現(xiàn)都是由運動電荷產(chǎn)生的。3、地磁場：地球是一個大磁體，地球周圍存在的磁場叫地磁場如圖所示，地球磁體的N極(北極)位于地理南極附近，地

3、球磁體的S極(南極)位于地理北極附近雖然地磁兩極與地理兩極并不重合，但它們的位置相對來說差別不是很大因此，一般我們認(rèn)為：(1)在赤道正上方，距離地球表面高度相等的點，磁場的強弱相同，且方向水平向北(2)在南半球，地磁場方向指向北上方；在北半球，地磁場方向指向北下方4、磁感線在磁場中畫一些有向曲線，曲線上任一點的切線方向表示該點的磁場方向，這樣的曲線叫做磁感線。（1）不是客觀存在的，是人為引入的形象化直觀工具；（2）每一點切線方向表示該點磁場的方向，也就是磁感應(yīng)強度的方向；（3）是閉合的曲線，在磁體外部由N極至S極，在磁體的內(nèi)部由S極至N，磁線不相切不相交；（4）疏密程度表示磁場的強弱；（5）磁

4、感線和電場線的比較名稱不同點相同點磁感線閉合曲線為了形象描述場而引入的假象曲線，實際并不存在；場線的疏密可以描述場的強弱；場線的切線方向表示場的方向；場線不能相交。電場線始于正電荷，止于負(fù)電荷5、用安培定則來判斷直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管中電流的磁場方向。A右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向，示意圖如圖甲所示。B讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁感線的方向，示意圖如圖乙所示。C右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流方向一致，拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向，或拇指指向螺線管的

5、N極，示意圖如圖丙所示6、磁感應(yīng)強度（1）磁感應(yīng)強度用于描述磁場的強弱。（2）在磁場中垂直于磁場方向的通電直導(dǎo)線受到的磁場力F跟電流強度I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值，叫做通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強度，用符號B表示。表示磁場強弱的物理量是矢量大小：B=F/IL（電流方向與磁感線垂直時的公式），只是定義式。方向：是磁感線的切線方向，即是小磁針N極受力方向；單位：特斯拉（牛/安米），國際單位制單位符號T。點定B定：就是說磁場中某一點定了，則該處磁感應(yīng)強度的大小與方向都是定值。勻強磁場的磁感應(yīng)強度處處相等。磁場的疊加:空間某點如果同時存在兩個以上電流或磁體激發(fā)的磁場,則該點的磁感應(yīng)強度是各電流或磁體在

6、該點激發(fā)的磁場的磁感應(yīng)強度的矢量和,滿足矢量運算法則，也即磁感應(yīng)強度是矢量。磁感應(yīng)強度B和電場強度E的比較物理意義定義式場的疊加單位磁感應(yīng)強度B描述磁場的性質(zhì)矢量合成電場強度E描述電場的性質(zhì)矢量合成7、勻強磁場定義：強弱、方向處處相同的磁場磁感線特點：間隔相等的平行直線實例：距離很近的兩個異名磁極之間磁場；相隔一定距離的兩個平行放置的通電線圈之間的磁場【例1】根據(jù)安培假說的物理思想：磁場來源于運動電荷如果用這種思想解釋地球磁場的形成，根據(jù)地球上空并無相對地球定向移動的電荷的事實那么由此推斷，地球總體上應(yīng)該是：（ ）A.帶負(fù)電 B.帶正電 C.不帶電 D.不能確定【例2】如圖所示，正四棱柱abe

7、d一a'b'c'd'的中心軸線00'處有一無限長的載流直導(dǎo)線，對該電流的磁場，下列說法中正確的是（ ）A.同一條側(cè)棱上各點的磁感應(yīng)強度都相等B.四條側(cè)棱上的磁感應(yīng)強度都相同C.在直線ab上，從a到b，磁感應(yīng)強度是先增大后減小D.棱柱內(nèi)任一點的磁感應(yīng)強度比棱柱側(cè)面上所有點都大安培力、安培力的方向1、定義：通電導(dǎo)線受到磁場的作用力2、大小決定因素：電流的大小、磁場內(nèi)導(dǎo)線的長度、導(dǎo)線相對磁場的位置3、計算公式：其中，為磁感應(yīng)強度B與電流I的夾角，當(dāng)=0º時，F(xiàn)=0，當(dāng)=90º時，F(xiàn)=BIL。4、特點：同時垂直與電流方向和磁場方向，不管電流方

8、向與磁場方向是否垂直，安培力方向總是垂直于電流方向與磁場方向決定的平面。5、判定定則（左手定則）：伸開左手，使拇指跟其余四個指頭垂直，并且都跟手掌在同一個平面內(nèi)，把手放入磁場，讓磁感線穿過手心，讓四指指向電流的方向，那么大拇指所指的方向即為安培力方向。彎曲導(dǎo)線的有效長度L等于連接兩個端點線段的長度，相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端?！纠?】一段電流元放在同一勻強磁場中的四個位置，如圖所示，已知電流元的電流I、長度L和受力F，則可以用表示磁感應(yīng)強度B的是( ) 【例2】如圖所示，長為2l的直導(dǎo)線拆成邊長相等、夾角為60°的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度為B，當(dāng)

9、在該導(dǎo)線中通以大小為I的電流時，該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為 （    ）A0     B0.5BIl       CBIl       D2BIl【例3】如圖所示，電源與豎直放置的光滑導(dǎo)軌相連，一金屬導(dǎo)體棒靠在導(dǎo)軌外面，為使金屬棒不動，我們在導(dǎo)軌所在空間內(nèi)加磁場，則此磁場的方向可能是  （     ）A垂直于導(dǎo)軌所在平面指向紙內(nèi)B垂直于導(dǎo)軌所在平面指向紙外C平行于導(dǎo)軌所在平面向右D與導(dǎo)軌所在

10、平面成60°角斜向下方，指向紙內(nèi) 例3 洛侖茲力1、 定義：運動電荷在磁場中受到的磁場力叫洛倫茲力，它是安培力的微觀表現(xiàn)。2、 公式：當(dāng)v與B垂直時，F(xiàn)=qvB 當(dāng)v與B平行時，F(xiàn)=0 當(dāng)v與B成角時，F(xiàn)=qvBsin3、 洛倫茲力方向的判定左手定則 伸出左手使大拇指與其余四指垂直并與手掌處于同一平面內(nèi)，將手放入磁場，讓磁感線穿過手心，讓伸開的四指指向正電荷運動的方向（或負(fù)電荷運動的反方向，即形成電流的方向），則大拇指所指的方向即洛侖茲力的方向。 1.洛倫茲力方向的理解 (1)洛倫茲力的方向與電荷運動的方向和磁場方向都垂直，即洛倫茲力的方向總是垂直于運動電荷速度方向和磁場方向確定的平

11、面。 (2)當(dāng)電荷運動方向發(fā)生變化時，洛倫茲力的方向也隨之變化。 (3)用左手定則判定負(fù)電荷的磁場中運動所受的洛倫茲力時，要注意將四指指向電荷運動的反方向。2 洛倫茲力與電場力的比較洛倫茲力電場力定義磁場對在其中運動電荷的作用力電場對放入其中電荷的作用力產(chǎn)生條件磁場中靜止電荷、沿磁場方向運動的電荷均不受洛倫茲力作用電場中的電荷無論靜止，還是沿任何方向運動都要受到電場力作用方向由左手定則判定洛倫茲力方向一定垂直于磁場方向以及電荷運動方向(電荷運動方向與磁場方向不一定垂直)方向由電荷正負(fù)、電場方向決定正電荷受力方向與電場方向一致，負(fù)電荷受力方向與電場方向相反大小f=qvB(vB)與電荷運動速度有關(guān)

12、F=qE與電荷運動速度無關(guān)做功情況一定不做功可能做正功，可能做負(fù)功，也可能不做功注意事項B=0,f=0；f=0，B不一定為零電荷正負(fù)E=0,F=0；F=0,E=0電荷正負(fù)(1)洛倫茲力方向與速度方向一定垂直，而電場力的方向與速度方向無必然聯(lián)系。(2)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，但各自的表現(xiàn)形式不同，洛倫茲力對運動電荷永遠不做功，而安培力對通電導(dǎo)線可做正功，可做負(fù)功，也可不做功。帶電粒子在勻強磁場中的運動1運動電荷所受的洛倫茲力方向始終與速度方向垂直，所以洛倫茲力只改變速度方向，不改變速度大小，洛倫茲力對帶電粒子不做功2帶電粒子沿著與磁場垂直的方向射入磁場，在勻強磁場中做勻速圓周運動3洛倫茲力提

13、供帶電粒子做圓周運動所需的向心力由牛頓第二定律得，則粒子運動的軌道半徑，運動周期4帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，確定圓心和運動半徑，畫出粒子運動的軌跡（1）圓心的確定：畫出粒子運動軌跡中任意兩點（一般是射入和射出磁場的兩點）的洛倫茲力的方向，兩洛倫茲力延長線的交點即為圓心；或利用一根弦的中垂線，結(jié)合一點洛倫茲力的延長線作出圓心位置（2）半徑的確定和計算：圓心確定以后，利用平面幾何關(guān)系，求出該圓的半徑（3）在磁場中運動時間的確定：用幾何關(guān)系求出運動軌跡所對應(yīng)的圓心角，由公式求出粒子在磁場中運動的時間幾種勻強磁場（1）帶電粒子在半無界磁場中的運動OBSvP一個負(fù)離子，質(zhì)量為m，電量大小為q，

14、以速率v垂直于屏S經(jīng)過小孔O射入存在著勻強磁場的真空室中，如圖所示。磁感應(yīng)強度B的方向與離子的運動方向垂直，并垂直于圖1中紙面向里.（1）求離子進入磁場后到達屏S上時的位置與O點的距離.（2）如果離子進入磁場后經(jīng)過時間t到達位置P，證明:直線OP與離子入射方向之間的夾角跟t的關(guān)系是。r vRvO/O（2）穿過圓形磁場區(qū)。 畫好輔助線（半徑、速度、軌跡圓的圓心、連心線）。偏角可由求出。經(jīng)歷時間由得出。 注意：由對稱性，射出線的反向延長線必過磁場圓的圓心。（3） 穿過矩形磁場區(qū)。 一定要先畫好輔助線（半徑、速度及延長線）。偏轉(zhuǎn)角由sin=L/R求出。側(cè)移由R2=L2-（R-y）2解出。經(jīng)歷時間由得

15、出。注意，這里射出速度的反向延長線與初速度延長線的交點不再是寬度線段的中點，這點與帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)結(jié)論不同！【例】如圖所示，一束電子（電量為e）以速度v垂直射入磁感強度為B，寬度為d的勻強磁場中，穿透磁場時速度方向與電子原來入射方向的夾角是30°，則電子的質(zhì)量是 ，穿透磁場的時間是 。帶電粒子在混合場中的運動v1.速度選擇器正交的勻強磁場和勻強電場組成速度選擇器。帶電粒子必須以唯一確定的速度（包括大小、方向）才能勻速（或者說沿直線）通過速度選擇器。否則將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這個速度的大小可以由洛倫茲力和電場力的平衡得出：qvB=Eq，。在本圖中，速度方向必須向右。這個結(jié)論與離子帶何種

16、電荷、電荷多少都無關(guān)。若速度小于這一速度，電場力將大于洛倫茲力，帶電粒子向電場力方向偏轉(zhuǎn)，電場力做正功，動能將增大，洛倫茲力也將增大，粒子的軌跡既不是拋物線，也不是圓，而是一條復(fù)雜曲線；若大于這一速度，將向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn)，電場力將做負(fù)功，動能將減小，洛倫茲力也將減小，軌跡是一條復(fù)雜曲線。v0abco【例1】 某帶電粒子從圖中速度選擇器左端由中點O以速度v0向右射去，從右端中心a下方的b點以速度v1射出；若增大磁感應(yīng)強度B，該粒子將打到a點上方的c點，且有ac=ab，則該粒子帶_電；第二次射出時的速度為_。 質(zhì)譜儀：如圖，它主要由靜電加速器、速度選擇器、偏轉(zhuǎn)磁場組成，若速度選擇器區(qū)域勻強電場的

17、電場強度為，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為，而速度選擇器外偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強度為，同一元素的各種同位素離子在偏轉(zhuǎn)磁場中偏轉(zhuǎn)半徑為，則同位素離子的質(zhì)量例題2：質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示，離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束（電量為q，速度可看作為零），經(jīng)加速電場電壓U加速后垂直進入有界勻強磁場，到達記錄它的照相底片P上，設(shè)離子在P上的位置到入口處S1的距離為x，不計離子重力，則下列說法正確的是（）A、若離子束是同位素，則x越大，離子質(zhì)量越大B、若離子束是同位素，則x越大，離子質(zhì)量越小C、只要x相同，則離子質(zhì)量一定相同D、只要x相同，則離子的比荷一定相同（3）回旋加速器：如圖，處帶正電的粒子源發(fā)出帶正電的粒子以速度垂直進入勻強磁場，在磁場中勻速轉(zhuǎn)動半個周期，到達時在處有向上的電場，粒子被加速，速率由增大到，然后粒子以在磁場中勻速轉(zhuǎn)動半個周期，到達時，在處有向下的電場，粒子又一次被加速，速率由增大到，如此繼續(xù)下去，每當(dāng)粒子經(jīng)過交界面時都被加速從而速度不斷地增大，帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期，為達到不斷加速的目的，只要加上周期也為的交變電壓就可以了，即、被加速粒子的最大速度決定于什么？例題3：回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其主體部分是兩個D形金屬盒、兩金屬盒處在