磁場(chǎng)知識(shí)點(diǎn)講義

1、明創(chuàng)實(shí)教育29000001高二物理 磁場(chǎng)專題 編寫(xiě)：鄭忠文翰林匯翰林匯翰林匯翰林匯課 題： 第九單元 磁場(chǎng) 類型：復(fù)習(xí)課第1課 磁場(chǎng)基本性質(zhì)一、磁場(chǎng)的描述1、磁場(chǎng)的物質(zhì)性：與電場(chǎng)一樣，也是一種物質(zhì)，是一種看不見(jiàn)而又客觀存在的特殊物質(zhì)。存在于（磁體、通電導(dǎo)線、運(yùn)動(dòng)電荷、變化電場(chǎng)、地球的）周?chē)?、基本特性：對(duì)放入其中的（磁極、電流、運(yùn)動(dòng)的電荷）有力的作用，它們的相互作用通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生。3、方向規(guī)定：磁感線在該點(diǎn)的切線方向;磁場(chǎng)中任一點(diǎn)小磁針北極(N極)的受力方向(小磁針靜止時(shí)N的指向)為該處的磁場(chǎng)方向。對(duì)磁體：外部(NS),內(nèi)部(SN)組成閉合曲線；這點(diǎn)與靜電場(chǎng)電場(chǎng)線(不成閉合曲線)不同。用安培左

2、手定則判斷4、磁感線：電場(chǎng)中引入電場(chǎng)線描述電場(chǎng)，磁場(chǎng)中引入磁感線描述磁場(chǎng)。定義： 磁場(chǎng)中人為引入的一系列曲線來(lái)描述磁場(chǎng)，曲線的切線表示該位置的磁場(chǎng)方向，其蔬密表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱。物理意義：描述磁場(chǎng)大小和方向的工具(物理摸型)，磁場(chǎng)是客觀存在的，磁感線是一種工具.不能認(rèn)為有（無(wú)）磁感線的地方有（無(wú)）磁場(chǎng)。5、磁場(chǎng)的來(lái)源：(1)永磁體（條形、蹄形） (2)通電導(dǎo)線（有各種形狀：直、曲 、環(huán)形電流、通電螺線管）(3)地球磁場(chǎng)（和條形磁鐵相似）有三個(gè)特征：(磁極位置? 赤道處磁場(chǎng)特點(diǎn)?南北半球磁場(chǎng)方向?)地磁的N極的地理位置的南極，地磁B（水平分量：（南北） 堅(jiān)直分量：南半球：垂直地面而上向；北半球：垂直地

3、面而向下。）在赤道平面上：距地球表面相等的各點(diǎn)，磁感強(qiáng)度大小相等、方向水平向北(4)變化的電場(chǎng)（后面再講法拉第電磁感應(yīng)定律和電磁波）二、電流磁場(chǎng)的方向叛斷：安培右手定則（重點(diǎn)）、直、環(huán)、通電螺線管）一定要熟悉五種典型磁場(chǎng)的磁感線空間分布（正確分析解答問(wèn)題的關(guān)?。┠X中要有各種磁源產(chǎn)生的磁感線的立體空間分布觀念，會(huì)從不同的角度看、畫(huà)、識(shí) 各種磁感線分布圖能夠?qū)⒋鸥芯€分布的立體、空間圖轉(zhuǎn)化成不同方向的平面圖（正視、符視、側(cè)視、剖視圖）三、磁現(xiàn)象的電本質(zhì)（磁產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)）后面講到光現(xiàn)象的電本質(zhì)安培分子環(huán)型電流假說(shuō)：分子、原子等物質(zhì)的微粒內(nèi)部存在一種環(huán)形電流，叫分子電流。這種環(huán)形電流使得每個(gè)物質(zhì)微粒成為一

4、個(gè)很小的磁體。這就是安培分子電流假說(shuō)。它能解釋各種磁現(xiàn)象： 軟鐵棒的磁化、高溫，猛烈的搞擊而失去磁性等。本質(zhì)：（磁體、電流、運(yùn)動(dòng)電荷）的磁場(chǎng)都是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的，并通過(guò)磁場(chǎng)相互作用的。任何磁現(xiàn)象的出現(xiàn)都以“電荷的運(yùn)動(dòng)(有形無(wú)形)”為基礎(chǔ)。一切磁現(xiàn)象歸結(jié)為：運(yùn)動(dòng)電荷（或電流）之間通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用?！半姳举|(zhì)”實(shí)質(zhì)為運(yùn)動(dòng)電荷（成形電流）：靜止的電荷在磁場(chǎng)中不會(huì)受到磁場(chǎng)力；有磁必有電(對(duì))，有電必有磁(錯(cuò))。實(shí)驗(yàn)：奧斯特沿南北方向放置的導(dǎo)線下面放置小磁針，導(dǎo)線通電后，小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。羅蘭實(shí)驗(yàn)：把大量的電荷加在橡膠盤(pán)上,然后使盤(pán)繞中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng),如圖：在盤(pán)在附近用小磁針來(lái)檢驗(yàn)運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的磁場(chǎng).結(jié)果發(fā)

5、現(xiàn)：帶電盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，而且改變轉(zhuǎn)盤(pán)方向，小磁針偏轉(zhuǎn)方向也發(fā)生轉(zhuǎn)變。此實(shí)驗(yàn)說(shuō)明；電荷運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng),即磁場(chǎng)是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生；(即：一切磁場(chǎng)都來(lái)源于運(yùn)動(dòng)電荷,揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。)四、磁感線為了描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與方向，人們想象在磁場(chǎng)中畫(huà)出的一組有方向的曲線1疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱2每一點(diǎn)切線方向表示該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向，也就是磁感應(yīng)強(qiáng)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極磁線不相切不相交。4勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線平行且距離相等沒(méi)有畫(huà)出磁感線的地方不一定沒(méi)有磁場(chǎng)5安培定則：姆指指向電流方向,四指指向磁場(chǎng)的方向.注意這里的磁感線是一個(gè)個(gè)同心圓,每點(diǎn)磁場(chǎng)方向是在該點(diǎn)切線方

6、向· *熟記常用的幾種磁場(chǎng)的磁感線：兩個(gè)重要概念：磁感強(qiáng)度B，磁通量磁感強(qiáng)度(B)從力的角度描述磁場(chǎng)性質(zhì)，磁通量()從能量角度描述磁場(chǎng)的性質(zhì)。一、磁感應(yīng)強(qiáng)度1磁場(chǎng)的最基本的性質(zhì)：對(duì)放入其中的(磁極,電流,運(yùn)動(dòng)的電荷)有力的作用, 都稱為磁場(chǎng)力。 IB時(shí),F最大=BIL；I/B時(shí),F=0。2定義B：注意情境和條件：當(dāng)IB時(shí)， B= 矢量F(B和I構(gòu)成的平面)。即既FB；也FI在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力F跟電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線長(zhǎng)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(qiáng)度 當(dāng)面積SB時(shí)，B= 單位面積的磁感線條數(shù)，B的蔬密反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱注意：磁場(chǎng)某位置B的大小，方向

7、是客觀存在的，是磁場(chǎng)本身特性的物理量。與(I大小、導(dǎo)線的長(zhǎng)短，受力)都無(wú)關(guān)。即使導(dǎo)線不載流，B照樣存在。表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量是矢量大小：B=F/IL (電流方向與磁感線垂直時(shí)的公式)方向：左手定則：是磁感線的切線方向；是小磁針N極受力方向；是小磁針靜止時(shí)N極的指向不是導(dǎo)線受力方向；不是正電荷受力方向；也不是電流方向 單位：牛/安米，也叫特斯拉，國(guó)際單位制單位符號(hào)T點(diǎn)定B定：B只與產(chǎn)生磁場(chǎng)的源及位置有關(guān)。就是說(shuō)磁場(chǎng)中某一點(diǎn)定了，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向都是定值勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度處處相等磁場(chǎng)的疊加：空間某點(diǎn)如果同時(shí)存在兩個(gè)以上電流或磁體激發(fā)的磁場(chǎng),則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是各電流或磁體在該點(diǎn)激發(fā)的

8、磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和,滿足矢量運(yùn)算法則.典型的比值定義：( B= B=k ) ( E= E= k ) ( u= ) ( R= R=) ( C= C=)磁感強(qiáng)度B： B= B= qBv = m R = B = qBv = qe B= E=BLv B= B=k(直導(dǎo)體) B=NI (螺線管)勻強(qiáng)磁場(chǎng)：是最簡(jiǎn)單，同時(shí)也是最重要的磁場(chǎng)。大小相等方向處處相同，用平行等間距的直線來(lái)表示。分布地方：異名磁極間（邊緣除外），通電螺線管內(nèi)部。二、磁通量與磁通密度（分析法拉第電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)）1磁通量：概念：磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直磁場(chǎng)方向的面積S的乘積叫穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量，B×S若面積S與B不垂直，應(yīng)以

9、B乘以S在垂直磁場(chǎng)方向上的投影面積S，即B·SB·Scos，磁通量的物理意義：穿過(guò)某一面積的磁感線條數(shù)也叫做穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量。是標(biāo)量說(shuō)明：對(duì)某一面積的磁通量，一定要指明“是哪一個(gè)面積的、方向如何”2磁通密度B：垂直磁場(chǎng)方向穿過(guò)單位面積磁力線條數(shù)，即磁感應(yīng)強(qiáng)度，是矢量3在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中求磁通量類型有：公式的適用條件：(1) 當(dāng)面積SB時(shí)。=BS 單位：韋伯Wb=T· m2(2) S/B時(shí), =0(3)B與S不垂直：應(yīng)該為B乘以S在磁場(chǎng)垂直方向上投影的面積。=B·S影=BSCos(為B與投影面的夾角)說(shuō)明：計(jì)算平面在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的。一定要明確？面積的，（方向如

10、何）沒(méi)有指明那一面積的,無(wú)意義。曲面的磁通量等于對(duì)應(yīng)投影平面的，不與線圈平面垂直，應(yīng)該算投影面積。是雙向標(biāo)量：當(dāng)有磁感線沿相反方向通過(guò)同一平面時(shí)，穿過(guò)平面的磁通量應(yīng)該為合，面積越大，低消越多。例：由于磁感線是閉合曲線，外部（NS）內(nèi)部（SN）組成閉合曲線，不同與靜電場(chǎng)電場(chǎng)線（不閉合）。所以穿過(guò)任一閉合曲面的合為零，穿過(guò)地球表面的為零。第2課散 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用安培力（左手定則）基礎(chǔ)知識(shí) 一、安培力1.安培力：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的作用力叫做安培力說(shuō)明：磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線中定向移動(dòng)的電荷有力的作用,磁場(chǎng)對(duì)這些定向移動(dòng)電荷作用力的宏觀表現(xiàn)即為安培力實(shí)驗(yàn)：注意條件IB時(shí) A:判斷受力大小(由偏角大小判斷

11、)改變I大小,偏角改變;I大小不變,改變垂直磁場(chǎng)的那部分導(dǎo)線長(zhǎng)度;改變B大小.B:F安方向與I方向B方向關(guān)系：(改變I方向；改變B方向；同時(shí)改變I和B方向)F安方向：安培左手定則，F(xiàn)安作用點(diǎn)在導(dǎo)體棒中心。（通電的閉合導(dǎo)線框受安培力為零） I/B時(shí)， F安=0，該處并非不存在磁場(chǎng)。 I與B成夾角時(shí)，F(xiàn)=BILSin (為磁場(chǎng)方向與電流方向的夾角)。有用結(jié)論：“同向電流相互吸引，反向電流相排斥”。不平行時(shí)有轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到方向相同且相互靠近的趨勢(shì)。2.安培力的計(jì)算公式：FBILsin（是I與B的夾角）； IB時(shí)，即900，此時(shí)安培力有最大值；公式：FBIL I/B時(shí)，即00，此時(shí)安培力有最小值，F(xiàn)=0;

12、I與B成夾角時(shí)，00B900時(shí)，安培力F介于0和最大值之間.3.安培力公式的適用條件:公式FBIL一般適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中IB的情況,對(duì)于非勻強(qiáng)磁場(chǎng)只是近似適用(如對(duì)電流元)但對(duì)某些特殊情況仍適用如圖所示，電流I1/I2,如I1在I2處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則I1對(duì)I2的安培力FBI2L，方向向左， I1I2同 理I2對(duì)I1，安培力向右，即同向電流相吸，異向電流相斥根據(jù)力的相互作用原理，如果是磁體對(duì)通電導(dǎo)體有力的作用，則通電導(dǎo)體對(duì)磁體有反作用力兩根通電導(dǎo)線間的磁場(chǎng)力也遵循牛頓第三定律二、左手定則1.安培力方向的判斷左手定則：伸開(kāi)左手，使拇指跟其余的四指垂直且與手掌都在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過(guò)手

13、心，并使四指指向電流方向，這時(shí)手掌所在平面跟磁感線和導(dǎo)線所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線所受安培力的方向2.安培力F的方向：F(B和I所在的平面)；即既與磁場(chǎng)方向垂直，又與通電導(dǎo)線垂直但B與I的方向不一定垂直3.安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流1三者的關(guān)系已知I,B的方向，可惟一確定F的方向；已知F、B的方向，且導(dǎo)線的位置確定時(shí)，可惟一確定I的方向；已知F,1的方向時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不能惟一確定4.由于B,I,F的方向關(guān)系常是在三維的立體空間，所以求解本部分問(wèn)題時(shí)，應(yīng)具有較好的空間想象力，要善于把立體圖畫(huà)變成易于分析的平面圖，即畫(huà)成俯視圖，剖視圖，側(cè)視圖等規(guī)律方法 1。安培力的性質(zhì)和

14、規(guī)律；公式F=BIL中L為導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，即導(dǎo)線兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端如圖所示，甲中：，乙中：L/=d(直徑）2R（半圓環(huán)且半徑為R) 如圖所示，彎曲的導(dǎo)線ACD的有效長(zhǎng)度為l，等于兩端點(diǎn)A、D所連直線的長(zhǎng)度，安培力為：F = BIl安培力的作用點(diǎn)為磁場(chǎng)中通電導(dǎo)體的幾何中心；安培力做功:做功的結(jié)果將電能轉(zhuǎn)化成其它形式的能2、安培力作用下物體的運(yùn)動(dòng)方向的判斷(1)電流元法：即把整段電流等效為多段直線電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷整段電流所受合力方向，最后確定運(yùn)動(dòng)方向(2)特殊位置法：把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置后再判斷安

15、培力方向，從而確定運(yùn)動(dòng)方向(3)等效法： 環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵，條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流或通電螺線管，通電螺線管也可以等效成很多匝的環(huán)形電流來(lái)分析(4)利用結(jié)論法：兩電流相互平行時(shí)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥；兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向相同的趨勢(shì)(5)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法：因?yàn)殡娏髦g，電流與磁體之間相互作用滿足牛頓第三定律，這樣，定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，可先分析電流在磁體磁場(chǎng)中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，再確定磁體所受電流作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向(6)分析在安培力作用下通電導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的一般步驟：畫(huà)出通

16、電導(dǎo)線所在處的磁感線方向及分布情況用左手定則確定各段通電導(dǎo)線所受安培力)據(jù)初速方向結(jié)合牛頓定律確定導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況(7)磁場(chǎng)對(duì)通電線圈的作用：若線圈面積為S，線圈中的電流強(qiáng)度為I，所在磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈平面跟磁場(chǎng)的夾角為，則線圈所受磁場(chǎng)的力矩為：M=BIScos3安培力的實(shí)際應(yīng)用第3課 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用洛侖茲力一、洛侖茲力：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力洛倫茲力電荷的定向移動(dòng)形成電流，磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力是對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用力的宏觀表現(xiàn)。推導(dǎo)：F安=B I L f洛=q B v 建立電流的微觀圖景 (物理模型)垂直于磁場(chǎng)方向上有一段長(zhǎng)為L(zhǎng)的通電導(dǎo)線，每米有n個(gè)自由電荷，每個(gè)電荷的電量為q，其定向移動(dòng)

17、的速率為v。在時(shí)間內(nèi)有vt體積的電量Q通過(guò)載面，vt體積內(nèi)的電量Q=n·vt·q導(dǎo)線中的電流I= n v q 導(dǎo)線受安培力F=B I L= B·n v q·L (nL為此導(dǎo)線中運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)目)單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷q受力f洛= q B v（1）洛倫茲力的大?。篎qvBsin(為v與B的夾角)注意： 當(dāng)vB時(shí)，f洛最大，f洛= q B v (f B v三者方向兩兩垂直且力f方向時(shí)刻與速度v垂直)導(dǎo)致粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)v/ B時(shí)，f洛=0做勻速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)v與B成夾角時(shí)，(帶電粒子沿一般方向射入磁場(chǎng))，可把v分解為(垂直B分量v,此方向勻速圓周運(yùn)動(dòng)；平行B分量v/,

18、此方向勻速直線運(yùn)動(dòng))合運(yùn)動(dòng)為等距螺旋線運(yùn)動(dòng)。磁場(chǎng)和電場(chǎng)對(duì)電荷作用力的差別：只有運(yùn)動(dòng)的電荷在磁場(chǎng)中才有可能受洛侖茲力，靜止電荷中磁場(chǎng)中不受洛侖茲力。在電場(chǎng)中無(wú)論電荷是運(yùn)動(dòng)還是靜止，都受電場(chǎng)力作用。f洛=的特點(diǎn)： 始終與速度方向垂直，對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷永不做功，而安培力可以做功。（所以少用動(dòng)能定理，多與幾何關(guān)系相結(jié)合）。不論電荷做什么性質(zhì)運(yùn)動(dòng)，軌跡如何，洛侖茲力只改變速度的方向，不能改變速度的大小，對(duì)粒子永不做功（2）洛倫茲力的方向 用左手定則來(lái)判斷(難點(diǎn))實(shí)驗(yàn)：判斷f B v三者方向的關(guān)系1.洛倫茲力F的方向既垂直于磁場(chǎng)B的方向，又垂直于運(yùn)動(dòng)電荷的速度v的方向，即F總是垂直于B和v所在的平面2.使用左手

19、定則判定洛倫茲力方向：伸出左手，讓姆指跟四指垂直，且處于同一平面內(nèi)，讓磁感線穿過(guò)手心，四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)方向（當(dāng)是負(fù)電荷時(shí)，四指指向與電荷運(yùn)動(dòng)方向相反）則姆指所指方向就是該電荷所受洛倫茲力的方向說(shuō)明：正電荷運(yùn)動(dòng)方向?yàn)殡娏鞣较?即四指的指向),負(fù)電運(yùn)動(dòng)方向跟電流方向相反.（3）洛倫茲力的特點(diǎn)洛倫茲力的方向一定既垂直于電荷運(yùn)動(dòng)的方向，也垂直于磁場(chǎng)方向即洛倫茲力的方向垂直于速度和磁場(chǎng)方向決定的平面，同時(shí)，由于洛倫茲力的方向與速度的方向垂直，所以洛倫茲力的瞬時(shí)功率PFvcos90o0，即洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功二、洛倫茲力與安培力的關(guān)系1.洛倫茲力是單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力，而安培力是導(dǎo)體中所有定向稱動(dòng)

20、的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)2.洛倫茲力一定不做功，它不改變運(yùn)動(dòng)電荷的速度大小;但安培力卻可以做功三、不計(jì)重力的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.分三種情況：一是勻速直線運(yùn)動(dòng)；二是勻速圓周運(yùn)動(dòng)；三是螺旋運(yùn)動(dòng)2.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)：軌跡半徑r=mv/qB；其運(yùn)動(dòng)周期T=2m/qB (與速度大小無(wú)關(guān))3.垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)都做曲線運(yùn)動(dòng)，但有區(qū)別：垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，在電場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)(類平拋運(yùn)動(dòng))；垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則做變加速曲線運(yùn)動(dòng)(勻速圓周運(yùn)動(dòng))點(diǎn)評(píng)：凡是涉及到帶電粒子的動(dòng)能發(fā)生了變化，均與洛侖茲力無(wú)關(guān)，因?yàn)槁鍋銎澚?duì)運(yùn)動(dòng)電荷永遠(yuǎn)不做功。洛侖茲力作用下的勻速圓周運(yùn)動(dòng)求解方法

21、思路方法：明確洛侖茲力提供作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力關(guān)健：畫(huà)出運(yùn)動(dòng)軌跡圖，應(yīng)規(guī)范畫(huà)圖。才有可能找準(zhǔn)幾何關(guān)系。解題的關(guān)鍵。物理規(guī)律方程：向心力由洛倫茲力提供q B v = m R = (不能直接用)T = = 1、找圓心：（圓心的確定）因f洛一定指向圓心，f洛v任意兩個(gè)f洛的指向交點(diǎn)為圓心；任意一弦的中垂線一定過(guò)圓心；兩速度方向夾角的角平分線一定過(guò)圓心。2、求半徑：由物理規(guī)律求：q B v = m R =；由圖得出的幾何關(guān)系式求 幾何關(guān)系：速度的偏向角=偏轉(zhuǎn)圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角(回旋角)=2倍的弦切角； 相對(duì)的弦切角相等，相鄰弦切角互補(bǔ)由軌跡畫(huà)及幾何關(guān)系式列出：關(guān)于半徑的幾何關(guān)系式去求。3、求粒子的運(yùn)

22、動(dòng)時(shí)間：偏向角（圓心角、回旋角）=2倍的弦切角，即=2； 4、圓周運(yùn)動(dòng)有關(guān)的對(duì)稱規(guī)律：特別注意在文字中隱含著的臨界條件a、從同一邊界射入的粒子，又從同一邊界射出時(shí)，速度與邊界的夾角相等。b、在圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入的粒子，一定沿徑向射出。5、帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的極值問(wèn)題(1)剛好穿出磁場(chǎng)邊界的條件是帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡與邊界相切(2)當(dāng)速度v一定時(shí)，弧長(zhǎng)(或弦長(zhǎng))越長(zhǎng)，圓周角越大，則帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng)6、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中無(wú)約束情況下的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)(1)當(dāng)帶電粒子所受合外力為零時(shí)，將做勻速直線運(yùn)動(dòng)或處于靜止?fàn)顟B(tài)合外力恒定且與初速同向時(shí)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，常見(jiàn)的情況有：

23、洛倫茲力為零(即vB)，重力與電場(chǎng)力平衡，做勻速直線運(yùn)動(dòng)；或重力與電場(chǎng)力的合力恒定，做勻變速運(yùn)動(dòng)洛倫茲力F與重力和電場(chǎng)力的合力平衡，做勻速直線運(yùn)動(dòng)(2)帶電粒子所受合外力做向心力，帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)由于通常情況下，重力和電場(chǎng)力為恒力，故不能充當(dāng)向心力，所以一般情況下是重力恰好與電場(chǎng)力相平衡，洛倫茲力是以上力的合力(3)當(dāng)帶電粒子受的合力大小、方向均不斷變化時(shí)，粒子做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)規(guī)律方法 1、帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓心、半徑及時(shí)間的確定(上面專題)(1)用幾何知識(shí)確定圓心并求半徑 (2)確定軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角，求運(yùn)動(dòng)時(shí)間(3)注意圓周運(yùn)動(dòng)中有關(guān)對(duì)稱的規(guī)律 2、洛侖茲力的多解問(wèn)題(1)帶

24、電粒子電性不確定形成多解 帶電粒子可能帶正(或負(fù))電荷，在相同的初速度下，正負(fù)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡不同，導(dǎo)致雙解(2)磁場(chǎng)方向不確定形成多解 若只告知B大小，而未說(shuō)明B方向，則應(yīng)考慮因B方向不確定而導(dǎo)致的多解(3)臨界狀態(tài)不惟一形成多解帶電粒子在洛倫茲力作用下飛越有界磁場(chǎng)時(shí)，它可能穿過(guò)去，也可能偏轉(zhuǎn)1800從入射界面這邊反向飛出在光滑水平桌面上，一絕緣輕繩拉著一帶電小球在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若繩突然斷后，小球可能運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也因小球帶電電性，繩中有無(wú)拉力造成多解(4)運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性形成多解如帶電粒子在部分是電場(chǎng)，部分是磁場(chǎng)空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往具有往復(fù)性，因而形成多解第4課 專題:帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中

25、的運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí) 一、復(fù)合場(chǎng)的分類：1、復(fù)合場(chǎng)：即電場(chǎng)與磁場(chǎng)有明顯的界線,帶電粒子分別在兩個(gè)區(qū)域內(nèi)做兩種不同的運(yùn)動(dòng),即分段運(yùn)動(dòng),該類問(wèn)題運(yùn)動(dòng)過(guò)程較為復(fù)雜,但對(duì)于每一段運(yùn)動(dòng)又較為清晰易辨,往往這類問(wèn)題的關(guān)鍵在于分段運(yùn)動(dòng)的連接點(diǎn)時(shí)的速度,具有承上啟下的作用2、疊加場(chǎng)：即在同一區(qū)域內(nèi)同時(shí)有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，些類問(wèn)題看似簡(jiǎn)單，受力不復(fù)雜，但仔細(xì)分析其運(yùn)動(dòng)往往比較難以把握。二、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)電運(yùn)動(dòng)的基本分析1.當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受的合外力為0時(shí)，粒子將做勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止2.當(dāng)帶電粒子所受的合外力與運(yùn)動(dòng)方向在同一條直線上時(shí)，粒子將做變速直線運(yùn)動(dòng)3.當(dāng)帶電粒子所受的合外力充當(dāng)向心力時(shí)，粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)4

26、.當(dāng)帶電粒子所受的合外力的大小、方向均是不斷變化的時(shí)，粒子將做變加速運(yùn)動(dòng)，這類問(wèn)題一般只能用能量關(guān)系處理三、電場(chǎng)力和洛倫茲力的比較見(jiàn)下表:電場(chǎng)力洛侖茲力力存在條件作用于電場(chǎng)中所有電荷僅對(duì)運(yùn)動(dòng)著的且速度不跟磁場(chǎng)平行的電荷有洛侖茲力作用力力大小F=qE與電荷運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)F=Bqv與電荷的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)力方向力的方向與電場(chǎng)方向相同或相反，但總在同一直線上力的方向始終和磁場(chǎng)方向垂直力的效果可改變電荷運(yùn)動(dòng)速度大小和方向 只改變電荷速度的方向,不改變速度的大小做功可以對(duì)電荷做功,改變電荷的動(dòng)能不對(duì)電荷做功、不改變電荷的動(dòng)能運(yùn)動(dòng)軌跡偏轉(zhuǎn)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，軌跡為拋物線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)、軌跡為圓弧1.在電場(chǎng)中的電

27、荷，不管其運(yùn)動(dòng)與否，均受到電場(chǎng)力的作用；而磁場(chǎng)僅僅對(duì)運(yùn)動(dòng)著的、且速度與磁場(chǎng)方向不平行的電荷有洛倫茲力的作用2.電場(chǎng)力的大小FEq，與電荷的運(yùn)動(dòng)的速度無(wú)關(guān)；而洛倫茲力的大小f=Bqvsin,與電荷運(yùn)動(dòng)的速度大小和方向均有關(guān)3.電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)的方向或相同、或相反；而洛倫茲力的方向始終既和磁場(chǎng)垂直，又和速度方向垂直4.電場(chǎng)力既可以改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度大小，也可以改變電荷運(yùn)動(dòng)的方向，而洛倫茲力只能改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度方向.不能改變速度大小5.電場(chǎng)力可以對(duì)電荷做功，能改變電荷的動(dòng)能；洛倫茲力不能對(duì)電荷做功，不能改變電荷的動(dòng)能6.勻強(qiáng)電場(chǎng)中在電場(chǎng)力的作用下,運(yùn)動(dòng)電荷的偏轉(zhuǎn)軌跡為拋物線;勻強(qiáng)磁場(chǎng)中在洛倫茲力

28、的作用下,垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的電荷的偏轉(zhuǎn)軌跡為圓弧四、對(duì)于重力的考慮 重力考慮與否分三種情況（1)對(duì)于微觀粒子，如電子、質(zhì)子、離子等一般不做特殊交待就可以不計(jì)其重力，因?yàn)槠渲亓σ话闱闆r下與電場(chǎng)力或磁場(chǎng)力相比太小，可以忽略；而對(duì)于一些實(shí)際物體，如帶電小球、液滴、金屬塊等不做特殊交待時(shí)就應(yīng)當(dāng)考慮其重力（2)在題目中有明確交待的是否要考慮重力的，這種情況比較正規(guī)，也比較簡(jiǎn)單（3)對(duì)未知名的帶電粒子其重力是否忽略又沒(méi)有明確時(shí)，可采用假設(shè)法判斷，假設(shè)重力計(jì)或者不計(jì)，結(jié)合題給條件得出的結(jié)論若與題意相符則假設(shè)正確，否則假設(shè)錯(cuò)誤五、復(fù)合場(chǎng)中的特殊物理模型1粒子速度選擇器 如圖所示，粒子經(jīng)加速電場(chǎng)后得到一定的速

29、度v0，進(jìn)入正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，受到的電場(chǎng)力與洛倫茲力方向相反，若使粒子沿直線從右邊孔中出去，則有qv0BqE,v0=E/B，若v= v0=E/B，粒子做直線運(yùn)動(dòng)，與粒子電量、電性、質(zhì)量無(wú)關(guān) 若vE/B，電場(chǎng)力大，粒子向電場(chǎng)力方向偏，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能增加 若vE/B，洛倫茲力大，粒子向磁場(chǎng)力方向偏，電場(chǎng)力做負(fù)功，動(dòng)能減少2.磁流體發(fā)電機(jī)如圖所示，由燃燒室O燃燒電離成的正、負(fù)離子（等離子體）以高速。噴入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)B中在洛倫茲力作用下，正、負(fù)離子分別向上、下極板偏轉(zhuǎn)、積累，從而在板間形成一個(gè)向下的電場(chǎng)兩板間形成一定的電勢(shì)差當(dāng)qvB=qU/d時(shí)電勢(shì)差穩(wěn)定UdvB，這就相當(dāng)于一個(gè)可以對(duì)外供電的電源3.電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)原理可解釋為：如圖所示，一圓