高中物理磁場(chǎng)知識(shí)點(diǎn)加例題

1、 / 10私塾國(guó)際學(xué)府學(xué)科教師輔導(dǎo)教案組長(zhǎng)審核:學(xué)員編號(hào)：年級(jí)：年級(jí)課時(shí)數(shù)：3課時(shí)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(diǎn)授課日期及時(shí)段教學(xué)內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)一 奧斯特的發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)屮通也乙斷電丙改變電流方向通電導(dǎo)體的周圍有磁場(chǎng)，即電流的周圍有磁場(chǎng)，電流的磁場(chǎng)使放在導(dǎo)體周圍的磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，磁場(chǎng)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(shí)驗(yàn)”時(shí)，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(zhǎng)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(shí)點(diǎn)二磁場(chǎng)1、

2、定義:磁場(chǎng)是磁體或運(yùn)動(dòng)電荷（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(chǎng)?？偨Y(jié)基本性質(zhì)：對(duì)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(chǎng)雖然看不見、摸不著，卻是客觀存在的物質(zhì)。方向性：磁場(chǎng)中任一點(diǎn)，小磁針北極的受力方向，即小磁針靜止時(shí)北極所指的方向，為該點(diǎn)的磁場(chǎng)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)形電流一分子電流，分子電流是每個(gè)物質(zhì)都成為一個(gè)微小的磁體。它揭示了任何磁現(xiàn)象的出現(xiàn)都是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的。3、地磁場(chǎng)：地球是一個(gè)大磁體，地球周圍存在的磁場(chǎng)叫地磁場(chǎng).如圖所示，地球磁體

3、的N極(北極)位于地理南 極附近，地球磁體的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(duì)來說差別不是很大因此，一般我們認(rèn)為在赤道正上方，距離地球表面高度相等的點(diǎn)，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱相同，且方向水平向北.在南半球，地磁場(chǎng)方向指向北上方；在北半球，地磁場(chǎng)方向指向北下方.4、磁感線 在磁場(chǎng)中畫一些有向曲線，曲線上任一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，這樣的曲線 叫做磁感線。不是客觀存在的，是人為引入的形象化直觀工具；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； 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；疏密程度表示磁場(chǎng)的

4、強(qiáng)弱；磁感線和電場(chǎng)線的比較名稱不同點(diǎn)相同點(diǎn)磁感線閉合曲線為了形象描述場(chǎng)而引入的假象曲線，實(shí)際并不存在；場(chǎng)線的疏密可以描述場(chǎng)的強(qiáng)弱；電場(chǎng)線始于正電荷，場(chǎng)線的切線方向表示場(chǎng)的方向；止于負(fù)電荷場(chǎng)線不能相交。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(chǎng)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。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。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

5、指向螺線管的 N極，示意圖如圖丙所示.甲乙丙頁(yè)絨電葢的晞場(chǎng)畫電蛭線管的圖場(chǎng)if總電盍的蹴場(chǎng)無碼換、車勻強(qiáng)且盹導(dǎo)與柔形歸軼的囁場(chǎng)根儆，管內(nèi)為勻強(qiáng)環(huán)廨電謊的兩則杲藥破和百?gòu)櫮烤€建詭處麻揚(yáng)越弱磁施且圖境蓋強(qiáng)管外為豐勻強(qiáng)蹴場(chǎng)離園環(huán)中心迪遠(yuǎn)職場(chǎng)趣弱安培 定則卜if -匚鼻IF* i 1*J1-0-TXA!| *I jg M八面囹6、磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度用于描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。 在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電直導(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，用符號(hào) B表示。雇結(jié)Jlk表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量是矢量.大?。築=F/IL (電流方向與磁感線垂直時(shí)的公式) ，

6、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(guó)際單位制單位符號(hào) T。點(diǎn)定B定：就是說磁場(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)的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和 ，滿足矢量運(yùn)算法則，也即磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量。磁感應(yīng)強(qiáng)度 B和電場(chǎng)強(qiáng)度E的比較物理意義定義式場(chǎng)的疊加單位磁感應(yīng)強(qiáng)度B描述磁場(chǎng)的性質(zhì)矢量合成電場(chǎng)強(qiáng)度E描述電場(chǎng)的性質(zhì)矢量合成7、勻強(qiáng)磁場(chǎng)定義：強(qiáng)弱、方向處處相同的磁場(chǎng)磁感線特點(diǎn)：間隔相等的平行直線實(shí)例：距離很近

7、的兩個(gè)異名磁極之間磁場(chǎng)；相隔一定距離的兩個(gè)平行放置的通電線圈之間的磁場(chǎng)【例1】根據(jù)安培假說的物理思想：磁場(chǎng)來源于運(yùn)動(dòng)電荷如果用這種思想解釋地球磁場(chǎng)的形成，根據(jù)地球上空并無相對(duì)地球定向移動(dòng)的電荷的事實(shí)那么由此推斷，地球總體上應(yīng)該是：（）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abed abcd的中心軸線00處有一無限長(zhǎng)的載流直導(dǎo)線，對(duì)該電流的磁場(chǎng)，下列說法中正確的是（）同一條側(cè)棱上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都相等四條側(cè)棱上的磁感應(yīng)強(qiáng)度都相同在直線ab上，從a到b，磁感應(yīng)強(qiáng)度是先增大后減小棱柱內(nèi)任一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度比棱柱側(cè)面上所有點(diǎn)都大安培力、安培力的方向1定義：通電導(dǎo)線受到磁場(chǎng)的

8、作用力2、大小決定因素： 電流的大小、磁場(chǎng)內(nèi)導(dǎo)線的長(zhǎng)度、導(dǎo)線相對(duì)磁場(chǎng)的位置3、計(jì)算公式:F BILsin其中，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度 B與電流I的夾角，當(dāng) 0 =0時(shí)，F(xiàn)=0，當(dāng)0 =90時(shí)，F(xiàn)=BIL。4、特點(diǎn)：同時(shí)垂直與電流方向和磁場(chǎng)方向，不管電流方向與磁場(chǎng)方向是否垂直，安培力方向總是垂直于電流 方向與磁場(chǎng)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(gè)指頭垂直，并且都跟手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，把手放 入磁場(chǎng)，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(zhǎng)度L等于連接兩個(gè)端點(diǎn)線段的長(zhǎng)度，相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端。【例1】一段電流元放

9、在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的四個(gè)位置，如圖所示，已知電流元的電流I、長(zhǎng)度L和受力F，則可以用土表示磁感應(yīng)強(qiáng)度B的是（）【例2】如圖所示，長(zhǎng)為2l的直導(dǎo)線拆成邊長(zhǎng)相等、夾角為 60的V形，并置于與其所在平 面相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)在該導(dǎo)線中通以大小為 I的電流時(shí)，該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為（）A 0 B 0.5BIIC. BIl D 2BIl【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(dòng)，我們?cè)趯?dǎo)軌所在空間內(nèi)加磁場(chǎng)，則此磁場(chǎng)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

10、導(dǎo)軌所在平面成60。角斜向下方，指向紙內(nèi)洛侖茲力1定義：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)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(shí)，F(xiàn)=qvB當(dāng)v與B平行時(shí)，F(xiàn)=0當(dāng)v與B成B角時(shí)，F(xiàn)=qvB sin 03、洛倫茲力方向的判定 一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(chǎng)，讓磁感線穿過手心，讓伸開 的四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向（或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)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。畐結(jié)1洛倫茲力方向的理解（1）洛倫茲力的方向與電荷運(yùn)動(dòng)的方向和磁場(chǎng)方向都垂直，即洛倫茲力的方向總是垂直于運(yùn)動(dòng)電荷速 度方向和磁場(chǎng)方向確定的平面。（2

11、）當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化時(shí)，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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受的洛倫茲力時(shí)，要注意將四指指向電荷運(yùn)動(dòng)的反方向。2洛倫茲力與電場(chǎng)力的比較洛倫茲力電場(chǎng)力定義磁場(chǎng)對(duì)在其中運(yùn)動(dòng)電何的作用力電場(chǎng)對(duì)放入其中電荷的作用力產(chǎn)生條件磁場(chǎng)中靜止電荷、沿磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的電荷 均不受洛倫茲力作用電場(chǎng)中的電何無論靜止，還是沿任何方向運(yùn) 動(dòng)都要受到電場(chǎng)力作用方向由左手疋則判疋洛倫茲力方向一定垂直于磁場(chǎng)方向以及 電何運(yùn)動(dòng)方向（電何運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向 不一疋垂直）方向由電何正負(fù)、電場(chǎng)方向決定正電何受力方向與電場(chǎng)方向一致，負(fù)電何 受力方向與電場(chǎng)方向相反大小f=qvB（v丄B）與電荷運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)F

12、=qE與電荷運(yùn)動(dòng)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B-O,f-O; f-0, B不一定為零 E-0,F-0; F-0,E-0事項(xiàng)電荷正負(fù)電荷正負(fù)洛倫茲力方向與速度方向一定垂直，而電場(chǎng)力的方向與速度方向無必然聯(lián)系。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(duì)運(yùn)動(dòng)電荷永遠(yuǎn)不做功，而安培力對(duì)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(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)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(duì)帶電粒子不做功.帶電粒子沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入磁場(chǎng)，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng).洛倫茲力提供帶

13、電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力.v2mvqvB m R D由牛頓第二定律得r，則粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑qB，運(yùn)動(dòng)周期 qB .帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，確定圓心和運(yùn)動(dòng)半徑，畫出粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡圓心的確定：畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡中任意兩點(diǎn)(一般是射入和射出磁場(chǎng)的兩點(diǎn))的洛倫茲力的方向，兩洛 倫茲力延長(zhǎng)線的交點(diǎn)即為圓心；或利用一根弦的中垂線，結(jié)合一點(diǎn)洛倫茲力的延長(zhǎng)線作出圓心位置.,由公式t 360T求出粒子在磁半徑的確定和計(jì)算：圓心確定以后，禾U用平面幾何關(guān)系，求出該圓的半徑.在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定：用幾何關(guān)系求出運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角 場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.幾種勻強(qiáng)磁場(chǎng)(1)帶電粒子在半無界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

14、一個(gè)負(fù)離子，質(zhì)量為 m,電量大小為q，以速率v垂直于屏S經(jīng)過小孔0射入存在著 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的真空室中， 如圖所示。磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與離子的運(yùn)動(dòng)方向垂直， 并垂 直于圖1中紙面向里.(1)求離子進(jìn)入磁場(chǎng)后到達(dá)屏S上時(shí)的位置與 0點(diǎn)的距離.(2)如果離子進(jìn)入磁場(chǎng)后經(jīng)過時(shí)間 t到達(dá)位置P,證明：直線0P與離子入射方向之間的夾角e跟t的關(guān)系是qB t。2m(2)穿過圓形磁場(chǎng)區(qū)。畫好輔助線(半徑、速度、軌跡圓的圓心、連心線)r。偏角可由tan求出。2 R0/歷時(shí)間由tmBq得出。注意：由對(duì)稱性，射出線的反向延長(zhǎng)線必過磁場(chǎng)圓的圓心。（3）穿過矩形磁場(chǎng)區(qū)。定要先畫好輔助線（半徑、速度及延長(zhǎng)線）。偏轉(zhuǎn)角由sin

15、B =L/R求出。側(cè)移由 R2=L2- （ R-y） 2解出。經(jīng)歷時(shí)間由t m得出。Bq注意，這里射出速度的反向延長(zhǎng)線與初速度延長(zhǎng)線的交點(diǎn)不再是寬度線段的中點(diǎn)，這點(diǎn)與帶電粒子在勻 強(qiáng)電場(chǎng)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(qiáng)度為 B,寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿透磁場(chǎng)時(shí)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(chǎng)的時(shí)間是帶電粒子在混合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.速度選擇器正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)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(gè)速度的大小可以由洛倫茲力和電場(chǎng)力的平衡

16、得出：速度方向必須向右。這個(gè)結(jié)論與離子帶何種電荷、電荷多少都無關(guān)。qvB=Eq , v E。在本圖中,BIXX-XX -X 乂十集X. xllxilxn金 gr 若速度小于這一速度，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，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(chǎng) 力將做負(fù)功，動(dòng)能將減小，洛倫茲力也將減小，軌跡是一條復(fù)雜曲線。某帶電粒子從圖中速度選擇器左端由中點(diǎn) 0以速度V0向右射去，從右【例1】端中心a下方的b點(diǎn)以速度V1射出；若增大磁感應(yīng)強(qiáng)度 B,該粒子將打到a點(diǎn)上 方的c點(diǎn)，且有a

17、c=ab，則該粒子帶 電；第二次射出時(shí)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(chǎng)組成，若速度選：X X X X擇器區(qū)域勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，而速度選擇器外偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為R，則同位素離子的T的交變電壓就可以了，即2 mBqB2，同一兀素的各種同位素離子在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)半徑為RqB B2質(zhì)量m E例題2:質(zhì)譜儀是一種測(cè)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(chǎng)電壓 U加速后垂直進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，到達(dá)記 錄它的照相底片 P上，設(shè)離子在P上的位置到入口

18、處 S1的距離為x,不計(jì)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， A0處帶正電的粒子源發(fā)出帶正電的粒子以速度Vo垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半個(gè)周期，到達(dá) A時(shí)在AA處有向上的電場(chǎng)，粒子被加速，速率由Vo增大到V，然后粒子以V在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半個(gè)周期，到達(dá)A時(shí)，在A2A2處有向下的電場(chǎng)，粒子又一次被加速，速率由v增大到V2，如此繼續(xù)下去，每當(dāng)粒子經(jīng)過交界面時(shí)都被加速?gòu)亩俣炔粩嗟卦龃?，帶電粒子在磁?chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期2 mBq，為達(dá)到不斷加速的目的，只要加上周期也為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(gè)D形金屬盒、兩金