磁場(chǎng)完整分享

一、磁場(chǎng)1、磁場(chǎng)：磁體周圍存在磁場(chǎng)。類似電場(chǎng)。2、磁場(chǎng)的基本性質(zhì)：對(duì)磁體有力的作用。同名磁極相斥，異名磁極相吸。3、作用過(guò)程：通過(guò)磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)。4、磁場(chǎng)的方向：規(guī)定小磁針北極受力的方向，也即小磁針靜止時(shí)北極所指的方向，就是那一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。二、磁感線：1、作用：形象地描述磁場(chǎng)。切線方向表示磁場(chǎng)方向；疏密表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱。2、磁感線方向：外部：從N極到S極，內(nèi)部：從S極到N極。3、特點(diǎn)：不相交、不中斷閉合曲線。4、模擬磁感線：實(shí)驗(yàn)中常用鐵屑在磁場(chǎng)中被磁化的性質(zhì)，來(lái)模擬磁感線的形狀。5、條形磁體和蹄形磁體的磁感線形狀。注意：內(nèi)部：從S極到N極。常見(jiàn)（磁體）的磁場(chǎng)：①、條形磁鐵：②、蹄形磁鐵：③、勻強(qiáng)磁場(chǎng)：××××××××××××××××BB磁感線與電場(chǎng)線的聯(lián)系與區(qū)別1、磁場(chǎng)的方向：規(guī)定小磁針北極受力的方向（或小磁針靜止時(shí)北極所指的方向）2、磁感線（1）為形象描述磁場(chǎng)而假想的曲線，實(shí)際不存在（2）疏密表示強(qiáng)弱，切線方向表示磁場(chǎng)方向（3）磁鐵外部從N極到S極，內(nèi)部從S極到N極，形成閉合曲線（4）不相交1、電場(chǎng)的方向：規(guī)定正電荷所受電場(chǎng)力的方向（4）不相交（3）始于正電荷，終止于負(fù)電荷的非閉合曲線（2）疏密表示強(qiáng)弱，切線方向表示電場(chǎng)方向（1）為形象描述電場(chǎng)而假想的曲線，實(shí)際不存在2、電場(chǎng)線三、地磁場(chǎng)：1、定義：地球是個(gè)磁體，具有磁場(chǎng)，叫地磁場(chǎng)。地磁場(chǎng)的分布大致上就像一個(gè)條形磁體。各地磁感線近似平行地面。2、磁偏角：（1）地球的地理南北極與地磁場(chǎng)的南北相反。（2）地球的地理兩極與地磁場(chǎng)的兩極并不重合，磁針并非準(zhǔn)確地指南或指北，有個(gè)夾角，叫地磁偏角，簡(jiǎn)稱磁偏角。3、地磁場(chǎng)的磁感線分布圖：見(jiàn)上圖。4、說(shuō)明：宇宙中的許多天體都具有磁場(chǎng)。月球也有磁場(chǎng)。但月球不象地球那樣有一個(gè)全球性的磁場(chǎng)?；鹦且矝](méi)有全球性的磁場(chǎng)，所以火星上指南針不起作用。地磁場(chǎng)分布圖同條形磁鐵（通電螺線管）磁場(chǎng)，N極在地理南極，S極在地理北極；赤道B水平向北，南半球B斜向上，北半球B斜向下。1．分別用字母在圖中空白處標(biāo)出磁體的南北極。2．確定磁場(chǎng)方向的方法是：將一不受外力的()放入磁場(chǎng)中需測(cè)定的位置，當(dāng)小磁針在該位置靜止時(shí)，小磁針N極的指向即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。3．小磁針的指南指北性表明地球是一個(gè)()

。

4．地理的

是地磁的北南極。指南針并不指向地球的正南正北，其間有一個(gè)交角叫

。在地球兩極附近，地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度約為5×10-5T，而永久磁鐵兩極附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度約為0.5T.地磁場(chǎng)是非常弱的。5．關(guān)于磁感線的下列說(shuō)法中，正確的是（）Ａ．磁感線是真實(shí)存在于磁場(chǎng)中的有方向的曲線；Ｂ．磁感線上任一點(diǎn)的切線方向，都跟該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向相同；Ｃ．磁鐵的磁感線從磁鐵的北極出發(fā)，終止于磁鐵的南極；Ｄ．磁感線有可能出現(xiàn)相交的情況。6、下列說(shuō)法正確的是（）Ａ．磁極間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的；Ｂ．磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣也是客觀存在的的物質(zhì)；Ｃ．磁感線是實(shí)際存在的線，可由實(shí)驗(yàn)得到；Ｄ．磁感線類似于電場(chǎng)線，它總是從磁體的Ｎ極出發(fā)終止于Ｓ。-----右手螺旋定則（安培定則）四、常見(jiàn)電流的磁場(chǎng)（磁感線）：1、直線電流（電流的磁效應(yīng)）——奧斯特安培定則：姆指指向電流方向，四指指向磁場(chǎng)的方向。2、環(huán)形電流安培定則：四指繞向電流方向，大拇指方向即為環(huán)形電流中心軸線上磁場(chǎng)的方向。3、螺線管電流安培定則：四指繞向電流的方向，大拇指方向即為螺線管內(nèi)磁場(chǎng)的方向。7、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)方向五、磁感應(yīng)強(qiáng)度B-------定量描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱1、定義式：在磁場(chǎng)中垂直磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，受到的安培力跟電流和導(dǎo)線長(zhǎng)度的乘積的比值。2、公式：3、單位：特斯拉（T）4、矢量性：◆磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向：（磁場(chǎng)方向）①（規(guī)定）小磁針N極的受力方向（靜止時(shí)N極指向）②磁感線的切線8、關(guān)于磁感強(qiáng)度，正確的說(shuō)法是：（）(A)根據(jù)定義式，磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感強(qiáng)度B與F成正比，與IL成反比；(B)磁感強(qiáng)度B是矢量，方向與F的方向相同；(C)B是矢量，方向與通過(guò)該點(diǎn)的磁感線的切線方向相同；(D)在確定的磁場(chǎng)中，同一點(diǎn)的B是確定的，不同點(diǎn)的B可能不同，磁感線密的地方B大些，磁感線疏的地方B小些。9、一根長(zhǎng)10cm的通電導(dǎo)線放在磁感強(qiáng)度為0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直，受到的磁場(chǎng)力為4×10-3N，若以導(dǎo)線的中點(diǎn)為軸轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)線使導(dǎo)線和磁感線平行，則導(dǎo)線所在處的磁感強(qiáng)度為

T，導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力為

。六、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用③一般情況，F(xiàn)=IL⊥B=ILB⊥=BILsin?1、安培力：（1）大?。海?）方向：左手定則：伸開(kāi)左手，大拇指跟四指垂直，且在同一平面內(nèi)，讓磁感線穿過(guò)手心，使四指指向電流方向，則拇指指向安培力的方向。①當(dāng)I⊥B，F(xiàn)最大，F(xiàn)=ILB②當(dāng)I∥B，F(xiàn)=010、請(qǐng)用左手定則判斷下列四個(gè)圖中通電直導(dǎo)線所受安培力的方向：11、關(guān)于左手定則的使用，下列說(shuō)法中正確的是（）（A）當(dāng)ＩＢ時(shí)，在電流、磁感強(qiáng)度和安培力三個(gè)物理量中，知道其中任意兩個(gè)量的方向就可以確定第三個(gè)量的方向（B）知道電流方向和磁場(chǎng)方向，可以唯一確定安培力的方向（C）知道磁場(chǎng)方向和安培力的方向，可以唯一確定電流的方向（D）知道電荷的運(yùn)動(dòng)方向和洛倫茲力的方向，可以唯一確定磁場(chǎng)方向2、解題一般步驟：（1）判斷安培力方向（2）其它力受力分析注意選擇視圖（視角）將立體受力圖應(yīng)轉(zhuǎn)化成平面力圖（3）列力學(xué)主方程：（4）列電學(xué)輔助方程:（5）解方程及必要的討論（“答”）平衡方程牛二方程（動(dòng)能定理）F=ILBQ=Itε=IR…….12、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。13、在傾角為θ的斜面上，放置一段通有電流強(qiáng)度為I,長(zhǎng)度為L(zhǎng)，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒a，（通電方向垂直紙面向里），如圖所示，棒與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ<tanθ.欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，應(yīng)加勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)應(yīng)強(qiáng)度B最小值是多少？如果要求導(dǎo)體棒a靜止在斜面上且對(duì)斜面無(wú)壓力，則所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度又如何？七、洛倫茲力1、磁場(chǎng)力：2、洛倫茲力大?。海?）一般位置，

f=qvB

sinθ，θ是V、B之間的夾角.（1）當(dāng)V⊥B，f最大，f=qVB（2）當(dāng)V∥B，f=0（1）安培力：（2）洛倫茲力：磁場(chǎng)對(duì)電流作用（宏觀）磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用（微觀）與正電荷速度同向與負(fù)電荷速度反向注意四指方向：（電流方向）3、洛倫茲力方向：——左手定則（類似安培力）（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）左手定則：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。4、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)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。14、在圖7所示的四幅圖中，正確標(biāo)明了帶正電的粒子所受洛倫茲力F方向的是（）八、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1、當(dāng)V∥B：f=0，→勻速運(yùn)動(dòng)2、當(dāng)V⊥B：洛倫茲力總是垂直速度，永遠(yuǎn)不會(huì)做功（1）洛侖茲力提供向心力（2）軌道半徑：（3）周期：與v、r無(wú)關(guān)（4）圓心、半徑、運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定（5）洛侖洛倫茲力的方向：左手定則3、解題思路：（勻速圓周運(yùn)動(dòng)）（1）圓心半徑的確定：運(yùn)動(dòng)軌跡中任兩點(diǎn)的切線的垂線交點(diǎn)即為圓心（2）飛行時(shí)間的確定：周期、圓心角圓心角等于偏轉(zhuǎn)角ββ

運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t=θ/360×T4、帶電粒子vB時(shí)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題（1）無(wú)界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)：求運(yùn)動(dòng)的帶電粒子的周期之比、軌道半徑之比電荷之比、質(zhì)量之比、或磁感應(yīng)強(qiáng)之比、動(dòng)能之比等。15、電子、質(zhì)子、氘核、氚核，以同樣的速度垂直磁場(chǎng)方向射入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它們都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則軌道半徑最大的是（）A、氘核B、氚核C、電子D、質(zhì)子

16、兩個(gè)帶電粒子，其質(zhì)量相等，在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中只受洛侖茲力的作用而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)（）A、若半徑相等，則速率必相等B、若電荷相等，則半徑必相等C、若電荷相等，則周期必相等D、若半徑相等，則動(dòng)量必相等（2）帶電粒子在不同邊界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)

①直線邊界（進(jìn)出磁場(chǎng)具有對(duì)稱性）如下圖所示：17、如圖14所示，在虛線MN右側(cè)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電的粒子從P點(diǎn)以垂直MN的速度v進(jìn)入磁場(chǎng)，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后從Q點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)。不計(jì)粒子的重力。求：（1）P、Q兩點(diǎn)間的距離；（2）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。，18、如圖13所示，真空中有直角坐標(biāo)系xOy，P（a，－b）是坐標(biāo)系中的一個(gè)點(diǎn)，a、b均為大于0的常數(shù)。在y≥0的區(qū)域內(nèi)存在著垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子A從坐標(biāo)原點(diǎn)O以速度v0沿y軸正方向射出，粒子A恰好通過(guò)P點(diǎn)，不計(jì)粒子重力。求：（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向；（2）粒子A從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間t

19、如圖所示，在x＜0與x＞0的區(qū)域中，存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B1與B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向均垂直于紙面向里，且B1＞B2．一個(gè)帶負(fù)電荷的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O以速度v沿x軸負(fù)方向射出，要使該粒子經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后又經(jīng)過(guò)O點(diǎn)，B1與B2的比值應(yīng)滿足什么條件．d=R(1-cos?)d=Rsin?d=R(1+cos?)②平行邊界（存在臨界條件，即軌跡與邊界相切時(shí)粒子恰好不射出邊界）如圖所示：20、如圖所示，二塊水平放置、相距為d的長(zhǎng)金屬板接在電壓可調(diào)的電源上。兩板之間的右側(cè)區(qū)域存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。將噴墨打印機(jī)的噴口靠近上板下表面，從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量均為m、水平速度均為v0、帶相等電荷量的墨滴。調(diào)節(jié)電源電壓至U，墨滴在電場(chǎng)區(qū)域恰能沿水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入電場(chǎng)、磁場(chǎng)共存區(qū)域后，最終垂直打在下板的M點(diǎn)。（1）判斷墨滴所帶電荷的種類，并求其電荷量；（2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值；（3）現(xiàn)保持噴口方向不變，使其豎直下移到兩板中間位置。為了使墨滴仍能到達(dá)下板M點(diǎn)應(yīng)將磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)至B'，則B'的大小為多少？21、如圖所示，在真空區(qū)域內(nèi)，有寬度為L(zhǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，MN、PQ為磁場(chǎng)的邊界。一質(zhì)量為m、帶電為-q的粒子，先后兩次沿著與MN夾角為θ（0°<θ<90°）的方向垂直于磁感線射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，第一次粒子以速度v1射入磁場(chǎng)，粒子剛好沒(méi)能從PQ邊界射出磁場(chǎng)；第二次粒子以速度v2射入磁場(chǎng)，粒子剛好垂直于PQ邊界射出磁場(chǎng)。（不計(jì)粒子重力影響，v1、v2未知）求v1/v2的值。22、如圖，在0≤x≤

區(qū)域內(nèi)存在與xy平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。在t＝0時(shí)刻，一位于坐標(biāo)原點(diǎn)的粒子源在xy平面內(nèi)發(fā)射出大量同種帶電粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向與y軸正方向的夾角分布在0～180°范圍內(nèi)。已知沿y軸正方向發(fā)射的粒子在t＝t0時(shí)刻剛好從磁場(chǎng)邊界上P(

，a)點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)．求：

(1)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R及粒子的比荷q/m；

(2)此時(shí)刻仍在磁場(chǎng)中的粒子的初速度方向與y軸正方向夾角的取值范圍；

(3)從粒子發(fā)射到全部粒子離開(kāi)磁場(chǎng)所用的時(shí)間。

③圓形邊界（沿徑向攝入必沿徑向射出）如圖所示：（3）運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定：根據(jù)帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期，確定粒子轉(zhuǎn)過(guò)的圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角，由或即可確定（角α的單位分別為度和弧度）。23、在以坐標(biāo)原點(diǎn)

O為圓心、半徑為

r的圓形區(qū)域內(nèi)，存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為

B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示．

一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從磁場(chǎng)邊界與

x軸的交點(diǎn)

A處以速度

v沿-x方向射入磁場(chǎng)，它恰好從磁場(chǎng)邊界與

y軸的交點(diǎn)

C處沿+y方向飛出．

（1）請(qǐng)判斷該粒子帶何種電荷，并求出其比荷q/m；

（2）若磁場(chǎng)的方向和所在空間范圍不變，而磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小變?yōu)锽'，該粒子仍從

A處以相同的速度射入磁場(chǎng)，但飛出磁場(chǎng)時(shí)的速度方向相對(duì)于入射方向改變了60°角，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B'多大？此次粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間

t是多少？

九、綜合應(yīng)用實(shí)例分析1、速度選擇器：與粒子的質(zhì)量、電量及正負(fù)無(wú)關(guān)EBVEqEqqVBqVB2、質(zhì)譜儀：測(cè)定荷質(zhì)比、元素鑒定分析偏轉(zhuǎn)距離：3、回旋加速器：極板間交變電場(chǎng)周期T等于回旋周期T回▲交變電場(chǎng)中的（加速）運(yùn)動(dòng)時(shí)間忽略N為回旋周期數(shù)d<<R24、質(zhì)譜儀是用來(lái)測(cè)定帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的裝置。如圖所示，電容器兩極板相距為d，兩極板間電壓為U，極板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，一束電荷量相同的帶正電的粒子沿電容器的中心線平行于極板射入電容器，沿直線穿過(guò)電容器后進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，結(jié)果分別打在感光片上的a、b兩點(diǎn)，設(shè)a、b兩點(diǎn)間距離為△x，粒子所帶電荷量為q，且不計(jì)重力，求：（1）粒子進(jìn)入磁場(chǎng)B2時(shí)的速度v；（2）打在a、b兩點(diǎn)的粒子的質(zhì)量之差△m。（3）試比較這兩種帶電粒子在磁場(chǎng)B2中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的大小關(guān)系，并說(shuō)明理由。25、回旋加速器的工作原理如圖1所示，置于真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間狹縫的間距為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直，被加速粒子的質(zhì)量為m，電荷量為+q，加在狹縫間的交變電壓如圖2所示，電壓值的大小為U0．周期T=2πm/qB．一束該粒子在t=0~T/2時(shí)間內(nèi)從A處均勻地飄入狹縫，其初速度視為零．現(xiàn)考慮粒子在狹縫中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，假設(shè)能夠出射的粒子每次經(jīng)過(guò)狹縫均做加速運(yùn)動(dòng)，不考慮粒子間的相互作用．求：

（1）出射粒子的動(dòng)能Em；

（2）粒子從飄入狹縫至動(dòng)能達(dá)到Em所需的總時(shí)間t總；

（3）要使飄入狹縫的粒子中有超過(guò)99%能射出，d應(yīng)滿足的條件．

十、復(fù)合場(chǎng)綜合應(yīng)用類型題歸納1、直線運(yùn)動(dòng)：2、圓周運(yùn)動(dòng)：受力平衡→勻速直線運(yùn)動(dòng)如：速度選擇器、霍爾效應(yīng)、磁流體、電磁流量計(jì)（1）輻射電場(chǎng)（重力場(chǎng)）中:勻速圓周運(yùn)動(dòng)（只討論勻強(qiáng)磁場(chǎng)）（2）勻強(qiáng)電場(chǎng)、重