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1、磁场复习,年考纲要求,只要求掌握直导线跟B平行或垂直两种情况下的安培力,只要求掌握v跟B平行或垂直两种情况下的洛仑磁力,说明：,知识网络,磁场的产生,磁体周围产生磁场,电流周围产生磁场,安培分子电流假说,磁场的描述,定量描述：磁感应强度,形象描述：磁感线,几种典型磁场的磁感线分布,条形磁铁,蹄形磁铁,匀强磁场,均匀辐向磁场,直线电流,环形电流,通电螺线管,地磁场,磁 场,磁场对电流的作用,大小,BL，F=0,BL，F=BIL,方向：左手定则,电流表的工作原理,磁场对运动电荷的作用,大小,vB，F=0,vB，F=Bqv,方向：左手定则,带电粒子在匀强磁场中做圆周运动,轨道半径,运动周期,重要应用
2、,质谱仪,回旋加速器,一 磁场及其磁场的描述专题,1、磁场的产生,磁体的周围存在磁场（与电场一样是一种特殊物质）,电流（运动电荷）周围存在磁场,奥斯特实验,南北放置,导线通电后发生偏转,电荷运动产生磁场,一、磁场的描述,变化的电场在周围空间产生磁场（麦克斯韦）。,2、磁场的基本性质,对放入其中的磁体、电流（运动电荷）有力的作用,磁体对电流的作用,电流对电流的作用,2005年12月2日,7,3、磁体间相互作用的本质,总结：磁场的基本特性之一就是对处于其中的磁体、电流或运动电荷有力的作用。磁极与磁极之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的作用力都是通过自己的磁场而作用于对方的。,、磁场的方向：规定在
3、磁场中任一点，小磁针静止时N极指向（即N极的受力方向）就是该点的磁场方向。（注意：不是电流的受力方向）,磁场的方向小磁针静止时N极指向N极的受力方向磁感线某点的切线方向磁感应强度的方向,6、磁感线,用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的假想曲线,磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，即小磁针N极在该点的受力方向或静止时的指向,磁感线的疏密表示磁场的强弱,磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同）,几种磁场的磁感线：,安培定则（右手螺旋定则）：对直导线，四指指磁感线方向；对环行电流，大拇指指中心轴线上的磁感线方向；对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。,通电直导线,判断方法：,立体
4、图,纵截面图,横截面图,环形电流,判断方法：,立体图,纵截面图,横截面图,通电螺线管,判断方法,横截面图,纵截面图,地磁场,地磁场的极在地球的南端（东经度，南纬度的南极洲威尔斯附近；极在地球的北端西经度，北纬度的北美洲帕里群岛附近；水平分量从南到北，竖直分量北半球垂直地面向下，南半球垂直地面向上；赤道平面，距离地面高度相等的点的大小和方向相同,7、磁感应强度,描述磁场的强弱与方向的物理量,定义：在磁场中垂直磁场方向的通电导线，受到的安培力跟电流和导线长度的乘积的比值。,表达式：,单位：特斯拉（T）,矢量：方向为该点的磁场方向，即通过该点的磁感线的切线方向,电流磁场方向的判断,在地球赤道上空有一
5、小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针N极向东偏转，由此可知（）A一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的N极靠近小磁针B一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的S极靠近小磁针C可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过D可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过,C,一束电子流沿x轴正方向高速运动，如图所示，则电子流产生的磁场在z轴上的点P处的方向是（）A沿y轴正方向 B沿y轴负方向C沿z轴正方向 D沿z轴负方向,A,下列说法中正确的是（）A磁感线可以表示磁场的方向和强弱B磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极C磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场D放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小
6、磁针的N极一定指向通电螺线管的S极,磁感线,AC,磁感应强度的定义,关于磁感应强度，下列说法中错误的是（）A由 可知，B与F成正比，与IL成反比B由 可知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明此处一定无磁场 C通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强D磁感应强度的方向就是该处电流受力方向,ABCD,磁感应强度的矢量性,两根长直通电导线互相平行，电流方向相同.它们的截面处于一个等边三角形ABC的A和B处.如图所示，两通电导线在C处的磁场的磁感应强度的值都是B，则C处磁场的总磁感应强度是（）A2BBB C0 D B,D,1、磁场对电流的作用力,安培力,方向：左手定则,磁场方向,判断下列通电导线的受力
7、方向,二安培力及判定安培力作用下物理运动方向专题,判断下列导线的电流方向或磁场方向或受力方向,大小,F=BIL,BI,如BI则F=0,如B与I成任意角则把L投影到与B垂直和平行的方向上,与B垂直的为有效,L为在磁场中的有效长度,F=BILsin,B与I的夹角,2005年12月2日,23,2、通电导线在安培力作用下运动的定性判断,2005年12月2日,24,3、电流在安培力作用下的定量计算问题,一圆形线圈，半径为r，通以电流强度为I的电流，放在光滑水平面上，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向竖直向下，如图所示（俯视图），则线圈截面上张力大小为：（）A2BIr B0.5BIr CBIr D不能求解
8、,如图，相距20cm的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为=370，上面放着质量为80g的金属杆ab，整个装置放在B=0.2T的匀强磁场中.(1)若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流.(2)若磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流。,C,3、4班,2005年12月2日,25,如图所示，有一金属棒ab，质量为m=5g，电阻R=1，可以无摩擦地在两条平行导轨上滑行。导轨间距离为d=10cm，电阻不计。导轨平面与水平面的夹角=30，整个装置放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，磁场方向竖直向上。电源的电动势E=2V，内电阻r=0.1，试求变阻器取值
9、是多少时，可使金属棒静止在导轨上。,2005年12月2日,26,在磁感应强度B=0.08T，方向竖直向下的匀强磁场中，一根长l1=20cm，质量m=24g的金属横杆水平地悬挂在两根长均为24cm的轻细导线上，电路中通以图示的电流，电流强度保持在2.5A，横杆在悬线偏离竖直位置=30处时由静止开始摆下，求横杆通过最低点的瞬时速度大小。,(02上海)磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为B2/2，式中B是磁感强度，是磁导率，在空气中为一已知常数。为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B，一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段
10、微小距离l，并测出拉力F，如图所示。因为F所作的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感强度B与F、A之间的关系为B。,2005年12月2日,27,第二课时 磁场对运动电荷的作用,一、洛仑兹力,磁场对运动电荷的作用力,1、大小：F洛=Bqv,当Bv时，电荷不受洛仑兹力,当Bv时，电荷所受洛仑兹力最大,当B与v成角时，F洛=Bqvsin,2、方向：用左手定则判断,注意：四指的方向为正电荷的运动方向，或负电荷运动的反方向。,3、特点：洛仑兹力始终与电荷运动方向垂直，只改变速度的方向，而不改变速度的大小，所以洛仑兹力不做功。,4、洛仑兹力与安培力的关系,洛仑兹力是安培力的微观本质，安培力是洛仑兹力的
11、宏观表现,2005年12月2日,28,2、运动方向与磁场方向垂直，做匀速圆周运动,洛仑兹力提供向心力,轨道半径：,二、带电粒子（不计重力）在匀强磁场中的运动,1、运动方向与磁场方向平行，做匀速直线运动,圆心、半径、运动时间的确定,圆心的确定,a、两个速度方向垂直线的交点。（常用在有界磁场的入射与出射方向已知的情况下）,O,2005年12月2日,29,b、一个速度方向的垂直线和一条弦的中垂线的交点,O,半径的确定,应用几何知识来确定！,运动时间：,3、理解与巩固,两个粒子带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动，则()A.若速率相等，则半径相等 B.若速率相等，则周期相等 C.若质
12、量与速度的乘积相等，则半径相等 D.若动能相等，则周期相等,C,2005年12月2日,30,如图所示，在长直导线中有恒电流I通过，导线正下方电子初速度v方向与电流I的方向相同，电子将（）A.沿路径 a 运动，轨迹是圆B.沿路径 a 运动，轨迹半径越来越大C.沿路径 a 运动，轨迹半径越来越小 D.沿路径 b 运动，轨迹半径越来越大,垂直纸面向外的匀强磁场仅限于宽度为d的条形区域内，磁感应强度为B一个质量为m、电量为q的粒子以一定的速度垂直于磁场边界方向从a点垂直飞入磁场区，如图所示，当它飞离磁场区时，运动方向偏转角试求粒子的运动速度v以及在磁场中运动的时间t,D,2005年12月2日,31,4
13、、带电粒子在有界磁场中运动问题分类解析,五、带电粒子在环状磁场中的运动,2005年12月2日,32,2005年12月2日,33,2005年12月2日,34,2005年12月2日,35,2005年12月2日,36,三、带电体在复合场中的运动,1、带电粒子在电场、磁场、重力场中的运动，简称带电粒子在复合场中的运动，一般具有较复杂的运动图景。这类问题本质上是一个力学问题，应顺应力学问题的研究思路和运用力学的基本规律。,分析带电粒子在电场、磁场中运动，主要是两条线索：,力和运动的关系。根据带电粒子所受的力，运用牛顿第二定律并结合运动学规律求解。,功能关系。根据场力及其它外力对带电粒子做功引起的能量变化
14、或全过程中的功能关系，从而可确定带电粒子的运动情况，这条线索不但适用于均匀场，也适用于非均匀场。因此要熟悉各种力做功的特点。,带电体在复合场中受力情况复杂运动情况多变，往往出现临界问题，应以题中“最大”、“最高”、“至少”等词语为突破口，挖掘隐含条件，根据临界条件列出辅助方程，再与其它方程联立求解。,2005年12月2日,37,带电粒子在电场磁场中的运动,带电粒子在电场中的运动,直线运动：如用电场加速或减速粒子,带电粒子在磁场中的运动,直线运动（当带电粒子的速度与磁场平行时）,带电粒子在复合场中的运动,直线运动：垂直运动方向的力必定平衡,偏转：类似平抛运动，一般分解成两 个分运动求解,圆周运动
15、：以点电荷为圆心运动或受装置约束运动,圆周运动（当带电粒子的速度与磁场垂直时）,圆周运动：重力与电场力一定平衡，由洛伦兹力提供向心力,一般的曲线运动,2005年12月2日,38,2、带电体在复合场中运动问题分析,组合场（电场与磁场没有同时出现在同一区域）,质谱仪,2005年12月2日,39,2005年12月2日,40,2005年12月2日,41,回旋加速器,2005年12月2日,42,2005年12月2日,43,叠加场（电场、磁场、重力场中只少有两个同时出现在同一区域）,速度选择器,任何一个存在正交电场的磁场的空间都可看作速度选择器,速度选择器只选择速度而不选择粒子的种类，只要v=E/B，粒子
16、就能沿直线匀速通过选择器，而与粒子的电性、电荷量、质量无关。（不计重力）,对于确定的速度选择器有确定的入口与出口。,如图所示，在平行金属板间有匀强电场和匀强磁场，方向如图，有一束正电荷沿中心线方向水平射入，却分成三束分别由a、b、c三点射出，问可以确定的是这三束带电粒子的什么物理量不相同?(重力不计),2005年12月2日,44,磁流体发电机、电磁流量计、霍尔效应（磁强计）,磁流体发电机,进入磁场的粒子带正、负电荷,当Eq=Bqv时两板间电势差达到最大,电磁流量计,流动的导电液体含有正、负离子,U=Bdv,流量指单位时间内流过的体积：Q=Sv,当液体内的自由电荷所受电场力与洛仑兹力相等时，a、b间的电势差稳定。,2005年12月2日,45,2005年12月2日,46,霍尔效应（磁强计）,导体中通过电流时，在运动的电荷为电子，带负电；,当电子所受电场力与洛仑兹力相等时，导体上、下侧电势差稳定。,
