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1、精品名师归纳总结（第三章）磁场学问点 1明白磁现象和磁场：能说出电流的磁效应。能描述磁场和的磁场。知道我国古代在磁现象方面的讨论成果及其对人类文明的影响。能举例说明磁现象在生产和生活中的应用用罗盘指引航向,探究航道,将船舶航向的变动与指南针指向变动的对应关系总结出来,画出的航线在古代称作“针路”或“针径”。利用“针路” ,船能够靠指南针导航。1. 磁场的产生：磁场是存在于磁体、电流和运动电荷四周空间的一种特别形状的物质,本质上讲磁场是由于电荷运动所产生的。变化的电场空间也产生磁场。2. 磁场的基本特性：磁场对处于其中的磁极、电流和运动电荷有力的作用。磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间的相互
2、作用都是通过磁场发生的。3. 磁场的方向：规定在磁场中任意一点小磁针北极的受力方向（小磁针静止时N极的指向）为该点处磁场方向。4. 磁现象的电本质：奥斯特发觉电流磁效应（电生磁）后,安培提出分子电流假说：认为在原子、分子等物质微粒内部, 存在着一种环形电流分子电流,分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极。从而揭示了磁铁磁性的起源：磁铁的磁场和电流的磁场一样都是由电荷运动产生的。依据分子电流假说可以说明磁化、去磁等有关磁现象。5 的磁场（ 1）的球是一个庞大的磁体、的磁的N极在的理的南极邻近,的磁的S 极在的理的北极邻近。 （ 2）的磁场的分布和条形磁体磁场分布近似。 （
3、3）在的球赤道平面上,的磁场方向都是由北向南且方向水平（平行于的面）。（ 4）近代物理讨论说明的磁场相对于的球是在缓慢的运动和变化的。的磁场对于的球上的生命活动有着重要意义。学问点 2懂得磁感应强度：知道磁感应强度的概念,会运用磁感应强度的概念描述磁场 1定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线,所受的安培力F 跟电流 I 和导线长度 L 之乘积 IL 的比值叫做磁感应强度,定义式为 BF/IL 。2对定义式的懂得：（ 1）式中反映的F、B、I 方向关系为： B I , FB, FI ,就 F 垂直于 B和 I 所构成的平面。（ 2）式子可用来量度磁场中某处磁感应强度,不打算该处磁场的强弱,该
4、处磁感应强度大小由磁场自身性质来打算。（ 3）磁感应强度是矢量,其矢量方向是小磁针在该处的北极受力方向,与安培力方向是垂直的。（ 4）假如空间某处磁场是由几个磁场共同激发的,就该点处合磁场（实际磁场）是几个分磁场的矢量和。某处合磁场可以依据问题求解的需要分解为两个分磁场。磁场的分解与合成必需遵循矢量运算法就。（ 5）在国际单位制中,磁感应强度的单位是特斯拉（T） 1T 1N/A m学问点 3能说出磁感线特点。 识别几种常见磁场的磁感线分布。会用安培定就判定通电直导线和通电线圈四周磁场方向。 会运算磁通量的磁场可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1. 直线电流的磁场。磁感线是以导线为
5、圆心的同心圆,其方向用安培定就判定：右手握住导线,让伸直的大姆指指向电流方向,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的围绕方向。直线电流四周空间的磁场是非匀强磁场,距导线近,磁场强。距导线远,磁场弱。2. 环形电流的磁场。右手握住环形导线,弯曲的四指和环形电流方向一样,伸直的大姆指所指方向就是环形电流中心轴线上磁感线的方向。3. 通电螺线管的磁场。右手握住螺线管,让弯曲的四指指向电流方向,伸直的大姆指的指向为螺线管内部磁感线方向。 长通电螺线管内部的磁感线是平行匀称分布的直线,其磁场可看成是匀强磁场,管外空间磁场与条形磁体外部空间磁场类似。学问点 4把握通电导线在磁场中受到的力：会运算安培力,会判定安
6、培力方向 1安培力：磁场对电流的作用叫安培力。2. 安培力的大小：（ 1）安培力的运算公式： F BILsin ,为磁场 B与直导体 L 之间的夹角。（2）F当 90时,导体与磁场垂直,安培力最大FmBIL 。当 0时,导体与磁场平行,安培力为零。B（ 3） FBILsin 要求 L 上各点处磁感应强度相等,故该公式一般只适用于匀强磁场。I3. 安培力的方向： （ 1）安培力方向用左手定就判定：伸开左手,使大拇指和其余四指垂直,并且都跟手掌在同一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向电流方向,那么大拇指所指的方向就是通电导体在磁场中的受力方向。（ 2）F、B、I 三
7、者间方向关系：已知B、I 的方向（ B、I 不平行时）,可用左手定就确定F 的唯独方向： F B,FI ,就 F 垂直于 B 和 I 所构成的平面（如下列图） ,但已知 F 和 B的方向,不能唯独确定I 的方向。由于 I 可在图中平面 内与 B 成任意不为零的夹角。同理,已知F 和 I 的方向也不能唯独确定B 的方向。4. 安培力的作用点：安培力作用在导体的各部分,但直导线在匀强磁场中受安培力的作用点是导体受力部分的几何中心。学问点 5把握运动电荷在磁场中受到的力：会运算洛伦兹力,会判定洛伦兹力方向 1洛仑兹力的概念。磁场对运动电荷的作用力叫洛仑兹力。2. 洛仑兹力的大小。 （ 1）洛仑兹力运
8、算式为 F qvBsin ,其中 为 v 与 B 之间的夹角。（ 2）当 0时, vB,F0。当 90时, vB, F 最大,最大值FmaxqvB。3. 洛仑兹力的方向。 （ 1）洛仑兹力的方向用左手定就判定：伸开左手,使大拇指和其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入掌心,四指指向正电荷的运动方向,那么,大拇指所指的方向就是正电荷所受洛仑兹力的方向。 假如运动电荷为负电荷,就四指指向负电荷运动的反方向。（2）F、v、B 三者方向间的关系。已知v、B 的方向, 可以由左手定就确定F 的唯独方向： Fv、F B、就 F 垂直于 v 和 B 所构成的平面（如下列图）
9、 。但已知 F 和 B的方向,不能唯独确定 v 的方向,由于 v 可以在 v 和 B 所确定的平面内与 B 成不为零的任意夹角,同理已知F 和 v 的方向,也不能唯独确定 B 的方向。（二）洛仑兹力的特性1. 洛仑兹力运算公式F 洛 qvB 可由安培力公式 F 安=BIL 和电流的微观表达式I nqvS 共同推导出： F 安 BIL B（nqvS） L（ nSL）qvB,而导体 L 中运动电荷的总数目为NnsL ,故每一个运动电荷受洛伦兹力为F 洛 F 安/N qvB。安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。2. 无论电荷的速度方向与磁场方向间的关系如何,洛仑兹力的方向永久与电荷的速度方向
10、垂直,因此洛仑兹力只转变运动电荷的速度方向,不对运动电荷作功,也不转变运动电荷的速率和动能。学问点 6把握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式,能运用圆周运动规律分析带电粒子在匀强磁场中运动的问题。能说明质谱仪、回旋加速器的工作原理1. 带电粒子不计重力、只受洛仑兹力作用,在匀强磁场中有三种运动：（1）带电粒子速度方向与磁场方向平行 同向或反向 时,粒子不受洛仑兹力,作匀速直线运动。（2）粒子速度方向VVBVS可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结与磁场方向垂直,带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v 作匀速圆周运动,其向心力为洛仑兹力。（ 3）如带电粒子的速度
11、方向与磁场方向成一夹角 （ 0, 90）,就粒子的运动轨迹是一螺旋线（其轨迹如图）：粒子垂直磁场方向作匀速圆周运动,平行磁场方向作匀速运动,螺距S=vT。2. 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的几个基本公式。（1）向心力公式： qvBmv2 /r 。（2）轨道半径公式： r mv/qB。2（ 3）周期、频率公式： T 2r/v 2m/qB,f qB/2 m。（ 4）角速度公式： 2 /T qB/m。（5）动能公式 Ek mv/2 P2/2mBqR 2 /2m（其中 P 为粒子动量的大小） 。3、质谱议1 质谱仪的结构：质谱仪由静电加速电极、速度挑选器、偏转磁场、显示屏等组成。速度挑选器：如图
12、示,在平行板电容器间加有正交的匀强电场和匀强磁场,运动电荷垂直于电场及磁场射入沿直线运动的电荷受到的电场力和洛仑兹力满意：qBv=qE ,故速率 v=E/B 的粒子,即使电性不同,荷质比不同,也可沿直线穿出右侧小孔而其它速率的粒子或者上偏,或者下偏,无法穿出右孔,从而该装置可达到选速及控速的目的质谱仪的工作原理可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结122qUmv2mU可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2mvqU, v m , r qBqB2 ,r 和进入磁场的速度可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结无关,进入同
13、一磁场时, r mq,而且这些个量中, U、B、r 可以直接可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结测量,那么,我们可以用装置来测量比荷。假如再已知带电粒子的电荷量q,就可算出它的质量。质子数相同而质量数不同的原子互称为同位素。在上图中,假如容器A 中含有电荷量相同而质量有微小差别的粒子,依据例题中的结果可知,它们进入磁场后将沿着不同的半径做圆周运动,打到照相底片不同的的方,在底片上形成如干谱线状的细条,叫质谱线。每一条对应于肯定的质量,从谱线的位置可以知道圆周的半径r ,假如再已知带电粒子的电荷量q,就可算出它的质量。这种仪器叫做质谱议。122qU使带电粒子加速的方法：利用加速电场给
14、带电粒子加速。由动能定理W Ek, qU 2mv, vm1212可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结为了提高粒子能量,可让粒子经过多次电场来加速, 带电粒子增加的动能 Emv 2mv0 qU1 U2U3 Un 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结缺陷：直线加速器占有的空间范畴大,在有限的空间范畴内制造直线加速器受到肯定的限制回旋加速器(1) 结构：两个 D形盒及两个大磁极。 D形盒间的窄缝。高频沟通电。回旋加速器是利用电场对电荷的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用,在较小的范畴内来获得高能粒子的装置。(2) 工作原理：磁场的作用: 带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀
15、强磁场时,只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动, 其中周期和速率与半径无关, 使带电粒子每次进入D 形盒中都能运动相等时间 （半个周期）后,平行于电场方向进入电场中加速。电场的作用: 回旋加速器的两个 D 形盒之间的窄缝区域存在周期性变化的并垂直于两D形盒直径的匀强电场, 加速就是在这个区域完成的。交变电压 : 为保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速,使之能量不断提高,要在狭缝处可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结加一个与 T2mqB 相同的交变电压。 D形金属扁盒的主要作用是起到静电屏蔽作用,使得盒内空间的电场极弱,这样就可以可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结使运动的粒子
16、只受洛伦兹力的作用做匀速圆周运动。在加速区域中也有磁场,但由于加速区间距离很小,磁场对带电粒子的加速过程的影响很小,因此,可以忽视磁场的影响。2v 21qBR 2设 D形盒的半径为 R,由 qvBm 得,粒子可能获得的最大动能Ekm mvm R22m可见：带电粒子获得的最大能量与D形盒半径有关,受 D形盒半径 R的限制,带电粒子获得的能量也是有限的。4 回旋加速器的优点与缺点使人类在获得具有较高能量的粒子方面前进了一步。用这种经典的回旋加速器加速,要想进一步提高质子的能量就很困难 了。依据狭义相对论（以后会介绍）,这时粒子的质量将随着速率的增加而显著的增大,粒子在磁场中回旋一周所需的时间要发生变化。交变电场的频率不再跟粒子运动的频率一样,这就破坏了加速器的工作条件,进一步提高粒子的速率就不行能了。可编辑资料 - - - 欢迎下载