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1、精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_一、磁场磁场专题可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_磁体是通过磁场对铁一类物质发生作用的,磁场和电场一样,是物质存在的另一种形式,是客观存在.小磁针的指南指北说明的球是一个大磁体.磁体四周空间存在磁场.电流四周空间也存在磁场.电流四周空间存在磁场,电流是大量运动电荷形成的,所以运动电荷四周空间也有磁场.静止电荷四周空间没有磁场.磁场存在于磁体、电流、运动电荷四周的空间.磁场是物质存在的一种形式.磁场对磁体、电流都有磁力作用.与用检验电荷检验电场存在一样,可以用小磁针来检验磁场的存在.如下列图为证明通电导线四周有磁场存在
2、奥斯特试验,以及磁场对电流有力的作用试验.二、磁场的方向规定 ：在磁场中的任意一点小磁针北极受力的方向就是那一点的磁场方向.确定磁场方向的方法是：将一不受外力的小磁针放入磁场中需测定的位置,当小磁针在该位置静止时, 小磁针 N 极的指向即为该点的磁场方向.磁体磁场 ：可以利用同名磁极相斥,异名磁极相吸的方法来判定磁场方向.电流磁场 ：利用安培定就（也叫右手螺旋定就）判定磁场方向.三、磁感线在磁场中画出有方向的曲线表示磁感线,在这些曲线上,每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同.（ 1）磁感线上每一点切线方向跟该点磁场方向相同.（ 2）磁感线特点（ 1）磁感线的疏密反映磁场的强弱,磁感线越密的的
3、方表示磁场越强,磁感线越疏的的方表示磁场越弱.（ 2）磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向.（ 3）磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线,在磁体外部由N 极到 S 极,在磁体内部由S 极到 N 极.以下各图分别为条形磁体、蹄形磁体、直线电流、环行电流的磁场说明：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_磁感线是为了形象的描述磁场而在磁场中假想出来的一组有方向的曲线,并不是客观存在于磁场中的真实曲线.磁感线与电场线类似,在空间不能相交,不能相切,也不能中断.四、几种常见磁场1 通电直导线四周的磁场（ 1）安培定就：右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与电流方向一样,弯曲的四指所指的方向
4、就是磁感线围绕的方向,这个规律也叫右手螺旋定就.（ 2）磁感线分布如下列图： 说明：通电直导线四周的磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆,实际上电流磁场应为空间图形.直线电流的磁场无磁极.磁场的强弱与距导线的距离有关,离导线越近磁场越强,离导线越远磁场越弱.图中的“”号表示磁场方向垂直进入纸面,“”表示磁场方向垂直离开纸面.2. 环形电流的磁场（ 1）安培定就：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一样,伸直的拇指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向.（ 2）磁感线分布如下列图：（ 3）几种常用的磁感线不同画法.说明：环形电流的磁场类似于条形磁铁的磁场,其两侧分别是N 极和 S 极.由于磁感线均为闭合
5、曲线,所以环内、外磁感线条数相等,故环内磁场强,环外磁场弱.环形电流的磁场在微观上可看成很多根很短的直线电流的磁场的叠加.3. 通电螺线管的磁场（ 1）安培定就：用右手握住螺线管,让弯曲时四指的方向跟电流方向一样,大拇指所指的方向就是螺线可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_管中心轴线上的磁感线方向.（ 2）磁感线分布：如下列图.（ 3）几种常用的磁感线不同的画法.说明：通电螺线管的磁场分布： 外部与条形磁铁外部的磁场分布情形相同,两端分别为 N 极和 S 极.管内（边缘除外）是匀强磁场,磁场分布由S 极指向 N 极.环形电流宏观上其实就是只有一匝的通电螺线管,通电螺线管就是由很多匝
6、环形电流串联而成的.因此,通电螺线管的磁场也就是这些环形电流磁场的叠加.4. 匀强磁场（ 1）定义：在磁场的某个区域内,假如各点的磁感应强度大小和方向都相同,这个区域内的磁场叫做匀强磁场.（ 2）磁感线分布特点：间距相同的平行直线.（ 3）产生：距离很近的两个异名磁极之间的磁场除边缘部格外可以认为是匀强磁场.相隔肯定距离的两个平行放置的线圈通电时,其中间区域的磁场也是匀强磁场,如下列图：五、磁感应强度1、磁感应强度磁感应强度：描述磁场强弱和方向的物理量,用符号“B ”表示.对于同一磁场,当电流加倍时,通电导线受到的磁场力也加倍,这说明通电导线受到的磁场力与通过它的电流强度成正比.而当通电导线长
7、度加倍时,它受到的磁场力也加倍,这说明通电导线受到的磁场力与导线长也成正比.对于磁场中某处来说,通电导线在该处受的磁场力F 与通电电流强度 I 与导线长度L 乘积的比值是一个恒量.它与电流强度和导线长度的大小均无关.在磁场中不同位置,这个比值可能各不相同,因此,这个比值反映了磁场的强弱.（ 1）磁场对通电导线的作用力内容：通电导线与磁场方向垂直时,它受力的大小与I 和 L 的乘积成正比.公式：.说明： B 为比例系数,与导线的长度和电流的大小都无关.不同的磁场中, B 的值是不同的. B 应为与电流垂直的值,即式子成立条件为：B 与 I 垂直.磁感应强度：定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电直导
8、线,受到的安培力的作用F,跟电流 I 和导线长度 L 的乘积IL 的比值,叫做通电直导线所在处的磁场的磁感应强度.公式： B=F / IL .（ 3）磁感应强度的方向可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_磁感应强度是矢量, 小磁针静止时 N 极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向,简称为磁场的方向.2、磁通量磁感线和电场线一样也是一种形象描述磁场强度大小和方向分布的假想的线,磁感线上各点的切线方向即该点的磁感应强度方向,磁感线的密疏,反映磁感应强度的大小.为了定量的确定磁感线的条数跟磁感应 强度大小的关系,规定：在垂直磁场方向每平方米面积的磁感线的条数与该处的磁感应强度大小（单位是
9、特） 数值相同.这里应留意的是一般画磁感线可以按上述规定的任意数来画图,这种画法只能帮忙我们明白磁感 应强度大小.方向的分布,不能通过每平方米的磁感线数来得出磁感应强度的数值.（ 1）磁通量的定义穿过某一面积的磁感线的条数,叫做穿过这个面积的磁通量,用符号 表示.物理意义：穿过某一面的磁感线条数.（ 2）磁通量与磁感应强度的关系按前面的规定,穿过垂直磁场方向单位面积的磁感线条数,等于磁感应强度B,所以在匀强磁场中,垂直于磁场方向的面积S 上的磁通量 =BS .如平面 S 不跟磁场方向垂直,就应把S 平面投影到垂直磁场方向上.当平面 S 与磁场方向平行时, =0.公式（ 1）公式： =BS .（
10、 2）公式运用的条件：a匀强磁场. b磁感线与平面垂直.（ 3）在匀强磁场 B 中,如磁感线与平面不垂直,公式 =BS 中的 S 应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积.此时,式中即为面积 S 在垂直于磁感线方向的投影,我们称为“有效面积”.4磁通密度磁感线越密的的方,穿过垂直单位面积的磁感线条数越多,反之越少,因此穿过单位面积的磁通量 磁通密度,它反映了磁感应强度的大小,在数值上等于磁感应强度的大小,B = /S.六、磁场对电流的作用1. 安培分子电流假说的内容安培认为,在原子、分子等物质微粒的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,分子的两侧相当于两个磁极.
11、2. 安培力的方向左手定就（ 1）左手定就可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,把手放入磁场,让磁感线穿过手心,让伸开的四指指向电流方向,那么大拇指所指方向即为安培力方向.（ 2）安培力 F、磁感应强度 B、电流 I 三者的方向关系：,即安培力垂直于电流和磁感线所在的平面,但B 与 I 不肯定垂直.判定通电导线在磁场中所受安培力时,留意肯定要用左手,并留意各方向间的关系.如已知 B 、I 方向,就方向确定.但如已知B（或 I）和方向,就 I（或 B ）方向不确定.3电流间的作用规律同向电流相互吸引,异向电流相互排斥.安培
12、力大小的公式表述（ 1）当 B 与 I 垂直时, F=BIL .（ 2）当 B 与 I 成角时, 是 B 与 I 的夹角.5. 几点说明（ 1）通电导线与磁场方向垂直时,F=BIL 最大.平行时最小, F=0 .（ 2）B 对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度.（ 3）导线 L 所处的磁场应为匀强磁场.在非匀强磁场中,公式仅适用于很短的通电导线（ 4）式中的 L 为导线垂直磁场方向的有效长度.如下列图,半径为r 的半圆形导线与磁场B 垂直放置, 当导线中通以电流I 时,导线的等效长度为2 r,故安培力 F=2BIr .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1斜角为 =30 的光滑
13、导轨AB ,上端接入一电动势E=3V 、内阻不计的电源, 导轨间距为 L=10cm , 将一个质量为 m=30g ,电阻 R=0.5 的金属棒水平放置在导轨上,如导轨四周存在着垂直于导轨平面的匀强磁场,当闭合开关S 后,金属棒刚好静止在导轨上,如下列图,求导轨四周空间的磁场方向和磁感应强度的大小是多少？解：合上开关 S 后金属棒上有电流流过,由闭合电路欧姆定律I=6A金属棒静止在导轨上,它受到重力mg 和支持力 N 的作用,因导轨光滑,仅此二力金属棒不行能平稳,它必需受到垂直于导轨平面的安培力作用才能平稳,依据题意和左手定就判定出,磁场方向垂直轨面斜向下, 金属棒受到磁场的安培力沿斜面对上,如
14、下列图.由进一步受力分析得出,如金属棒平稳,就它受到的安培力F 应与重力沿斜面对下的重量mgsin 大小相等,方向相反.F=mgsin 又由于 F=BIL ,就可以解得 B=0.25T2. 如下列图, 在两个倾角都为 的光滑斜面上, 各放一根相同的金属棒, 分别通有稳恒电流I1 和 I2 .在两通电金属棒所在空间存在匀强磁场,两磁场的磁感应强度的大小相等,其中 B1 的方向竖直向上, B2 的方向垂直于斜面斜向上.两金属棒处于平稳状态,就I1 I2 等于什么？3. 如下列图,长 60cm、质量为 10g 的金属棍 ab 两端用相同的弹簧悬挂起来,放在匀强磁场中.磁感应强度为 B=0.4T ,方
15、向垂直纸面对里,求：（ 1）为使弹簧恰好不伸长,金属棍中通入的电流大小和方向（ 2）当金属棍中通以0.2A 的电流,方向自 a 向 b,金属棍下降 1mm.如电流仍为 0.2A ,但方向改为自可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_b 向 a,金属棍下降多少？（g 取 10m/s2）4、如图 4 所示,环形金属轻弹簧线圈,套在条形磁铁中心位置,如将弹簧沿半径向外拉,使其面积增大,就穿过弹簧线圈所包围面积的磁通量将（）A. 增大B. 减小C.不变D. 无法确定变化情形答案： B解析：图 5 为条形磁铁的磁场分布,由于磁场的磁感线是闭合的曲线,在磁体内部是由S 极指向 N 极, 在磁体外部
16、是由 N 极指向 S 极,且在磁体外的磁感线分布在磁体四周很大的空间.穿过弹簧线圈的磁感线有磁体内部向上的,也有磁体外部向下的,实际穿过弹簧线圈的磁通量是合磁通量,即向上的磁通量与向下的磁通量之差,当弹簧线圈的面积增大后,穿过弹簧线圈向上的磁通量没有变化,而向下的磁通量增大,所以合磁通量减小,应选B .5、如图 6 所示,矩形线圈abcd 的面积 S 1 10 2m2,其平面与磁场方向夹角 30,此时穿过线圈的磁通量 1 110 3Wb,求：(1) 该匀强磁场的磁感应强度.(2) 线圈以 ab 边为轴, cd 边向左上方由图示位置转过60角,求这时穿过线圈磁通量 2,上述过程中磁通量变化了多少
17、？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(3) 如按（ 2）中转动方向,线圈从图示位置转过180角的过程中,磁通量变化了多少？ 解析：第一沿着由b 到 a 方向画出侧视图,如图7 所示：(1) 设匀强磁场磁感应强度为B,由 =BSsin30 得：(2) 线圈由图示位置转过60角时,其线圈平面与磁场方向垂直,此时穿过线圈的磁通量为： 2BS 0.2 1 10 2Wb 2 10 3Wb变化的磁通量为： 2 1 2 10 3 1 103Wb 1 10 3Wb(3) 设线圈在初始位置时磁通量为正,为： 1 1 10 3Wb翻转 180后,穿过线圈的磁通量为负,为： 3 1 103Wb翻转 1
18、80的过程中磁通量的变化量为： 3 1 210 3Wb6、有一面积为 100cm2 的金属环, 电阻为 0.1 ,环中磁场变化规律如图8 所示, 且磁场方向垂直于环面向里,在 t1 到 t2 这段时间内,环中流过的电荷量是多少？解析：由于 B S,当 S 肯定时, B S,由感应电动势为由图象可知,在 t1 到 t2 这段时间内, B 0.1T,依据闭合电路欧姆定律和电流的定义可得,流过环中的电荷量 q 为7、如图 9 所示,竖直放置的长直导线通以恒定电流,有一矩形线框与导线在同一平面内,在以下情形下线圈产生感应电流的是（）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_A. 导线中电流变大B
19、. 线框向右平动C.线框向下平动D. 线框以 ab 边为轴转动E.线框以直导线为轴转动答案： ABD解析：争论是否产生感应电流,需分析通电导线四周的磁场分布情形,通电导线四周的磁感线是一系列同心圆,且由内向外由密变疏,即越远离导线磁感线越疏.对 A 选项,因 I 增大而引起导线四周的磁场磁感应强度增大,故A 正确.对 B 选项,因离开直导线方向越远,磁感线分布越疏（如图乙所示）,因此线框向右平动时,穿过线框的磁通量变小,故 B 正确.对 C 选项,由乙图可知线框向下平动时穿过线框的磁通量不变,故C 错.对 D 选项,可用一些特殊位置来分析,当线框在如图乙所示位置时,穿过线框的磁通量很大,当线框
20、转过 90时,穿过线框的磁通量最小： 0,因此可以判定线框以ab 轴转动时磁通量肯定变化,故D 正确.对 E 选项,先画出俯视图（如图丙） ,由图可看出线框绕直导线转动时,在任何一个位置穿过线框的磁感线条数不变,因此无感应电流,故E 错.9、家用照明电路中的火线和零线是相互平行的,当用电器工作火线和零线都有电流时,它们将（）A 相互吸引B一会儿吸引,一会儿排斥C相互排斥D彼此不发生相互作用解析：火线与零线虽然都连接用电器,且相互平行,但是当用电器正常工作时,流过它们的电流方向相反,并且时刻相反.再依据电流产生磁场,磁场对电流有作用力来判定,因通过火线和零线的电流方向总是相反的,依据平行导线中通
21、以同向电流时相互吸引,通以反向电流时相互排斥的结论可以得出C 选项正确.答案： C总结升华：解此题的关键：一是用电器正常工作时,通过火线和零线的电流方向总是相反的.二是要掌握电流间相互作用的规律.10、磁感应强度为矢量,它可以分解为几个重量.（1）假如北半球某处的磁场的磁感应强度大小为B,与水平方向的夹角为,那么该处的磁场的磁感应强度的水平重量和竖直重量各为多大？（ 2）假如的理南、北极和的磁北、南极是重合的,那么在赤道上空磁场的竖直重量是多大？在极的上空的磁场的水平重量是多大？解析： 此题从矢量角度考查了对磁感应强度的懂得.（1） 由于磁感应强度大小为B,与水平方向的夹角为,所以的磁场的磁感
22、应强度的水平重量和竖直重量分别为：.（ 2）在赤道上空,由于,故有.在极的上空,由于,故有.答案：（ 1）（2）总结升华：（1） 磁感应强度的合成与分解应当遵守矢量的平行四边形法就.（2） 为了描述磁场强弱,我们引入了磁感应强度这个新的物理量,对磁感应强度要领的学习可以结合电场强度的定义来加深懂得.11、长 10 cm 的通电直导线,通过1 A 的电流,在磁场强弱、方向都一样的空间（匀强磁场）中某处受到可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的磁场力为 0.4 N,就该磁场的磁感应强度为（）A 等于 4 TB 大于或等于4 T C小于或等于4 TD 上述说法都错误解析：此题较深层次的考
23、查了对磁感应强度的定义式的懂得.式中电流应为垂直于磁场方向的电流.题 目 中 没 有 给 出 导 线 如 何 放 置 , 如 导 线 与 磁 场 垂 直 , 就 由 磁 感 应 强 度 的 定 义 式 得 出.如导线放置时没有与磁场垂直,此时受磁场力为0.4 N,如把此导线与磁场垂直放置时,受到的磁场力将大于0.4 N ,依据磁感应强度定义式可知,此处磁感应强度将大于4 T,所以答案应选 B.答案： B总结升华 ：据给定的磁场力（或磁感应强度）求出磁感应强度（磁场力）,应懂得公式成立的条件.12、以下关于磁感应强度的方向的说法中,正确选项（）A 某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时
24、所受磁场力的方向B 小磁针 N 极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向C垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向D 磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向解析：此题考查对磁感应强度方向的懂得.磁场中某点磁感应强度的方向表示该点的磁场的方向,磁场方向也就是小磁针N 极受力的方向.但电流受力的方向不代表磁感应强度和磁场方向.答案： BD总结升华：（ 1）磁感应强度的方向和小磁针N 极受力方向相同,但绝非电流的受力方向.（ 2）磁场中某点磁感应强度的大小和方向是确定的,和小磁针、电流的存在与否无关.13、关于磁场和磁感线的描述,以下说法中正确选项（）A 磁极之间的相互作用是通
25、过磁场发生的,磁场和电场一样,也是一种客观存在的物质B 磁感线可以形象的描述各磁场的强弱和方向,它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一样C磁感线总是从磁铁的N 极动身,到 S 极终止的D 磁感线可以用细铁屑来显示,因而是真实存在的解析：条形磁铁内部磁感线从S 极到 N 极, C 不正确,磁感线是为了形象描述磁场而假设的一组有方向的闭合的曲线,实际上并不存在,所以选项D 不正确.磁场是一种客观存在的物质,所以选A 正确.磁感线上每一点切线方向表示磁场方向,磁感线的疏密表示磁场的强弱,小磁针静止时北极受力方向和北极指向均为磁场方向,所以选项B 正确.答案： AB总结升华：磁场是
26、一种客观存在的特殊物质,磁感线虽是假想的闭合的曲线,但可形象的描述磁场的强可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_弱和方向.应留意两者的区分与关系.14、如下列图,放在通电螺线管内部中间处的小磁针,静止时N 极指向右,试判定电源的正、负极.解析：小磁针N 极的指向即为该处的磁场方向,所以螺线管内部磁感线由a b.依据安培定就可判定出电流由电源的 c 端流出, d 端流入,故电源 c 端为正极, d 端为负极.答案： c 为正极d 为负极误区警示：不要错误的认为螺线管b 端吸引小磁针的 N 极就相当于条形磁铁的S 极,关键要分清螺线管内、外部磁感线的方向.15、关于磁通量的以下说法,正确
27、选项（）A 磁通量是反映磁场强弱和方向的物理量B 某一面积上的磁通量是表示穿过此面积的磁感线的总条数C在磁场中所取的面积越大,该面上磁通量越大D 穿过任何封闭曲面的磁通量肯定为零解析：磁通量 是磁感应强度 B 与垂直于磁场方向的面积S 的乘积,即 =BS,亦表示穿过磁场中某面积 S 的磁感线的总条数, 只有大小,没有方向,是标量.由此可知选项A 错误, B 正确.磁通量 的大小由 B 、S 共同打算,所以面积大, 不肯定大,由此可知选项C 错误.由于磁感线是闭合曲线, 所以只要有磁感线穿入封闭曲面,如一个球面,就该磁感线必从该曲面穿出,由此可知选项D 正确.答案： BD误区警示： 在该题中误选
28、 A 是由于没有懂得磁通量是标量,它的大小反映穿过某一面积的磁感线条数, 而在单位面积上穿过的磁感线条数的多少才表示磁场强弱.假如只留意打算磁通量大小因素之一的面积,忽视另外因素,如磁感应强度及磁场方向和面积间的夹角,将会误选C.16、如下列图线圈平面与水平方向成角,磁感线竖直向下,设磁感应强度为B,线圈面积为 S,就穿过线圈的磁通量 =.解析：线圈平面 abcd 与磁感应强度B 方向不垂直,不能直接用 =BS 运算,处理时可以用不同的方法.方法一：把 S 投影到与 B 垂直的方向,即水平方向,如图中,故.方法二：把 B 分解为平行于线圈平面的重量和垂直于线圈平面的重量, 明显不穿过线圈,且,
29、故.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_答案：总结升华 ：在应用 =BS 运算磁通量时,要特殊留意B S 这个条件,依据实际情形挑选不同的方法.18、如下列图,导线abc 为垂直折线,其中电流为I, ab=bc=L ,导线所在的平面与匀强磁场垂直,匀强磁场的磁感应强度为 B,求导线 abc 所受安培力的大小和方向.解析：方法一： ab 段所受的安培力大小Fab=BIL ,方向向右, bc 段所受的安培力大小Fbc=BIL ,方向向上,所以该导线所受安培力为这两个力的合力,如下列图,方向沿 abc 的角平分线向上.方法二： abc 受安培力等效于ac（通有 a c 的电流 I）所受的
30、安培力,即F=BI L ,方向同样由等效电流 ac 判定为在纸面内垂直于ac 斜向上.答案：方向沿 abc 的角平分线向上总结升华 ：对安培力公式的正确懂得是分析此题的关键.此题中既可分段求解,然后求合力,又可采纳等效方法直接求解.两种方法比较,其次种较简洁、直观.19、质量为 m=0.02kg 的通电细杆 ab 置于倾角为的平行放置的导轨上,导轨的宽度d=0.2 m,杆 ab与导轨间的动摩擦因数 =0.4,磁感应强度 B=2 T 的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下,如下列图.现调剂滑动变阻器的触头,试求出为使杆ab 静止不动,通过 ab 杆的电流范畴为多少？解析：杆 ab 中的电流为 a 到
31、 b,所受的安培力方向平行于导轨向上.当电流较大时,导体有向上的运动趋势,所受静摩擦力向下.当静摩擦力达到最大时,磁场力为最大值F1,此时通过ab 的电流最大为 Imax . 同理,当电流最小时,应当是导体受向上的静摩擦力,此时的安培力为F2,电流为 Imin .正确的画出两种情形下的受力图,由平稳条件列方程求解.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_依据第一幅受力图列式如下：.,.解上述方程得： Imax=0.46 A .依据其次幅受力图,得：,.,.解上述方程得： Imin=0.14 A .答案： 0.14 A I 0.46 A总结升华：（ 1）必需先将立体图转换为平面图,然后对
32、物体进行受力分析,要留意安培力方向的确定.最终依据平稳条件或物体的运动状态列出方程.（ 2）留意静摩擦力可以有不同的方向,因而求解结果是一个范畴.八、洛伦兹力运动电荷在磁场中所受的力叫做洛伦兹力.1. 洛伦兹力与安培力的关系（ 1）安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是安培力的微观说明.电流是带电粒子定向运动形成的, 通电导线在磁场中受到磁场力（安培力）的作用,提示了带电粒子的定向运动的电荷数.（ 2）大小关系：,式中的 N 是导体中的定向运动的电荷数.2. 洛伦兹力的方向左手定就3. 洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小用公式来运算,其中为电荷速度方向与磁感应强度方向的夹角.（ 1）当运动电荷运动方
33、向与磁感应强度方向垂直时：F=qvB .（ 2）当运动电荷运动方向与磁感应强度方向平行时：F=0.（ 3）当电荷在磁场中静止时：F=0.4. 洛伦兹力公式 F=qvB 的另一种推导设导体内单位长度上自由电荷数为n,自由电荷的电荷量为q,定向移动的速度为v,设长度为 L 的导线中的自由电荷在 t 时间内全部通过截面A ,如下列图,设通过的电荷量为Q,有 Q=nqL=nq vt.又由于,故.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_安培力可以看作是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力的合力,这段导线中含有的运动电荷数目为nL ,所以洛伦兹力.5. 洛伦兹力的方向（ 1）洛伦兹力的方向可由左手定就判
34、定,打算洛伦兹力方向的因素有三个： 电荷的电性（正、负） 、速度方向、磁感应强度的方向.（ 2）在电荷的运动方向与磁场方向垂直时,由左手定就可知,洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直,又与电荷的运动方向垂直,即洛伦兹力垂直于v 和 B 两者打算的平面.（ 3）电荷运动的方向v 和 B 不肯定垂直,但洛伦兹力肯定垂直于磁感应强度B 和速度 v 的方向.6. 应用洛伦兹力公式应留意的问题（ 1）公式 F=qvB 仅适用于 v B 的情形,式中的 v 是电荷相对于磁场的运动速度.（ 2）当电荷的运动方向与磁场方向相同或相反,即v 与 B 平行时,由试验可知,F=0.所以只有当v 与B 不平行时,运动电荷才
35、受洛伦兹力.当电荷运动方向与磁场方向夹角为时,电荷所受洛伦兹力的运算公式为： F=Bqvsin.（ 3）当 v=0 时, F=0 .即磁场对静止的电荷无作用力,磁场只对运动电荷有作用力.这与电场对其中的静止电荷或运动电荷总有电场力作用是不同的.7. 洛伦兹力与安培力、电场力有何区分和联系（ 1）洛伦兹力与安培力的关系洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力,而安培力是导体中全部定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现.尽管安培力是自由电荷定向移动时受到的洛伦兹力的宏观表现,但也不能认为安培力就简洁的等于所有定向移动电荷所受洛伦兹力的和,一般只有当导体静止时才能这样认为.洛伦兹力恒不做功,但安培
36、力却可以做功.可见安培力与洛伦兹力既有紧密相关、不行分割的联系,也有显著的区分.（ 2）洛伦兹力与电场力的比较这两种力是带电粒子在两种不同的场中受到的力,反映了磁场和电场都有力的性质,但这两种力的区分也是非常明显的.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_作用对象洛伦兹力电场力仅在运动电荷的速度方向与B 不平行时, 运 带电粒子只要处在电场中,肯定受到电场可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_动电荷才受到洛伦兹力力可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_大小、方向F=qvBsin,方向与 B 垂直,与 v 垂直,用左手定就判定F=qE, F 的方向与 E 同向或反向可
37、编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_特点洛伦兹力永不做功电场力可做正（或负）功九、电视机显像管的工作原理1. 构造电视机显像管由电子枪、偏转线圈和荧光屏三部分组成,如下列图.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2. 原理阴极发射电子,经过偏转线圈（偏转线圈产生的磁场和电子运动方向垂直）电子受洛伦兹力发生偏转, 偏转后的电子打在荧光屏上,使荧光屏发光.3. 扫描在电视机显像管的偏转区有两对线圈,叫做偏转线圈,偏转线圈中通入大小、方向按肯定规律变化的电流,分别在竖直方向和水平方向产生偏转磁场,其方向、强弱都在不断的变化,因此电子束打在荧光屏上的光点就像下图那样不断移动,这种电
38、视技术叫做扫描.4. 工作过程电视机显像管发射电子,在加速电场中被加速后进入偏转磁场.在偏转磁场的作用下,电子束在荧光屏上扫描.电子束从最上一行到最下一行扫描一遍,叫做一场,电视机中每秒要进行50 场扫描,加上人的“视觉暂留”,所以我们感到整个荧光屏都在发光.十、带电粒子在匀强磁场中的运动1. 运动轨迹带电粒子（不计重力）以肯定的速度v 进入磁感应强度为B 的匀强磁场中：（ 1）当 v B 时,带电粒子将做匀速直线运动.（ 2）当 v B 时,带电粒子将做匀速圆周运动.（ 3）当 v 与 B 的夹角为 （ 0, 90, 180）时,带电粒子将做等螺距的螺旋线运动.2. 轨道半径和周期（vB 时
39、）如下列图,带电粒子以速度v 垂直磁场方向入射,在磁场中做匀速圆周运动,设带电粒子的质量为m, 所带的电荷量为 q.（ 1）轨道半径：由于洛伦兹力供应向心力,就有,得到轨道半径.（ 2）周期：由轨道半径与周期之间的关系可得周期.说明：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由公式知,在匀强磁场中,做匀速圆周运动的带电粒子,其轨道半径跟运动速率成正比.要注重对轨道半径的组合懂得和变式懂得,例如（ P 是带电粒子的动量,为比荷的倒数）由公式知,在匀强磁场中, 做匀速圆周运动的带电粒子,周期跟轨道半径和运动速率均无关,而与比荷成反比.十一、质谱仪1. 质谱仪的作用及工作过程其结构如甲图所示,
40、容器A 中含有电荷量相同而质量有微小差别的带电粒子.经过S1 和 S2 之间的电场加速,它们进入磁场将沿着不同的半径做圆周运动,打到照相底片的不同的方,在底片上形成如干谱线状的细条,叫做质谱线,每一条谱线对应于肯定的质量.从谱线的位置可以知道圆周的半径,假如再已知带电粒子的电荷量,就可以算出它的质量,这种仪器叫做质谱仪.2. 比荷的运算如图乙所示,设飘入加速电场的带电粒子带电荷量为+q、质量为 m,两板间电压为U、粒子出电场后垂直进入磁感应强度为B 的匀强磁场.在加速电场中,由动能定理得.粒子出电场时,速度.在匀强磁场中轨道半径.所以粒子质量.如粒子电荷量 q 也未知,通过质谱仪可以求出该粒子
41、的比荷（电荷量与质量之比）.十二、回旋加速器1. 直线加速器（多级加速器）如下列图,电荷量为q 的粒子经过 n 级加速后,依据动能定理获得的动能可以达到Ek=qU1+U2+U3+ +Un .这种多级加速器通常叫做直线加速器,目前已经建成的直线加速器有几千米甚至几十千米长.各加速区的两板之间用独立电源供电,所以粒子从P2 飞向 P3、从 P4 飞向 P5时不会减速.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2. 回旋加速器利用电场对带电粒子的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用来获得高能粒子,这些过程在回旋加速器的核心部件两个D 形盒和其间的窄缝内完成,如下列图.（ 1）磁场的作用：带电粒子
42、以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后,并在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,其周期和速率、半径均无关（）,带电粒子每次进入D 形盒都运动相等的时间（半个周期） 后平行电场方向进入电场中加速.（ 2）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 形盒正对截面的匀强电场,带电粒子经过该区域时被加速.（ 3）交变电压：为了保证带电粒子每次经过窄缝时都被加速,使之能量不断提高,须在窄缝两侧加上跟带电粒子在 D 形盒中运动周期相同的交变电压.（ 4）带电粒子的最终能量当带电粒子的速度最大时,其运动半径也最大,由牛顿其次定律,得,如 D 形盒的半径为 R,就 r=R,带电粒子的最终动能.说明：由上式可以看出,要使粒子射出的动能Ekm 增大,就要使磁场的磁感应强度B 以及 D 形盒的半径 R 增大,而与加速电压U 的大小无关（ U 0）.20、质子（）和粒子（）从静止开头经相同的电势差加速后垂直进入同一匀强磁场做圆周运动,就这两个粒子的动能之比Ek1 Ek2=,轨道半径之比 r1 r2=,周期之比 T