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1、教案模板 福建高中新课程第1页，共50页，编辑于2022年，星期日二、磁场的描述二、磁场的描述:3、磁通量、磁通量1、磁感强度、磁感强度2、磁感线、磁感线定义方法定义方法定义式定义式矢量性矢量性性质性质典型磁场的磁感线（典型磁场的磁感线（P144145）第2页，共50页，编辑于2022年，星期日三、磁场（电流）对电流的作用三、磁场（电流）对电流的作用 1、方向：左手定则、方向：左手定则2、大小：、大小：3、电流对电流的作用、电流对电流的作用（P143图图16-3）第3页，共50页，编辑于2022年，星期日四、练习四、练习1、奥斯特发现电流的磁效应实验是怎样做的？、奥斯特发现电流的磁效应实验是怎
2、样做的？有什么现象？有什么现象？2、如图所示为通电螺线管的纵剖面，、如图所示为通电螺线管的纵剖面，“”和和“”分别表示导线中电流垂直纸面流进或分别表示导线中电流垂直纸面流进或流出，试画出流出，试画出A、B、C、D四个位置上小磁针四个位置上小磁针静止时静止时N极的指向。极的指向。BCADE第4页，共50页，编辑于2022年，星期日3、在台州地区做如下实验，一个可以在水平面、在台州地区做如下实验，一个可以在水平面内自由转动的小磁针，在地磁场作用下保持静止内自由转动的小磁针，在地磁场作用下保持静止一根长直导线位于小磁针的北方，竖直放置，一根长直导线位于小磁针的北方，竖直放置，且通有竖直向上的电流已知
3、地磁场的水平分量且通有竖直向上的电流已知地磁场的水平分量为为B0，长直导线电流磁场在小磁针处的磁感应强，长直导线电流磁场在小磁针处的磁感应强度为度为B，则小磁针的，则小磁针的N极将极将A向东偏转角度向东偏转角度=arctan（B0/B）而静止）而静止B向东偏转角度向东偏转角度=arctan（B/B0）而静止）而静止C向西偏转角度向西偏转角度=arctan（B0/B）而静止）而静止D向西偏转角度向西偏转角度=arctan（B/B0）而静止）而静止第5页，共50页，编辑于2022年，星期日4、如图所示，两根垂直纸面平行放置的直、如图所示，两根垂直纸面平行放置的直导线导线A、C由通有等大电流在纸面上
4、距由通有等大电流在纸面上距A、C等远处有一点等远处有一点P若若P点磁感强度及方向水平点磁感强度及方向水平向左，则导线向左，则导线A、C中的电流方向是如下哪种中的电流方向是如下哪种说法？说法？AA中向中向纸纸里，里，C中向中向纸纸外外BA中向中向纸纸外，外，C中向中向纸纸里里CA、C中均向中均向纸纸外外DA、C中均向中均向纸纸里里第6页，共50页，编辑于2022年，星期日5如图如图所示，条形磁所示，条形磁铁铁放在水平桌面上，它放在水平桌面上，它的正中央上方固定一的正中央上方固定一长长直直导线导线，导线导线与磁与磁铁铁垂直垂直给电线给电线通以垂直通以垂直纸纸面向外的面向外的电电流，流，则则A磁铁对
5、桌面压力增大，受桌面摩擦力作用磁铁对桌面压力增大，受桌面摩擦力作用B磁铁对桌面压力增大，不受桌面摩擦力作用磁铁对桌面压力增大，不受桌面摩擦力作用C磁铁对桌面压力减小，要受桌面摩擦力作用磁铁对桌面压力减小，要受桌面摩擦力作用D磁铁对桌面压力减小，不受桌面摩擦力作用磁铁对桌面压力减小，不受桌面摩擦力作用第7页，共50页，编辑于2022年，星期日6、非简单直导线的受力、非简单直导线的受力ILLB第8页，共50页，编辑于2022年，星期日7、如图所示，在水平虚线上方有磁感强度为、如图所示，在水平虚线上方有磁感强度为2B，方向水平向右的匀强磁场，水平虚线下方有磁感方向水平向右的匀强磁场，水平虚线下方有磁
6、感强度为强度为B，方向水平向左的匀强磁场边长为，方向水平向左的匀强磁场边长为l的正的正方形线圈放置在两个磁场中，线圈平面与水平面成方形线圈放置在两个磁场中，线圈平面与水平面成角，线圈处于两磁场中的部分面积相等，则穿过线圈角，线圈处于两磁场中的部分面积相等，则穿过线圈平面的磁通量大小为多少？平面的磁通量大小为多少？2BB第9页，共50页，编辑于2022年，星期日8、如图，磁铁水平固定，一矩形线框保、如图，磁铁水平固定，一矩形线框保持竖直从左端向右端移动，问：过程中持竖直从左端向右端移动，问：过程中穿过线圈的磁通量怎样变化？穿过线圈的磁通量怎样变化？NS第10页，共50页，编辑于2022年，星期日
7、9、安培分子电流假说提示了磁现象的、安培分子电流假说提示了磁现象的电本质，安培提出分子电流假说的依据电本质，安培提出分子电流假说的依据是什么？下图所示的实验会出现什么现是什么？下图所示的实验会出现什么现象？怎样解释？象？怎样解释？第11页，共50页，编辑于2022年，星期日磁场复习磁场复习2：安培力：安培力1、定性分析在安培力作用下的通电导、定性分析在安培力作用下的通电导线的运动线的运动2、在安培力作用下的平衡及定量计算、在安培力作用下的平衡及定量计算（立体图）（立体图）3、安培力的力矩（简单）、安培力的力矩（简单）第12页，共50页，编辑于2022年，星期日NSNS第13页，共50页，编辑于
8、2022年，星期日L1：固定固定L2：可绕轴转动：可绕轴转动L1L2第14页，共50页，编辑于2022年，星期日如图所示，如图所示，MN、PQ为平行光滑导轨，其电阻忽略不计，与为平行光滑导轨，其电阻忽略不计，与地面成地面成30角固定角固定NQ间接一电阻间接一电阻R=1.0，MP端与电池端与电池组和开关组成回路，电动势组和开关组成回路，电动势E=6V，内阻，内阻r=1.0，导轨区域加，导轨区域加有与两导轨所在平面垂直的匀强磁场现将一条质量有与两导轨所在平面垂直的匀强磁场现将一条质量m=40g，电阻电阻R=1.0的金属导线置于导轨上，并保持导线的金属导线置于导轨上，并保持导线ab水平水平已知导轨间
9、距已知导轨间距L=0.1m，当开关，当开关S接通后导线接通后导线ab恰静止不恰静止不动动试计试计算磁感算磁感应应强强度大小；度大小；BILFNmg第15页，共50页，编辑于2022年，星期日一根通有电流一根通有电流I1的长直导线的长直导线OO竖直放置，另有一竖直放置，另有一矩形导线框矩形导线框abcd的平面放在竖直平面内，通有如图的平面放在竖直平面内，通有如图所示的电流所示的电流I2，OO到到abcd平面的距离为平面的距离为4r，边长，边长ab=cd=5r，ad=bc=6r，且，且ab和和cd两边所处的磁感强两边所处的磁感强度大小均为度大小均为B（由（由I1产生），求产生），求ab和和cd所受
10、安培力的所受安培力的大小和方向。大小和方向。4r5r6rI1I2abcda（b）d（c）4r6rF第16页，共50页，编辑于2022年，星期日如图所示，磁电式电流表中的磁场是均匀地辐向分布的，线如图所示，磁电式电流表中的磁场是均匀地辐向分布的，线圈两侧所在位置的磁感强度圈两侧所在位置的磁感强度B=0.002T，线圈是边长，线圈是边长a=1cm的正方形，共的正方形，共N=100匝线圈每偏转匝线圈每偏转1，线圈需产生力矩为，线圈需产生力矩为M0=2.510-8Nm求：线圈中电流为求：线圈中电流为I=5mA时，指针偏时，指针偏转多少度？转多少度？B第17页，共50页，编辑于2022年，星期日在磁感强
11、度为在磁感强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd，边长分别为边长分别为L1、L2，通以电流，通以电流I如图所示已知转轴如图所示已知转轴OO在线圈平面内，且垂直于在线圈平面内，且垂直于B，Od=3Oa，Oc=3Ob，当线圈，当线圈从图示位置绕轴转过从图示位置绕轴转过角时，下面哪些说法正确？角时，下面哪些说法正确？Aab边边受到安培力受到安培力为为BIL1sinBab边边受到安培力受到安培力为为BIL1cosC线圈受到磁力矩为线圈受到磁力矩为BIL1L2cosD穿过线圈的磁通量为穿过线圈的磁通量为BL1L2sina(b)d(c)FF第18页，共50页，编辑于2022年
12、，星期日如图所示，固定螺线管如图所示，固定螺线管M右侧有一正方形线框右侧有一正方形线框abcd，线框内通有恒定电流，其流向为线框内通有恒定电流，其流向为abcd，当闭合开关，当闭合开关S后，后，线框运动情况应为线框运动情况应为Aab向外，向外，cd向里转动且向向里转动且向M靠拢靠拢Bab向里，向里，cd向外转动且远离向外转动且远离MCad向外，向外，bc向里转动且向向里转动且向M靠拢靠拢Dad向里，向里，bc向外转动且远离向外转动且远离M第19页，共50页，编辑于2022年，星期日如图所示，等腰三角形金属线框如图所示，等腰三角形金属线框ACD放在光滑水平放在光滑水平面上，该区域存在磁感强度面上
13、，该区域存在磁感强度B=T、方向竖直向上的、方向竖直向上的匀强磁场，已知，匀强磁场，已知，DA=DC=lm，A=C=30，若，若线线框中通以框中通以I=IA的的电电流，流，则则DA、DC两两边边所受合力大小所受合力大小为为_N，整个，整个线线框所受合力框所受合力为为_N第20页，共50页，编辑于2022年，星期日如图所示，如图所示，A和和B中一个是电源，另一个是用电器当用两导中一个是电源，另一个是用电器当用两导线连接起来用电器工作时，用一个小磁针放在线连接起来用电器工作时，用一个小磁针放在a点下方，磁针点下方，磁针N极向纸外偏转，用电压表测定极向纸外偏转，用电压表测定a与与b间的电压，发现间的
14、电压，发现a点电势比点电势比b点高，由此可判断出电源是点高，由此可判断出电源是_第21页，共50页，编辑于2022年，星期日带电粒子在洛仑兹力作用下的运动带电粒子在洛仑兹力作用下的运动F洛洛=0匀速直线运动匀速直线运动F洛洛=Bqv匀速圆周运动匀速圆周运动F洛洛=Bqv等距螺旋（等距螺旋（090）V/BVBv与与B成成角角洛洛仑仑兹兹力力不不做做功功第22页，共50页，编辑于2022年，星期日1、洛仑兹力方向、洛仑兹力方向:左手定则左手定则第23页，共50页，编辑于2022年，星期日2、洛仑兹力大小、洛仑兹力大小:由由F=BIL出发证明出发证明F洛洛=qvB建立情景建立情景SLIB电子电量电子
15、电量e、单位体积内单位体积内自由电子数自由电子数n联系宏观微观联系宏观微观数学推导数学推导F=N F洛洛I=neVSN=nSL=eVB第24页，共50页，编辑于2022年，星期日3、公式理解、公式理解（4）如果它们初速度为零）如果它们初速度为零,经过同一加速电场加速经过同一加速电场加速,再垂直进入同一磁场呢再垂直进入同一磁场呢?（2）以相同动量射入磁场呢）以相同动量射入磁场呢?问题问题:一束射线由氘核一束射线由氘核()、氚核（、氚核（）组成）组成,他他们有共同的速度们有共同的速度,请你设计一个方案把他们分开请你设计一个方案把他们分开.（1）它们在磁场中的轨道半径之比及周期之比是各）它们在磁场中
16、的轨道半径之比及周期之比是各是多少？是多少？（3）以相同动能射入磁场呢）以相同动能射入磁场呢?第25页，共50页，编辑于2022年，星期日例例在在M、N两条长直导线所在的平面内，一带电粒子的运动轨两条长直导线所在的平面内，一带电粒子的运动轨迹，如图所示已知两条导线迹，如图所示已知两条导线M、N只有一条中有恒定电流，另只有一条中有恒定电流，另一条导线中无电流，关于电流、电流方向和粒子带电情况及运动一条导线中无电流，关于电流、电流方向和粒子带电情况及运动方向，可能是方向，可能是AM中通有自上而下的恒定中通有自上而下的恒定电电流，流，带带正正电电的粒子从的粒子从b点向点向a点运点运动动BM中通有自上
17、而下的恒定中通有自上而下的恒定电电流，流，带负电带负电的粒子从的粒子从a点向点向b点点运运动动CN中通有自下而上的恒定中通有自下而上的恒定电电流，流，带带正正电电的粒子从的粒子从b点向点向a点运点运动动DN中通有自下而上的恒定中通有自下而上的恒定电电流，流，带负电带负电的粒子从的粒子从a点向点向b点运点运动动第26页，共50页，编辑于2022年，星期日圆周运动的圆心的确定：圆周运动的圆心的确定：*利用洛仑兹力的方向永远指向圆利用洛仑兹力的方向永远指向圆心的特点，只要找到圆运动两个点心的特点，只要找到圆运动两个点上的洛仑兹力的方向，其延长线的上的洛仑兹力的方向，其延长线的交点必为圆心交点必为圆心
18、*利用圆上弦的中垂线必过圆心的利用圆上弦的中垂线必过圆心的特点找圆心特点找圆心VVffo圆周运动中的角度关系圆周运动中的角度关系4、带电粒子在洛仑兹力作用下的圆周运动、带电粒子在洛仑兹力作用下的圆周运动=2运动时间运动时间第27页，共50页，编辑于2022年，星期日例例如图所示，如图所示，abcd为绝缘挡板围成的正方形区为绝缘挡板围成的正方形区域，其边长为域，其边长为L，在这个区域内存在着磁感应强，在这个区域内存在着磁感应强度大小为度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场正、，方向垂直纸面向里的匀强磁场正、负电子分别从负电子分别从ab挡板中点挡板中点K，沿垂直挡板，沿垂直挡板ab方向方向射入场中
19、，其质量为射入场中，其质量为m，电量为，电量为e若从若从d、P两两点都有粒子射出，则正、负电子的入射速度分别点都有粒子射出，则正、负电子的入射速度分别为多少？（其中为多少？（其中bP=L/4）小结小结:1、从几何关系找、从几何关系找r的表达式的表达式2、从物理关系得、从物理关系得r表达式表达式第28页，共50页，编辑于2022年，星期日例例一带电质点，质量为一带电质点，质量为m，电量为，电量为q，以平行于，以平行于x轴的速度轴的速度v从从y轴上的轴上的a点射入图所示第一象限的区点射入图所示第一象限的区域为了使该质点能从域为了使该质点能从x轴上的轴上的b点以垂直于点以垂直于ox轴的轴的速度速度v
20、射出，可在适当的地方加一个垂直于射出，可在适当的地方加一个垂直于xy平面、平面、磁感应强度为磁感应强度为B的匀强磁场若此磁场仅分布在一的匀强磁场若此磁场仅分布在一个圆形区域内，试求这圆形磁场区域的最小半径个圆形区域内，试求这圆形磁场区域的最小半径重力忽略不计重力忽略不计第29页，共50页，编辑于2022年，星期日例例在真空中，半径为在真空中，半径为r=310-2m的圆形区域内，有的圆形区域内，有一匀强磁场，磁场的磁感应强度为一匀强磁场，磁场的磁感应强度为B=0.2T，方向如，方向如图所示，一带正电粒子，以初速度图所示，一带正电粒子，以初速度v0=106m/s的速的速度从磁场边界上直径度从磁场边
21、界上直径ab一端一端a点处射入磁场，已点处射入磁场，已知该粒子荷质比为知该粒子荷质比为q/m=108C/kg，不计粒子重力，不计粒子重力，则（则（1）粒子在磁场中匀速圆周运动的半径是多）粒子在磁场中匀速圆周运动的半径是多少？（少？（2）若要使粒子飞离磁场时有最大的偏转）若要使粒子飞离磁场时有最大的偏转角，其入射时粒子的方向应如何（以角，其入射时粒子的方向应如何（以v0与与Oa的的夹角夹角表示）？最大偏转角多大？表示）？最大偏转角多大？第30页，共50页，编辑于2022年，星期日例例如图所示，很长的平行边界面如图所示，很长的平行边界面M、N与与N、P间距分别为间距分别为L1、L2，其间分别有磁感
22、应强度，其间分别有磁感应强度为为B1与与B2的匀强磁场区，磁场方向均垂直纸面向的匀强磁场区，磁场方向均垂直纸面向里已知里已知B1B2，一个带正电的粒子电量为，一个带正电的粒子电量为q，质，质量为量为m，以大小为，以大小为v0的速度垂直边界面的速度垂直边界面M与磁场与磁场方向射入方向射入MN间磁场区，试讨论粒子速度间磁场区，试讨论粒子速度v0应满足应满足什么条件，才能通过两个磁场区，并从边界面什么条件，才能通过两个磁场区，并从边界面P射出？（不计粒子重力）射出？（不计粒子重力）第31页，共50页，编辑于2022年，星期日带电粒子和质点在电场、磁场中的运动带电粒子和质点在电场、磁场中的运动1、能忽
23、略带电体重力的情况、能忽略带电体重力的情况3、电场和匀强磁场共存区域、电场和匀强磁场共存区域2、电场和磁场成独立区域、电场和磁场成独立区域分阶段求解分阶段求解二力平衡二力平衡匀速直线运动匀速直线运动不平衡不平衡复杂的曲线运动复杂的曲线运动功能关系功能关系第32页，共50页，编辑于2022年，星期日例1空间存在相互垂直的匀强电场E和匀强磁场B，其方向如图所示一带电粒子+q以初速度v0垂直于电场和磁场射入，则粒子在场中的运动情况可能是A沿初速度方向做匀速运动B在纸平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动C在纸平面内做轨迹向下弯曲的匀变速曲线运动D初始一段在纸平面内做轨迹向上（或向下）弯曲的非匀变速曲线运动
24、第33页，共50页，编辑于2022年，星期日 例2 如图所示为一电磁流量计的示意图，截面为正方形的非磁性管，其边长为d，内有导电液体流动，在垂直液体流动方向加一指向纸里的匀强磁场，磁感应强度为B现测得液体a、b两点间的电势差为U，求管内导电液体的流量Q为多少？第34页，共50页，编辑于2022年，星期日例例3如图所示，两块平行放置的金属板，上板带正如图所示，两块平行放置的金属板，上板带正电，下板带等量负电在两板间有一垂直纸面向里的电，下板带等量负电在两板间有一垂直纸面向里的匀强磁场一电子从两板左侧以速度匀强磁场一电子从两板左侧以速度v0沿金属板方向沿金属板方向射入，当两板间磁场的磁感应强度为射
25、入，当两板间磁场的磁感应强度为B1时，电子从时，电子从a点点射出两板，射出时的速度为射出两板，射出时的速度为2v当两板间磁场的磁感当两板间磁场的磁感应强度变为应强度变为B2时，电子从时，电子从B点射出时的侧移量仅为从点射出时的侧移量仅为从a点射出时侧移量的四分之一，求电子从点射出时侧移量的四分之一，求电子从b点射出点射出时时的的速率速率第35页，共50页，编辑于2022年，星期日例例4如图所示，在如图所示，在x轴上方有垂直于轴上方有垂直于xy平面向里的匀强磁场，平面向里的匀强磁场，磁感应强度为磁感应强度为B，在，在X轴下方有沿轴下方有沿y轴负方向的匀强电场，场轴负方向的匀强电场，场强为强为E一
26、质量为一质量为m，电量为，电量为-q的粒子从坐标原点的粒子从坐标原点O沿着沿着y轴轴正方向射出射出之后，第三次到达正方向射出射出之后，第三次到达X轴时，它与点轴时，它与点O的距离的距离为为L求此粒子射出时的速度求此粒子射出时的速度V和运动的总路程（重力不计）和运动的总路程（重力不计）第36页，共50页，编辑于2022年，星期日例5如图3-7-6所示，在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，场强E的方向竖直向下，磁感应强度B的方向垂直纸面向里有三个带有等量同种电荷的油滴M、N、P在该区域中运动，其中M向有做匀速直线运动，N在竖直平面内做匀速圆周运动，P向左做匀速直线运动，不计空气阻力，则三个油滴的质量
27、关系是AmMmNmPBmPmNmMCmNmPmMDmPmMmN第37页，共50页，编辑于2022年，星期日例6如图3-7-8所示，在xOy平面内，有场强E=12N/C，方向沿x轴正方向的匀强电场和磁感应强度大小为B=2T、方向垂直xOy平面指向纸里的匀强磁场一个质量m=410-5kg，电量q=2.510-5C带正电的微粒，在xOy平面内做匀速直线运动，运动到原点O时，撤去磁场，经一段时间后，带电微粒运动到了x轴上的P点求：（1）P点到原点O的距离；（2）带电微粒由原点O运动到P点的时间第38页，共50页，编辑于2022年，星期日例7如图所示，一对竖直放置的平行金属板长为L，板间距离为d，接在电
28、压为U的电源上，板间有一与电场方向垂直的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感强度为B，有一质量为m，带电量为+q的油滴，从离平行板上端h高处由静止开始自由下落，由两板正中央P点处进入电场和磁场空间，油滴在P点所受电场力和磁场力恰好平衡，最后油滴从一块极板的边缘D处离开电场和磁场空间求：（1）h=？（2）油滴在D点时的速度大小？第39页，共50页，编辑于2022年，星期日如图所示，在oxyz坐标系所在的空间中，可能存在匀强电场或匀强磁场，也可能两者都存在或都不存在。但如果两者都存在，已知磁场平行于xy平面。现有一质量为m带正电q的点电荷沿x轴正方向射入此空间中，发现它做速度为v0的匀速直线运动。
29、若不计重力，试写出电场和磁场的分布有几种可能性。要求针对每一种可能性，都要说出其中电场强度、磁感强度的方向和大小，以及它们之间可能存在的关系。不要求推导和说明理由。第40页，共50页，编辑于2022年，星期日第41页，共50页，编辑于2022年，星期日第42页，共50页，编辑于2022年，星期日第43页，共50页，编辑于2022年，星期日第44页，共50页，编辑于2022年，星期日第45页，共50页，编辑于2022年，星期日第46页，共50页，编辑于2022年，星期日第47页，共50页，编辑于2022年，星期日第48页，共50页，编辑于2022年，星期日第49页，共50页，编辑于2022年，星期日第50页，共50页，编辑于2022年，星期日