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1、磁场专题二2005年年12月月2日日1现在学习的是第1页，共36页 一束电子流沿一束电子流沿x轴正方向高速运动，如图所示，则轴正方向高速运动，如图所示，则电子流产生的磁场在电子流产生的磁场在z轴上的点轴上的点P处的方向是（处的方向是（）A沿沿y轴正方向轴正方向 B沿沿y轴负方向轴负方向C沿沿z轴正方向轴正方向 D沿沿z轴负方向轴负方向 巩固练习巩固练习现在学习的是第2页，共36页下列说法中正确的是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磁感线可以表示磁场的方向和强弱B磁感线从磁体的磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的极出发，终止于磁体的S极极C磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场磁铁
2、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，根据异名磁极相吸放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的的原则，小磁针的N极一定指向通极一定指向通电螺线管的电螺线管的S极极 巩固练习巩固练习现在学习的是第3页，共36页关于磁感应强度，下列说法中关于磁感应强度，下列说法中错误错误的是的是（）A由由B=可知，可知，B与与F成正比，与成正比，与IL成反比成反比B由由B=可知，一小段通电导体在某处不受磁场可知，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
3、方向就是该处电流受力方向磁感应强度的方向就是该处电流受力方向 巩固练习巩固练习现在学习的是第4页，共36页两根长直通电导线互相平行，电流方向相同两根长直通电导线互相平行，电流方向相同.它们的截它们的截面处于一个等边三角形面处于一个等边三角形ABC的的A和和B处处.如图所示，两通如图所示，两通电导线在电导线在C处的磁场的磁感应强度的值都是处的磁场的磁感应强度的值都是B，则，则C处磁处磁场的总磁感应强度是（场的总磁感应强度是（）A2BBB C0 D B 巩固练习巩固练习现在学习的是第5页，共36页1、磁场对电流的作用力、磁场对电流的作用力安培力安培力方向：左手定则方向：左手定则磁场方向电流方向电流
4、方向安培力方向安培力及判定安培力作用下物理运动方向专题安培力及判定安培力作用下物理运动方向专题安培力方向的特点安培力方向的特点:F的方向一定与的方向一定与B和和I都垂直都垂直,即垂直于即垂直于B和和I决定的平面决定的平面.(B和和I可以有任意角可以有任意角)现在学习的是第6页，共36页判断下列导线的电流方向或磁场方向或受力方向判断下列导线的电流方向或磁场方向或受力方向 判断下列通电导线的受力方向判断下列通电导线的受力方向 现在学习的是第7页，共36页大小大小F=BILBI如如BI则则F=0如如B与与I成任意角则把成任意角则把L投影投影到与到与B垂直和平行的方向上垂直和平行的方向上与与B垂垂直的
5、为直的为有效有效L为为在磁场中在磁场中的的有效长度有效长度F=BILsinB与I的夹角B为导线所在处的磁感应强度为导线所在处的磁感应强度现在学习的是第8页，共36页2、通电导线在安培力作用下运动的定性判断、通电导线在安培力作用下运动的定性判断现在学习的是第9页，共36页现在学习的是第10页，共36页现在学习的是第11页，共36页通电导线在安培力作用下运动的五种判断方法通电导线在安培力作用下运动的五种判断方法1.电流元受力分析法电流元受力分析法2.特殊值分析法特殊值分析法3.等效分析法等效分析法4.推论分析法推论分析法5.转换研究对象法转换研究对象法(参看全能专题训练参看全能专题训练247页页)
6、现在学习的是第12页，共36页3、电流在安培力作用下的定量计算问题、电流在安培力作用下的定量计算问题一圆形线圈，半径为一圆形线圈，半径为r r，通以电流强度为，通以电流强度为I I的电流，放在光滑的电流，放在光滑水平面上，匀强磁场的磁感应强度大小为水平面上，匀强磁场的磁感应强度大小为B B，方向竖直向下，方向竖直向下，如图所示（俯视图），则线圈截面上张力大小为：如图所示（俯视图），则线圈截面上张力大小为：（）A A2 2BIrBIr B B0.50.5BIrBIr C CBIrBIr D D不能求解不能求解现在学习的是第13页，共36页如图，相距如图，相距20cm20cm的两根光滑平行铜导轨，
7、导轨平面倾角的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为为=37=370 0，上面放着质量为，上面放着质量为80g80g的金属杆的金属杆abab，整个装置放，整个装置放在在B B=0.2T=0.2T的匀强磁场中的匀强磁场中.(1)(1)若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通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以多大的电流.(2)(2)若磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止在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。导轨上，必须通以多大的电流。现在学习的是第14页，共36页(02(02上海上海)磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能
8、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，其值为量密度，其值为B B/2/2，式中，式中B B是磁感强度，是磁感强度，是磁导率，在是磁导率，在空气中空气中为一已知常数。为了近似测得条形磁铁磁极端为一已知常数。为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度面附近的磁感应强度B B，一学生用一根端面面积为，一学生用一根端面面积为A A的条形的条形磁铁吸住一相同面积的铁片磁铁吸住一相同面积的铁片P P，再用力将铁片与磁铁拉开，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离一段微小距离l l，并测出拉，并测出拉力力F F，如图所示。因为，如图所示。因为F F所作的功等于间隙中磁场的能量，所以所作的功等于
9、间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感强度由此可得磁感强度B B与与F F、A A之间的关系为之间的关系为B B 。现在学习的是第15页，共36页在磁感应强度在磁感应强度B B=0.08T=0.08T，方向竖直向下的匀强磁场中，一，方向竖直向下的匀强磁场中，一根长根长l l1 1=20cm=20cm，质量，质量m m=24g=24g的金属横杆水平地悬挂在两的金属横杆水平地悬挂在两根长均为根长均为24cm24cm的轻细导线上，电路中通以图示的电流，的轻细导线上，电路中通以图示的电流，电流强度保持在电流强度保持在2.5A2.5A，横杆在悬线偏离竖直位置，横杆在悬线偏离竖直位置=30=30处时由静止开始
10、摆下，求横杆通过最低点的瞬时速度大处时由静止开始摆下，求横杆通过最低点的瞬时速度大小。小。现在学习的是第16页，共36页2005年年12月月2日日17第二课时第二课时 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用一、洛仑兹力一、洛仑兹力磁场对运动电荷的作用力磁场对运动电荷的作用力1、大小：、大小：F洛洛=Bqv当当Bv时，电荷不受洛仑兹力时，电荷不受洛仑兹力当当Bv时，电荷所受洛仑兹力最大时，电荷所受洛仑兹力最大当当B与与v成成角时，角时，F洛洛=Bqvsin 2、方向：用左手定则判断、方向：用左手定则判断F洛洛+v注意：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。四指的方向为正电荷
11、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、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。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、洛仑兹力与安培力的关系洛仑兹力是安培力的微观表现，安培力是洛仑兹力的宏观体现洛仑兹力是安培力的微观表现，安培力是洛仑兹力的宏观体现现在学习的是第17页，共36页2005年年12月月2日日182、运动方向与磁场方向垂直，做匀速圆周运动、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洛仑兹力提供向心力轨道半径：轨道半径：周期：周期：
12、与与v、r无关无关二、带电粒子（不计重力）在匀强磁场中的运动二、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、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、半径、运动时间的确定圆心的确定圆心的确定a、两个速度方向垂直线的交点。（常用、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在有界磁场的入射与出射方向已知的情况下）况下）VO现在学习的是第18页，共36页2005年年12月月2日日19b、一个速度方向的垂直线和一条弦的、一个速度方向的垂直线和一条弦的中垂线的交点中垂线的交点O半径的确定半径的确定应用几何知识来确定
13、！应用几何知识来确定！运动时间：运动时间：3、理解与巩固、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，则周运动，则()()A.A.若速率相等，则半径相等若速率相等，则半径相等 B.B.若速率相等，则周期相等若速率相等，则周期相等 C.C.若动量大小相等，则半径相等若动量大小相等，则半径相等 D.D.若动能相等，则周期相等若动能相等，则周期相等现在学习的是第19页，共36页2005年年12月月2日日20如图所示，在长直导线中有恒电流如图所示，在长直导线中有恒电流I I通过，导线正下方电子初通过，导线正下方电子初
14、速度速度v v方向与电流方向与电流I I的方向相同，电子将（的方向相同，电子将（）A.A.沿路径沿路径 a a 运动，轨迹是圆运动，轨迹是圆B.B.沿路径沿路径 a a 运动，轨迹半径越来越大运动，轨迹半径越来越大C.C.沿路径沿路径 a a 运动，轨迹半径越来越小运动，轨迹半径越来越小 D.D.沿路径沿路径 b b 运动，轨迹半径越来越大运动，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垂直纸面向外的匀强磁场仅限于宽度为d d的条形区域内，磁感应强度为的条形区域内，磁感应强度为B B一个质量一个质量为为m m、电量为、电量为q q的粒子以一定的速度垂直于的粒子以一定的速度垂直于磁场边界
15、方向从磁场边界方向从a a点垂直飞入磁场区，如图点垂直飞入磁场区，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角试求粒子的运动速度v v以及在磁场中以及在磁场中运动的时间运动的时间t t现在学习的是第20页，共36页2005年年12月月2日日214 4、带电粒子在有界磁场中运动问题分类解析、带电粒子在有界磁场中运动问题分类解析OBSVP图1一、带电粒子一、带电粒子在半无界磁场在半无界磁场中的运动中的运动MNO,LAO图3P二、带电粒子二、带电粒子在圆形磁场中在圆形磁场中的运动的运动BABdVV300O图5三、带电粒子在三、带电粒子在长足够大的
16、长方长足够大的长方形磁场中的运动形磁场中的运动llr1OV+qV图6四、带电粒子在正方四、带电粒子在正方形磁场中的运动形磁场中的运动五、带电粒子在环五、带电粒子在环状磁场中的运动状磁场中的运动名师名师1号号P298第第17题题现在学习的是第21页，共36页2005年年12月月2日日22现在学习的是第22页，共36页2005年年12月月2日日23现在学习的是第23页，共36页2005年年12月月2日日24现在学习的是第24页，共36页2005年年12月月2日日25现在学习的是第25页，共36页2005年年12月月2日日26三、三、带电体在复合场中的运动带电体在复合场中的运动1 1、带电粒子在电场
17、、磁场、重力场中的运动，简称带电粒子在复合场中的运、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。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：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。运动学规律求解。功能关系。根据场力及其它
18、外力对带电粒子做功引起的能量变化或全过功能关系。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。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，应以题中题中“最大最大”、“最高最高”、“至少至少”等词语为突破口，挖掘隐含条件，根据等词语为突破口，挖掘隐含条件，根据临界条件列出辅助方程
19、，再与其它方程联立求解。临界条件列出辅助方程，再与其它方程联立求解。现在学习的是第26页，共36页2005年年12月月2日日27带带电电粒粒子子在在电电场场磁磁场场中中的的运运动动带带电电粒粒子子在在电电场场中中的运动的运动直线运动直线运动：如用电场加速或减速粒子：如用电场加速或减速粒子带带 电电 粒粒子子 在在 磁磁场场 中中 的的运动运动直直线线运运动动（当当带带电电粒粒子子的的速速度度与与磁磁场场平行时）平行时）带带 电电 粒粒子子 在在 复复合合 场场 中中的运动的运动直线运动：直线运动：垂直运动方向的力必定平衡垂直运动方向的力必定平衡偏转偏转：类似平抛运动，一般分解成两：类似平抛运动
20、，一般分解成两 个分运动求解个分运动求解圆周运动：圆周运动：以点电荷为圆心运动或受装置以点电荷为圆心运动或受装置约束运动约束运动圆周运动圆周运动（当带电粒子的速度与磁场垂直时）（当带电粒子的速度与磁场垂直时）圆周运动：圆周运动：重力与电场力一定平衡，重力与电场力一定平衡，由洛伦兹力提供向心力由洛伦兹力提供向心力一般的曲线运动一般的曲线运动现在学习的是第27页，共36页2005年年12月月2日日282、带电体在复合场中运动问题分析、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）组合场（电场与磁场没有同时出现在同一区域）试试质谱仪质谱仪名师名师1号号P293第第13题题现在
21、学习的是第28页，共36页2005年年12月月2日日29现在学习的是第29页，共36页2005年年12月月2日日30现在学习的是第30页，共36页2005年年12月月2日日31回回旋旋加加速速器器名师名师1号号P284第第6、9题；题；P297第第13题题现在学习的是第31页，共36页2005年年12月月2日日32现在学习的是第32页，共36页2005年年12月月2日日33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）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任何一个存在正交电场的磁场的空间都可看作速
22、度选择器择器速度选择器只选择速度而不选择粒子的种类，速度选择器只选择速度而不选择粒子的种类，只要只要v=E/B，粒子就能沿直线匀速通过选择器，粒子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。（不计重而与粒子的电性、电荷量、质量无关。（不计重力）力）对于确定的速度选择器有确定的入口与出口。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，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 a、b b、c c三点射出，问可以确定的
23、是这三束带电粒子的什么物理量不相三点射出，问可以确定的是这三束带电粒子的什么物理量不相同同?(?(重力不计重力不计)名师名师1号号P283第第3题题现在学习的是第33页，共36页2005年年12月月2日日34磁流体发电机、电磁流量计、霍尔效应（磁强计）磁流体发电机、电磁流量计、霍尔效应（磁强计）磁流体发电机磁流体发电机进入磁场的粒子带正、负电荷进入磁场的粒子带正、负电荷当当Eq=Bqv时两板间电势差达到最大时两板间电势差达到最大电磁流量计电磁流量计流动的导电液体含有正、负离子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：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当液体内的自由电荷所受电场力与洛仑兹力相等时，相等时，a、b间的电势差稳定。间的电势差稳定。名师名师1号号P297第第15题题现在学习的是第34页，共36页2005年年12月月2日日35现在学习的是第35页，共36页2005年年12月月2日日36霍尔效应（磁强计）霍尔效应（磁强计）导体中通过电流时，在运动的电荷为导体中通过电流时，在运动的电荷为电子，带负电；电子，带负电；当电子所受电场力与洛仑兹力相等时，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。导体上、下侧电势差稳定。名师名师1号号P294第第14题题现在学习的是第36页，共36页