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1、三、例题三、例题 导体运动的定性分析导体运动的定性分析例例例例1 1、如图，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁的如图，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁的如图，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁的如图，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁的N N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的细心且垂直于线圈极附近，磁铁的轴线穿过线圈的细心且垂直于线圈极附近，磁铁的轴线穿过线圈的细心且垂直于线圈极附近，磁铁的轴线穿过线圈的细心且垂直于线圈平面，当线圈内通以如图方向的电流后，线圈将：平面，当线圈内通以如图方向的电流后，线圈将：平面，当线圈内通以如图方向的电流后，线圈将：平面，当线圈内通以如图方向的电流后，线圈将：A A 不动
2、不动不动不动 B B 转动转动转动转动 C C 向左摆动向左摆动向左摆动向左摆动 D D 向右摆动向右摆动向右摆动向右摆动例例例例2 2、如图，一个可自由运动的线圈如图，一个可自由运动的线圈如图，一个可自由运动的线圈如图，一个可自由运动的线圈L1L1和一个固定线和一个固定线和一个固定线和一个固定线圈圈圈圈L2L2相互绝缘、垂直放置且圆心重合。当分别通以相互绝缘、垂直放置且圆心重合。当分别通以相互绝缘、垂直放置且圆心重合。当分别通以相互绝缘、垂直放置且圆心重合。当分别通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈图示方向的电流时，从左向右看，线圈图示方向的电流时，从左向右看，线圈图示方向的电流时，从左向
3、右看，线圈L1L1将：将：将：将：A A 顺时针转动顺时针转动顺时针转动顺时针转动 B B 逆时针转动逆时针转动逆时针转动逆时针转动C C 向纸外平动向纸外平动向纸外平动向纸外平动 D D 静止不动静止不动静止不动静止不动C CL L1 1L L2 2第第1页页/共共72页页、导轨问题、导轨问题例例例例3 3、如图，电源电动势如图，电源电动势如图，电源电动势如图，电源电动势2V2V，内阻，内阻，内阻，内阻0.50.5，竖直导轨，竖直导轨，竖直导轨，竖直导轨电阻可忽略。金属棒的质量电阻可忽略。金属棒的质量电阻可忽略。金属棒的质量电阻可忽略。金属棒的质量0.1Kg0.1Kg，电阻，电阻，电阻，电阻
4、0.50.5，它，它，它，它与导轨间的动磨擦因数与导轨间的动磨擦因数与导轨间的动磨擦因数与导轨间的动磨擦因数0.40.4，有效长度为，有效长度为，有效长度为，有效长度为0.2m0.2m，靠，靠，靠，靠在导轨的外面。为使金属棒不滑动，我们加一与纸在导轨的外面。为使金属棒不滑动，我们加一与纸在导轨的外面。为使金属棒不滑动，我们加一与纸在导轨的外面。为使金属棒不滑动，我们加一与纸面夹角成面夹角成面夹角成面夹角成3737且向外的磁场，问：且向外的磁场，问：且向外的磁场，问：且向外的磁场，问：(1)(1)此磁场是斜向上还是斜向下？此磁场是斜向上还是斜向下？此磁场是斜向上还是斜向下？此磁场是斜向上还是斜向
5、下？(2)B(2)B 的范围是多少？的范围是多少？的范围是多少？的范围是多少？第第2页页/共共72页页三、例题三、例题如图所示，一束电子以速度如图所示，一束电子以速度如图所示，一束电子以速度如图所示，一束电子以速度v0v0垂直界面射入磁感强垂直界面射入磁感强垂直界面射入磁感强垂直界面射入磁感强度为度为度为度为B B、宽度为、宽度为、宽度为、宽度为d d的匀强磁场中的匀强磁场中的匀强磁场中的匀强磁场中 穿过磁场后的速穿过磁场后的速穿过磁场后的速穿过磁场后的速度方向与电子射入磁场时的速度方向夹角为度方向与电子射入磁场时的速度方向夹角为度方向与电子射入磁场时的速度方向夹角为度方向与电子射入磁场时的速
6、度方向夹角为3030，则，则，则，则电子的质量为多大？穿过磁场所需时间为多少？电子的质量为多大？穿过磁场所需时间为多少？电子的质量为多大？穿过磁场所需时间为多少？电子的质量为多大？穿过磁场所需时间为多少？第第3页页/共共72页页三、例题三、例题例、例、例、例、如图，在真空中，匀强电场的方向竖直向下，如图，在真空中，匀强电场的方向竖直向下，如图，在真空中，匀强电场的方向竖直向下，如图，在真空中，匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向指向纸内。三个油滴匀强磁场的方向指向纸内。三个油滴匀强磁场的方向指向纸内。三个油滴匀强磁场的方向指向纸内。三个油滴ABCABC带有等量同带有等量同带有等量同带有等量同
7、种电荷，在复合场中，种电荷，在复合场中，种电荷，在复合场中，种电荷，在复合场中，A A静止、静止、静止、静止、B B向右匀速运动、向右匀速运动、向右匀速运动、向右匀速运动、C C向向向向左匀速运动，则三个油滴质量关系是：（左匀速运动，则三个油滴质量关系是：（左匀速运动，则三个油滴质量关系是：（左匀速运动，则三个油滴质量关系是：（）A A、mmA AmmB BmmC C B B、mmC CmmA AmmB B C C、mmB BmmA AmmC C D D、mmA A=m=mB B=m=mC C 例、例、例、例、如图，某空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸如图，某空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸
8、如图，某空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸如图，某空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。已知一离子在电场力和磁场力作用面向里的匀强磁场。已知一离子在电场力和磁场力作用面向里的匀强磁场。已知一离子在电场力和磁场力作用面向里的匀强磁场。已知一离子在电场力和磁场力作用下，从静止开始沿曲线下，从静止开始沿曲线下，从静止开始沿曲线下，从静止开始沿曲线acbacb运动，到达运动，到达运动，到达运动，到达b b点时速度为零，点时速度为零，点时速度为零，点时速度为零，c c点为运动的最低点，则：点为运动的最低点，则：点为运动的最低点，则：点为运动的最低点，则：A A 离子必带负电离子必带负电离子
9、必带负电离子必带负电 B aB a、b b两点位于同一高度两点位于同一高度两点位于同一高度两点位于同一高度C C 离子在离子在离子在离子在c c点速度最大点速度最大点速度最大点速度最大 D D 离子到达离子到达离子到达离子到达b b点后将沿原曲线返回点后将沿原曲线返回点后将沿原曲线返回点后将沿原曲线返回a a点点点点B BBCBC第第4页页/共共72页页四、实际应用四、实际应用1、速度选择器、速度选择器例、例、例、例、如图，竖直向下的匀台电场，场强为如图，竖直向下的匀台电场，场强为如图，竖直向下的匀台电场，场强为如图，竖直向下的匀台电场，场强为E E，垂直纸，垂直纸，垂直纸，垂直纸面向里的匀强
10、磁场磁感强度为面向里的匀强磁场磁感强度为面向里的匀强磁场磁感强度为面向里的匀强磁场磁感强度为B B，电量为，电量为，电量为，电量为q q质量为质量为质量为质量为mm的的的的带正电粒子，以初速率带正电粒子，以初速率带正电粒子，以初速率带正电粒子，以初速率V V。沿水平方向进入两场，离开。沿水平方向进入两场，离开。沿水平方向进入两场，离开。沿水平方向进入两场，离开时侧向移动了时侧向移动了时侧向移动了时侧向移动了d d，求这时粒子的速率，求这时粒子的速率，求这时粒子的速率，求这时粒子的速率V V（不计重力）（不计重力）（不计重力）（不计重力）第第5页页/共共72页页2、“电磁流量计电磁流量计”例、例
11、、例、例、如图所示为电磁流量计的示意图，直径为如图所示为电磁流量计的示意图，直径为如图所示为电磁流量计的示意图，直径为如图所示为电磁流量计的示意图，直径为d d的的的的非磁性材料制成的圆筒状导管内，有导电液体流动，非磁性材料制成的圆筒状导管内，有导电液体流动，非磁性材料制成的圆筒状导管内，有导电液体流动，非磁性材料制成的圆筒状导管内，有导电液体流动，磁感强度为磁感强度为磁感强度为磁感强度为B B的匀强磁场垂直导电液体流动方向穿过的匀强磁场垂直导电液体流动方向穿过的匀强磁场垂直导电液体流动方向穿过的匀强磁场垂直导电液体流动方向穿过管道。若测得管壁上、下两点管道。若测得管壁上、下两点管道。若测得管
12、壁上、下两点管道。若测得管壁上、下两点a a、b b间的电势差为间的电势差为间的电势差为间的电势差为U U，则管中导电液体的流量则管中导电液体的流量则管中导电液体的流量则管中导电液体的流量QQ为多大？为多大？为多大？为多大？第第6页页/共共72页页3、磁流体发电机、磁流体发电机例、如图所示、连接平行金属板例、如图所示、连接平行金属板例、如图所示、连接平行金属板例、如图所示、连接平行金属板P P1 1和和和和P P2 2的部分导线的部分导线的部分导线的部分导线CDCD和另一连接电池的回路的一部分导线和另一连接电池的回路的一部分导线和另一连接电池的回路的一部分导线和另一连接电池的回路的一部分导线G
13、HGH靠近且平行，金靠近且平行，金靠近且平行，金靠近且平行，金属板置于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。当一束属板置于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。当一束属板置于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。当一束属板置于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。当一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的粒子，而整体电性呈现中性），沿平行于金属板负电的粒子，而整体电性呈现中性），沿平行于金属板负电的粒子，而整体电性呈现中性），沿平行于金属板负电的粒子
14、，而整体电性呈现中性），沿平行于金属板方向射入两金属板之间时，方向射入两金属板之间时，方向射入两金属板之间时，方向射入两金属板之间时，CDCD受力情况是受力情况是受力情况是受力情况是 等离子体从右方且垂直于磁场方等离子体从右方且垂直于磁场方等离子体从右方且垂直于磁场方等离子体从右方且垂直于磁场方向射入时，受力方向背离向射入时，受力方向背离向射入时，受力方向背离向射入时，受力方向背离 等离子体从右方且垂直于磁场方等离子体从右方且垂直于磁场方等离子体从右方且垂直于磁场方等离子体从右方且垂直于磁场方向射入时，受力方向指向向射入时，受力方向指向向射入时，受力方向指向向射入时，受力方向指向 等离子体从左
15、方且垂直于磁场方等离子体从左方且垂直于磁场方等离子体从左方且垂直于磁场方等离子体从左方且垂直于磁场方向射入时，受力方向指向向射入时，受力方向指向向射入时，受力方向指向向射入时，受力方向指向 等离子体从左方且垂直于磁场方等离子体从左方且垂直于磁场方等离子体从左方且垂直于磁场方等离子体从左方且垂直于磁场方向射入时，受力方向背离向射入时，受力方向背离向射入时，受力方向背离向射入时，受力方向背离ACAC第第7页页/共共72页页8年考纲要求年考纲要求1 1v电流的磁场电流的磁场.2 2v磁感应强度、磁感线磁感应强度、磁感线3 3安培力安培力 安培力的方向安培力的方向4 4v匀强磁场中的安培力匀强磁场中的
16、安培力.5 5洛仑兹力洛仑兹力的方向洛仑兹力洛仑兹力的方向 6 6v洛仑兹力的公式洛仑兹力的公式.带电粒子在匀强磁带电粒子在匀强磁场中的运动场中的运动7 7v质谱仪质谱仪.回旋加速器回旋加速器 只要求掌握直导线跟只要求掌握直导线跟B B平行或垂直两种情况下的安培力平行或垂直两种情况下的安培力只要求掌握只要求掌握v v跟跟B B平行或垂直两种情况下的洛仑磁力平行或垂直两种情况下的洛仑磁力说明：说明：第第8页页/共共72页页知识网络知识网络q磁场的产生磁场的产生v磁体周围产生磁场磁体周围产生磁场v电流周围产生磁场电流周围产生磁场v安培分子电流假说安培分子电流假说q磁场的描述磁场的描述v定量描述：磁
17、感应强度定量描述：磁感应强度v形象描述：磁感线形象描述：磁感线q几种典型磁场几种典型磁场的磁感线分布的磁感线分布v条形磁铁条形磁铁v蹄形磁铁蹄形磁铁v匀强磁场匀强磁场v均匀辐向磁场均匀辐向磁场v直线电流直线电流v环形电流环形电流v通电螺线管通电螺线管v地磁场地磁场磁磁 场场v电荷的运动电荷的运动第第9页页/共共72页页磁场对电流的作用磁场对电流的作用大小大小BL，F=0BL，F=BIL方向：左手定则方向：左手定则电流表的工作原理电流表的工作原理磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用大小大小vB，F=0vB，F=Bqv方向：左手定则方向：左手定则带电粒子在带电粒子在匀强磁场中匀强磁场中做圆周运
18、动做圆周运动轨道半径轨道半径运动周期运动周期重要应用重要应用质谱仪质谱仪回旋加速器回旋加速器第第10页页/共共72页页一一 磁场及其磁场的描述专题磁场及其磁场的描述专题1、磁场的产生、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）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）周围存在磁场电流（运动电荷）周围存在磁场奥斯特实验奥斯特实验南北放置南北放置导线通电后导线通电后发生偏转发生偏转电流电流产生产生磁场磁场电荷运电荷运动产生动产生磁场磁场一、磁场的描述一、磁场的描述第第11页页/共共72页页2、磁场的基本性质、磁场的基本性质对放入其中的磁体、电流对放入其中的磁体、电
19、流（运动电荷）有力的作用（运动电荷）有力的作用同名磁极相互排斥同名磁极相互排斥异名磁极相互吸引异名磁极相互吸引磁体对电流的作用磁体对电流的作用电流对电流的作用电流对电流的作用第第12页页/共共72页页3、磁体间相互作用的本质、磁体间相互作用的本质磁场磁场磁体磁体磁体磁体磁体或电流磁体或电流磁体或电流磁体或电流磁场磁场第第13页页/共共72页页4、磁现象的电本质、磁现象的电本质安培分子安培分子电流假说：电流假说：在原子、分子等物质微粒内部存在一种环形电流在原子、分子等物质微粒内部存在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
20、当于两个磁极。的磁体，它的两侧相当于两个磁极。解释磁化、解释磁化、消磁现象消磁现象不显磁性不显磁性显磁性显磁性磁化磁化消磁消磁总结：一切磁现象都是由电荷的运动产生的总结：一切磁现象都是由电荷的运动产生的第第14页页/共共72页页总结：磁场的基本特性之一就是对处于其中的总结：磁场的基本特性之一就是对处于其中的磁磁体、电流或运动电荷体、电流或运动电荷有力的作用有力的作用。磁极与磁极之。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间、磁体与电流之间、电流与电流之间的作用力都是通过都是通过自己的磁场自己的磁场而作用于对方的。而作用于对方的。、磁场的方向：规定在磁场中任一点，小磁针静、磁场的方
21、向：规定在磁场中任一点，小磁针静止时止时N N极指向（即极指向（即N N极的受力方向）就是该点的磁场极的受力方向）就是该点的磁场方向。（注意：不是电流的受力方向）方向。（注意：不是电流的受力方向）磁场的方向磁场的方向小磁针静止时小磁针静止时N极指向极指向N极的受力方向极的受力方向磁感线某点的磁感线某点的切线方向切线方向磁感应强度的方向磁感应强度的方向五个方向的统一：五个方向的统一：第第15页页/共共72页页6、磁感线、磁感线用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的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，磁感线上每一点的切线方向就
22、是该点的磁场方向，即小磁针即小磁针N N极在该点的受力方向或静止时的指向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）磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同）第第16页页/共共72页页几种磁场的磁感线：几种磁场的磁感线：第第17页页/共共72页页安培定则（安培定则（右手右手螺旋定则）：对直螺旋定则）：对直导线，四指指磁感线方向；对环行导线，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方向；对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。线管内部的
23、磁感线方向。第第18页页/共共72页页通电直导线通电直导线判判断断方方法法：立体图立体图纵截面图纵截面图横截面图横截面图环形电流环形电流判判断断方方法法：立体图立体图纵截面图纵截面图横截面图横截面图第第19页页/共共72页页通电螺线管通电螺线管判判断断方方法法电流电流安培定则（二）安培定则（二）立体图立体图横截面图横截面图纵截面图纵截面图地磁场地磁场地磁场的极在地球的南端（东经地磁场的极在地球的南端（东经度，南纬度的南极度，南纬度的南极洲威尔斯附近；极在地球的北端西经洲威尔斯附近；极在地球的北端西经度，东经度的北美度，东经度的北美洲帕里群岛附近；洲帕里群岛附近；水平分量从南到北，竖直分量北半水
24、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；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赤道平面，距离地面高度相等的点的大小和方向相同的大小和方向相同第第20页页/共共72页页7、磁感应强度、磁感应强度描述磁场的强弱与方向的物理量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，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。受到的安培力跟电流和导线长度的乘积的比值。表达式：表达式：单位：特斯拉（单位：特斯拉（T）矢量：方向为该点的磁场方向，即通过该点的矢量：方向为该点的磁场方向，即通过该点的磁感线的切线
25、方向磁感线的切线方向第第21页页/共共72页页电流磁场方向的判断电流磁场方向的判断在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针突然发现小磁针N极向东偏转，由此可知（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可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过通过D可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平可能是小磁针正上方有电子流自北向
26、南水平通过通过 第第22页页/共共72页页 一束电子流沿一束电子流沿x轴正方向高速运动，如图所轴正方向高速运动，如图所示，则电子流产生的磁场在示，则电子流产生的磁场在z轴上的点轴上的点P处的方处的方向是（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 第第23页页/共共72页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能产生磁场，电流也能产生磁场 D放入通电螺
27、线管内的小磁针，根据异名磁放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的极相吸的原则，小磁针的N极一定指向通极一定指向通电螺线电螺线管的管的S极极 磁感线磁感线第第24页页/共共72页页磁感应强度的定义磁感应强度的定义关于磁感应强度，下列说法中错误的是关于磁感应强度，下列说法中错误的是（）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磁感应强度的方向就是该处电
28、流受力方向磁感应强度的方向就是该处电流受力方向 第第25页页/共共72页页磁感应强度的矢量性磁感应强度的矢量性两根长直通电导线互相平行，电流方向相同两根长直通电导线互相平行，电流方向相同.它们它们的截面处于一个等边三角形的截面处于一个等边三角形ABC的的A和和B处处.如图所如图所示，两通电导线在示，两通电导线在C处的磁场的磁感应强度的值都处的磁场的磁感应强度的值都是是B，则，则C处磁场的总磁感应强度是（处磁场的总磁感应强度是（）A2BBB C0 D B 第第26页页/共共72页页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：左手定则磁场方向磁场方向判断下列通电导线的
29、受力判断下列通电导线的受力方向方向 电流方向电流方向电流方向电流方向安培力方向安培力方向二安培力及判定安培力作用下物理运动方向专题二安培力及判定安培力作用下物理运动方向专题第第27页页/共共72页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 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与与I的夹角的夹角第第28页页/共共72页页2、通电导线在安培力作用下运动的定性判断、通电导线
30、在安培力作用下运动的定性判断第第29页页/共共72页页如图所示，有一金属棒如图所示，有一金属棒abab，质量为，质量为m m=5g=5g，电阻，电阻R R=1=1，可以无摩擦地在两条平行导，可以无摩擦地在两条平行导轨上滑行。导轨间距离为轨上滑行。导轨间距离为d d=10cm=10cm，电阻不，电阻不计。导轨平面与水平面的夹角计。导轨平面与水平面的夹角=30=30，整个，整个装置放在磁感应强度装置放在磁感应强度B B=0.4T=0.4T的匀强磁场中，的匀强磁场中，磁场方向竖直向上。电源的电动势磁场方向竖直向上。电源的电动势E E=2V=2V，内电阻内电阻r r=0.1=0.1，试求变阻器取值是多
31、少时，试求变阻器取值是多少时，可使金属棒静止在导轨上。可使金属棒静止在导轨上。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第第30页页/共共72页页如图，相距如图，相距20cm20cm的两根光滑平行铜导轨，导轨平面的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为倾角为=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，整个装置放在个装置放在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，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必须通以多大的电流.(2)(2)若
32、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。第第31页页/共共72页页如图所示，两根平行光滑轨道水平放置，如图所示，两根平行光滑轨道水平放置，相互间隔相互间隔d d=0.1m=0.1m，质量为，质量为m m=3g=3g的金属棒置的金属棒置于轨道一端于轨道一端.匀强磁场匀强磁场B B=0.1T=0.1T，方向竖直向，方向竖直向下，轨道平面距地面高度下，轨道平面距地面高度h h=0.8m=0.8m，当接通，当接通开关开关S S时，金属棒由于受磁场力作用而被水时，金属棒由于受磁场力作用而被水平抛出，落地点水平距
33、离平抛出，落地点水平距离s s=2m=2m，求接通，求接通S S瞬瞬间，通过金属棒的电量间，通过金属棒的电量.Bhs第第32页页/共共72页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，方向竖直向下的匀强磁场中，一根长一根长l l1 1=20cm=20cm，质量，质量m m=24g=24g的金属横杆水平地悬挂的金属横杆水平地悬挂在两根长均为在两根长均为24cm24cm的轻细导线上，电路中通以图示的电的轻细导线上，电路中通以图示的电流，电流强度保持在流，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处时由静止开始摆
34、下，求横杆通过最低点的瞬处时由静止开始摆下，求横杆通过最低点的瞬时速度大小。时速度大小。第第33页页/共共72页页第二课时第二课时 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的运动方向，或负电荷运动的反方向。3
35、、特点：洛仑兹力始终与电荷运动方向垂直，只改变速度的方、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。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第第34页页/共共72页页2、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：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
36、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。、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（常用在有界磁场的入射与出射方向已知的情况下）方向已知的情况下）VO第第35页页/共共72页页b、一个速度方向的垂直线和一条弦、一个速度方向的垂直线和一条弦的中垂线的交点的中垂线的交点O半径的确定半径的确定应用几何知识来确定！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
37、只受磁场力而做匀速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，则圆周运动，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.若若质量与速率乘积质量与速率乘积相等，则半径相等相等，则半径相等 D.D.若动能相等，则周期相等若动能相等，则周期相等第第36页页/共共72页页如图所示，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
38、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
39、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第第37页页/共共72页页4 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
40、在环状磁场中的运动状磁场中的运动第第38页页/共共72页页 一个质量为一个质量为m m电荷量为电荷量为q q的带电粒子从的带电粒子从x x轴上的轴上的P P（a a，0 0）点以）点以速度速度v v，沿与，沿与x x正方向成正方向成6060的方向射入第一象限内的匀强磁场的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于中，并恰好垂直于y y轴射出第一象限。求匀强磁场的磁感应强度轴射出第一象限。求匀强磁场的磁感应强度B B、射出点的坐标以及在磁场运动的时间。、射出点的坐标以及在磁场运动的时间。第第39页页/共共72页页圆心为O、半径为r的圆形区域中有一个磁感强度为B、方向为垂直于纸面向里的匀强磁场，
41、与区域边缘的最短距离为L的O处有一竖直放置的荧屏MN，今有一质量为m的电子以速率v从左侧沿方向垂直射入磁场，越出磁场后打在荧光屏上之P点，如图3所示，求OP的长度和电子通过磁场所用的时间。第第40页页/共共72页页2、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）试试质谱仪质谱仪第第41页页/共共72页页第第42页页/共共72页页第第43页页/共共72页页回顾：带电粒子在匀强磁场中作匀速回顾：带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周圆周运动运动 如如图图所所示示，带带电电粒粒子子垂垂直直射射入入匀匀强强磁磁场
42、场中中因因洛洛仑仑兹兹力力始始终终垂垂直直于于速速度度，所所以以当当带带电电粒粒子子垂垂直直射射入入匀匀强强磁磁场场时时，一一定定作作匀匀速速圆圆周周运动，其向心力由洛仑兹力提供运动，其向心力由洛仑兹力提供 从从上上式式可可推推出出，若若带带电电粒粒于于在在磁磁场场中中，所所通通过过的的圆圆弧弧对对应应的的圆圆心心角角为为（弧弧度度），则运动时间则运动时间即运动的时间与粒子的初速、半径无关如图所示即运动的时间与粒子的初速、半径无关如图所示.第第44页页/共共72页页二、确定带电粒子在磁场中运动轨迹的方法二、确定带电粒子在磁场中运动轨迹的方法一、带电粒子在匀强磁场中的运动规律一、带电粒子在匀强磁
43、场中的运动规律1 1、物理方法：、物理方法：2、轨道半径：、轨道半径：R=mv/qB3、周期：、周期：T=2m/qB1、带电粒子在磁场中（、带电粒子在磁场中（vB）只受洛仑兹力，只受洛仑兹力，粒子做粒子做匀速圆周匀速圆周 运动运动 。第第45页页/共共72页页1 1、物理方法、物理方法例例1 1：如图所示，一束电子（电量为：如图所示，一束电子（电量为e e）以速度）以速度v v垂垂直射入磁感应强度为直射入磁感应强度为B B、宽度为、宽度为d d的匀强磁场中，的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是是3030o o，则电子的质量是多少？
44、穿透磁场的时间又，则电子的质量是多少？穿透磁场的时间又是多少？是多少？第第46页页/共共72页页第第47页页/共共72页页二、确定带电粒子在磁场中运动轨迹的方法二、确定带电粒子在磁场中运动轨迹的方法一、带电粒子在匀强磁场中的运动规律一、带电粒子在匀强磁场中的运动规律1 1、物理方法：、物理方法：2 2、物理和几何方法：、物理和几何方法：作出带电粒子在磁场中两个位置所受洛仑兹力，沿其方向作出带电粒子在磁场中两个位置所受洛仑兹力，沿其方向延长线的交点确定圆心，从而确定其运动轨迹。延长线的交点确定圆心，从而确定其运动轨迹。2、轨道半径：、轨道半径：R=mv/qB3、周期：、周期：T=2m/qB1、带
45、电粒子在磁场中（、带电粒子在磁场中（vB）只受洛仑兹力，只受洛仑兹力，粒子做粒子做匀速圆周匀速圆周 运动运动 。第第48页页/共共72页页2 2、物理和几何方法、物理和几何方法例例2 2：如图所示，在：如图所示，在y0y0的区域内存在匀强磁场，磁的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于场方向垂直于xyxy平面并指向纸面外，磁感应强度为平面并指向纸面外，磁感应强度为B B。一带正电的粒子以速度。一带正电的粒子以速度v v0 0从从O O点射入磁场，入射点射入磁场，入射方向在方向在xyxy平面内，与平面内，与x x轴正向的夹角为轴正向的夹角为。若粒子。若粒子射出磁场的位置与射出磁场的位置与O O点的距
46、离为点的距离为L L，求该粒子的电量，求该粒子的电量和质量之比和质量之比q/mq/m。第第49页页/共共72页页第第50页页/共共72页页2 2、物理和几何方法、物理和几何方法例例2 2：如图所示，在：如图所示，在y0y0的区域内存在匀强磁场，磁的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于场方向垂直于xyxy平面并指向纸面外，磁感应强度为平面并指向纸面外，磁感应强度为B B。一带正电的粒子以速度。一带正电的粒子以速度v v0 0从从O O点射入磁场，入射点射入磁场，入射方向在方向在xyxy平面内，与平面内，与x x轴正向的夹角为轴正向的夹角为。若粒子。若粒子射出磁场的位置与射出磁场的位置与O O点的距
47、离为点的距离为L L，求该粒子的电量，求该粒子的电量和质量之比和质量之比q/mq/m。解：解：由几何知识：由几何知识：粒子的运动半径：粒子的运动半径：r=L/2sin粒子的运动半径：粒子的运动半径：r=mv/qB由上两式可得粒子的荷质比：由上两式可得粒子的荷质比：q/m=2mvsin/BL作出粒子运动轨迹如图。作出粒子运动轨迹如图。设设P点为出射点。点为出射点。第第51页页/共共72页页二、确定带电粒子在磁场中运动轨迹的方法二、确定带电粒子在磁场中运动轨迹的方法一、带电粒子在匀强磁场中的运动规律一、带电粒子在匀强磁场中的运动规律1 1、物理方法：、物理方法：3 3、几何方法：、几何方法：2 2
48、、物理和几何方法：、物理和几何方法：作出带电粒子在磁场中两个位置所受洛仑兹力，沿其方向作出带电粒子在磁场中两个位置所受洛仑兹力，沿其方向延长线的交点确定圆心，从而确定其运动轨迹。延长线的交点确定圆心，从而确定其运动轨迹。作出带电粒子在磁场中某个位置所受洛仑兹力，沿其方向的作出带电粒子在磁场中某个位置所受洛仑兹力，沿其方向的延长线与圆周上两点连线的中垂线的交点确定圆心，从而确延长线与圆周上两点连线的中垂线的交点确定圆心，从而确定其运动轨迹。定其运动轨迹。2、轨道半径：、轨道半径：R=mv/qB3、周期：、周期：T=2m/qB1、带电粒子在磁场中（、带电粒子在磁场中（vB）只受洛仑兹力，只受洛仑兹
49、力，粒子做粒子做匀速圆周匀速圆周 运动运动 。第第52页页/共共72页页例例3 3：一带电质点，质量为：一带电质点，质量为m m、电量为、电量为q q，以平行于，以平行于OxOx轴的速度轴的速度v v从从y y轴上的轴上的a a点射入图中第一象限所示点射入图中第一象限所示的区域，为了使该质点能从的区域，为了使该质点能从x x轴上的轴上的b b点以垂直于点以垂直于OxOx轴的速度轴的速度v v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OxyOxy平面、磁感应强度为平面、磁感应强度为B B的匀强磁场，若此磁场的匀强磁场，若此磁场仅分布在一个圆形区域内，试求这个圆形磁场区仅分布
50、在一个圆形区域内，试求这个圆形磁场区域的最小半径（重力忽略不计）。域的最小半径（重力忽略不计）。3 3、几何方法、几何方法第第53页页/共共72页页第第54页页/共共72页页3 3、几何方法、几何方法解：解：质点在磁场中作圆周运动，质点在磁场中作圆周运动，半径为：半径为：R=mv/qB 连接连接MN，所求的最小磁场区域应以，所求的最小磁场区域应以MN为直径的圆形区域。为直径的圆形区域。故所求磁场区域的最小半径为：故所求磁场区域的最小半径为：R=MN/2=R2+R22=2 R2=2mv2qB 过过P点作角点作角aPb的角平分线，的角平分线，然后在角然后在角aPb的平分线上取一的平分线上取一点点O