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24网上家教网物理课程,磁 场,1.磁场和电场一样，是磁极、电流周围客观存在的物质. 2.基本性质：对放入其中的磁极、电流、运动电荷有力的作用。 3.磁场的来源：磁场存在于磁体附近、电流周围、运动电荷周围(变化的电场周围可产生磁场). 4.磁场的作用：磁体之间、磁体与电流之间、电流(或运动电荷)与电流(或运动电荷)之间的相互作用是通过磁场发生的.,一、磁场,5.磁场方向的规定：在磁场中的任意一点，放在该点的小磁针N极的受力方向，即放在该点的小磁针静止时，N极的指向就是该点的磁场方向. 6.安培分子电流假说：在原子、分子等物质微粒内部存在着微小的分子环流，它使每个物质微粒都能独立地成为一个微小的磁体.安培假说能解释磁化、失磁等磁现象. 7.磁现象的电本质：一切磁场起源于运动电荷，一切磁现象均是运动电荷周围磁场间的相互作用产生的。,二、磁感应强度,1.磁感应强度：是描述磁场强弱的物理量.当一段通电直导线垂直磁场放置时，其所受安培力F与导线的长度和电流乘积的比值称为该处的磁感应强度. B=F/IL 磁感应强度是由磁场自身性质决定的，与是否引入电流以及电流的大小无关. (判断正误：磁感应强度与安培力成正比，与电流，导线长度成反比.),2.磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，T. 3.磁感应强度是矢量，其方向就是磁场的方向.磁感应强度、磁场、磁感线切线方向、小磁针北极的受力方向四向一致.,1.磁感线是为了形象描述磁场而人为假想的，客观并不存在. 2.磁感线上各点的切线方向与磁场中该点的磁感应强度方向相同. 3.磁感线可以定性的描述磁场的强弱和方向；磁感线的疏密能表示各处的磁感应强度的大小. 4.磁感线都是闭合曲线.在磁体外，磁感线都是由N极出发，进入S极，在磁体内部磁感线由S极指向N极.“同性相斥，异性相吸”的结论只适用于磁体外部.,三、磁感线,1.条形磁铁的磁场. 2.蹄形磁铁的磁场. 3.通电直导线的磁场：电流周围的磁感线方向与电流的方向的关系，可由安培定则来判定. 4.通电螺线管的磁场: 5.环形电流的磁场： 6.匀强磁场： 7.地球磁场：地磁场的S、N极与地理南北极相反.,四、常见磁场的磁感线分布,画出图中各种磁场的不同视图.,1.关于磁感应强度的概念，以下说法中正确的有 A.电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度B一定等于F/IL B.电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度B可能大于或等于F/IL C.磁场中电流元受力大的地方，磁感应强度一定大 D.磁场中某点磁感应强度的方向，与电流元在此点的受力方向相同 自我解析：B与磁场垂直时，F最大，B=F/IL。B与磁场不垂直时，F变小，BF/IL。B与磁场平行时，F最小，B=0,2.下列说法中正确的是 ( ) A.一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用 B.除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷或电流产生的 C.据安培的分子环流假说，在外界磁场作用下，物体内部分子电流取向变得大致相同时，物体就被磁化，两端形成磁极 D.磁就是电，电就是磁,3.如图11-1-3所示，有一束电子正在y轴上向y轴正方向移动，则在z轴上某点A处的磁场方向应是 ( ) A.沿x轴的正方向 B.沿x轴的负方向 C.沿z轴的正方向 D.沿z轴的负方向,4.如图11-1-4所示，一根通电直导线放在磁感应强度B=1T的匀强磁场中，在以导线为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，若a点的实际磁感应强度为0，则下列说法中正确的是 ( ),A.直导线中电流方向是垂直纸面向里 B.c点的实际磁感应强度也为0 C.d点实际磁感应强度为2T，方向斜向下，与B夹角为45 D.以上均不正确 自我解析：因为a点的实际磁感应强度为0，所以电流对其作用力向做，所以电流向里，所以c点电流对其作用力向右，大小为2T。而d的大小为根号2T,5.根据安培假说的物理思想：磁场来源于运动电荷.如果用这种思想解释地球磁场的形成，根据地球上空并无相对地球定向移动的电荷的事实.那么由此推断，地球上总体应该是：( ) A.带负电 B.带正电 C.不带电 D.不能确定 自我解析：因为磁场北极向下，磁场向左，而地球自西向东转，方向向右，所以地球上总体应该带负点,磁场对电流的作用,1.安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫安培力. 2. 大小：F=BILsin；通电导线与磁场方向垂直时，即 = 900，此时安培力有最大值；通电导线与磁场方向平行时，即=00，此时安培力有最小值，Fmin=0N；090时，安培力F介于0和最大值之间.,一、安培力,3.安培力公式的适用条件； 一般只适用于匀强磁场；导线垂直于磁场； L为导线的有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端；如图所示，几种有效长度；,【说明】安培力的计算只限于导线与B垂直和平行的两种情况.,二、安培力的方向-左手定则 1.通电导线所受的安培力方向和磁场B的方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定. 2.安培力F的方向既与磁场方向垂直，又与通电导线方向垂直，即F总是垂直于磁场与导线所决定的平面.但B与I的方向不一定垂直.,1.下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法，正确的有( ) A.安培力的方向与磁场方向垂直，同时又与电流方向垂直 B.若某段导线在磁场中取某一方向时受到的磁场力最大，此时导线必与磁场方向垂直 C.若导线受到的磁场力为0，导线所在处的磁感应强度必为0 D.安培力的大小只跟磁场的强弱和电流有关,练习,2.如图所示，给一根松弛的导体线圈中通上电流，线圈将会( ) A.纵向收缩，径向膨胀 B.纵向伸长，径向膨胀 C.纵向伸长，径向收缩 D.纵向收缩，径向收缩 自我解析：电流同向相吸，异向相斥。,电流元法和结论的直接应用,3.如图11-2-7所示，把一重力不计的通电导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)( ),A.顺时针方向转动，同时下降； B.顺时针方向转动，同时上升； C.逆时针方向转动，同时下降； D.逆时针方向转动，同时上升；,特殊位置的判断,解题的基本思路 1.先确定通电导线或线圈所在的磁场。 2.判断通电导线或线圈所受安培力的方向。 3.结合整体判断通电导线或线圈运动情况。 定性判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动问题常用方法： (1)电流元法；(2)特殊位置法；(3)等效法；(4)利用结论法；,4.如图11-2-8所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则( ),A.磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用； B.磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用 C.磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用 D.磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用 自我解析：力的作用是相互的，电流对磁铁作用力向下，磁铁对电流作用力就向上，所以，磁铁对桌面压力减小。,5.如图，相距20cm的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为a=370，上面放着质量为80g的金属杆ab，整个装置放在B=0.2T的匀强磁场中. (1)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. (2)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。,6.如图所示，在同一水平面上的两导轨相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，一根质量为3.6kg，有效长度为2m的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为5A时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增加到8A时，金属棒的加速度为2m/s2，求磁场的磁感强度.,磁场对运动电荷的作用,1.不计重力的带电粒子的运动方向与磁场方向平行时，带电粒子做匀速直线运动，是因为带电粒子在磁场中不受洛伦兹力的作用. 2.不计重力的带电粒子的运动方向与磁场方向不平行时是螺旋运动.,带电粒子在匀强磁场中的运动,3.如果不计重力的带电粒子的运动方向与磁场方向垂直时，带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力只改变其运动方向，不改变其速度大小.因此洛伦兹力不做功 匀速圆周运动： qvB=mv2/r r=mv/Bq; 运动周期： T=2m/Bq 注意r、T的影响因素,4.带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的解题思路： (1)用几何知识确定圆心并求半径. 因为F方向指向圆心，根据F一定垂直v，画出粒子运动轨迹中任意两点(大多是射入点和出射点)的F或半径方向，其延长线的交点即为圆心，再用几何知识求其半径与弦长的关系. (2)确定轨迹所对的圆心角，求运动时间. 先利用圆心角与弦切角的关系，或者是四边形内角和等于360(或2)计算出圆心角的大小，再由公式t=T/3600(或T/2)可求出运动时间.,1.如图所示，在长直导线中有恒电流I通过，导线正下方电子初速度v方向与电流I的方向相同，电子将( ) A.沿路径a运动，轨迹是圆 B.沿路径a运动，轨迹半径越来越大 C.沿路径a运动，轨迹半径越来越小 D.沿路径b运动，轨迹半径越来越大,练习,2.质子和粒子在同一个匀强磁场中做半径相同的圆周运动，由此可知质子的动能E1和粒子的动能E2之比为E1/E2= 1：1 . 3.两个粒子带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动，则( ) A.若速率相等，则半径相等 B.若速率相等，则周期相等 C.若动量大小相等，则半径相等 D.若动能相等，则周期相等,练习,4.一长直螺线管通有交流电，一个电子以速度v沿着螺线管的轴线射入管内，则电子在管内的运动情况是：( ) A.匀加速运动 B.匀减速运动 C.匀速直线运动 D.在螺线管内来回往复运动,练习,5.如图11-3-3所示，匀强磁场中，放置一块与磁感线平行的均匀薄铅板，一个带电粒子进入磁场，以半径1=20cm做匀速圆周运动， 第一次垂直穿过铅板后， 以半径R2=19cm做匀速圆 周运动(设其电量始终保 持不变)则带电粒子还能 够穿过铅板 次.,练习,【解题回顾】在磁场中做匀速圆周运动的带电粒子其轨迹半径变化有两种情况：其一是带电粒子的动能变化也就是速率变化，可由r=mv/Bq得知r也随之发生变化；其二是磁感应强度B发生变化r也会随之变化.,6.关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法中正确的是：( ) A.带电粒子沿电场线方向射入，电场力对带电粒子不做功，粒子动能一定增加 B.带电粒子沿垂直电场线方向射入，电场力对带电粒子做正功，粒子动能不变 C.带电粒子沿磁感线方向射入，磁场力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加 D.不管带电粒子怎样射入磁场，磁场力对带电粒子都不做功，粒子动能不变,练习,7.如图(a)所示，在x轴上方有匀强磁场B，一个质量为m，带电量为-q的的粒子，以速度v从O点射入磁场，0角已知，粒子重力不计，求：(1)粒子在磁场中的运动时间. (2)粒子离开磁场的位置.,8.如图所示，匀强磁场磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向外.某一时刻有一质子从点(L0，0)处沿y轴负向进入磁场；同一时刻一粒子从点(-L0，0)进入磁场，速度方向在xOy平面内.设质子质量为m，电量为e，不计质子与粒子间相互作用. (1)如果质子能够经过坐标原 点O，则它的速度多大? (2)如果粒子第一次到达原点 时能够与质子相遇，求粒子的速度.,作业1在真空中宽的区域内有匀强磁场，质量为，电量为e，速率为的电子从边界外侧垂直射入磁场，入射方向与夹角，为了使电子能从磁