2013届高三物理二轮复习学案：磁场.doc

2013届高三物理二轮复习学案：磁场 高三（ ）班 姓名_一、磁场及其描述1定义：磁场是磁体、电流周围存在的一种特殊物质2方向：磁场中任一点小磁针N极所受磁场力的方向为该点的磁场方向3磁场的基本性质：磁场对放入其中的磁体、电流和运动电荷都有磁场力的作用4磁感应强度(1)物理意义：描述磁场强弱的物理量(2)方向：小磁针静止时N极所指的方向(3)大小：B_(通电直导线垂直于磁场)(4)单位：_，符号T,1 T_5磁感线：在磁场中人为地画出一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致，这样的曲线就叫做磁感线磁感线的疏密程度表示磁场的_特别提示：磁场方向、磁感应强度方向、磁感线切线方向、小磁针静止时N极所指的方向是一致的【名师点睛】 对磁感线的理解及判定1磁感线的特点(1)磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线并不是客观存在于磁场中的真实曲线(2)磁感线在磁体(螺线管)外部由N极到S极，内部由S极到N极，是闭合曲线(3)磁感线的疏密表示磁场的强弱磁感线较密的地方磁场较强磁感线较疏的地方磁场较弱(4)磁感线上任何一点的切线方向，都跟该点的磁场(磁感应强度)方向一致(5)磁感线不能相交，也不能相切2磁感线和电场线的比较【名师点睛】虽然磁感线和电场线的疏密都能形象地表示相应场的强弱，但应注意：(1)只有在同一个图中才能根据磁感线或电场线的疏密判定各处相应场的强弱(2)没有画出磁感线或电场线的地方并不表示那里没有磁场或电场存在二、几种常见的磁场1条形磁铁和蹄形磁铁的磁场2匀强磁场：物理学中，把磁感线的间距_、相互_且指向相同的磁场叫做匀强磁场3电流的磁场和安培定则(1)直线电流的磁场：右手握住直导线，_方向与电流的方向一致，_所指的方向就是磁感线的环绕方向(2)通过螺线管的磁场：右手握住通电螺线管，_方向跟电流方向一致，_所指的方向为通电螺线管内部的磁感线方向4地磁场地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个：(1)地磁场的_在地理南极附近，_在地理北极附近(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地理_指向_；而竖直分量(By)则南、北半球相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下(3)在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁场强弱_，且方向水平向_【典型例题】如图所示，若一束电子沿y轴正方向移动，则在z轴上某点A的磁场方向应该是()A沿x轴的正向 B沿x轴的负向C沿z轴的正向 D沿z轴的负向【名师点睛】对磁感应强度的理解1磁感应强度由磁场本身决定，跟在该位置放入的导体长度L、电流I的大小及受到磁场的作用力均无关，与放不放通电导体也无关不能根据公式B就说B与F成正比，与IL成反比2由公式B计算B时，通电直导线必须垂直于磁场放入如果小段通电导线平行放入磁场，其所受安培力F为零，但不能说该处磁感应强度B为零3磁感应强度的方向不是通电导线所受磁场作用力的方向，而是与受到的作用力的方向垂直【名师点睛】 几种电流周围磁场的比较三、安培力的大小和方向1.安培力的大小(1)如图所示： F_.(2)磁场和电流垂直时：_.(3)磁场和电流平行时：F0.2. 安培力的方向(1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内让磁感线从掌心进入，并使四指指向_，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受_(2)安培力的方向特点：FB，FI，即F垂直于_决定的平面思考感悟：磁感应强度B的方向是小磁针N极受力方向，通电导线在磁场中受力方向与磁感应强度的方向一致吗？提示：虽然磁感应强度B的方向是小磁针N极受力方向，但通电导线在磁场中受力方向与小磁针受力方向不同，而是与磁感应强度方向垂直【名师点睛】磁感应强度B与电场强度E的比较【名师点睛】由上表可以看出，磁感应强度和电场强度有很多相似之处，但更应注意两者的区别：电场强度的方向和电荷受力方向相同或相反，而磁感应强度的方向和电流受力方向垂直【名师点睛】(1)在应用左手定则时，磁感线不一定垂直穿过手心，但四指一定指向电流方向，大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面(2)某些导体在安培力作用下可能会出现平动与转动同时发生的情况，这时就可以应用特殊位置法四 洛伦兹力的大小和方向1大小：F_，为v与B的夹角(1)0或180时，F_.(2)90时，F_.(3)静止的电荷不受洛伦兹力作用2方向(1)左手定则(2)方向特点：F垂直于_决定的平面，即F始终与速度方向垂直，故洛伦兹力_思考感悟：电荷在磁场中一定受洛伦兹力吗？提示：不一定受洛伦兹力静止的电荷在磁场中一定不受洛伦兹力，而运动电荷只有当电荷运动方向与磁场方向不平行时，才受洛伦兹力五 带电粒子在磁场中的运动1若带电粒子的速度方向与匀强磁场方向平行，带电粒子以入射速度v做_运动2若带电粒子的速度方向与匀强磁场方向垂直，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速度v做_运动(1)基本公式向心力公式：qvBm. 轨道半径公式：r_.周期、频率和角速度公式：T f 2f(2)T、f和的特点T、f和的大小与轨道半径r和运行速率v_，只与磁场的_和粒子的_有关【名师点睛】洛伦兹力的理解1洛伦兹力与电场力的比较2洛伦兹力方向的特点(1)洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面(2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化(3)用左手定则判定负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时，要注意将四指指向电荷运动的反方向3洛伦兹力和安培力的关系(1)洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的作用力，而安培力是整个通电导体在磁场中受到的作用力，安培力是导体中所有形成电流的定向移动电荷受到的洛伦兹力的宏观表现(2)洛伦兹力对运动电荷永远不做功，而安培力对通电导线可做正功，可做负功也可不做功【名师点睛】(1)电荷在电场中一定受电场力，而在磁场中不一定受洛伦兹力(2)洛伦兹力的方向与速度方向一定垂直，而电场力的方向与速度方向无必然联系六 带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的分析1圆心的确定 通常有两种方法：(1)已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨迹的圆心(如左图所示，图中P为入射点，M为出射点)(2)已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨迹的圆心(如右图所示，P为入射点，M为出射点)2半径的确定和计算利用平面几何关系，求出该圆的可能半径(或圆心角)，并注意以下两个重要的几何特点：(1)粒子速度的偏向角等于圆心角a，并等于弦AB与切线的夹角 (弦切角)的2倍(如图)，即2t.(2)相对的弦切角()相等，与相邻的弦切角()互补，即180.3运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为时，其运动时间可由下式表示： tT(或tT)4带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的程序解题法三步法(1)画轨迹：即确定圆心，用几何方法求半径并画出轨迹(2)找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度、圆心角与运动时间相联系，在磁场中运动的时间与周期相联系(3)用规律：即牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是周期公式、半径公式【名师点睛】(1)当速度一定时，弧长越长，圆心角越大，则带电粒子在磁场中运动的时间越长，可由tT或t(s为弧长)来计算t.(2)在同一磁场中，同一带电粒子的速率v变化时，T不变，其运动轨迹对应的圆心角越大，运动时间越长【典型例题】即时应用(即时突破，小试牛刀)如图所示，一个理想边界为PQ、MN的匀强磁场区域，磁场宽度为d，方向垂直纸面向里一电子从O点沿纸面垂直PQ以速度v0进入磁场若电子在磁场中运动的轨道半径为2d. O在MN上，且OO与MN垂直下列判断正确的是 ()A电子将向右偏转 B电子打在MN上的点与O点的距离为dC电子打在MN上的点与O点的距离为d D电子在磁场中运动的时间为【名师点睛】带电粒子在不同边界磁场中的运动1直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示)2平行边界(存在临界条件，如图所示)3圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示)注意: (1)解决带电粒子在有界磁场中的运动问题时，要特别注意对称规律的应用(2)刚好穿出磁场边界的条件是带