磁场基础知识检测

1、第1课时磁场的描述磁场对电流的作用一、磁场、磁感应强度1磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的 、 和 有磁场力的作用(2)方向：小磁针的 所受磁场力的方向，或自由小磁针静止时 的指向2磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的 和 (2)大小：B (通电导线垂直于磁场)(3)方向：小磁针静止时 的指向(4)单位： 单位符号 3匀强磁场(1)定义：磁感应强度的大小 、方向 的磁场称为匀强磁场(2)特点：匀强磁场中的磁感线是疏密程度 的、方向 的平行直线4磁通量(1)概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向 的面积 与 的乘积(2)公式： .深化拓展 (1)公式BS的适用条件：匀强磁场；磁感线的方

2、向与平面垂直即BS.(2)S为有效面积(3)磁通量虽然是标量，却有正、负之分(4)磁通量与线圈的匝数无关5、对磁感应强度的理解（1）磁感应强度是反映磁场性质的物理量，由磁场本身决定，是用比值法定义的（2）磁感应强度B与电场强度E的比较 对应名称比较项目磁感应强度B电场强度E物理意义描述磁场的力的性质的物理量描述电场的力的性质的物理量定义式B，通电导线与B垂直E大小决定由磁场决定，与检验电流无关由电场决定，与检验电荷无关标矢性矢量矢量方向磁感线切线方向，小磁针N极受力方向电场线切线方向，放入该点的正电荷受力方向场的叠加合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和合场强等于各个电场的场强的矢量和二、

3、磁感线、通电导体周围磁场的分布1磁感线：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的 方向跟这点的磁场方向一致2条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布(如图3所示)图33电流的磁场直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场特点无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场 与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场最强，管外为非匀强磁场环形电流的两 侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场 安培定则立体图横截面图4.磁感线的特点(1)磁感线上某点的 方向就是该点的磁场方向(2)磁感线的疏密定性地表示磁场的 ，在磁感线较密的地方磁场较 ；在磁感线较疏的地方磁场较 (3)磁感线是 曲线，没有起点和终点在磁体外部，

4、从 极指向 极；在磁体内部，由S极指向N极(4)同一磁场的磁感线不 、不 、不相切(5)磁感线是 的曲线，客观上 三、安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力1安培力的大小(1)磁场和电流垂直时，F . (2)磁场和电流平行时：F .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 和 决定的平面3、安培定则的应用和磁场的叠加（1）安培定则的应用在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”.原因(电流方

5、向)结果(磁场绕向)直线电流的磁场大拇指四指环形电流的磁场四指大拇指（2）.磁场的叠加磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解4、判定安培力作用下导体运动情况的常用方法电流元法分割为电流元左手定则，安培力方向整段导体所受合力方向运动方向特殊位置法在特殊位置安培力方向运动方向等效法环形电流小磁针 条形磁铁通电螺线管多个环形电流结论法同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律

6、，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向第2课时磁场对运动电荷的作用一、洛伦兹力1洛伦兹力：磁场对 的作用力叫洛伦兹力2洛伦兹力的方向(1)判定方法：左手定则：掌心磁感线 穿入掌心；四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的 ；拇指指向 的方向(2)方向特点：FB，Fv，即F垂直于B和v决定的 (注意：洛伦兹力不做功)注意：洛伦兹力对电荷不做功；安培力对通电导线可做正功，可做负功，也可不做功只有运动电荷才会受到洛伦兹力，静止电荷在磁场中所受洛伦兹力一定为零3洛伦兹力的大小(1)vB时，洛伦兹力F .(0或180) (2)vB时，洛伦兹力F .(90)(3)v0时，洛伦兹力F

7、.4、洛伦兹力和电场力的比较（1）洛伦兹力方向的特点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的速度方向和磁场方向共同确定的平面当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化（2）洛伦兹力与电场力的比较 内容对应力项目洛伦兹力电场力性质磁场对在其中运动的电荷的作用力电场对放入其中电荷的作用力产生条件v0且v不与B平行电场中的电荷一定受到电场力作用大小FqvB(vB)FqE力方向与场方向的关系一定是FB，Fv，与电荷电性无关正电荷受力与电场方向相同，负电荷受力与电场方向相反做功情况任何情况下都不做功可能做正功、负功，也可能不做功力为零时场的情况F为零，

8、B不一定为零F为零，E一定为零作用效果只改变电荷运动的速度方向，不改变速度大小既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向二、带电粒子在匀强磁场中的运动1若vB，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做 运动2若vB，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做 运动半径公式： ，周期公式： 。1带电粒子在有界磁场中运动的几种常见情形(1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图5所示)图5(2)平行边界(存在临界条件，如图6所示)图6 图7(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图7所示)2确定粒子运动的圆心，找出轨迹对应的圆心角，再求运动时间.三、带电粒子在匀强磁场中的

9、运动1圆心的确定(1)已知入射点、出射点、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道的圆心(如图10甲所示，图中P为入射点，M为出射点)图10(2)已知入射方向、入射点和出射点的位置时，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(如图乙所示，P为入射点，M为出射点)2半径的确定：可利用物理学公式或几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径大小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，其运动时间表示为：tT(或t)4要求粒子在磁场中运动的

10、时间，就要先找圆周运动轨迹对应的圆心角，再利用周期公式求解四带电体在磁场中的临界问题的处理方法1、带电体进入有界磁场区域，一般存在临界问题，处理的方法是寻找临界状态，画出临界轨迹：(1)带电体在磁场中，离开一个面的临界状态是对这个面的压力为零(2)射出或不射出磁场的临界状态是带电体运动的轨迹与磁场边界相切2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：即画出运动轨迹，并确定圆心，用几何方法求半径(2)找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、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

11、公式3极值问题的分析思路所谓极值问题就是对题中所求的某个物理量最大值或最小值的分析或计算，求解的思路一般有以下两种：一是根据题给条件列出函数关系式进行分析、讨论；二是借助于几何图形进行直观分析五、复合场1 复合场的分类(1)叠加场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存(2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠或相邻或在同一区域，电场、磁场交替出现2 三种场的比较项目名称力的特点功和能的特点重力场大小：G 方向：竖直 重力做功与 无关重力做功改变物体的 势能静电场大小：F 方向：a.正电荷受力方向与场强方向 b.负电荷受力方向与场强方向 电场力做功与 无关W 电场力做功改变电 磁场

12、洛伦兹力F 方向可用 定则判断洛伦兹力不做功，不改变带电粒子的 六、带电粒子在复合场中的运动形式1 静止或匀速直线运动当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于 状态或做 2 匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与电场力大小 ，方向 时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做 运动3 较复杂的曲线运动当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一直线上，粒子做 变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线4 分阶段运动带电粒子可能依次通过几个情况不同的组合场区域，其运动情况随区域发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成七、带电粒子在叠加场中的运动1

13、带电粒子在叠加场中无约束情况下的运动情况分类(1)磁场力、重力并存若重力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动若重力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，故机械能守恒，由此可求解问题(2)电场力、磁场力并存(不计重力的微观粒子)若电场力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用动能定理求解问题(3)电场力、磁场力、重力并存若三力平衡，一定做匀速直线运动若重力与电场力平衡，一定做匀速圆周运动若合力不为零且与速度方向不垂直，将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用能量守恒或动能定理求解问题2 带电粒

14、子在叠加场中有约束情况下的运动带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下，常见的运动形式有直线运动和圆周运动，此时解题要通过受力分析明确变力、恒力做功情况，并注意洛伦兹力不做功的特点，运用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求出结果解决带电粒子在组合场中运动问题的思路方法八、带电粒子在复合场中运动的应用实例1 质谱仪(1)构造：如图5所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得关系式：qUmv2.粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得关系式qvBm.由两式可得出需要研究的物理量，如粒子轨道半

15、径、粒子质量、比荷 r ，m，.2 回旋加速器(1)构造：如图6所示，D1、D2是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源，D形盒处于匀强磁场中(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速由qvB，得Ekm，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒半径r决定，与加速电压无关3 速度选择器(如图7所示)(1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qEqvB，即v. 4 磁流体发电机(1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能(2)根据左