磁场、电磁感应、交流电复习资料

1、磁场、电磁感应、交流电复习资料2磁场磁场 高考要求高考要求1. 电流的磁场电流的磁场 2. 磁感线、地磁场磁感线、地磁场 3. 磁性材料、分子电流假说磁性材料、分子电流假说 4. 磁感应强度、磁场对通电直导线磁感应强度、磁场对通电直导线的作用，安培力，左手定则的作用，安培力，左手定则 5. 磁电式电表原理磁电式电表原理 6. 磁场对运动电荷的作用，洛仑磁场对运动电荷的作用，洛仑兹力兹力 7. 质谱仪、回旋加速器质谱仪、回旋加速器 说明：说明：1、安培力安培力的计算的计算限于限于直导线与直导线与B平平行或垂直的行或垂直的两种情两种情况况2、能够运动所学、能够运动所学知识，综合分析带知识，综合分析

2、带电粒子在匀强磁场电粒子在匀强磁场中的运动，涉及洛中的运动，涉及洛仑兹力的计算限于仑兹力的计算限于 与与B平行或垂直的平行或垂直的两种情况两种情况3电流产生磁场电流产生磁场18201820年丹麦物理学家奥年丹麦物理学家奥斯特做过下面的实验：斯特做过下面的实验：把一条导线平行地放在把一条导线平行地放在磁铁的上方，给导线通磁铁的上方，给导线通电，磁针就发生偏转。电，磁针就发生偏转。这说明不仅磁铁能产生这说明不仅磁铁能产生磁场，电流也能产生磁磁场，电流也能产生磁场。场。4分子电流示意图分子电流示意图【安培分子电流假说安培分子电流假说】在原子、分子等物质微粒在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电

3、内部，存在着一种环形电流即分子电流，分子电流流即分子电流，分子电流使每个物质微粒成为微小使每个物质微粒成为微小的磁体，每个微小磁体都的磁体，每个微小磁体都有两个磁极。有两个磁极。物质的磁性与分子物质的磁性与分子电流的关系电流的关系5物质的磁性与分子物质的磁性与分子电流的关系电流的关系磁现象的电本质磁现象的电本质在没有磁性的物体内部，在没有磁性的物体内部，大量微粒的分子电流产生大量微粒的分子电流产生的磁场方向是杂乱无章的，的磁场方向是杂乱无章的，彼此互相抵消，使物体在彼此互相抵消，使物体在宏观上不显示磁性。而在宏观上不显示磁性。而在磁铁内部，大量微粒的分磁铁内部，大量微粒的分子电流产生的磁场方向

4、有子电流产生的磁场方向有一定的取向，使物体宏观一定的取向，使物体宏观上就显示出磁性。上就显示出磁性。6（1）条形磁铁）条形磁铁几个典型磁场的磁感线分布几个典型磁场的磁感线分布7（2）蹄形磁铁）蹄形磁铁8（3）直线电流）直线电流直线电流磁场的磁感线是一些以导线直线电流磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。都在跟导线垂直的平面上。 用右手握住导线，让伸直的用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向跟电流的方拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。方向就是磁感线的环绕方向。

5、 9 正视图正视图（纵剖）（纵剖）（3）直线电流）直线电流立体图立体图俯视图俯视图10（4）环形电流）环形电流环形电流的磁感线是一些围绕环形导环形电流的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线，在环形导线的中心轴线的闭合曲线，在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面垂直。线上，磁感线和环形导线的平面垂直。让右手弯曲的四指和环形电流让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线中心轴线的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。上磁感线的方向。11（4）环形电流）环形电流侧视图侧视图IB立体图立体图B主视图主视图（纵剖）（纵剖）12安培定则：安培定

6、则：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，大拇指所指的方向指的方向跟电流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。也就是说，大拇就是螺线管内部磁感线的方向。也就是说，大拇指指向通电螺线管的北极。指指向通电螺线管的北极。（5）通电螺线管）通电螺线管13（6）地磁场）地磁场14左手定则左手定则伸开左手，使大拇指伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向

7、，那么，指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的导线在磁场中所受安培力的方向。方向。安培力安培力15判断安培力的方向判断安培力的方向（1）BI（2）BIIB（3）IB（4）IB（5）FF三、安培力1F垂直平面向内垂直平面向内F垂直平面向外垂直平面向外F垂直平面向外垂直平面向外安培力的方向与电流方向安培力的方向与电流方向垂直，也与磁场方向垂直，垂直，也与磁场方向垂直，即即垂直于电流方向与磁场垂直于电流方向与磁场方向确定的平面；方向确定的平面；但电流但电流方向与磁场方向不一定垂方向与磁场方向不一定垂直。直。16两根平行的输电线请根据其上电流方

8、向画出两根平行的输电线请根据其上电流方向画出它们之间的相互作用力。它们之间的相互作用力。2平行导线(1)FFFF(2)17ab R 金属框架光滑金属框架光滑,宽度宽度L=20cm,与水平面夹角与水平面夹角 =30 导体棒导体棒ab质量质量m=10g,电源电动势电源电动势E=12V, 内阻内阻r=1 , 电阻电阻R=11 .若使若使ab静止静止,求下列几种情况匀强求下列几种情况匀强磁场的磁场的B的大小的大小(1)B竖直向上竖直向上.(2)B水平向左水平向左.(3)若使若使B最小最小, 求求B的大小和方向的大小和方向.(4) 若磁场方向垂直斜面向上若磁场方向垂直斜面向上, ab棒与导轨之间的摩棒与

9、导轨之间的摩擦因数擦因数 =0.2, 为使为使ab棒保持静止棒保持静止, 求求B的取值范围的取值范围.18GFNFFb GF b B bGFNFF把立体图转化为适当的平面图19磁电式电流表的构造磁电式电流表的构造 在一个很强的蹄形磁在一个很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以绕轴转动的铝有一个可以绕轴转动的铝框，铝框上绕有线圈，铝框，铝框上绕有线圈，铝框的转轴上装有两个螺旋框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针。线圈的弹簧和一个指针。线圈的两端分别接在这两个螺旋两端分别接在这两个螺旋弹簧上，被测电流经过这弹簧上，被测电流经过

10、这两个弹簧流入线圈。两个弹簧流入线圈。 磁电式电流表磁电式电流表2021磁电式电流表的工作原理磁电式电流表的工作原理蹄形磁铁和铁芯间的磁场是蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布均匀地辐射分布的，这样不管通的，这样不管通电导线处于什么角度，它的平面均电导线处于什么角度，它的平面均与磁感线平行，从而保证受到的与磁感线平行，从而保证受到的磁磁力矩不随转动角度的变化而变化，力矩不随转动角度的变化而变化，始终有始终有M=nBIS（n为线圈的匝数）。为线圈的匝数）。当线圈转到某一角度时，磁力矩与当线圈转到某一角度时，磁力矩与弹簧产生的阻力矩弹簧产生的阻力矩M 相等时，线圈相等时，线圈就停止转动，此时指针

11、（指针随线就停止转动，此时指针（指针随线圈一起转动）就停在某处，指向一圈一起转动）就停在某处，指向一确定的读数。确定的读数。 磁电式电流表磁电式电流表磁电式电流表22洛伦兹力洛伦兹力一一个阴极射线管的两个阴极射线管的两个电极之间加上电压个电极之间加上电压后，会有电子束从阴后，会有电子束从阴极极K射向阳极射向阳极A，并在，并在荧光屏上看到一条亮荧光屏上看到一条亮线。当把一个蹄形磁线。当把一个蹄形磁铁放到阴极射线管的铁放到阴极射线管的近旁时，会看到电子近旁时，会看到电子束发生偏转，这表明束发生偏转，这表明运动的电子受到了磁运动的电子受到了磁场的作用力。场的作用力。（磁场对运动电荷的作用）（磁场对运

12、动电荷的作用） 23初速度垂直于磁场初速度垂直于磁场方向的带电粒子的方向的带电粒子的运动运动v B无限大磁场区域无限大磁场区域qBmvRTqBmEqBPqBmvRk222Bvfvffv,洛仑兹力一定不做功洛仑兹力一定不做功.Wf=024初速度垂直于磁场初速度垂直于磁场方向的带电粒子的方向的带电粒子的运动运动 OO AB ff 有界磁场有界磁场圆心圆心轨迹轨迹角度角度25类型一：半有界磁场类型一：半有界磁场26类型二：条形磁场类型二：条形磁场27类型三：圆形磁场类型三：圆形磁场281 vvBO1、虚线所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，、虚线所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度

13、为磁感应强度为B，一束电子流沿圆形磁场的直径方向，一束电子流沿圆形磁场的直径方向以速度以速度v 射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动方射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动方向与原方向成向与原方向成 角。设电子质量为角。设电子质量为m，电荷量为，电荷量为e，求，求磁场区域圆半径磁场区域圆半径 r 为多少？为多少？29 vvBOOff /2分析13032、如图所示，矩形匀强磁场区域的长为、如图所示，矩形匀强磁场区域的长为L，宽为，宽为L/2。磁感应强度为磁感应强度为B，质量为，质量为m，电荷量为，电荷量为e 的电子沿着矩的电子沿着矩形磁场的上方边界射入磁场，欲使该电子由下方边界穿形磁场的上方边界射

14、入磁场，欲使该电子由下方边界穿出磁场，求：出磁场，求：（1）电子速率）电子速率v 的取的取值范围？值范围？（2）电子在磁场中）电子在磁场中运动时间运动时间t 的变化范的变化范围？围？LL/2abcdvffvO 313、三个质子、三个质子1、2和和3分别以大小相等、方向如图分别以大小相等、方向如图所示的初速率所示的初速率v1、v2和和v3，经过平板，经过平板MN上的小孔上的小孔O射入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，整个装射入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，整个装置放在真空中，且不计重力，这三个质子打到平置放在真空中，且不计重力，这三个质子打到平板板MN上的位置到小孔上的位置到小孔O的距离分别是的

15、距离分别是s1、s2和和s3，则位移之间的大小关系如何？则位移之间的大小关系如何？2v2v3v1O MN32v3O O R分析2 v1v1v2v2334、（、（11 北京）利用电场和磁场，可以将比荷不同的离子分开，北京）利用电场和磁场，可以将比荷不同的离子分开，这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用。这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用。如图所示的矩形区域如图所示的矩形区域ACDG（AC边足够长）中存在着垂直于纸面边足够长）中存在着垂直于纸面的匀强磁场，的匀强磁场，A处有一狭缝。离子源产生的离子，经静电场加速处有一狭缝。离子源产生的离子，经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于后穿

16、过狭缝沿垂直于GA边且垂直于磁场的方向射入磁场，运动边且垂直于磁场的方向射入磁场，运动到到GA边，被相应的收集器收集。整个装置内部为真空。边，被相应的收集器收集。整个装置内部为真空。已知被加速的两种正离子的质量分别是已知被加速的两种正离子的质量分别是m1和和m2（m1m2）。电荷）。电荷量均为量均为q，加速电场的电势差为，加速电场的电势差为U，离子进入电场时的初速度可以，离子进入电场时的初速度可以忽略，不计重力，也不考虑离子间的相互作用。忽略，不计重力，也不考虑离子间的相互作用。（1）求质量为）求质量为m1的离子进入的离子进入磁场时的速率磁场时的速率 1；（2）当磁感应强度的大小当磁感应强度的

17、大小为为B时，求两种离子在时，求两种离子在GA边边落点的间距落点的间距s；离子源离子源狭缝狭缝加速加速电场电场ABqGDC334已知被加速的两种正离子的质量分别是已知被加速的两种正离子的质量分别是m1和和m2（m1m2）。电荷）。电荷量均为量均为q，加速电场的电势差为，加速电场的电势差为U，离子进入电场时的初速度可以，离子进入电场时的初速度可以忽略，不计重力，也不考虑离子间的相互作用。忽略，不计重力，也不考虑离子间的相互作用。（3）在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响，实际装置中狭缝具）在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响，实际装置中狭缝具有一定宽度。若狭缝过宽，可能使两束离子在有一定宽度。若狭缝

18、过宽，可能使两束离子在GA边上的落点区域边上的落点区域离子源离子源狭缝狭缝加速加速电场电场ABqGDC交叠，导致两种离子无法完全分离。交叠，导致两种离子无法完全分离。设磁感应强度大小可调，设磁感应强度大小可调，GA边长为定值边长为定值L，狭缝宽度为，狭缝宽度为d，狭缝右边缘在狭缝右边缘在A处。离子可以处。离子可以使狭缝各处射入磁场，入射方使狭缝各处射入磁场，入射方向仍垂直于向仍垂直于GA边且垂直于磁边且垂直于磁场。为保证上述两种离子能落场。为保证上述两种离子能落在在GA边上并被完全分离，求边上并被完全分离，求狭缝的最大宽度。狭缝的最大宽度。分析分析35BGDCAd2R12R2d两种离子能被完全

19、分离两种离子能被完全分离两种离子能落在两种离子能落在GA边上边上2R1m=Ld而而22qBmUR 1212mmRR故故Ld21212mmmmLdm365、（、（05 全国）如图所示，在一水平放置的平板全国）如图所示，在一水平放置的平板MN的上的上方有一匀强磁场，磁感应强度的大小为方有一匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直，磁场方向垂直于纸面向里，许多质量为于纸面向里，许多质量为m、带电量为、带电量为+q的粒子，以相同的粒子，以相同的速率的速率 沿位于纸面内的各个方向由小孔沿位于纸面内的各个方向由小孔O射入磁场区域，射入磁场区域，不计重力，不计粒子间的相互影响，下列（乙）图中阴影不计重力

20、，不计粒子间的相互影响，下列（乙）图中阴影部分带电粒子可能经过的区域，其中部分带电粒子可能经过的区域，其中 。哪个图。哪个图是正确的？是正确的？qBmRMNO37(A)(B)(C)(D)A38MNOO1CO2O3396 6、（00 全国）全国）如图所示，两个共轴的圆筒形金属电如图所示，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地，其上均匀分布着平行于轴线的极，外电极接地，其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝四条狭缝a、b、c和和d，外筒的外半径为，外筒的外半径为r0，在圆，在圆筒之外的足够大区域中平行于轴线方向的均匀磁筒之外的足够大区域中平行于轴线方向的均匀磁场，磁感应强度的大小为场，磁感应强度的大小为

21、B，在两极间加上电压，在两极间加上电压，使两圆筒之间的区域内有沿半径向外使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场，一质量为的电场，一质量为m，带电量，带电量为为+q 的粒子，从紧靠内筒且的粒子，从紧靠内筒且正对狭缝正对狭缝a的的S点出发，初速点出发，初速为零。如果该粒子经过一段为零。如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到时间的运动之后恰好又回到出发点出发点S，则两电极之间的电，则两电极之间的电压压U应是多少？（不计重力，应是多少？（不计重力，整个装置在真空中）整个装置在真空中）接地接地Oabcd+q S240接地接地Oabcd+q S分析2417、正负电子对撞机的最后部分的简化图如图（甲）所

22、示（俯视、正负电子对撞机的最后部分的简化图如图（甲）所示（俯视图），位于水平面内的粗实线所示的圆环形真空管道是正负电图），位于水平面内的粗实线所示的圆环形真空管道是正负电子做圆运动的子做圆运动的“容器容器”，经过加速器加速后的正负电子被分别，经过加速器加速后的正负电子被分别引入该管道时，具有相同的速率引入该管道时，具有相同的速率v，它们沿管道向相反的方向运，它们沿管道向相反的方向运动。在管道内控制它们转变的是一系列圆形电磁铁，即图中的动。在管道内控制它们转变的是一系列圆形电磁铁，即图中的A1、A2、A3An，共，共n个，均匀分布在整个圆环上（图中只示意个，均匀分布在整个圆环上（图中只示意性地用

23、细实线画出了几个，其余的用细虚线表示），每个电磁性地用细实线画出了几个，其余的用细虚线表示），每个电磁铁内的磁场都是匀强磁场，并且磁感应强度都相同，方向竖直铁内的磁场都是匀强磁场，并且磁感应强度都相同，方向竖直向下，磁场区域的直径为向下，磁场区域的直径为d，改变电磁铁内的电流的大小，就可，改变电磁铁内的电流的大小，就可改变磁场的磁感应强度，从而改变电子偏转角度。经过精确的改变磁场的磁感应强度，从而改变电子偏转角度。经过精确的调整，首先实现电子在环形管道中沿图中粗虚线所示的轨迹运调整，首先实现电子在环形管道中沿图中粗虚线所示的轨迹运动，这时电子经过每个电磁铁时射入点和射出点都在电磁铁的动，这时电

24、子经过每个电磁铁时射入点和射出点都在电磁铁的同一条直径的两端，如图（乙）所示，这就为进一步实现正、同一条直径的两端，如图（乙）所示，这就为进一步实现正、负电子的对撞做好了准备。负电子的对撞做好了准备。（五）综合1（难题解析225）42A1AnAn-1A2A3 dvAiDCBOv（1）试确定正、负电子在管道内各是什么方向旋转的；）试确定正、负电子在管道内各是什么方向旋转的；（2）已知正、负电子的质量都是）已知正、负电子的质量都是m，所带电荷都是元电荷，所带电荷都是元电荷e，重力可不计，求电磁铁内匀强磁场的磁感应强度重力可不计，求电磁铁内匀强磁场的磁感应强度B的大小。的大小。 2 /n438、如图

25、所示，、如图所示，M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板，为两块带等量异种电荷的平行金属板，S1、S2为板上正对的小孔，为板上正对的小孔，N板右侧有两个宽度均为板右侧有两个宽度均为d 的匀强磁场区的匀强磁场区域，磁感应强度大小均为域，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直于纸面向外和向里，方向分别垂直于纸面向外和向里，磁场区域右侧有一个荧光屏，取屏上与磁场区域右侧有一个荧光屏，取屏上与S1、S2共线的共线的O点为原点，点为原点，向上为正方向建立向上为正方向建立 x 轴。轴。M板左侧电子枪发射出的热电子经小板左侧电子枪发射出的热电子经小孔孔S1进入两板间，电子的质量为进入两板间，电子的质量为m，电荷

26、量为，电荷量为e，初速度可以忽，初速度可以忽略。略。KMNS1S2BBddOx荧荧光光屏屏44当两板间电势差为当两板间电势差为U0时，求从小孔时，求从小孔S2射出的电子的速度射出的电子的速度v0。求两金属板间电势差求两金属板间电势差U 在什么范围内，电子不能穿过磁场区在什么范围内，电子不能穿过磁场区域而打到荧光屏上。域而打到荧光屏上。若电子能够穿过磁场区域而打到荧光屏上，试在答题卡的图若电子能够穿过磁场区域而打到荧光屏上，试在答题卡的图上定性地画出电子运动的轨迹。上定性地画出电子运动的轨迹。求电子打到荧光屏上的位置坐标求电子打到荧光屏上的位置坐标x和金属板间电势差和金属板间电势差U的函数的函数

27、关系。关系。KMNS1S2BBddOx荧荧光光屏屏OO 45KMNS1S2BBddOx荧荧光光屏屏求电子打到荧光屏上的位置坐标求电子打到荧光屏上的位置坐标x和金属板间电势差和金属板间电势差U的函数关系。的函数关系。O x x46P1P2P3Oxy450O 9、（04 全国）全国）如图所示，在如图所示，在y 0的空间中存在匀强电场，场强的空间中存在匀强电场，场强沿沿y轴负方向；在轴负方向；在y 0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面向外。一电量为平面向外。一电量为q、质量为、质量为m的带正电的运动粒子，经过的带正电的运动粒子，经过y轴上轴上y=h处的点

28、处的点P1时速率为时速率为v0，方向沿，方向沿 x 轴正方向；然后，经轴正方向；然后，经过过x轴上轴上x=2h处的处的P2点进入磁场，并经过点进入磁场，并经过 y 轴上轴上y= 2h处的处的P3点。点。不计重力。求：不计重力。求：（1）电场强度的大小；）电场强度的大小；（2）粒子到达）粒子到达P2时速度时速度的大小和方向；的大小和方向；（3）粒子做圆周运动的）粒子做圆周运动的圆心坐标及磁感应强度的圆心坐标及磁感应强度的大小。大小。4（优化161）47（六）复合场带电粒子在带电粒子在复合场复合场中的运中的运动动48速度选择器速度选择器正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器。带电正交的匀强磁场和匀

29、强电场组成速度选择器。带电粒子必须以唯一确定的速度（包括大小、方向）才粒子必须以唯一确定的速度（包括大小、方向）才能匀速（或者说沿直线）通过速度选择器。否则将能匀速（或者说沿直线）通过速度选择器。否则将发生偏转。这个速度的大小可以由洛伦兹力和电场发生偏转。这个速度的大小可以由洛伦兹力和电场BEv v力的平衡得出：力的平衡得出：qvB=Eq，49（1 1）带电质点（无轨道约束）做匀速直线运动）带电质点（无轨道约束）做匀速直线运动电场力、洛伦兹力和重力合力为零电场力、洛伦兹力和重力合力为零mgqEqvB三个力均在竖直平面内三个力均在竖直平面内501 1、（1996 全国）全国）设在地面上方的真空室

30、内，存在设在地面上方的真空室内，存在匀强电场和匀强磁场。已知电场强度和磁感应匀强电场和匀强磁场。已知电场强度和磁感应强度的方向是相同的，电场强度的大小强度的方向是相同的，电场强度的大小E。磁感。磁感应强度的大小应强度的大小B，今有，今有一个带负电的质点以一个带负电的质点以v =20m/s的的速度在此区域内沿垂直场强方速度在此区域内沿垂直场强方向做匀速直线运动，求此带电向做匀速直线运动，求此带电质点的电量与质量之比质点的电量与质量之比q/m以及以及磁场的所有可能方向。（角度磁场的所有可能方向。（角度可用反三角函数表示）可用反三角函数表示）mgEqEBqvB 51（2 2）带电质点（无轨道约束）做

31、匀速圆周运动）带电质点（无轨道约束）做匀速圆周运动电场力和重力相平衡，洛伦兹力提供做向心力。电场力和重力相平衡，洛伦兹力提供做向心力。522、如图所示，在匀强电场和匀强磁场共存在区域如图所示，在匀强电场和匀强磁场共存在区域里，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，里，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，有一电荷量为有一电荷量为 q1的微粒沿半径为的微粒沿半径为r1的圆周在竖直的圆周在竖直平面内做匀速圆周运动，与另一静止在该圆周上电平面内做匀速圆周运动，与另一静止在该圆周上电荷量荷量 q2的微粒相碰后，合在一起沿半径为的微粒相碰后，合在一起沿半径为r2的圆的圆周在竖直平面内做匀速圆周运动，

32、求周在竖直平面内做匀速圆周运动，求r1: r2=?-q2q1BE53洛伦兹力的洛伦兹力的应用应用54回旋加速器回旋加速器动画动画55回旋加速器回旋加速器A0A1以正离子为例以正离子为例 0 1电场又变回电场又变回原来原来交变电场的周期与粒子的周期一致，交变电场的周期与粒子的周期一致，保证每次经过电场时被加速保证每次经过电场时被加速56质谱仪质谱仪1、测定粒子荷质比的仪器，叫做、测定粒子荷质比的仪器，叫做质谱仪质谱仪。2、工作原理：、工作原理：带电粒子在带电粒子在S1、S2之间的电场加速后，进之间的电场加速后，进入速度选择器（即入速度选择器（即P1、P2之间的区域），之间的区域），保证进入磁场保

33、证进入磁场B2的离子都具有相同的速度。的离子都具有相同的速度。最后通过最后通过S3进入匀强磁场区域，在洛伦兹进入匀强磁场区域，在洛伦兹力的作用下运动半周后打到底片上。力的作用下运动半周后打到底片上。3、荷质比、荷质比S1P1S2P2S3照相底片照相底片E1B1B2RBBERBvmq211257基本原理 将高温等离子体以高速将高温等离子体以高速(约约1000m/s)送入发电通送入发电通道道,发电通道处于左右两发电通道处于左右两个磁极所产生的磁场之个磁极所产生的磁场之中中,在通道内上下放入两在通道内上下放入两块金属板极块金属板极A、BA、B极板上产生电势差这极板上产生电势差这就是磁流体发电机的工就

34、是磁流体发电机的工作原理作原理磁流体发电机磁流体发电机58电磁感应电磁感应 高考要求高考要求1. 电磁感应现象、磁通量、法拉第电磁感应定律、电磁感应现象、磁通量、法拉第电磁感应定律、楞次定律楞次定律 2. 导体切割磁感线时的感应电动势、右手定则导体切割磁感线时的感应电动势、右手定则 3. 反电动势反电动势 4. 自感电动势、日光灯、涡流自感电动势、日光灯、涡流 1、导体切割磁感线时感应电动势的计算，只限于、导体切割磁感线时感应电动势的计算，只限于l垂直于垂直于B与与 的情况的情况2、在电磁感应现象里不要求判断内电路中各点电势的高低、在电磁感应现象里不要求判断内电路中各点电势的高低3、根据、根据

35、“能量的转化和守恒定律能量的转化和守恒定律”，会处理不同形式能量之，会处理不同形式能量之间的转化问题间的转化问题59电磁感应电磁感应1、产生感应电流的条件：、产生感应电流的条件：不论什么方法（不论什么方法（闭合电路的一部分导体切割磁感闭合电路的一部分导体切割磁感线，还是闭合电路中的磁场发生变化线，还是闭合电路中的磁场发生变化），），只要穿过闭只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。闭合电路中就有电流产生。这种利用磁场产生电流的现象叫做这种利用磁场产生电流的现象叫做产生的电流叫做产生的电流叫做。60（1）楞次定律）楞次定律2、感应电流的方向、感应电流的方

36、向感应电流具有这样的方向，即感应电流具有这样的方向，即感应电流的感应电流的磁场磁场总要总要阻碍阻碍引起感应电流的磁通量的引起感应电流的磁通量的变化变化。61对楞次定律的理解感应电流总是感应电流总是反抗反抗引起感应电流的引起感应电流的原因原因.1.阻碍原磁通量的变化阻碍原磁通量的变化(线圈面积线圈面积Sn或磁感应或磁感应强度强度B发生变化发生变化).2.阻碍物体间的相对运动阻碍物体间的相对运动(因相对运动而引起因相对运动而引起的感应电流的感应电流).3.阻碍原电流的变化阻碍原电流的变化(自感现象自感现象).4.从能量观点来看从能量观点来看:其它形式的能转化为电能其它形式的能转化为电能.62右手定

37、则：右手定则：伸出右手，伸出右手，使拇指和其余四指垂直，使拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿面内，让磁感线垂直穿入手心，拇指指向导体入手心，拇指指向导体运动方向，那么，其余运动方向，那么，其余四指所指的方向就是感四指所指的方向就是感应电流的方向。应电流的方向。（2）导体切割磁感线）导体切割磁感线2、感应电流的方向、感应电流的方向631、如图所示，一水平放置的矩形线、如图所示，一水平放置的矩形线圈圈abcd，在细长磁铁的，在细长磁铁的N极附近竖直极附近竖直下落，保持下落，保持bc边在纸外，边在纸外，ad边在纸内，边在纸内，从图中位置从图中位置经过位置

38、经过位置到位置到位置，位置位置和和都很靠近都很靠近。在这个过程。在这个过程中，线圈中感应电流（中，线圈中感应电流（ ）abcdN12AA、沿、沿abcd流动流动B、沿、沿dcda流动流动C、由、由到到是沿是沿abcd流动，由流动，由到到是沿是沿dcba流动流动D、由、由到到是沿是沿dcba流动，由流动，由到到是沿是沿abcd流动流动642、在匀强磁场中放一平行金属导轨，导轨跟大线圈、在匀强磁场中放一平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接。导轨上放一根导线相接。导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所，磁感线垂直于导轨所在平面，假定除在平面，假定除ab导线外其余部分电阻不计，欲使导线外其余部分电阻不计

39、，欲使M 所包围的小闭合线圈所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向感应电流，导产生顺时针方向感应电流，导线线ab需（需（ ）MNab41A、匀速向右运动、匀速向右运动B、加速向右运动、加速向右运动C、减速向右运动、减速向右运动D、加速向左运动、加速向左运动CD65法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律tnE电路中感应电动势的大小，跟穿电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的过这一电路的磁通量的变化率磁通量的变化率成正比。成正比。 66E=Blva b +fvababRabvBRI导体切割磁感线导体切割磁感线r( 1 ) B、L、v三者互相垂直三者互相垂直电源的内电路和外电路电源的内电路和外电路. .

40、67（2）导线运动方向与导线本身垂直，但）导线运动方向与导线本身垂直，但与磁场方向成与磁场方向成 角角v/v Bv E=Blv = Blvsin 68（3） L与与v不垂直，而不垂直，而v B，则应选取，则应选取导线的有效切割长度。导线的有效切割长度。导体切割磁感线产生的感应电动势导体切割磁感线产生的感应电动势vvv69例例1：如图所示有一均匀磁场，：如图所示有一均匀磁场，B=210-3T，在垂直磁场的，在垂直磁场的平面内，有一金属棒平面内，有一金属棒AO绕平行于磁场的绕平行于磁场的O轴逆时针匀速转轴逆时针匀速转动。已知棒长动。已知棒长L，转速，转速n=50r/s，求，求： （1）O、A哪一点

41、的电势高？哪一点的电势高？（2）棒产生的感应电动势为多大？）棒产生的感应电动势为多大？OAA （4） 导体转动切割磁感线导体转动切割磁感线tEtLLB21 = t)2(LBLBLE2170电磁感应综合问题电磁感应综合问题1. 1.与闭合电路的欧姆定律、安培力的综合与闭合电路的欧姆定律、安培力的综合2. 2.与牛顿运动定律的综合与牛顿运动定律的综合3. 3.与功能关系和能量守恒定律的综合与功能关系和能量守恒定律的综合71导体切割磁感线721、一个边长为、一个边长为L，匝数为，匝数为N的正方形线圈的总电阻为的正方形线圈的总电阻为R，以恒定的速率，以恒定的速率v通过磁感应强度为通过磁感应强度为B的匀

42、强磁场区的匀强磁场区域，线圈平面与磁场方向垂直，磁场宽度为域，线圈平面与磁场方向垂直，磁场宽度为b，如图，如图所示，整个线圈通过磁场。在下列两种情况下所示，整个线圈通过磁场。在下列两种情况下:（1）Lb 问线圈中产生的热量各是多少？问线圈中产生的热量各是多少？2（进修155）Lbv731、（1）Lb 问线圈中产生的热量各是多少？问线圈中产生的热量各是多少？2（分析二）Lbv758（07版五三243415）（1）ab边刚进入磁场时边刚进入磁场时ab边的电边的电势差势差Uab;（2）cd边刚进入磁场时的速度；边刚进入磁场时的速度；（3）线框进入磁场的过程中，）线框进入磁场的过程中，ab边的发热量。

43、边的发热量。2、如图所示，质量为、如图所示，质量为m、边长为、边长为L的正方形导体框，从有的正方形导体框，从有界的匀强磁场上方由静止自由下落。线框每边电阻为界的匀强磁场上方由静止自由下落。线框每边电阻为R。匀强磁场的宽度为匀强磁场的宽度为H（LH）。磁感应强度大小为）。磁感应强度大小为B，方向，方向垂直于纸面向内。已知垂直于纸面向内。已知ab边刚进入磁场和刚穿出磁场时线边刚进入磁场和刚穿出磁场时线框都做减速运动，加速度大小都是框都做减速运动，加速度大小都是 。求：。求：g31abcdLBH123 1 1 276自自 感感实验一：实验一：先闭合开关先闭合开关S,调节变阻器调节变阻器R的电阻，使同

44、样规格的两个的电阻，使同样规格的两个灯泡灯泡A1和和A2的明亮程度相同。的明亮程度相同。再调节变阻器再调节变阻器R1使两个灯泡使两个灯泡都正常发光，然后断开开关都正常发光，然后断开开关S，重新接通电路重新接通电路时可以看时可以看到，跟变阻器到，跟变阻器R串联的灯泡串联的灯泡A2立刻正常发光，而跟有铁立刻正常发光，而跟有铁芯的线圈芯的线圈L串联的灯泡串联的灯泡A1却却是逐渐亮起来的。是逐渐亮起来的。SR1A1A2LR后亮起来后亮起来77实验二：实验二：把灯泡把灯泡A和带铁芯的线和带铁芯的线圈圈L并联在直流电路中。并联在直流电路中。接通电路，灯泡接通电路，灯泡A正常正常发光；发光；断开电路断开电路

45、，这时，这时可以看到，灯泡可以看到，灯泡A没有没有立即熄灭，相反，它立即熄灭，相反，它会很亮地闪一下。会很亮地闪一下。LAS断开断开自自 感感781、（、（11 北京）某同学为了验证断电自感现象，自己北京）某同学为了验证断电自感现象，自己找来带贴心的线圈找来带贴心的线圈L、小灯泡、小灯泡A、开关、开关S和电池组和电池组E，用导线将它们链接成如图所示的电路。检查电路后，用导线将它们链接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽多次重复，仍未见老师演不显著的延时熄灭现象。虽多次重复，仍未见老师演

46、示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是（你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是（ ）CA、电源的内阻较大、电源的内阻较大B、小灯泡电阻偏大、小灯泡电阻偏大C、线圈电阻偏大、线圈电阻偏大D、线圈的自感系数较大、线圈的自感系数较大79涡涡 流流金属块中产生的涡流金属块中产生的涡流闭合回路中的磁通量发生闭合回路中的磁通量发生变化时有电磁感应现象产变化时有电磁感应现象产生，整块的金属放在变化生，整块的金属放在变化的磁场中时，也会有电磁的磁场中时，也会有电磁感应现象。这时，在金属感应现象。这时，在金属块内部有

47、自成闭合回路的块内部有自成闭合回路的感应电流，很像水的漩涡，感应电流，很像水的漩涡，人们把它叫做人们把它叫做涡流涡流。80感应加热感应加热高频冶炼炉高频冶炼炉把待冶炼的金属放在陶瓷把待冶炼的金属放在陶瓷坩埚中，坩埚外面绕着线坩埚中，坩埚外面绕着线圈，当给线圈通入高频交圈，当给线圈通入高频交变电流时，坩埚内的金属变电流时，坩埚内的金属在变化的磁场中感应出很在变化的磁场中感应出很强的涡流，产生的热量足强的涡流，产生的热量足以使它自己熔化。这种冶以使它自己熔化。这种冶炼方法速度快，效率高，炼方法速度快，效率高，容易控制，还可以在真空容易控制，还可以在真空的条件下进行，避免金属的条件下进行，避免金属的

48、氧化，保证纯度，因此，的氧化，保证纯度，因此，特别适用于冶炼特种合金。特别适用于冶炼特种合金。涡流的应用涡流的应用812、涡流的防止、涡流的防止金属块中产生的涡流金属块中产生的涡流硅钢片叠成的铁心中涡流硅钢片叠成的铁心中涡流减小减小82交交 变变 电电 流流 高考要求高考要求1. 交流发电机及其产生正弦式电流的原理；正弦式交流发电机及其产生正弦式电流的原理；正弦式电流的图像和三角函数表达，最大值与有效值，周电流的图像和三角函数表达，最大值与有效值，周期与频率期与频率 2. 电阻、电感和电容对交变电流的作用电阻、电感和电容对交变电流的作用 3. 变压器的原理，原、副线圈电压、电流的关系变压器的原

49、理，原、副线圈电压、电流的关系 4. 电能的输送电能的输送 说明：对变压器只要求讨论单相理想情况说明：对变压器只要求讨论单相理想情况83矩形线圈矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动，与线圈两端滑在匀强磁场中匀速转动，与线圈两端滑环环K、L连接的电流表指针就会有规律的左右摆动一次。连接的电流表指针就会有规律的左右摆动一次。这说明矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，线圈里产这说明矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，线圈里产生大小和方向随时间做周期性变化的电流。我们把大生大小和方向随时间做周期性变化的电流。我们把大小和方向随时间做周期性变化的电流叫小和方向随时间做周期性变化的电流叫交变电流交变电流。KL交流

50、发电交流发电机模型图机模型图交变电流的产生及其变化规律交变电流的产生及其变化规律84S/BBabcdOO5（分析一）Bavd俯视图俯视图vO+nBSlBlnBlnEm22221185S B5（分析二）B俯视图俯视图OadvvE = 0BabcdOO l1l286设匀强磁场磁感应强度为设匀强磁场磁感应强度为B，线，线圈切割磁感线的两个边圈切割磁感线的两个边ab和和cd边长为边长为L1，ad 和和bc边长为边长为L2，线，线圈匝数为圈匝数为n，线圈从线圈平面线圈从线圈平面和磁场方向垂直的平面和磁场方向垂直的平面（这（这个面叫做个面叫做中性面中性面）开始开始 以角以角速度速度 沿逆时针方向匀速转动，

51、沿逆时针方向匀速转动，经过时间经过时间t线圈平面和中性面夹线圈平面和中性面夹角为角为 t，如图所示。，如图所示。v t0:0te121:2sin 2sin2 sintt enBLvLnBLtnBSt87表征交流电的物理量表征交流电的物理量最大值最大值有效值有效值平均值平均值 交流电的有效值交流电的有效值 是根据电流的热效应规定的。是根据电流的热效应规定的。即在相同时间内，跟某一交流电能使同一电阻即在相同时间内，跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫做该交流电产生相等热量的直流电的数值，叫做该交流电的有效值。的有效值。88【现象现象】把一个电感线圈和把一个电感线圈和一个小灯泡串联

52、起来，通过一个小灯泡串联起来，通过双刀双掷开关让它们可以和双刀双掷开关让它们可以和直流电源相接，也可以和电直流电源相接，也可以和电压相同的交流电源相接，如压相同的交流电源相接，如图所示。比较在这两种连接图所示。比较在这两种连接中灯泡的亮度，可以看到，中灯泡的亮度，可以看到，与交流电源连接时灯泡暗些，与交流电源连接时灯泡暗些，即通过它的电流弱些。即通过它的电流弱些。【分析分析】电感线圈对交流电有阻碍作用，电感线圈对交流电的电感线圈对交流电有阻碍作用，电感线圈对交流电的阻碍作用来源于它的自感。阻碍作用来源于它的自感。电感、电容对交变电流的影响电感、电容对交变电流的影响 89【分析分析】电容器内部有

53、不导电的电介质，电流是不能通过的。电容器内部有不导电的电介质，电流是不能通过的。但是，在交变电流的作用下，电容器的两个极板被交替地充电但是，在交变电流的作用下，电容器的两个极板被交替地充电和放电，就一个极板来看，充电时电流流向极板，放电时电流和放电，就一个极板来看，充电时电流流向极板，放电时电流从极板流出，所以电路中就有方向交替变化的电流通过，就好从极板流出，所以电路中就有方向交替变化的电流通过，就好像电流像电流“通过通过”电容器似的。电容器似的。【现象现象】把一个电容器和一个小把一个电容器和一个小灯泡串联起来通过双刀双掷开关灯泡串联起来通过双刀双掷开关依次和直流电源及交流电源相接。依次和直流电源及交流电源相接。当它们和直流电源相接时，灯泡当它们和直流电源相接时，灯泡不亮，说明电路中没有电流；当不亮，说明电路中没有电流；当它们和交流电源相接时，灯泡亮它们和交流电源相接时，灯泡亮了，说明电路中有电流。了，说明电路中有电流。90电感电感是是“通直流、阻交流通直流、阻交流、通低频、阻高频、通低频、阻高频”；电容电容是是“通交流、阻直流通交流、阻直流、通高频、阻低频、通高频、阻低频”。电感、电容对交变电流的影响电感、电容对交变电流的影响 91n1n2U1U2原线圈原线圈副线圈副线圈铁芯铁芯在原副线圈中由于交变电流而发生的互相在原副线圈中