高中物理磁场知识点加例题

1、私塾国际学府学科教师辅导教案 组长审核： 学员编号： 年 级： 年级 课时数：3课时 学员姓名： 辅导科目：物理 学科教师：杨振授课主题教学目的教学重点授课日期及时段教学内容 知识点一 奥斯特的发现电流的磁效应通电导体的周围有磁场，即电流的周围有磁场，电流的磁场使放在导体周围的磁针发生偏转，磁场的方向跟电流的方向有关这种现象叫做电流的磁效应【例1】在做“奥斯特实验”时，下列操作中现象最明显的是()A沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上B沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的正下方C电流沿南北方向放置在磁针的正上方D电流沿东西方向放置在磁针的正上方知识点二 磁场1、 定义：磁场是磁体或运动电荷

2、（或电流）周围存在的一种特殊物质，它能够传递磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间的相互作用，这种物质叫磁场。基本性质：对放入其中的磁体或电流产生力的作用。其他性质：物质性：磁体具有物质性，磁场虽然看不见、摸不着，却是客观存在的物质。方向性：磁场中任一点，小磁针北极的受力方向，即小磁针静止时北极所指的方向，为该点的磁场方向。2、 安培分子电流假说：在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流分子电流，分子电流是每个物质都成为一个微小的磁体。它揭示了任何磁现象的出现都是由运动电荷产生的。3、地磁场：地球是一个大磁体，地球周围存在的磁场叫地磁场如图所示，地球磁体的N极(北极)位于地理南极附近，地

3、球磁体的S极(南极)位于地理北极附近虽然地磁两极与地理两极并不重合，但它们的位置相对来说差别不是很大因此，一般我们认为：(1)在赤道正上方，距离地球表面高度相等的点，磁场的强弱相同，且方向水平向北(2)在南半球，地磁场方向指向北上方；在北半球，地磁场方向指向北下方4、磁感线在磁场中画一些有向曲线，曲线上任一点的切线方向表示该点的磁场方向，这样的曲线叫做磁感线。（1）不是客观存在的，是人为引入的形象化直观工具；（2）每一点切线方向表示该点磁场的方向，也就是磁感应强度的方向；（3）是闭合的曲线，在磁体外部由N极至S极，在磁体的内部由S极至N，磁线不相切不相交；（4）疏密程度表示磁场的强弱；（5）磁

4、感线和电场线的比较名称不同点相同点磁感线闭合曲线为了形象描述场而引入的假象曲线，实际并不存在；场线的疏密可以描述场的强弱；场线的切线方向表示场的方向；场线不能相交。电场线始于正电荷，止于负电荷5、用安培定则来判断直线电流、环形电流、通电螺线管中电流的磁场方向。A右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向，示意图如图甲所示。B让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向，示意图如图乙所示。C右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，或拇指指向螺线管的

5、N极，示意图如图丙所示6、磁感应强度（1）磁感应强度用于描述磁场的强弱。（2）在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线受到的磁场力F跟电流强度I和导线长度L的乘积IL的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度，用符号B表示。表示磁场强弱的物理量是矢量大小：B=F/IL（电流方向与磁感线垂直时的公式），只是定义式。方向：是磁感线的切线方向，即是小磁针N极受力方向；单位：特斯拉（牛/安米），国际单位制单位符号T。点定B定：就是说磁场中某一点定了，则该处磁感应强度的大小与方向都是定值。匀强磁场的磁感应强度处处相等。磁场的叠加:空间某点如果同时存在两个以上电流或磁体激发的磁场,则该点的磁感应强度是各电流或磁体在

6、该点激发的磁场的磁感应强度的矢量和,满足矢量运算法则，也即磁感应强度是矢量。磁感应强度B和电场强度E的比较物理意义定义式场的叠加单位磁感应强度B描述磁场的性质矢量合成电场强度E描述电场的性质矢量合成7、匀强磁场定义：强弱、方向处处相同的磁场磁感线特点：间隔相等的平行直线实例：距离很近的两个异名磁极之间磁场；相隔一定距离的两个平行放置的通电线圈之间的磁场【例1】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，地球总体上应该是：（ ）A.带负电 B.带正电 C.不带电 D.不能确定【例2】如图所示，正四棱柱abe

7、d一a'b'c'd'的中心轴线00'处有一无限长的载流直导线，对该电流的磁场，下列说法中正确的是（ ）A.同一条侧棱上各点的磁感应强度都相等B.四条侧棱上的磁感应强度都相同C.在直线ab上，从a到b，磁感应强度是先增大后减小D.棱柱内任一点的磁感应强度比棱柱侧面上所有点都大安培力、安培力的方向1、定义：通电导线受到磁场的作用力2、大小决定因素：电流的大小、磁场内导线的长度、导线相对磁场的位置3、计算公式：其中，为磁感应强度B与电流I的夹角，当=0º时，F=0，当=90º时，F=BIL。4、特点：同时垂直与电流方向和磁场方向，不管电流方

8、向与磁场方向是否垂直，安培力方向总是垂直于电流方向与磁场方向决定的平面。5、判定定则（左手定则）：伸开左手，使拇指跟其余四个指头垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，把手放入磁场，让磁感线穿过手心，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向即为安培力方向。弯曲导线的有效长度L等于连接两个端点线段的长度，相应的电流沿L由始端流向末端。【例1】一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置，如图所示，已知电流元的电流I、长度L和受力F，则可以用表示磁感应强度B的是( ) 【例2】如图所示，长为2l的直导线拆成边长相等、夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，当

9、在该导线中通以大小为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为 （    ）A0     B0.5BIl       CBIl       D2BIl【例3】如图所示，电源与竖直放置的光滑导轨相连，一金属导体棒靠在导轨外面，为使金属棒不动，我们在导轨所在空间内加磁场，则此磁场的方向可能是  （     ）A垂直于导轨所在平面指向纸内B垂直于导轨所在平面指向纸外C平行于导轨所在平面向右D与导轨所在

10、平面成60°角斜向下方，指向纸内 例3 洛仑兹力1、 定义：运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力，它是安培力的微观表现。2、 公式：当v与B垂直时，F=qvB 当v与B平行时，F=0 当v与B成角时，F=qvBsin3、 洛伦兹力方向的判定左手定则 伸出左手使大拇指与其余四指垂直并与手掌处于同一平面内，将手放入磁场，让磁感线穿过手心，让伸开的四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动的反方向，即形成电流的方向），则大拇指所指的方向即洛仑兹力的方向。 1.洛伦兹力方向的理解 (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

11、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的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。2 洛伦兹力与电场力的比较洛伦兹力电场力定义磁场对在其中运动电荷的作用力电场对放入其中电荷的作用力产生条件磁场中静止电荷、沿磁场方向运动的电荷均不受洛伦兹力作用电场中的电荷无论静止，还是沿任何方向运动都要受到电场力作用方向由左手定则判定洛伦兹力方向一定垂直于磁场方向以及电荷运动方向(电荷运动方向与磁场方向不一定垂直)方向由电荷正负、电场方向决定正电荷受力方向与电场方向一致，负电荷受力方向与电场方向相反大小f=qvB(vB)与电荷运动速度有关

12、F=qE与电荷运动速度无关做功情况一定不做功可能做正功，可能做负功，也可能不做功注意事项B=0,f=0；f=0，B不一定为零电荷正负E=0,F=0；F=0,E=0电荷正负(1)洛伦兹力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。(2)安培力是洛伦兹力的宏观表现，但各自的表现形式不同，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。带电粒子在匀强磁场中的运动1运动电荷所受的洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，所以洛伦兹力只改变速度方向，不改变速度大小，洛伦兹力对带电粒子不做功2带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入磁场，在匀强磁场中做匀速圆周运动3洛伦兹力提

13、供带电粒子做圆周运动所需的向心力由牛顿第二定律得，则粒子运动的轨道半径，运动周期4带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，确定圆心和运动半径，画出粒子运动的轨迹（1）圆心的确定：画出粒子运动轨迹中任意两点（一般是射入和射出磁场的两点）的洛伦兹力的方向，两洛伦兹力延长线的交点即为圆心；或利用一根弦的中垂线，结合一点洛伦兹力的延长线作出圆心位置（2）半径的确定和计算：圆心确定以后，利用平面几何关系，求出该圆的半径（3）在磁场中运动时间的确定：用几何关系求出运动轨迹所对应的圆心角，由公式求出粒子在磁场中运动的时间几种匀强磁场（1）带电粒子在半无界磁场中的运动OBSvP一个负离子，质量为m，电量大小为q，

14、以速率v垂直于屏S经过小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中，如图所示。磁感应强度B的方向与离子的运动方向垂直，并垂直于图1中纸面向里.（1）求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离.（2）如果离子进入磁场后经过时间t到达位置P，证明:直线OP与离子入射方向之间的夹角跟t的关系是。r vRvO/O（2）穿过圆形磁场区。 画好辅助线（半径、速度、轨迹圆的圆心、连心线）。偏角可由求出。经历时间由得出。 注意：由对称性，射出线的反向延长线必过磁场圆的圆心。（3） 穿过矩形磁场区。 一定要先画好辅助线（半径、速度及延长线）。偏转角由sin=L/R求出。侧移由R2=L2-（R-y）2解出。经历时间由得

15、出。注意，这里射出速度的反向延长线与初速度延长线的交点不再是宽度线段的中点，这点与带电粒子在匀强电场中的偏转结论不同！【例】如图所示，一束电子（电量为e）以速度v垂直射入磁感强度为B，宽度为d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是30°，则电子的质量是 ，穿透磁场的时间是 。带电粒子在混合场中的运动v1.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。否则将发生偏转。这个速度的大小可以由洛伦兹力和电场力的平衡得出：qvB=Eq，。在本图中，速度方向必须向右。这个结论与离子带何种

16、电荷、电荷多少都无关。若速度小于这一速度，电场力将大于洛伦兹力，带电粒子向电场力方向偏转，电场力做正功，动能将增大，洛伦兹力也将增大，粒子的轨迹既不是抛物线，也不是圆，而是一条复杂曲线；若大于这一速度，将向洛伦兹力方向偏转，电场力将做负功，动能将减小，洛伦兹力也将减小，轨迹是一条复杂曲线。v0abco【例1】 某带电粒子从图中速度选择器左端由中点O以速度v0向右射去，从右端中心a下方的b点以速度v1射出；若增大磁感应强度B，该粒子将打到a点上方的c点，且有ac=ab，则该粒子带_电；第二次射出时的速度为_。 质谱仪：如图，它主要由静电加速器、速度选择器、偏转磁场组成，若速度选择器区域匀强电场的

17、电场强度为，匀强磁场的磁感应强度为，而速度选择器外偏转磁场的磁感应强度为，同一元素的各种同位素离子在偏转磁场中偏转半径为，则同位素离子的质量例题2：质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束（电量为q，速度可看作为零），经加速电场电压U加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，不计离子重力，则下列说法正确的是（）A、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大B、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小C、只要x相同，则离子质量一定相同D、只要x相同，则离子的比荷一定相同（3）回旋加速器：如图，处带正电的粒子源发出带正电的粒子以速度垂直进入匀强磁场，在磁场中匀速转动半个周期，到达时在处有向上的电场，粒子被加速，速率由增大到，然后粒子以在磁场中匀速转动半个周期，到达时，在处有向下的电场，粒子又一次被加速，速率由增大到，如此继续下去，每当粒子经过交界面时都被加速从而速度不断地增大，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期，为达到不断加速的目的，只要加上周期也为的交变电压就可以了，即、被加速粒子的最大速度决定于什么？例题3：回旋加速器是加速带电粒子的装置，其主体部分是两个D形金属盒、两金属盒处在