磁场电磁感应交流电复习资料学习教案

1、会计学1磁场磁场(cchng)电磁感应交流电复习资料电磁感应交流电复习资料第一页，共100页。磁场磁场 高考高考(o ko)(o ko)要求要求1. 电流电流(dinli)的磁场的磁场 2. 磁感线、地磁场磁感线、地磁场 3. 磁性材料磁性材料(c xn ci lio)、分子电流假说、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限的计

2、算限于于直导线与直导线与B平行平行或垂直的或垂直的两种情况两种情况2、能够运动所学知识、能够运动所学知识，综合分析带电粒子，综合分析带电粒子在匀强磁场中的运动在匀强磁场中的运动，涉及洛仑兹力的计，涉及洛仑兹力的计算限于算限于 与与B平行或平行或垂直的垂直的两种情况两种情况第1页/共99页第二页，共100页。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：把一条导线把一条导线(doxin)(doxin)平行地放在磁铁的上方平行地放在磁铁的上方，给导线，给导线(doxin)(doxin)通通电，磁针就发生偏转。电，磁针就发生偏转。这说

3、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。第2页/共99页第三页，共100页。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第3页/共99页第四页，共100页。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磁现象(xinxing)(

4、xinxing)的的电本质电本质在没有磁性的物体内部，大在没有磁性的物体内部，大量微粒的分子电流产生的磁量微粒的分子电流产生的磁场方向是杂乱无章的，彼此场方向是杂乱无章的，彼此互相抵消，使物体在宏观互相抵消，使物体在宏观(hnggun)上不显示磁性。上不显示磁性。而在磁铁内部，大量微粒的而在磁铁内部，大量微粒的分子电流产生的磁场方向有分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(hnggun)上就显示出磁性上就显示出磁性。第4页/共99页第五页，共100页。（1）条形）条形(tio xn)磁铁磁铁几个典型几个典型(dinxng)(dinxng)磁场的磁感磁场的磁感线分布

5、线分布第5页/共99页第六页，共100页。（2）蹄形磁铁）蹄形磁铁第6页/共99页第七页，共100页。（3）直线）直线(zhxin)电流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，让伸直用右手握住导线，让伸直(shn zh)的拇指所指的方向的拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。的环绕方向。 第7页/共99页第八页，共100页。 正视图正视图（纵剖）（纵剖）（

6、3）直线）直线(zhxin)电流电流立体图立体图俯视图俯视图第8页/共99页第九页，共100页。（4）环形）环形(hun xn)电电流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的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方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线中心向就是环形导线中心(zhngxn)轴线上磁感线的方向。轴线上磁感线的方向。第9页/共99页第十页，共100页。（4）环形）环形(hun xn

7、)电流电流侧视图侧视图IB立体图立体图B主视图主视图（纵剖）（纵剖）第10页/共99页第十一页，共100页。安培定则：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指安培定则：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，大拇指所指的方向就是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，大拇指指向螺线管内部磁感线的方向。也就是说，大拇指指向通电通电(tng din)螺线管的北极。螺线管的北极。（5）通电）通电(tng din)螺线管螺线管第11页/共99页第十二页，共100页。（6）地磁场）地磁场第12页/共99页第十三页，共100页。左手定则左手定则伸开伸开(s

8、hn ki)左手，左手，使大拇指跟其余四个手指垂使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使磁感线垂直穿入手心，并使伸开伸开(shn ki)的四指指向电的四指指向电流的方向，那么，大拇指所流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。场中所受安培力的方向。安培力安培力第13页/共99页第十四页，共100页。判断判断(pndun)安培力的方向安培力的方向（1）BI（2）BIIB（3）IB（4）IB（5）FFF垂直垂直(chuzh)平面向内平面向内F垂

9、直垂直(chuzh)平平面向外面向外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垂直于电流方向与磁场方向确定的平面；场方向确定的平面；但电但电流方向与磁场方向不一定流方向与磁场方向不一定垂直。垂直。第14页/共99页第十五页，共100页。两根平行两根平行(pngxng)的输电线请根据其上电流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。方向画出它们之间的相互作用力。(1)FFFF(2)第15页/共99页第十六页，共100页。ab 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

10、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,求下列几种求下列几种(j zhn)情况匀强磁场的情况匀强磁场的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棒与导轨之间的摩擦因数棒与导轨之间的摩擦因数=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.第16页/共99页第十七页，共100页。GFNFFb GF b B bGFNFF第17

11、页/共99页第十八页，共100页。磁电式电流表的构造磁电式电流表的构造 在一个在一个(y )很强的很强的蹄形磁铁的两极间有一个蹄形磁铁的两极间有一个(y )固定的圆柱形铁芯固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个，铁芯外面套有一个(y )可以绕轴转动的铝框，可以绕轴转动的铝框，铝框上绕有线圈，铝框的铝框上绕有线圈，铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧转轴上装有两个螺旋弹簧和一个和一个(y )指针。线圈指针。线圈的两端分别接在这两个螺的两端分别接在这两个螺旋弹簧上，被测电流经过旋弹簧上，被测电流经过这两个弹簧流入线圈。这两个弹簧流入线圈。 磁电式电流表磁电式电流表第18页/共99页第十九页，共100页。第19

12、页/共99页第二十页，共100页。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的，这样不管通电均匀地辐射分布的，这样不管通电导线处于什么角度，它的平面均与导线处于什么角度，它的平面均与磁感线平行，从而保证受到的磁力磁感线平行，从而保证受到的磁力矩不随转动角度的变化而变化，始矩不随转动角度的变化而变化，始终有终有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，线相等时，线圈就停止圈就停止(tngzh)转动，此时指针（转动，此时指针（

13、指针随线圈一起转动）就停在某处指针随线圈一起转动）就停在某处，指向一确定的读数。，指向一确定的读数。 磁电式电流表磁电式电流表第20页/共99页第二十一页，共100页。洛伦兹力洛伦兹力一个阴极射线管的两一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(yngj)A，并在荧光屏上看到，并在荧光屏上看到一条亮线。当把一个一条亮线。当把一个蹄形磁铁放到阴极射蹄形磁铁放到阴极射线管的近旁时，会看线管的近旁时，会看到电子束发生偏转，到电子束发生偏转，这表明运动的电子受这表明运动的电子受到了磁场的作用力。到了磁场的作用力。（磁场对运动电荷（磁

14、场对运动电荷(dinh)(dinh)的的作用）作用） 第21页/共99页第二十二页，共100页。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无限大磁场无限大磁场(cchng)区域区域qBmvRTqBmEqBPqBmvRk222Bvfvffv,洛仑兹力一定洛仑兹力一定(ydng)不不做功做功.Wf=0第22页/共99页第二十三页，共100页。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(cchng)圆心圆心(yunxn)轨迹轨迹(guj)角度角度第23页/共99页第二十四页，共100页。第24页/共

15、99页第二十五页，共100页。第25页/共99页第二十六页，共100页。第26页/共99页第二十七页，共100页。 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，磁感应强度为，磁感应强度为B，一束电子流沿圆形磁场的直径方，一束电子流沿圆形磁场的直径方向以速度向以速度(sd)v 射入磁场，电子束经过磁场区后，射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动方向与原方向成其运动方向与原方向成 角。设电子质量为角。设电子质量为m，电荷，电荷量为量为e，求磁场区域圆半径，求磁场区域圆半径 r 为多少？为多少？第27页/共99页第二十八页，共100页。 vvBO

16、Off /2第28页/共99页第二十九页，共100页。2、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。磁感应强度为应强度为B，质量为，质量为m，电荷量为，电荷量为e 的电子的电子(dinz)沿着矩形沿着矩形磁场的上方边界射入磁场，欲使该电子磁场的上方边界射入磁场，欲使该电子(dinz)由下方边界由下方边界穿出磁场，求：穿出磁场，求：（1）电子速率）电子速率(sl)v 的取值范围？的取值范围？（2）电子在磁场中运）电子在磁场中运动时间动时间t 的变化范围？的变化范围？LL/2abcdvffvO 第29页/共99页第三十页，共100页。3、三个质子

17、、三个质子1、2和和3分别以大小相等、方向如图所示分别以大小相等、方向如图所示的初速率的初速率v1、v2和和v3，经过平板，经过平板MN上的小孔上的小孔O射入匀射入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，整个装置放在真空强磁场，磁场方向垂直纸面向里，整个装置放在真空中，且不计重力，这三个质子打到平板中，且不计重力，这三个质子打到平板MN上的位置上的位置到小孔到小孔O的距离分别是的距离分别是s1、s2和和s3，则位移之间的大，则位移之间的大小关系小关系(gun x)如何？如何？v2v3v1O MN第30页/共99页第三十一页，共100页。v3O O R v1v1v2v2第31页/共99页第三十二页，共1

18、00页。4、（、（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(fn ki)，这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的，这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用。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的边足够长）中存在着垂直于纸面的匀强磁场，匀强磁场，A处有一狭缝。离子源产生的离子，经静电场加速后穿处有一狭缝。离子源产生的离子，经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于过狭缝沿垂直于GA边且垂直于磁场的方向射入磁场，运动到边且垂直于磁场的方向射入磁场，运动到GA边边，被相应的收集器收集。整个，被

19、相应的收集器收集。整个(zhngg)装置内部为真空。装置内部为真空。已知被加速的两种正离子的质量已知被加速的两种正离子的质量(zhling)分别是分别是m1和和m2（m1m2）。电荷量均为。电荷量均为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，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。以忽略，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的离子进入磁的离子进入磁场时的速率场时的速率 1；（2）当磁感应强度的大小为当磁感应强度的大小为B时，求两种离子在时，求两种离子在GA边落点的边落点的间距间距s；离子源离子源狭缝狭缝加速加

20、速电场电场ABqGDC第32页/共99页第三十三页，共100页。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）。电荷量均为）。电荷量均为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(ky)忽略，不忽略，不计重力，也不考虑离子间的相互作用。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）在前面的讨论中忽略了狭缝(xi fn)宽度的影响，实际装置中狭缝宽度的影响，实际装置中狭缝(xi fn)具有一定宽度。若狭缝具有一定宽度。若狭缝(xi fn)过宽，可能使两束离子在过宽，可能使两

21、束离子在GA边上边上的落点区域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，导致两种离子交叠，导致两种离子(lz)无法完全分无法完全分离。离。设磁感应强度大小可调，设磁感应强度大小可调，GA边边长为定值长为定值L，狭缝宽度为，狭缝宽度为d，狭，狭缝右边缘在缝右边缘在A处。离子可以使处。离子可以使狭缝各处射入磁场，入射方向狭缝各处射入磁场，入射方向仍垂直于仍垂直于GA边且垂直于磁场边且垂直于磁场。为保证上述两种离子能落在。为保证上述两种离子能落在GA边上并被完全分离，求狭边上并被完全分离，求狭缝的最大宽度。缝的最大宽度。分析分析第33页/共99页第三十四页，共100页。BGDC

22、Ad2R12R2d两种离子能被完全分离两种离子能被完全分离两种离子两种离子(lz)能落在能落在GA边上边上2R1m=Ld而而22qBmUR 1212mmRR故故Ld21212mmmmLdm第34页/共99页第三十五页，共100页。5、（、（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的上方有的上方有一匀强磁场，磁感应强度的大小为一匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向里，磁场方向垂直于纸面向里，许多质量，许多质量(zhling)为为m、带电量为、带电量为+q的粒子，以相同的速率的粒子，以相同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

23、由小孔O射入磁场区域，不计重力射入磁场区域，不计重力，不计粒子间的相互影响，下列（乙）图中阴影部分带电粒子，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，其中可能经过的区域，其中 。哪个图是正确的？。哪个图是正确的？qBmRMNO第35页/共99页第三十六页，共100页。(A)(B)(C)(D)A第36页/共99页第三十七页，共100页。MNOO1CO2O3第37页/共99页第三十八页，共100页。6 6、（、（00 00 全国）如图所示，两个共轴的圆筒形全国）如图所示，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地金属电极，外电极接地(jid)(jid)，其上均匀分布，其上均匀分

24、布着平行于轴线的四条狭缝着平行于轴线的四条狭缝a a、b b、c c和和d d，外筒的外，外筒的外半径为半径为r0r0，在圆筒之外的足够大区域中平行于轴，在圆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线方向的均匀磁场，磁感应强度的大小为B B，在，在两极间加上电压，使两圆筒之间的区域内有沿半两极间加上电压，使两圆筒之间的区域内有沿半径向外径向外的电场，一质量为的电场，一质量为m，带电量为，带电量为+q 的粒子，从紧靠内筒且正对的粒子，从紧靠内筒且正对狭缝狭缝(xi fn)a的的S点出发，初点出发，初速为零。如果该粒子经过一段速为零。如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回

25、到出时间的运动之后恰好又回到出发点发点S，则两电极之间的电压，则两电极之间的电压U应是多少？（不计重力，整个应是多少？（不计重力，整个装置在真空中）装置在真空中）接地接地Oabcd+q S第38页/共99页第三十九页，共100页。接地接地(jid)Oabcd+q S第39页/共99页第四十页，共100页。7、正负电子对撞机的最后部分的简化图如图（甲）所示（俯视图）、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子做圆运动，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的“容器容器”，经过加速器加速后的正负电子被分别引入该

26、管道时，具有，经过加速器加速后的正负电子被分别引入该管道时，具有相同的速率相同的速率v，它们沿管道向相反的方向运动。在管道内控制它们转，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，即图中的变的是一系列圆形电磁铁，即图中的A1、A2、A3An，共，共n个，均个，均匀分布在整个圆环上（图中只示意性地用细实线画出了几个，其余的匀分布在整个圆环上（图中只示意性地用细实线画出了几个，其余的用细虚线表示用细虚线表示(biosh)），每个电磁铁内的磁场都是匀强磁场，并且），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，方向竖直向下，磁场区域的直径为磁感应强度都相同，方向竖直

27、向下，磁场区域的直径为d，改变电磁，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。经过精确的调整，首先实现电子在环形管道中沿图中粗虚线所角度。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动，这时电子经过每个电磁铁时射入点和射出点都在电磁示的轨迹运动，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同一条直径的两端，如图（乙）所示，这就为进一步实现正、负铁的同一条直径的两端，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。电子的对撞做好了准备。第40页/共99页第四十一页，共

28、100页。A1AnAn-1A2A3 dvAiDCBOv（1）试确定正、负电子在管道内各是什么方向）试确定正、负电子在管道内各是什么方向(fngxing)旋转旋转的；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，重力可不计，求电磁铁内匀强磁场的磁感应强度力可不计，求电磁铁内匀强磁场的磁感应强度B的大小。的大小。 2 /n第41页/共99页第四十二页，共100页。8、如图所示，、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

29、有两个宽度均为d 的匀强磁场区域，磁的匀强磁场区域，磁感应强度大小均为感应强度大小均为B，方向分别垂直于纸面向外和向里，磁场区域右，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，取屏上与侧有一个荧光屏，取屏上与S1、S2共线的共线的O点为原点，向上为正方点为原点，向上为正方向建立向建立 x 轴。轴。M板左侧板左侧(zu c)电子枪发射出的热电子经小孔电子枪发射出的热电子经小孔S1进入进入两板间，电子的质量为两板间，电子的质量为m，电荷量为，电荷量为e，初速度可以忽略。，初速度可以忽略。KMNS1S2BBddOx荧荧光光屏屏第42页/共99页第四十三页，共100页。当两板间电势差为当两

30、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 在什么范围在什么范围(fnwi)内，电子不能穿过磁场内，电子不能穿过磁场区域而打到荧光屏上。区域而打到荧光屏上。若电子能够穿过磁场区域而打到荧光屏上，试在答题卡的图上定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。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的函数关系的函数关系。KMNS1S2BBddOx荧荧光光屏屏OO 第43页/共99页第四十四页，共100页。KMN

31、S1S2BBddOx荧荧光光屏屏求电子打到荧光屏上的位置求电子打到荧光屏上的位置(wi zhi)坐标坐标x和金属板间和金属板间电势差电势差U的函数关系。的函数关系。O x x第44页/共99页第四十五页，共100页。P1P2P3Oxy450O 9、（、（04 全国）如图所示，在全国）如图所示，在y 0的空间中存在匀强电场，场强沿的空间中存在匀强电场，场强沿y轴轴负方向；在负方向；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(chuzh)xy平平面向外。一电量为面向外。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

32、处处的点的点P1时速率为时速率为v0，方向沿，方向沿 x 轴正方向；然后，经过轴正方向；然后，经过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。不计重力。求：点。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时速度的时速度的大小和方向大小和方向(fngxing)；（3）粒子做圆周运动的圆）粒子做圆周运动的圆心坐标及磁感应强度的大小心坐标及磁感应强度的大小。第45页/共99页第四十六页，共100页。带电粒子在带电粒子在复合复合(fh)场中场中的运动的运动第46页/共99页第四十七页，共100页。 v力

33、的平衡力的平衡(pnghng)得出：得出：qvB=Eq，第47页/共99页第四十八页，共100页。（1 1）带电）带电(di din)(di din)质点（无轨道约束）做匀速直质点（无轨道约束）做匀速直线运动线运动电场力、洛伦兹力和重力电场力、洛伦兹力和重力(zhngl)合力为零合力为零mgqEqvB三个力均在竖直三个力均在竖直(sh zh)平平面内面内第48页/共99页第四十九页，共100页。1 1、（、（1996 1996 全国）设在地面上方的真空室内，存全国）设在地面上方的真空室内，存在在(cnzi)(cnzi)匀强电场和匀强磁场。已知电场强度和匀强电场和匀强磁场。已知电场强度和磁感应强

34、度的方向是相同的，电场强度的大小磁感应强度的方向是相同的，电场强度的大小E=4.0V/mE=4.0V/m。磁感应强度的大小。磁感应强度的大小B=0.15TB=0.15T，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的的速度速度(sd)在此区域内沿垂直场强在此区域内沿垂直场强方向做匀速直线运动，求此带电方向做匀速直线运动，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以及磁以及磁场的所有可能方向。（角度可用场的所有可能方向。（角度可用反三角函数表示）反三角函数表示）mgEqEBqvB 第49页/共99页第五十页，共100页。（2 2）带电质点（无轨道约束）带电质点（无轨

35、道约束(yush)(yush)）做匀速圆周）做匀速圆周运动运动电场力和重力电场力和重力(zhngl)相平衡，洛伦兹力提供做向心相平衡，洛伦兹力提供做向心力。力。第50页/共99页第五十一页，共100页。2、如图所示，在匀强电场和匀强磁场共存在、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，磁场方向垂直纸区域里，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，有一电荷量为面向里，有一电荷量为 q1的微粒沿半径为的微粒沿半径为r1的圆周在竖直平面内做匀速圆周运动的圆周在竖直平面内做匀速圆周运动(yndng)，与另一静止在该圆周上电荷量，与另一静止在该圆周上电荷量 q2的微粒相碰后，合在一起

36、沿半径为的微粒相碰后，合在一起沿半径为r2的圆周的圆周在竖直平面内做匀速圆周运动在竖直平面内做匀速圆周运动(yndng)，求，求r1: r2=?-q2q1BE第51页/共99页第五十二页，共100页。洛伦兹力的洛伦兹力的应用应用(yngyng)第52页/共99页第五十三页，共100页。回旋回旋(huxun)加加速器速器动画动画第53页/共99页第五十四页，共100页。回旋回旋(huxun)加速加速器器A0A1以正离子为例以正离子为例 0 1电场电场(din chng)又变又变回原来回原来交变电场的周期与粒子交变电场的周期与粒子(lz)的周期一致的周期一致，保证每次经过电场时被加速，保证每次经过

37、电场时被加速第54页/共99页第五十五页，共100页。质谱仪质谱仪1、测定粒子、测定粒子(lz)荷质比的仪器，叫做质谱仪。荷质比的仪器，叫做质谱仪。2、工作、工作(gngzu)原理：原理：带电粒子在带电粒子在S1、S2之间的电场加速之间的电场加速(ji s)后，进入速度选择器（即后，进入速度选择器（即P1、P2之间的区之间的区域），保证进入磁场域），保证进入磁场B2的离子都具有相同的离子都具有相同的速度。最后通过的速度。最后通过S3进入匀强磁场区域，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在洛伦兹力的作用下运动半周后打到底片上。上。3、荷质比、荷质比S1P1S2P2S3照相底片照

38、相底片E1B1B2第55页/共99页第五十六页，共100页。磁流体发电机磁流体发电机第56页/共99页第五十七页，共100页。电磁感应电磁感应(dinc-gnyng) 高考要求高考要求1. 电磁感应现象电磁感应现象(xinxing)、磁通量、法拉第电磁感、磁通量、法拉第电磁感应定律、楞次定律应定律、楞次定律 2. 导体切割导体切割(qig)磁感线时的感应电动势、右手定则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 的的情况

39、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“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第57页/共99页第五十八页，共100页。电磁感应电磁感应(dinc-gnyng)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（闭合电路不论什么方法（闭合电路(bhdinl)的一部分导的一部分导体切割磁感线，还是闭合电路体切割磁感线，还是闭合电路(bhdinl)中的磁场发生中的磁场发生变化），只要穿过闭合电路变化），只要穿过闭合电路(bhdinl)的磁

40、通量发生变的磁通量发生变化，闭合电路化，闭合电路(bhdinl)中就有电流产生。中就有电流产生。这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。产生的电流叫做感应电流。第58页/共99页第五十九页，共100页。（1）楞次定律）楞次定律(ln c dn l)2、感应电流、感应电流(gnyng din li)的方向的方向感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍(z i)引起感应电流的磁通量的变化。引起感应电流的磁通量的变化。第59页/共99页第六十页，共100页。感应电流总是反抗引起感应

41、电流总是反抗引起(ynq)感应电流的原感应电流的原因因.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(ynq)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.第60页/共99页第六十一页，共100页。右手定则：伸出右手，使拇右手定则：伸出右手，使拇指和其余四指垂直，并且都指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁跟手掌在同一平面内，让磁

42、感线垂直穿入手心，拇指指感线垂直穿入手心，拇指指向导体运动方向，那么向导体运动方向，那么(n me)，其余四指所指的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向。就是感应电流的方向。（2）导体）导体(dot)切割磁切割磁感线感线2、感应电流、感应电流(gnyng din li)的方向的方向第61页/共99页第六十二页，共100页。1、如图所示，一水平放置的矩形线圈、如图所示，一水平放置的矩形线圈abcd，在细长磁铁的，在细长磁铁的N极附近竖直下落极附近竖直下落，保持，保持bc边在纸外，边在纸外，ad边在纸内，从图边在纸内，从图中位置中位置经过经过(jnggu)位置位置到位置到位置，位置，位置和和

43、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（ ）abcdNAA、沿、沿abcd流动流动(lidng)B、沿、沿dcda流动流动(lidng)C、由、由到到是沿是沿abcd流动流动(lidng)，由，由到到是沿是沿dcba流动流动(lidng)D、由、由到到是沿是沿dcba流动流动(lidng)，由，由到到是沿是沿abcd流动流动(lidng)第62页/共99页第六十三页，共100页。2、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相相接。导轨上放一根导线接。导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面，磁感线垂直

44、于导轨所在平面，假定除，假定除ab导线外其余部分电阻导线外其余部分电阻(dinz)不计，欲使不计，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，导线产生顺时针方向感应电流，导线ab需（需（ ）MNabA、匀速向右运动、匀速向右运动B、加速、加速(ji s)向右运向右运动动C、减速向右运动、减速向右运动D、加速、加速(ji s)向左运向左运动动CD第63页/共99页第六十四页，共100页。法拉第电磁感应法拉第电磁感应(dinc-gnyng)定律定律tnE电路电路(dinl)(dinl)中感应电动势的大小中感应电动势的大小，跟穿过这一电路，跟穿过这一电路(dinl)(din

45、l)的磁通量的的磁通量的变化率成正比。变化率成正比。 第64页/共99页第六十五页，共100页。E=Blva b +fvababRabvBRI导体导体(dot)切割磁感线切割磁感线r( 1 ) B、L、v三者互相三者互相(h xing)垂直垂直电源电源(dinyun)(dinyun)的内电路和外电路的内电路和外电路. .第65页/共99页第六十六页，共100页。（2）导线运动）导线运动(yndng)方向与导线本身方向与导线本身垂直，但与磁场方向成垂直，但与磁场方向成 角角v/v Bv E=Blv = Blvsin 第66页/共99页第六十七页，共100页。（3） L与与v不垂直，而不垂直，而v

46、 B，则应选取导，则应选取导线线(doxin)的有效切割长度。的有效切割长度。导体切割导体切割(qig)(qig)磁感线产生的感应电动势磁感线产生的感应电动势vvv第67页/共99页第六十八页，共100页。例例1：如图所示有一均匀磁场：如图所示有一均匀磁场(cchng)，B=210-3T，在垂直磁场，在垂直磁场(cchng)的平面内，有一金属棒的平面内，有一金属棒AO绕平行于磁场绕平行于磁场(cchng)的的O轴逆轴逆时针匀速转动。已知棒长时针匀速转动。已知棒长L=0.1m，转速，转速n=50r/s，求：，求： （1）O、A哪一点的电势高？哪一点的电势高？（2）棒产生的感应电动势为多大？）棒产

47、生的感应电动势为多大？OAA （4） 导体转动导体转动(zhun dng)切割磁感线切割磁感线tEtLLB21 = t)2(LBLBLE21第68页/共99页第六十九页，共100页。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.与牛顿与牛顿(ni dn)(ni dn)运动定律的综合运动定律的综合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第69页/共99页第七十页，共100页。第70页/共99页第七十一页，共100页。1、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

48、定的速率v通过磁感应强度为通过磁感应强度为B的匀强磁场区域，线的匀强磁场区域，线圈平面与磁场方向垂直，磁场宽度为圈平面与磁场方向垂直，磁场宽度为b，如图所示，整个，如图所示，整个(zhngg)线圈通过磁场。在下列两种情况下线圈通过磁场。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？Lbv第71页/共99页第七十二页，共100页。1、（、（1）Lb 问线圈中产生问线圈中产生(chnshng)的热量各是的热量各是多少？多少？Lbv第73页/共99页第七十四页，共100页。（1）ab边刚进入磁场边刚进入磁场(cchng)时时ab边边的电势差的电势差Uab;（2

49、）cd边刚进入磁场边刚进入磁场(cchng)时的速时的速度；度；（3）线框进入磁场）线框进入磁场(cchng)的过程中的过程中，ab边的发热量。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

50、都是 。求：。求：g31abcdLBH123 1 1 2第74页/共99页第七十五页，共100页。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的明亮程度相的明亮程度相同。再调节变阻器同。再调节变阻器R1使两使两个灯泡都正常个灯泡都正常(zhngchng)发光，然后断开开关发光，然后断开开关S，重，重新接通电路时可以看到，跟新接通电路时可以看到，跟变阻器变阻器R串联的灯泡串联的灯泡A2立刻立刻正常正常(zhngchng)发光，而发光，而跟有铁芯的线圈跟有铁芯的线圈L串联的灯串联的灯泡泡A1却是逐渐亮起

51、来的。却是逐渐亮起来的。SR1A1A2LR后亮起来后亮起来第75页/共99页第七十六页，共100页。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正正常发光；断开电路，这常发光；断开电路，这时可以看到，灯泡时可以看到，灯泡A没没有立即有立即(lj)熄灭，相反熄灭，相反，它会很亮地闪一下。，它会很亮地闪一下。LAS断开断开自自 感感第76页/共99页第七十七页，共100页。1、（、（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、

52、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，仍未见老师演示时出现示时出现(chxin)的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找的小灯泡闪亮现象，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不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是（是（ ）CA、电源的内阻较大、电源的内阻较大(jio d)B、小灯泡电阻偏大、小灯泡电阻偏大C、线圈电阻偏

53、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(jio d)第77页/共99页第七十八页，共100页。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变闭合回路中的磁通量发生变化时有电磁感应现象产生，化时有电磁感应现象产生，整块的金属放在变化的磁场整块的金属放在变化的磁场中时，也会有电磁感应现象中时，也会有电磁感应现象。这时，在金属块内部有自。这时，在金属块内部有自成闭合回路的感应电流，很成闭合回路的感应电流，很像水的漩涡像水的漩涡(xun w)，人们，人们把它叫做涡流。把它叫做涡流。第78页/共99页第七十九页，共100页。感应感应(gnyng)加热加热高频冶

54、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的条件下进行(jnxng)，避，避免金属的氧化，保证纯度免金属的氧化，保证纯度，因此，特别适用于冶炼，因此，特别适用于冶炼特种合金。特种合金。涡流涡流(wli)的应用的应用第79

55、页/共99页第八十页，共100页。2、涡流、涡流(wli)的防止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第80页/共99页第八十一页，共100页。交交 变变 电电 流流 高考高考(o ko)要求要求1. 交流交流(jioli)发电机及其产生正弦式电流的原理；正弦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，周期与式电流的图像和三角函数表达，最大值与有效值，周期与频率频率 2. 电阻、电感电阻、电感(din n)和电容对交变电流的作用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

56、的原理，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第81页/共99页第八十二页，共100页。矩形线圈矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动，与线圈两端滑环在匀强磁场中匀速转动，与线圈两端滑环K、L连接的电流表指针就会有规律的左右摆动一次。这说连接的电流表指针就会有规律的左右摆动一次。这说明明(shumng)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，线圈里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。我们把大产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交

57、变电流。小和方向随时间做周期性变化的电流叫交变电流。KL交流发电交流发电机模型图机模型图交变电流交变电流(dinli)的产生及其变化规的产生及其变化规律律第82页/共99页第八十三页，共100页。S/BBabcdOOBavd俯视图俯视图vO+nBSlBlnBlnEm222211第83页/共99页第八十四页，共100页。S BB俯视图俯视图OadvvE = 0BabcdOO l1l2第84页/共99页第八十五页，共100页。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边边长为长为L1，ad 和和bc边长为边长为L2，线，线圈匝数为圈匝

58、数为n，线圈从线圈平面和，线圈从线圈平面和磁场方向垂直磁场方向垂直(chuzh)的平面（的平面（这个面叫做中性面）开始这个面叫做中性面）开始 以角速以角速度度沿逆时针方向匀速转动，经沿逆时针方向匀速转动，经过时间过时间t线圈平面和中性面夹角为线圈平面和中性面夹角为 t，如图所示。，如图所示。v t0:0te121:2sin 2sin2 sintt enBLvLnBLtnBSt第85页/共99页第八十六页，共100页。表征表征(bio zhn)交流电交流电的物理量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

59、同即在相同(xin tn)时间内，跟某一交流电能时间内，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，叫做使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫做该交流电的有效值。该交流电的有效值。第86页/共99页第八十七页，共100页。【现象】把一个电感线圈和【现象】把一个电感线圈和一个小灯泡一个小灯泡(dngpo)串联串联起来，通过双刀双掷开关让起来，通过双刀双掷开关让它们可以和直流电源相接，它们可以和直流电源相接，也可以和电压相同的交流电也可以和电压相同的交流电源相接，如图所示。比较在源相接，如图所示。比较在这 两 种 连 接 中 灯 泡这 两 种 连 接 中 灯 泡(dngpo)的亮度，可以

60、看的亮度，可以看到，与交流电源连接时灯泡到，与交流电源连接时灯泡(dngpo)暗些，即通过它暗些，即通过它的电流弱些。的电流弱些。【分析】电感线圈对交流电有阻碍【分析】电感线圈对交流电有阻碍(z i)作用，电感线圈对交流电的作用，电感线圈对交流电的阻碍阻碍(z i)作用来源于它的自感。作用来源于它的自感。电感、电容对交变电流电感、电容对交变电流(dinli)(dinli)的影的影响响 第87页/共99页第八十八页，共100页。【分析】电容器内部【分析】电容器内部(nib)(nib)有不导电的电介质，电流是不能通过的。但是，在交有不导电的电介质，电流是不能通过的。但是，在交变电流的作用下，电容器