磁场复习1市公开课金奖市赛课一等奖课件

一.磁场1.基本特征:2.方向要求:对放入其中磁体,电流，运动电荷有力作用。3、强弱和方向:(1)磁感线：闭合：外：N到S；内：S到N（2）磁感强度B:(使用条件：电流垂直磁场方向)B矢量：B方向为磁场方向，即小磁针N极受力方向相同。（比值定义）第1页4、以下说法正确是（）A、磁场中某一点磁感应强度能够这么测定：把一小段通电导线放在该点，导线受到磁场力F与该导线长度L，经过电流I乘积IL比值，即为该处磁感应强度大小。B、通电导线在某点不受磁场力作用，则该点磁感应强度一定为零C、磁感应强度B=只是定义式，它大小取决于场源以及磁场中位置，与I、L以及通电导线在磁场中方向无关D、通电导线所受磁场力大小与磁感应强度大小无关C第2页5、在磁场中同一位置,先后引入长度相等直导线a和b，a、b导线方向均与磁场方向垂直，但两导线中电流不一样，所以所受力也不一样，下面几幅图像表现是导线所受力F与经过导线电流I关系。a、b各自有一组F、I数据，在图像中各描出一个点。在A、B、C、D四幅图中，正确是哪一幅或哪几幅（）BCabOIFabOIFbIFaObIFaOABCD第3页4磁通密度：即磁感强度：B=φ/S单位（Wb/m2)磁通量：穿过某面磁感线条数。Φ=BS⊥=BScosa或BSsina磁通量改变量：ΔΦ＝Φ2－Φ1第4页5、磁场产生：本质安培分子电流假说------磁现象电本质磁铁磁场和电流磁场都是由电荷运动形成第5页6、几个常见磁场：

1）条形磁铁和蹄形磁铁磁场磁感线：外部从N到S，内部从S到N,形成闭合曲线第6页第7页（2）电流磁效应:电流产生磁场（即运动电荷产生磁场）导线怎样放现象显著？第8页【问题】直线电流，环形电流，通电螺线管磁场磁感线分布有什么特点？它们遵照什么定则呢？2）直线电流磁场磁感线：安培定则1（内容）第9页4）通电螺线管磁场磁感线

——安培定则2（内容）第10页3）环形电流磁场磁感线

——安培定则2（内容）第11页③当电流I与磁场B垂直时，F=NBIL①当电流I与磁场B有夹角时，F=NBIL

sin②当电流I与磁场B平行时，F=0★通电导线受安培力不但与BIL相关，还与导线放置方位相关8、安培力大小：第12页【例】假如与磁感线垂直平面内通电导线为一等边直角三角形两条直角边，此时电流受到安培力怎样求？大小多少？方向怎样？两力协力大小方向怎样？假如电流沿ab边从a到b，ab边受安培力多大？假如是一闭合回路受力又是多少?结论：I与B垂直，但导线不是直时，有效长度----首尾连接直线结论：I与B垂直时，闭合回路受安培力为零第13页【例4】说说下面各图有效长度第14页.安培力方向左手定则：伸开左手，使拇指与四指垂直并与手掌在同一平面内，让磁感线穿入手心，四指指向电流方向，这时拇指所指就是通电导体所受安培力方向。BIF说明:①安培力方向即与电流I方向垂直，又与磁场B方向垂直。安培力F垂直于电流I与磁场B决定平面。③B与I同时反向时，F安方向不变；B与I只有一个反向时，F安也反向②电流I与磁场B能够成任意夹角第15页一、判断通电导线或线圈在安培力作用下运动

1、电流元分析法：把整段电流分成很多小段，先用左手定则判断出每小段安培力方向，再判断整段电流所受安培力方向。2、特殊位置分析法依据通电导体在特殊位置所受安培力方向，判断其运动方向

例2以下列图所表示，把一重力不计通电直导线放在蹄形磁铁正上方。导线能够自由转动，当导线中通入如图所表示方向电流I时。判断导线运动情况是（从上往下看）第16页NSIFFNSF第17页3、等效分析法：环形电流小磁针通电螺线管条形磁铁通电螺线管多个同向环形电流4、推论分析法：如①同向电流相互吸引；反向相互排斥。②两电流不平行时，有转动到相互平行且方向相同趋势。例1以下列图所表示。把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近。磁铁轴线穿过线圈圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通入如图方向电流后，判断线圈怎样运动？第18页

自由固定FF

˙××××××˙˙˙˙˙

两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同趋势例题第19页例题：如图,在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，磁铁水平放置，其轴线与线圈共面并经过线圈圆心，当线圈中电流沿图示方向时，线圈将会怎样运动？ISN

从上向下看逆时针转动同时向右摆动第20页2、如图所表示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央上方固定一根直导线MN，导线与磁场垂直，给导线通以由N向M电流，则()A.磁铁对桌面压力减小，不受桌面摩擦力作用B.磁铁对桌面压力减小，受桌面摩擦力作用C.磁铁对桌面压力增大，受桌面摩擦力作用D.磁铁对桌面压力增大，不受桌面摩擦力作用5、转换对象法：第21页NSF（1）绳子拉力_______(变大,变小,不变)（2）桌面对磁铁支持力_______（3）桌面对磁铁摩擦力________(有,无).变大变小无NSF桌面对磁铁摩擦力

_______(有,无)

方向_______.

有水平向右课堂训练FB第22页例：如图，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁轴线穿过线圈圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通入如图所表示电流后，判断线圈怎样运动？向左摆动第23页二、通电导线在磁场中平衡问题

方法：将立体图转化为平面图，画出受力图，要注意安培力方向F安⊥B且F安⊥I，然后依据运动状态列出方程。图3-4-3例、如图3-4-3所表示，质量为导体棒AB静止在水平导轨上，导轨宽度为，已知电源电动势为E，内阻为r，导体棒电阻为R，其余接触电阻不计，磁场方向垂直导体棒斜向上与水平面夹角为θ，磁感应强度为B，求轨道对导体棒支持力和摩擦力．第24页BErRa30°b练习：如图所表示，在倾角为30o斜面上，放置两条宽L＝0.5m光滑平行导轨，将电源、滑动变阻器用导线连接在导轨上，在导轨上横放一根质量为m＝0.2kg金属棒ab，电源电动势E＝12V，内阻r＝0.3Ω，磁场方向垂直轨道所在平面，B＝0.8T。欲使棒ab在轨道上保持静止，滑动变阻器使用电阻R应为多大？（g取10m/s2，其它电阻不计）第25页例：在倾斜角为θ光滑斜面上,置一通有电流I,长为L,质量为m导体棒，如图所表示,在竖直向上磁场中静止，则磁感应强度B为_________.

F×BθNmg第26页引申1：欲使它静止在斜面上,外加磁场磁感应强度B

最小值为________,

方向________.引申2：欲使它静止在斜面上,且对斜面无压力,外加磁场磁感应强度B最小值为_________,方向________.XθGNFθB

mgsinθ=BILB=mgsinθ/ILmg=BILB=mg/ILXθGFB第27页3磁场对运动电荷作用力

1、洛伦兹力：磁场对运动电荷作用力安培力是洛伦兹力宏观表现2、洛伦兹力方向：左手定则

F⊥vF⊥B3、洛伦兹力大小：F洛=qVBsinθV⊥B

F洛=qVB

V∥B

F洛=0静止电荷不受洛伦兹力作用4、特点：洛伦兹力只改变力方向，不改变力大小，洛伦兹力对运动电荷不做功第28页1）、V∥B时， f洛=0，匀速直线运动2）、V⊥B时，f洛=F向心，匀速圆周运动注意：半径R与速度V成正比；周期T与速度V、半径R无关六、带电粒子在磁场中运动（第二课时）第29页★复习：（一）、洛仑兹力：磁场对运动电荷作用力1.洛伦兹力公式:f=qvBsinθ，θ是

之间夹角.2.当带电粒子运动方向与磁场方向相互平行时，洛仑兹力f＝

3.当带电粒子运动方向与磁场方向相互垂直时，洛仑兹力f=

4.只有

电荷在磁场中才有可能受到洛伦兹力作用，

电荷在磁场中受到磁场对电荷作用力一定为0．（二）、洛伦兹力方向1.洛伦兹力f方向既垂直于方向，又垂直于运动电荷

方向，即f总是垂直于

和

所在平面．2.使用左手定则判定洛伦兹力方向时，伸出左手，让姆指跟四指垂直，且与手掌在同一平面内，让磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动方向（当是负电荷时，四指指向

方向）则拇指所指方向就是该电荷所受洛伦兹力方向．（三）、洛伦兹力与安培力关系1.洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到力，而安培力是导体中全部定向移动自由电荷受到洛伦兹力宏观表现．2.洛伦兹力一定不做功，它不改变运动电荷速度大小；安培力是否做功？

（四）、带电粒子垂直进入匀强磁场后，力提供向心力，粒子做匀速圆周运动轨道半径公R=(用速度表示)=

（用动能表示），周期公式T=第30页一、粒子在有界磁场中做匀速圆周运动时间确实定:方法1：方法2：或其中:第31页二、圆心确定：方法一：①洛仑兹力提供向心力，两个位置洛仑兹力方向交点即为圆心位置（两条半径交点即为圆心）。方法二:一条半径与一条弦垂直平分线交点即为圆心三、圆心角确定：①圆心角=速度偏转角②圆心角=2倍弦切角★问题2：粒子从直线边界垂直磁场射入再从同一边界射出匀强磁场时，射入与射出时速度与边界夹角相等★问题3：在圆形磁场区域内，粒子沿半径方向射入，一定沿半径沿方向射出四.怎么求圆运动轨道半径？

①物理方法：由qvB=mv2/R得R=mv/qB

②几何方法：利用三角知识和圆知识求解

（进入磁场速度越大，运动时间越短吗？）第32页四、电视显像管工作原理

1、要是电子打在A点，偏转磁场应该沿什么方向？垂直纸面向外2、要是电子打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？垂直纸面向里3、要是电子打从A点向B点逐步移动，偏转磁场应该怎样改变？先垂直纸面向外并逐步减小，然后垂直纸面向里并逐步增大。第33页例3如图3所表示，一质量为m，电荷量为q粒子，从容器A下方小孔S1飘入电势差为U加速电场。然后经过s3沿着与磁场垂直方向进入磁感应强度为B匀强磁场中，最终打到摄影底片D上，求①说明粒子从s1到s2、s2到s3、s3到D点各做什么运动②粒子进入磁场时速率；③粒子在磁场中运动轨道半径。④依据结果说明：质谱仪为何能测量带电粒子质量和分析同位素？图3第34页四、加速器-------取得高能粒子。1、多级直线型加速器。经过屡次电场加速，取得高能粒子。、（1）静电力做功：W=qu缺点：技术上一次不能产生过高电压，加速设备太长由动能定理W＝ΔEk

第35页2、盘旋加速器：1）、两D形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场。2）、交变电场周期等于粒子做匀速圆周运动周期吗？3）、粒子最终出加速器速度大小或能量由盒半径决定吗？磁场作用？电场作用？第36页第37页(1)盘旋加速器是利用

电场对电荷加速作用和

磁场对运动电荷偏转作用，在较小范围内来取得高能粒子装置。（2）装置：①两中空半圆D形盒，它们之间加方向周期性改变电压(对带电粒子加速)，一个周期内电场方向改变两次。②两盒处于与盒面垂直匀强磁场中，粒子经过磁场时做匀速圆周运动，以改变速度方向。(3)依据半径和周期公式知:粒子经过狭缝时被加速，然后进入匀强磁场做匀速圆周运动轨道半径会

增大

，周期

不变。为了确保每次带电粒子经过狭缝时均被加速，交变电压周期跟粒子运动周期应该相等。第38页例题4：盘旋加速器中磁场磁感应强度为B，D形盒直径为d，狭缝间交变电压为U，用该盘旋加速器加速质量为m、电量为q粒子，设粒子加速前初速度为零。求：（1）粒子回转周期是多大？（2）交变电压周期为多大？（3）粒子在加速器中最大轨道半径为D形盒半径，粒子在加速器中取得最大动能是多大？★思索：带电粒子在加速器中取得最大能量有什么量决定？与加速电压相关吗结论