磁场优化总结 优质课比赛一等奖

磁场优化总结知识体系构建磁场磁场磁场专题1安培力作用下的平衡问题1．通电导线在磁场中会受到安培力作用，由于安培力的方向与电流的方向、磁场的方向之间存在着较复杂的空间方位关系，因此要求学生有较强的空间想象力，并且善于把立体图改画成平面图．将此类题目处理好要注意两点：专题归纳整合(1)分析安培力的方向应牢记安培力方向既跟磁感应强度方向垂直又跟电流方向垂直；(2)画出导体受力的平面图．2．安培力与以前各章节知识均能综合到一起，其分析与解决问题的方法与力学方法相同，只不过是在分析受力时再加一种安培力即可．

如图3－1所示，电源电动势E＝2V，内阻r＝0.5Ω，竖直导轨宽L＝0.2m，导轨电阻不计．另有一质量m＝0.1kg，电阻R＝0.5Ω的金属棒，它与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，靠在导轨的外面．为使金属棒不滑动，施加一与纸面夹角为30°且与导体棒垂直指向纸里的匀强磁场(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2)．求：例1图3－1(1)此磁场的方向；(2)磁感应强度B的取值范围．【精讲精析】

(1)要使金属棒静止，安培力应斜向上指向纸里，画出由a→b的侧视图，并对棒ab受力分析如图3－2所示．经分析知磁场的方向斜向下指向纸里．图3－2(2)如图3－2所示，当ab棒有向下滑的趋势时,受静摩擦力向上为Ff，则：Fsin30°＋Ff－mg＝0，F＝B1IL，Ff＝μFcos30°，I＝E/(R＋r)，【答案】

(1)斜向下(2)3.0T≤B≤16.3T专题2带电粒子的电偏转和磁偏转“电偏转”和“磁偏转”分别是利用电场和磁场对运动电荷施加作用力，从而控制其运动方向，由于磁场和电场对电荷的作用具有不同的特征，使得两种偏转存在着差别．垂直电场线进入匀强电场(不计重力)垂直磁感线进入匀强磁场(不计重力)受力特征电场力F＝Eq大小恒定、方向不变洛伦兹力F＝Bqv大小不变，方向随v而改变运动性质类平抛运动匀速圆周运动垂直电场线进入匀强电场(不计重力)垂直磁感线进入匀强磁场(不计重力)运动轨迹抛物线圆或圆的一部分求解方法处理横向偏移y和偏转角φ要通过类平抛运动的规律求解横向偏移y和偏转角φ要结合圆的几何关系通过圆周运动的讨论求解图3－3例3【答案】见精讲精析专题3带电粒子在洛伦兹力作用下的多解问题带电粒子在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,由于多种因素的影响，使问题形成多解．(1)带电粒子电性不确定形成多解．(2)磁场方向不确定形成多解．(3)临界状态不唯一形成多解．带电粒子在洛伦兹力作用下穿越有界磁场时，由于粒子运动呈圆弧状，因此，它可能穿过去了，也可能转过180°从入射界面这边反向飞出，于是形成多解．(4)运动的重复性形成多解．

如图3－4所示，在x轴上方有一匀强电场，电场强度为E，方向竖直向下，在x轴下方有一匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里．在x轴上有一点P，离原点的距离为a.现有一电荷量为＋q的粒子，质量为m，从静止开始释放，要使粒子能经过P点，其初始坐标应满足什么条件？(重力作用忽略不计)例3图3－4【精讲精析】要使粒子能经过P点，其初始位置必须在匀强电场区域里．由于没有明确粒子所在位置，讨论如下：(1)若粒子从y轴上由静止释放，在电场加速下进入磁场做半径为R的匀速圆周运动．由于粒子可能偏转一个、两个……半圆到达P点，故a＝2nR(n＝1,2,3，…)①【名师点评】电场与磁场结合的题目是高考中常见类型，粒子在两种场中的运动状态是解题的关键，本题中，带电粒子在电场中做匀变速直线运动，在磁场中做匀速圆周运动．电场与磁场结合的题目，往往存在周期性运动问题，分析时要考虑到运动的重复性．专题4带电粒子在复合场或组合场中的运动1．熟练掌握三种场力的特点(1)重力：重力做功与路径无关，重力做功改变物体的重力势能．可引起重力势能与其他形式能量的转化．(2)电场力：大小为qE，方向与电场强度E的方向及带电性质都有关．电场力做功与路径无关，电场力做功改变带电物体的电势能．(3)洛伦兹力：只有带电粒子在磁场中运动的速度方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力的大小F洛＝qvB.其方向与磁感应强度B的方向、粒子的电性、速度v的方向都有关系，符合左手定则．洛伦兹力的方向始终和粒子速度方向垂直，故洛伦兹力不做功，不能改变粒子的动能．2．正确分析带电粒子的受力情况除重力、弹力、摩擦力外要特别注意静电力和磁场力的分析，判断带电粒子所受重力是否忽略不计，电场力和洛伦兹力的大小和方向怎样．这些都必须根据题意以及各场力的特征作出全面的分析．3．正确分析带电粒子运动情况要确定带电粒子做什么运动？是匀速还是变速？是直线还是曲线？有哪些运动过程？对于粒子连续通过几个不同情况的场的问题，要分阶段进行处理．最典型的运动状态有平衡状态以及类平抛运动和匀速圆周运动等．4．善于从功和能的角度分析问题洛伦兹力的方向总是与速度方向垂直，任何情况下都不做功；但重力、静电力可能做功而引起带电粒子能量的转化．5．灵活运用力学规律求解问题在正确而全面分析题意的基础上，画出必要的受力图和运动轨迹图，再根据带电粒子的运动状态和过程，灵活地运用诸如平衡条件、牛顿运动定律、功能关系等力学规律来求解．如图3－5所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴．一质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上M点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点第一次离开电场和磁场