期末复习三《磁场》he.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,期末复习（三）磁场,知识网络,磁场的产生,磁体周围产生磁场,电流周围产生磁场,安培分子电流假说,磁场的描述,定量描述：磁感应强度,形象描述：磁感线,几种典型磁场的磁感线分布,条形磁铁,蹄形磁铁,匀强,磁场,均匀辐向磁场,直线电流,环形电流,通电螺线管,地,磁场,磁 场,电荷的运动,磁场对电流的作用,大小,BL，F=0,BL，F=BIL,方向：左手定则,电流表的工作原理,磁场对运动电荷的作用,大小,vB，F=0,vB,，,F=,Bqv,方向：左手定则,带电粒子在匀强磁场中做圆周运动,轨道半径,运动周期,重要应用,质谱仪,回旋加速器,一 磁场及其磁场的描述专题,1,、磁场的产生,磁体的周围存在磁场（与电场一样是一种特殊物质）,电流（运动电荷）周围存在磁场,奥斯特实验,南北放置,导线通电后发生偏转,电流产生磁场,电荷运动产生磁场,一、磁场的描述,2,、磁场的基本性质,对,放入其中的磁体、电流（运动电荷）有力的作用,同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,磁体对电流的作用,电流对电流的作用,3,、磁体间相互作用的本质,磁场,磁体,磁体,磁体或电流,磁体或电流,磁场,4,、磁现象的电本质,安培分子电流假说：,在,原子、分子等物质微粒内部存在一种环形电流,分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。,解释磁化、消磁现象,不显,磁性,显,磁性,磁化,消磁,总结：一切磁现象都是由电荷的运动产生的,总结：磁场的基本特性之一就是对处于其中的,磁体、电流或运动电荷,有力的作用,。磁极与磁极之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的作用力都是通过,自己的磁场,而作用于对方的。,、磁场的方向：规定在磁场中任一点，小磁针静止时,N,极,指向（即,N,极的受力方向）就是该点的磁场方向。（注意：不是电流的受力方向）,磁场的方向,小磁针静止时,N,极指向,N,极的受力方向,磁感线某点的,切线方向,磁感应强度的方向,五个,方向,的统一：,6,、磁感线,用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的,假想曲线,磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，即小磁针,N,极在该点的受力方向或静止时的指向,磁感线的疏密表示磁场的强弱,磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同）,几种磁场的磁感线：,安培定则（,右手,螺旋定则）：对直导线，四指指磁感线方向；对环行电流，大拇指指中心轴线上的磁感线方向；对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。,通电直导线,判断方法：,立体图,正视图,俯视图,环形电流,判断方法：,立体图,正视图,俯视面图,通电螺线管,判断方法,电流,安培定则（二）,立体图,横截面图,纵,截面图,地磁场,地磁场的极在地球的南端（东经度，南纬度的南极洲威尔斯附近；极在地球的北端西经度，东经度的北美洲帕里群岛附近；,水平分量从南到北，竖直分量北半球垂直地面向下，南半球垂直地面向上；,赤道平面，距离地面高度相等的点的大小和方向相同,7,、磁感应强度,描述磁场的强弱与方向的物理量,定义：在磁场中垂直磁场方向的通电导线，受到的安培力跟电流和导线长度的乘积的比值。,表达式：,单位：特斯拉（,T,）,矢量：方向为该点的磁场方向，即通过该点的,磁感线的切线方向,电流磁场方向的判断,1.,在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针,N,极向东偏转，由此可知（）,A,一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的,N,极靠近小磁针,B,一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的,S,极靠近小磁针,C,可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过,D,可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过,2.,一束电子流沿,x,轴正方向高速运动，如图所示，则电子流产生的磁场在,z,轴上的点,P,处的方向是（）,A,沿,y,轴正方向,B,沿,y,轴负方向,C,沿,z,轴正方向,D,沿,z,轴负方向,3.,下列说法中正确的是（）,A,磁感线可以表示磁场的方向和强弱,B,磁感线从磁体的,N,极出发，终止于磁体的,S,极,C,磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场,D,放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的,N,极一定指向通,电螺线管的,S,极,磁感线,磁感应强度的定义,4.,关于磁感应强度，下列说法中错误的是（）,A,由,B,=,可知，,B,与,F,成正比，与,IL,成反比,B,由,B=,可知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明此处一定无磁场,C,通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强,D,磁感应强度的方向就是该处电流受力方向,磁感应强度的矢量性,5.,两根长直通电导线互相平行，电流方向相同,.,它们的截面处于一个等边三角形,ABC,的,A,和,B,处,.,如图所示，两通电导线在,C,处的磁场的磁感应强度的值都是,B,，则,C,处磁场的总磁感应强度是（）,A,2,B,B,B C,0 D,B,1,、磁场对电流的作用力,安培力,方向：左手定则,磁场方向,判断下列通电导线的受力,方向,电流方向,电流方向,安培力方向,二安培力及判定安培力作用下物理运动方向专题,1.,判断下列导线的电流方向或磁场方向或受力方向,大小,F=BIL,BI,如BI则F=0,如,B,与,I,成任意角则把,L,投影到与,B,垂直和平行的方向上,与,B,垂直的为有效,L,为,在磁场中,的,有效长度,F=,BILsin,B,与,I,的夹角,2,、通电导线在安培力作用下运动的定性判断,2.,如图所示，有一金属棒,ab,，,质量为,m,=5g,，,电阻,R,=1,，,可以无摩擦地在两条平行导轨上滑行。导轨间距离为,d,=10cm,，,电阻不计。导轨平面与水平面的夹角,=30,，,整个装置放在磁感应强度,B,=0.4T,的匀强磁场中，磁场方向竖直向上。电源的电动势,E,=2V,，,内电阻,r,=0.1,，,试求变阻器取值是多少时，可使金属棒静止在导轨上。,3,、电流在安培力作用下的定量计算问题,3.,如图，相距,20cm,的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为,=37,0,，,上面放着质量为,80g,的金属杆,ab,，,整个装置放在,B,=0.2T,的匀强磁场中,.,(1),若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流,.,(2),若磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止在,导轨上，必须通以多大的电流。,4.,如图所示，两根平行光滑轨道水平放置，相互间隔,d,=0.1m,，,质量为,m,=3g,的金属棒置于轨道一端,.,匀强磁场,B,=0.1T,，,方向竖直向下，轨道平面距地面高度,h,=0.8m,，,当接通开关,S,时，金属棒由于受磁场力作用而被水平抛出，落地点水平距离,s,=2m,，,求接通,S,瞬间，通过金属棒的电量,.,B,h,s,5.,在磁感应强度,B,=0.08T,，,方向竖直向下的匀强磁场中，一根长,l,1,=20cm,，,质量,m,=24g,的金属横杆水平地悬挂在两根长均为,24cm,的轻细导线上，电路中通以图示的电流，电流强度保持在,2.5A,，,横杆在悬线偏离竖直位置,=30,处时由静止开始摆下，求横杆通过最低点的瞬时速度大小。,磁场对运动电荷的作用,一、洛仑兹力,磁场对运动电荷的作用力,1,、大小：,F,洛,=,Bqv,当,Bv,时，电荷不受洛仑兹力,当,Bv,时，电荷所受洛仑兹力最大,当,B,与,v,成,角时，,F,洛,=,Bqvsin,2,、方向：用左手定则判断,F,洛,+,v,注意：,四指的方向为正电荷的运动方向，或负电荷运动的反方向。,3,、特点：洛仑兹力始终与电荷运动方向垂直，只改变速度的方向，而不改变速度的大小，所以洛仑兹力不做功。,4,、洛仑兹力与安培力的关系,洛仑兹力是,安培力的微观表现，安培力是洛仑兹力的宏观体现,2,、运动方向与磁场方向垂直，做匀速圆周运动,洛仑兹力,提供向心力,轨道半径：,周期：,与,v,、,r,无关,二、带电粒子（不计重力）在匀强磁场中的运动,1,、运动方向与磁场方向平行，做匀速直线运动,圆心、半径、运动时间的确定,圆心的确定,a,、,两个速度方向垂直线的交点。（常用在有界磁场的入射与出射方向已知的情况下）,V,O,b,、,一个速度方向的垂直线和一条弦的中垂线的交点,O,半径的确定,应用几何知识来确定！,运动时间：,3,、理解与巩固,1.,两个粒子带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动，则,(),A.,若速率相等，则半径相等,B.,若速率相等，则周期相等,C.,若,质量与速率乘积,相等，则半径相等,D.,若动能相等，则周期相等,2.,如图所示，在长直导线中有恒电流,I,通过，导线正下方电子初速度,v,方向与电流,I,的方向相同，电子将（）,A.,沿路径,a,运动，轨迹是圆,B.,沿路径,a,运动，轨迹半径越来越大,C.,沿路径,a,运动，轨迹半径越来越小,D.,沿路径,b,运动，轨迹半径越来越大,3.,垂直纸面向外的匀强磁场仅限于宽度为,d,的条形区域内，磁感应强度为,B,一个质量为,m,、,电量为,q,的粒子以一定的速度垂直于磁场边界方向从,a,点垂直飞入磁场区，如图所示，当它飞离磁场区时，运动方向偏转,角试求粒子的运动速度,v,以及在磁场中运动的时间,t,4,、带电粒子在有界磁场中运动问题分类解析,O,B,S,V,P,图1,一、带电粒子在半无界磁场中的运动,M,N,O,L,A,O,图3,P,二、带电粒子,在圆形磁场中,的运动,B,A,B,d,V,V,30,0,O,图5,三、带电粒子在,长足够大的长方,形磁场中的运动,l,l,r,1,O,V,+q,V,图6,四、带电粒子在正方形磁场中的运动,五、带电粒子在环状磁场中的运动,5,圆心为,O,、半径为,r,的圆形区域中有一个磁感强度为,B,、方向为垂直于纸面向里的匀强磁场，与区域边缘的最短距离为,L,的,O,处有一竖直放置的荧屏,MN,，今有一质量为,m,的电子以速率,v,从左侧沿,方向垂直射入磁场，越出磁场后打在荧光屏上之,P,点，如图,3,所示，求,O,P,的长度和电子通过磁场所用的时间。,2,、带电体在复合场中运动问题分析,组合场（电场与磁场没有同时出现在同一区域）,6,试,质谱仪,带电粒子在电场磁场中的运动,带电粒子在电场中的运动,直线运动,：如用电场加速或减速粒子,带电粒子在磁场中的运动,直线运动,（当带电粒子的速度与磁场平行时）,带电粒子在复合场中的运动,直线运动：,垂直运动方向的力必定平衡,偏转,：类似平抛运动，一般分解成两 个分运动求解,圆周运动：,以点电荷为圆心运动或受装置约束运动,圆周运动,（当带电粒子的速度与磁场垂直时）,圆周运动：,重力与电场力一定平衡，由洛伦兹力提供向心力,一般的曲线运动,回旋加速器,工作原理：电场加速,磁场约束偏转,加速条件：高频电源的周期与,带电粒子在形盒中运动的周期相同,速度选择器,如图所示，在平行板电容器间加有正交的匀强电场和匀强磁场，运动电荷垂直于电场及磁场射入沿直线运动的电荷受到的电场力和洛仑兹力满足：,qBv,=,qE,故速率,v=E/B,的粒子，即使电性不同，荷质比不同，也可沿直线穿出右侧小孔,(,),叠加场（电场、磁场或重力场同时出现在同一区域）,速度选择器,任何一个存在正交电场的磁场的空间都可看作速度选择器,速度选择器只选择速度而不选择粒子的种类，只要,v=E/B,，,粒子就能沿直线匀速通过选择器，而与粒子的电性、电荷量、质量无关。（不计重力）,对于确定的速度选择器有确定的入口与出口。,如图所示，在平行金属板间有匀强电场和匀强磁场，方向如图，有一束正电荷沿中心线方向水平射入，却分成三束分别由,a,、,b,、,c,三点射出，问可以确定的是这三束带电粒子的什么物理量不相同,?(,重力不计,),8,一个,带电微粒,在图示的正交匀强电场和匀强磁场中,在竖直面内做匀速圆周运动,。则该带电微粒必然带,_,，旋转方向为,_,。若已知圆半径为,r,，电场强度为,E,磁感应强度为,B,，则线速度为,_,。,B,E,负电，,带电微粒在三个场共同作用下做匀速圆周运动。必然是电场力和重力平衡，而洛伦兹力充当向心力！,逆时针，,v=,qBr/m,=,gBr,/E,9,质量为,m,带电量为,q,的小球套在竖直放置的绝缘杆上，球与杆间的动摩擦因数为,。匀强电场和匀强磁场的方向如图所示，电场强度为,E,，磁感应强度为,B,。小球由静止释放后沿杆下滑。设杆足够长，电场和磁场也足够大，求运动过程中小球的最大加速度和最大速度。,E,B,qE,qvB,mg,f,N,最大加速度为,g,，此时有：,qvB,=,qE,，,N=0,，,f=0,当摩擦力和重力大小相等时，小球速度达到最大,问题：,若将磁场反向，其余条件不变。最大加速度和最大速度又各是多少？何时出现？,开始的加速度最大为,摩擦力等于重力时速度最大，为,E,B,qE,qvB,mg,f,N,1,如图所示，一束电子以速度,v0,垂直界面射入磁感强度为,B,、宽度为,d,的匀强磁场中 穿过磁场后的速度方向与电子射入磁场时的速度方向夹角为,30,，则电子的质量为多大？穿过磁场所需时间为多少？,课后练习,2.,如图，在真空中，匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向指向纸内。三个油滴,ABC,带有等量同种电荷，在复合场中，,A,静止、,B,向右匀速运动、,C,向左匀速运动，则三个油滴质量关系是：（）,A,、,m,A,m,B,m,C,B,、,m,C,m,A,m,B,C,、,m,B,m,A,m,C,D,、,m,A,=,m,B,=,m,C,3.,如图，某空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。已知一离子在电场力和磁场力作用下，从静止开始沿曲线,acb,运动，到达,b,点时速度为零，,c,点为运动的最低点，则：,A,离子必带负电,B a,、,b,两点位于同一高度,C,离子在,c,点速度最大,D,离子到达,b,点后将沿原曲线返回,a,点,B,BC,4.,如图，竖直向下的匀台电场，场强为,E,，垂直纸面向里的匀强磁场磁感强度为,B,，电量为,q,质量为,m,的带正电粒子，以初速率,V,。沿水平方向进入两场，离开时侧向移动了,d,，求这时粒子的速率,V,（不计重力）,