高三物理磁场获奖.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,*,高三物理磁场获奖课件,半径公式：周期公式：,带电粒子在电场磁场中的运动,带电粒子在电场中的运动,带电粒子在磁场中的运动,带电粒子在复合场中的运动,直线运动：如用电场加速或减速粒子,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,直线运动（当带电粒子的速度与磁场平行时）,圆周运动（当带电粒子的速度与磁场垂直时）,直线运动：垂直运动方向的力必定平衡,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,*安培定则：对直导线四指指磁感线方向；,在的地方，一定等于零；,单位为韦伯，符号为Wb。,分析带电粒子在电场、磁场中运动，主要是两条线索：,(1)中间磁场区域的宽度;,（2）地磁场B的水平分量（BX）总是从地球南极指向地球北极；,用“同向电流相吸，反向电流相斥”（反映了磁现象的电本质）。,轨道半径；,中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。,若有一小段通电导体在某点不受磁场力的 作用,则该点的磁感应强度一定为零 B.,粒子2运动的时间为,对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。,当B与I垂直时,安培力的大小为最大,F=BIL.,单位为韦伯，符号为Wb。,(1)中间磁场区域的宽度;,带电粒子在电场、磁场、重力场中的运动，简称带电粒子在复合场中的运动，一般具有较复杂的运动图景。这类问题本质上是一个力学问题，应顺应力学问题的研究思路和运用力学的基本规律。,分析带电粒子在电场、磁场中运动，主要是两条线索：,（,1,）力和运动的关系。根据带电粒子所受的力，运用牛顿第二定律并结合运动学规律求解。,（,2,）功能关系。根据场力及其它外力对带电粒子做功引起的能量变化或全过程中的功能关系，从而可确定带电粒子的运动情况，这条线索不但适用于均匀场，也适用于非均匀场。因此要熟悉各种力做功的特点。,【,例题,1】,（,1999,年高考全国卷）如图,1,所示，图中虚线,MN,是一垂直纸面的平面与纸面的交线，在平面右侧的半空间存在一磁感应强度为,B,的匀强磁场，方向垂直纸面向外。,O,是,MN,上的一点，从,O,点可以向磁场区域发射电量为,+,q,、质量为,m,、速率为,v,的粒子，粒子射入磁场时的速度可在纸面内各个方向。已知先后射入的两个粒子恰好在磁场中给定的,P,点相遇，,P,到,O,的距离为,L,，不计重力及粒子间的相互作用。,（,1,）求所考察的粒子在磁场中的,轨道半径；,（,2,）求这两个粒子从,O,点射入磁场,的时间间隔。,【,点拨解疑,】,（,1,）设粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为,R,，,由牛顿第二定律得 则,（,2,）如图,2,所示，以,OP,为弦可以画两个半径相同的圆，分别表示在,P,点相遇的两个粒子的轨迹。圆心分别为,O,1,、,O,2,，过,O,点的直径分别为,OO,1,Q,1,、,OO,2,Q,2,，在,O,点处两个圆的切线分别表示两个粒子的射入方向，用,表示它们之间的夹角。由几何关系可知，从,O,点射入到相遇，粒子,1,的路程为半个圆周加弧长,Q,1,P,=,R,，粒子,2,的路程为半个圆周减弧长,PQ,2,=,R,粒子,1,的运动时间为 ，其中,T,为圆周运动的周期。,粒子,2,运动的时间为,两粒子射入的时间间隔为,例,6,、如图,10,所示，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地，其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝,a,、,b,、,c,和,d,，外筒的外半径为,r,，在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场，磁感强度的大小为,B,。在两极间加上电压，使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场。一质量为,、带电量为,q,的粒子，从紧靠内筒且正对狭缝,a,的,S,点出发，初速为零。如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点,S,，则两电极之间的电压,U,应是多少？（不计重力，整个装置在真空中）,a,b,c,d,S,图10,解析：如图,11,所示，带电粒子从,S,点出发，在两筒之间的电场作用下加速，沿径向穿过狭缝,a,而进入磁场区，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动。粒子再回到,S,点的条件是能沿径向穿过狭缝,d,.,只要穿过了,d,，粒子就会在电场力作用下先减速，再反向加速，经,d,重新进入磁场区，然后粒子以同样方式经过,c,、,b,，再回到,S,点。设粒子进入磁场区的速度大小为,V,，根据动能定理，有,设粒子做匀速圆周运动的半径为,R,，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律，有,由前面分析可知，要回到,S,点，,粒子从,a,到,d,必经过圆周，所以半,径,R,必定等于筒的外半径,r,，即,R,=,r,.,由以上各式解得,;,.,a,b,c,d,S,o,图11,例,7,、如图,12,所示，空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场。左侧匀强电场的场强大小为,E,、方向水平向右，电场宽度为,L,；中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为,B,，方向垂直纸面向里。一个质量为,m,、电量为,q,、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的,O,点由静止开始运动，穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后，又回到,O,点，然后重复上述运动过程。求：,(1),中间磁场区域的宽度,;,(2),带电粒子从,O,点开始运动,到第一次回到,O,点所用时间,t.,B,B,E,L,d,O,图12,解析：（,1,）带电粒子在电场中加速，由动能定理，可得：,带电粒子在磁场中偏转，由牛顿第二定律，可得：,由以上两式，可得 。,可见在两磁场区粒子运动半径相同，如图,13,所示，三段圆弧的圆心组成的三角形,O,1,O,2,O,3,是等边三角形，其边长为,2,R,。所以中间磁场区域的宽度为,O,O,3,O,1,O,2,60,0,（2）在电场中,在中间磁场中运动时间,在右侧磁场中运动时间，,则粒子第一次回到,O,点的所用时间为,而竖直分量（BY）则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半,对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。,在的地方，一定等于零；,半径公式：周期公式：,对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。,可见在两磁场区粒子运动半径相同，如图13所示，三段圆弧的圆心组成的三角形O1O2O3是等边三角形，其边长为2R。,一质量为、带电量为q的粒子，从紧靠内筒且正对狭缝a的S点出发，初速为零。,若有一小段通电导体在某点不受磁场力的 作用,则该点的磁感应强度一定为零 B.,在两极间加上电压，使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场。,单位是特斯拉，符号为T，1T=1N/Am=1kg/As2,若一小段长为L、通过电流为I的导体,在磁场中某处受到的磁场力为F,则该处磁感应强度的大小一定是F/IL C.,半径公式：周期公式：,带电粒子在磁场中偏转，由牛顿第二定律，可得：,有关磁感应强度的下列说法中,不正确的是（）,由几何关系可知，从O点射入到相遇，粒子1的路程为半个圆周加弧长Q1P=R，粒子2的路程为半个圆周减弧长PQ2=R,若安，米，则一定等于特。,当B与I垂直时,安培力的大小为最大,F=BIL.,地磁场:,(1)地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近。,（2）地磁场B的水平分量（BX）总是从地球南极指向地球北极；而,竖直分量,（BY）则南北相反，在南半球垂直地面,向上,，在北半,球上空，地磁场的,竖,直分量,总是,向下,的。,（3）在赤道平面上，,距离地球表面相等的,各点，,磁感应强度相,等，且方向水平向北,*安培定则：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。,5.,磁感应强度：,B=F/IL,（条件是匀强磁场，或,L,很小，并且,LB,）。,*磁感应强度是矢量。单位是特斯拉，符号为,T,，,1T=1N/Am=1kg/As,2,6.,磁通量：穿过某个面的磁感线条数叫磁通量。用,表示。是标量。,单位为韦伯，符号为,W,b,。,1W,b,=1Tm,2,=1kgm,2,/As,2,。,*在匀强磁场中，有,=BScos,（,为,B,与,S,的夹角）。,*,B=/S,，所以磁感应强度又叫磁通密度。,A.,若有一小段通电导体在某点不受磁场力的 作用,则该点的磁感应强度一定为零,B.,若一小段长为,L,、通过电流为,I,的导体,在磁场中某处受到的磁场力为,F,则该处磁感应强度的大小一定是,F,/,IL,C.,由定义式,B,=,F,/,IL,可知,电流强度,I,越大,导线,L,越长,某点的磁感应强度,B,就越小,D.,一小段通电导体受到的磁场力的方向即为该处磁感应强度的方向,例,1.,有关磁感应强度的下列说法中,不正确的是（,）,例,2.,十九世纪二十年代,以塞贝克,(,数学家,),为代表的科学家已认识到,:,温度差会引起电流,安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差,从而提出如下假设,:,地球磁场是由绕地球的环形电流引起的,则该假设中的电流方向是,A.,由西向东垂直磁子午线,B.,由东向西垂直磁子午线,C.,由南向北沿磁子午线,D.,由赤道向两极沿磁子午线方向,例,3.,在图,141,中,一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时,磁针的,S,极向纸内偏转,这一带电粒子束可能是,A.,向右飞行的正离子,B.,向左飞行的正离子,C.,向右飞行的负离子,D.,向左飞行的负离子,图141,例,2,、如图所示，两个半径相同，互相垂直的同心圆环形线圈，当通以相等的电流后,可绕,xx,轴自由转动，达到平衡时，圆心,O,处的磁感强度与单个圆环线圈在圆心,O,处的磁感强度,B,的关系是,。,例,6,、如图所示，一条劲度系数较小的,金属弹簧处于自由状态，当弹簧通以,电流时，弹簧将（）,.,纵向收缩，径向膨胀；,.,纵向伸长，径向收缩；,.,纵向收缩，径向伸长；,.,纵向伸长，径向膨胀。,例,3,、垂直磁场方向的,m,长导线,通以的电流,通电导线受安培力为,该处的磁感应强度是,若该导线方位不变,长度为,0.5m,受安培力为,则该处的磁感应强度是,.,例,4,、关于磁感强度，电流强度,I,和通电导线所受磁场力的关系，下列说法正确的是,.,在的地方，一定等于零；,.,在的地方，一定等于零；,.,若特，安，则一定等于牛；,.,若安，米，则一定等于特。,二、安培力,（磁场对电流的作用力）,1.,方向,用左手定则。,用“同性相斥，异性相吸”（只适用于磁铁或螺线管外部）。,用,“同向电流相吸，反向电流相斥”,（反映了磁现象的电本质）。可以把条形磁铁等效为长直螺线管。,.,大小,当,B,与,I,平行时,安培力的大小为零,;,当,B,与,I,垂直时,安培力的大小为最大,F=BIL.,例,5,、如图所示，固定的直导线通有从内向外的电流，在它的上面有一条通以向左电流的可自由运动的导线，则俯视看时,.,顺时针方向转动，同时离开；,.,顺时针方向转动，同时靠近；,.,逆时针方向转动，同时离开；,.,逆时针方向转动，同时靠近。,