带电粒子在磁场中运动.ppt

磁场部分章节内容安排,磁场、磁感应强度、磁感线磁场对电流的作用磁场对电荷的作用带电粒子在复合场中运动,一、磁场、磁感应强度、磁感线,1、常见磁场,2、电流的磁场,3、磁感线的特点,(1)磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向(2)磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱，在磁感线较密的地方磁场较强；在磁感线较疏的地方磁场较弱(3)磁感线是闭合曲线，没有起点和终点在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极(4)同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切(5)磁感线是假想的曲线，客观上不存在,4、磁场的作用,磁体和通电导体之间相互作用通电导体之间相互作用磁场对处在它里面的磁体或电流都有磁场力的作用.,5、磁感应强度,（1）定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度。说明：如果各处的磁场强弱不同，仍然可用上述方法研究磁场，只是要用一段特别短的通电导线来研究磁场。如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度。（2）公式：B F/IL(量度式),6、磁感应强度和电场强度对比,1、对磁感应强度概念的理解关于磁感应强度的说法正确的是 ()A一小段通电导体放在磁场A处，受到的磁场力比B处的大，说明A处的磁感应强度比B处的磁感应强度大B由B可知，某处的磁感应强度的大小与放入该处的通电导线所受磁场力F成正比，与导线的IL成反比C一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零D小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向答案D,7、典型考题,2、对磁感线性质的理解关于磁感线的性质和概念，下列说法中正确的是 ()A磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向B铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线C磁感线总是从磁体的N极指向S极D磁场中任意两条磁感线均不相交答案AD,3、(2012全国18)如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面 上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等关于以上几点处的磁场下列说法正确的是 ()AO点处的磁感应强度为零Ba、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反Cc、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同Da、c两点处磁感应强度的方向不同答案C,二、磁场对电流的作用,1安培力的大小(1)磁场和电流垂直时，FBILsin.(2)磁场和电流平行时：F0.2安培力的方向(1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向(2)安培力的方向特点：FB，FI，即F垂直于B和I决定的平面,4、磁场对电流作用力的计算 如图1所示，一段导线abcd位于磁感应 强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直线段ab、bc和cd的长度均为L，且abcbcd135.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力 ()A方向沿纸面向上，大小为(1)ILBB方向沿纸面向上，大小为(1)ILBC方向沿纸面向下，大小为(1)ILBD方向沿纸面向下，大小为(1)ILB答案A,5、如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列关于磁铁对斜 面压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是 ()AFN1FN2，弹簧的伸长量增大DFN1FN2，弹簧的伸长量减小答案C,考点一对磁感应强度的理解考点二安培定则的应用和磁场的叠加考点三安培力作用下导体运动情况的判定考点四与安培力有关的力学综合问题,8、本节常规考点,三、磁场对电荷的作用,1洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力2洛伦兹力的方向(1)判定方法左手定则：掌心磁感线垂直穿入掌心； 四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向； 拇指指向洛伦兹力的方向(2)方向特点：FB，Fv，即F垂直于B和v决定的平面(注意：洛伦兹力不做功，但是洛伦兹力分力会做功)3洛伦兹力的大小 (1)vB时，洛伦兹力F0.(0或180) (2)vB时，洛伦兹力FqvB.(90) (3)v0时，洛伦兹力F0.,洛伦兹力与电场力的对比,4、带电粒子在磁场中运动,圆心半径角度确定圆心的方法：1、已知入射点、出射点、入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心。2、已知入射方向、入射点和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨迹的圆心。3、已知粒子运动轨迹上的两条弦，作出两弦的垂直平分线，交点就是圆心。4、已知粒子在磁场中的入射点、入射方向和出射方向，延长或反向延长两速度方向所在直线使之成一夹角，作出这一夹角的平分线，与过入射点的速度的垂线的交点就是圆心。,5、带电粒子在有界磁场中运动的几种常见情形,(1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示)(2)平行边界(存在临界条件，如图所示)(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示),6、典型考题,1、(2012安徽理综19)如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过t时间从C点射出磁场，OC与OB成60角现将带电粒子的速度变为，仍从A点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为 ()A.t B2t C.t D3t答案B,2、两极板M、N相距为d，板长为5d，两板未带电，板间有垂直于纸面的匀强磁场，如图16所示，一大群电子沿平行于板的方向从各个位置以速度v射入板间，为了使电子都不从板间穿出，磁感应强度B的范围怎样？(设电子电荷量为e，质量为m),考点一洛伦兹力和电场力的比较考点二带电粒子在匀强磁场中的运动考点三 带电粒子在匀强磁场中运动的临界和极值问题考点四 带电粒子在匀强磁场中运动的多解问题,7、本节常规考点,四、带电粒子在复合场中运动,1、复合场的分类：(1)叠加场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存(2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠或相邻或在同一区域，电场、磁场交替出现,2、三中场的对比,3、带电粒子在复合场中的运动形式1 静止或匀速直线运动当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于静止状态或做匀速直线运动2 匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与电场力大小相等，方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动3 较复杂的曲线运动当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一直线上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线4 分阶段运动带电粒子可能依次通过几个情况不同的组合场区域，其运动情况随区域发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成,4、带电粒子在复合场中运动的应用实例,1 质谱仪2 回旋加速器3 速度选择器4 磁流体发电机5. 霍尔效应,5、带电粒子在复合场中运动的轨迹欣赏,考点一带电粒子在叠加场中的运动（无轨道约束、有轨道约束）考点二带电粒子在组合场中的运动（求解最大值、最小值问题）考点三带电粒子在交变电场和交变磁场中的运动模型问题的分析,6、本节常规考点,谢谢各位的聆听,