山东省日照一中选修3-1第3章磁场专题2磁场对运动电荷的作用(课后用)20160121
磁场对运动电荷的作用课堂教学分析
磁场对运动电荷的作用课堂教学分析时间:2013-06-07 14:52来源:未知作者:滇池三中庞桂香点击:次一、教材分析与学情分析磁场对运动电荷的作用是高中物理选修 3-1 磁场这一章的重点和难点，就地位而言，学好这部分知识，可以为带电粒子在匀强磁场中的运动问题做好准备，特别为解决带电粒子在电磁场中运动的综合问题做好必要的铺垫。
这部分知识在初中和高一、教材分析与学情分析磁场对运动电荷的作用是高中物理选修3-1磁场这一章的重点和难点，就地位而言，学好这部分知识，可以为带电粒子在匀强磁场中的运动问题做好准备，特别为解决带电粒子在电磁场中运动的综合问题做好必要的铺垫。
这部分知识在初中和高一都未涉及，但在前面所学通电导线在磁场中所受安培力作用的基础上类比可以得到洛伦兹力的大小和方向，同时利用高一所学的力学方法和理论解决相关的应用问题，从而培养学生的分析能力、思维能力、应用数学知识的能力及应用所学知识解决问题的综合能力。
本节课的重点有两个：一是洛伦兹力的方向判断；二是洛伦兹力大小的计算。
本节课的教学难点是洛伦兹力大小的推导；电视显像管的工作原理。
本节内容在本章的作用是承前启后，就像桥梁一样把前后知识搭建起来。
二、课堂实录基本情况：共收集三节全大赛课、二节常态课。
内容如下：大赛课一：磁场对运动电荷的作用；大赛课二：磁场对运动电荷的作用；大赛课三：磁场对运动电荷的作用；常态课一：运动电荷在磁场中受到的力；常态课二：运动电荷在磁场中受到的力；从教学内容的安排上可看出，全国大赛课教学内容充实，启发到位，师生互动较好，充分体现了新课改的理念——学生的主体作用，教师的主导作用。
但从实际教学要求出发，磁场对运动电荷的作用尽管没有大赛课教学内容丰富、理论联系实际，但更注重实效。
最优的教学安排方式当然是在保证教学一定有效，一定达到教学目标的基础上能更高效，要做好这一点当然少不了认真研究学生的实际学情这个重要的环节，反思我们的常态教学，更多的都是根据以往的教学经验和学校所规定的课时来完成教学任务，在有效和高效两点上考虑是有不足的。
人教版选修3-1 第三章磁场、磁场对电流及运动电荷的作用 知识点归纳
知识网络第一部分磁场磁感应强度知识要点梳理知识点一——磁场▲知识梳理1．磁场的存在磁场是一种特殊的物质，存在于磁极和电流周围。
2．磁场的特点磁场对放入磁场中的磁极和电流有力的作用。
同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，磁体之间、磁体与电流（或运动电荷）之间、电流（或运动电荷）与电流（或运动电荷）之间的相互作用都是通过磁场发生的。
3．磁场的方向规定磁场中任意一点的小磁针静止时N极的指向（小磁针N极受力方向）。
▲疑难导析一、地磁场的主要特点地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个：1．地磁场的N极在地球地理南极附近，S极在地球地理北极附近。
磁感线分布如图所示。
2．地磁场B的水平分量()总是从地球地理南极指向地球地理北极（地球外部）；而竖直分量()，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下。
3．在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平向北。
特别提醒：地球的地理两极和地磁两极不重合，因此形成了磁偏角。
二、如何认识磁场的方向在磁场中的任一点，小磁针N极受磁场力的方向就是该点的磁场方向（与电场相比，在电场中正电荷受电场力的方向，就是该点电场的方向）。
而电流所受磁场力的方向与该点磁场方向垂直。
小磁针在磁场中静止时，N极所指的方向就是该点磁场的方向。
磁感线上每一点的切线方向，就是该点磁场的方向。
某点磁感应强度B的方向，就是该点磁场的方向。
：关于磁场的方向，下列叙述中不正确的是（）A．磁感线上每一点的切线方向 B．磁场N极到S极的方向C．小磁针静止时北极所指的方向 D．小磁针北极受力的方向知识点二——磁感应强度▲知识梳理一、磁感应强度磁感应强度是描述磁场大小和方向的物理量，用“B”表示，是矢量。
1．B的大小：磁场中某点的磁感应强度的大小等于放置于该点并垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场力F与通过该导线的电流强度和导线长度乘积IL的比值。
定义式2．B的方向：磁场中该处的磁场方向。
高二物理选修3-1第三章磁场知识点总结复习
第三章磁场教案3.1 磁现象和磁场第一节、磁现象和磁场1．磁现象磁性：能吸引铁质物体的性质叫磁性.磁体：具有磁性的物体叫磁体.磁极：磁体中磁性最强的区域叫磁极。
2．电流的磁效应磁极间的相互作用规律:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引.(与电荷类比）电流的磁效应：电流通过导体时导体周围存在磁场的现象（奥斯特实验)。
3．磁场磁场的概念：磁体周围存在的一种特殊物质(看不见摸不着，是物质存在的一种特殊形式)。
磁场的基本性质：对处于其中的磁极和电流有力的作用.磁场是媒介物:磁极间、电流间、磁极与电流间的相互作用是通过磁场发生的.磁场对电流的作用，电流与电流的作用，类比于库仑力和电场，形成磁场的概念,磁场虽然看不见、摸不着,但是和电场一样都是客观存在的一种物质，我们可以通过磁场对磁体或电流的作用而认识磁场.4．磁性的地球地球是一个巨大的磁体，地球周围存在磁场———地磁场.地球的地理两极与地磁两极不重合（地磁的N极在地理的南极附近,地磁的S极在地理的北极附近),其间存在磁偏角.地磁体周围的磁场分布情况和条形磁铁周围的磁场分布情况相似。
宇宙中的许多天体都有磁场。
月球也有磁场。
例1、以下说法中，正确的是（)A、磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的B、电流与电流的相互作用是通过电场产生的C、磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的D、磁场和电场是同一种物质例2、如图表示一个通电螺线管的纵截面，ABCDE在此纵截面内5个位置上的小磁针是该螺线管通电前的指向，当螺线管通入如图所示的电流时，5个小磁针将怎样转动？例3、有一矩形线圈，线圈平面与磁场方向成 角，如图所示。
设磁感应强度为B,线圈面积为S，则穿过线圈的磁通量为多大？例4、如图所示,两块软铁放在螺线管轴线上，当螺线管通电后，两软铁将(填“吸引"、“排斥”或“无作用力”),A端将感应出极。
3。
2 磁感应强度第二节 、 磁感应强度1．磁感应强度的方向：小磁针静止时N 极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向 思考：能不能用很小一段通电导体来检验磁场的强弱呢？2．磁感应强度的大小匀强磁场：如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场。
人教版高中物理选修3-1专题二磁场对运动电荷的作用(课堂).docx
高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）专题二 磁场对运动电荷的作用（课堂）一、洛伦兹力1．定义：运动电荷在磁场中所受的力．2．大小 (1)v ∥B 时，F ＝0 .(2)v ⊥B 时，F ＝q v B . (3)v 与B 夹角为θ时，F ＝q v B sin_θ. 3．方向(1)判定方法：应用左手定则，注意四指应指向正电荷运动方向或负电荷运动的反方向． (2)方向特点：F ⊥B ，F ⊥v .即F 垂直于B 、v 决定的平面．(注意B 和v 可以有任意夹角)． 由于F 始终垂直于v 的方向，故洛伦兹力永不做功．对点自测1.(单选)(2013·高考安徽卷)图中a 、b 、c 、d 为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示．一带正电的粒子从正方形中心O 点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是( )A ．向上B ．向下C ．向左D ．向右二、带电粒子在匀强磁场中的运动1．若v ∥B ，带电粒子以入射速度v 做匀速直线运动．2．若v ⊥B ，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速度v 做匀速圆周运动．3．基本公式：(1)向心力公式：q v B ＝m v 2r.(2)轨道半径公式：r ＝m vBq .(3)周期公式：T ＝2πr v ＝2πm qB ；f ＝1T ＝Bq 2πm ；ω＝2πT ＝2πf ＝Bqm.特别提示：T 的大小与轨道半径r 和运行速率v 无关，只与磁场的磁感应强度B 和粒子的比荷qm有关．对点自测2.(单选)(高考改编题)带电粒子a 、b 在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，它们的动量大小相等(已知动量的大小等于质量与速度大小的乘积)，a 运动的半径大于b 运动的半径．若a 、b 的电荷量分别为q a 、q b ，质量分别为m a 、m b ，周期分别为T a 、T b .则一定有( )A ．q a <q bB ．m a <m bC ．T a <T b D.q a m a <q bm b考点一 洛伦兹力和电场力的比较 1．洛伦兹力方向的特点(1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面． (2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化． (3)左手判断洛伦兹力方向，但一定分正、负电荷． 2．洛伦兹力与电场力的比较对应力内容 项目洛伦兹力 电场力产生条件 v ≠0且v 不与B 平行 电荷处在电场中 大小 F ＝q v B (v ⊥B ) F ＝qE力方向与场方向的关系 一定是F ⊥B ，F ⊥v正电荷受力与电场方向相同，负电荷受力与电场方向相反做功情况 任何情况下都不做功 可能做正功、负功，也可能不做功作用效果只改变电荷的速度方向，不改变速度大小 既可以改变电荷的速度大小，也可以改变运动的方向典例1.(单选)(2015·北京东城区统测)如图所示，界面MN 与水平地面之间有足够大正交的匀强磁场B 和匀强电场E ，磁感线和电场线都处在水平方向且互相垂直．在MN 上方有一个带正电的小球由静止开始下落，经电场和磁场到达水平地面．若不计空气阻力，小球在通过电场和磁场的过程中，下列说法中正确的是( )A ．小球做匀变速曲线运动B ．小球的电势能保持不变C ．洛伦兹力对小球做正功D ．小球动能的增量等于其电势能和重力势能减少量的总和 突破训练1.(单选)(2015·长春模拟)如图所示，把一个装有Na 2SO 4导电溶液的圆形玻璃器皿放入磁场中，玻璃器皿的中心放一个圆柱形电极，沿器皿边缘内壁放一个圆环形电极，把两电极分别与电池的正、负极相连．对于导电溶液中正、负离子的运动，下列说法中正确的是( )A ．正、负离子均做逆时针方向的螺旋形运动B ．正、负离子均做顺时针方向的螺旋形运动C ．正离子沿圆形玻璃器皿的半径向边缘内壁移动D ．负离子做顺时针方向的螺旋形运动考点二 带电粒子在匀强磁场中的运动 1．圆心的确定(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迹的圆心(如图甲所示，图中P 为入射点，M 为出射点)．(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(如图乙所示，P 为入射点，M 为出射点)．2．半径的确定可利用物理学公式或几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径大小． 3．运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T ，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为θ时，其运动时间表示为：t ＝θ2πT ()或t ＝θR v .典例2(单选)(2013·高考新课标全国卷Ⅰ)如图，半径为R 的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面向外．一电荷量为q (q >0)、质量为m的粒子沿平行于直径ab 的方向射入磁场区域，射入点与ab 的距离为R2.已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°，则粒子的速率为(不计重力)( )A.qBR 2mB.qBR mC.3qBR 2mD.2qBR m突破训练2.(单选)如图所示，在x >0，y >0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy 平面向里，大小为B .现有一质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子，从x 轴上的某点P 沿着与x 轴正方向成30°角的方向射入磁场．不计重力的影响，则下列有关说法中正确的是( )A ．只要粒子的速率合适，粒子就可能通过坐标原点B ．粒子在磁场中运动所经历的时间一定为5πm3qBC ．粒子在磁场中运动所经历的时间可能为πmqBD ．粒子在磁场中运动所经历的时间可能为πm6qB考点三 “磁偏转”和“电偏转”匀强电场中的偏转 匀强磁场中的偏转偏转产生条件 带电粒子以速度v 0垂直射入匀强电场 带电粒子以速度v 0垂直射入匀强磁场受力特征 只受恒定的电场力F ＝Eq ，方向与初速度方向垂直只受大小恒定的洛伦兹力F ＝q v 0B ，方向始终与速度方向垂直 运动性质匀变速曲线运动(类平抛)匀速圆周运动 轨迹 抛物线 圆或圆弧 动能变化 动能增大 动能不变处理方法运动的合成和分解匀速圆周运动的相关规律典例3在如图所示宽度范围内，用场强为E 的匀强电场可使初速度是v 0的某种正粒子偏转θ角．在同样宽度范围内，若改用方向垂直于纸面向里的匀强磁场(图中未画出)，使该粒子穿过该区域，并使偏转角也为θ(不计粒子的重力)，问：(1)匀强磁场的磁感应强度是多大？(2)粒子穿过电场和磁场的时间之比是多大？(3)若上述电场和磁场同时存在，粒子能否沿直线运动？突破训练3.(多选)如图所示，空间的某一区域存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由A点进入这个区域沿直线运动，从C点离开区域；如果将磁场撤去，其他条件不变，则粒子从B点离开场区；如果将电场撤去，其他条件不变，则这个粒子从D点离开场区．已知BC＝CD，设粒子在上述三种情况下，从A到B、从A到C 和从A到D所用的时间分别是t1、t2和t3，离开三点时的动能分别是E k1、E k2、E k3，粒子重力忽略不计，以下关系正确的是()A．t1＝t2<t3B．t1<t2＝t3 C．E k1>E k2＝E k3D．E k1＝E k2<E k3专题二 磁场对运动电荷的作用答案自测 1.B 2.A 例1 D 1.A. 例2 B 2.C.典例 (1)E cos θv 0 (2)sin θθ(3)不能沿直线运动 3.AC.。
人教版选修第三章磁场 磁场对运动电荷的作用 —山东省2021年高三一轮复习学案
选修第三章磁场磁场对运动电荷的作用—人教版山东省2021年高三一轮复习学案【课程标准】1.通过实验，认识洛伦兹力。
能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。
2.能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动，了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用。
观察阴极射线在磁场中的偏转。
【知识和方法构建】1.一段粗细均匀的导体长为L，横截面积为S，如图所示，导体单位体积内的自由电子数为n，电子电荷量为e，通电后，电子定向运动的速度大小为v ．（1）请用n、e、S、v表示流过导体的电流大小I．（2）若再在垂直导体的方向上加一个空间足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，试根据导体所受安培力推导出导体中某一自由电子所受的洛伦兹力大小的表达式．2.带电粒子在磁场中的运动情况如图所示．试分析粒子所受洛伦兹力的方向．3．如图所示质量为m，电量为+q的带电粒子以速度v0垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场（2）求带电粒子的轨道半径r和周期T？【探究提升】1.（单选）下列说法正确的是（）A.带电粒子在磁场中运动时一定会受到磁场力的作用B.洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度方向不垂直C.根据公式T＝2πrv，说明带电粒子在匀强磁场中的运动周期T与v成反比D.粒子在只受洛伦兹力作用时运动的速度不变E.由于安培力是洛伦兹力的宏观表现，所以洛伦兹力也可能做功F.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，其运动半径与带电粒子的比荷有关2.（单选）在同一匀强磁场中，α粒子（42He）和质子（11H）做匀速圆周运动，若它们的动量大小相等，则α粒子和质子（）A．运动半径之比是2∶1 B．运动周期之比是2∶1C．运动速度大小之比是4∶1 D．受到的洛伦兹力之比是2∶13.（多选）如图所示，x轴上方有垂直纸面向里的匀强磁场.有两个质量相同，电荷量也相同的带正、负电的离子（不计重力），以相同速度从O点射入磁场中，射入方向与x轴均夹θ角.则正、负离子在磁场中( )A.运动时间相同B.运动轨道半径相同C.重新回到x轴时速度大小和方向均相同D.重新回到x轴时距O点的距离相同4.（多选）如图所示，在x 轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点O 处以速度v 进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x 轴正方向成150°角，若粒子出磁场时到0点的距离为a ，则该粒子的比荷和所带电荷的正负是( )A ．aB v 3 ，正电荷 B ．aB v，正电荷 C ．aB v 3 ，负电荷 D ．aB v，负电荷5.（多选）如图所示，宽为d 的有界匀强磁场的边界为PP ′、QQ ′。
人教版选修3-1 第三章 磁场—磁场对运动电荷的作用 精讲
一、基本概念1．运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做_________ 。
洛伦兹力2．洛伦兹力的方向的判断──左手定则：让磁感线______（穿过）手心，四指指向 ________（电流）方向，或负电荷运动的______（反方向），拇指所指方向就是电荷所受洛伦兹力方向。
3．洛伦兹力的大小：洛伦兹力公式_________。
Bqvf4．洛伦兹力只改变对运动电荷________（方向），不________（改变）电荷运动的速率。
二、概念分析1．磁场对运动电荷有力的作用（1）推理：磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的（2）猜想：这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现。
（3）验证：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近电子射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。
（4）结论：磁场对运动电荷有力的作用。
2．洛伦兹力（1）运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做洛伦兹力。
（2）通电导线在磁场中所受安培力是洛伦兹力的宏观表现。
（3）洛伦兹力是通电导线在磁场中所受安培力的微观本质。
3．电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系──左手定则。
伸开左手，使大拇指和其余四指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动的反方向）那么，大拇指所指的方向就是电荷所受洛伦兹力的方向。
洛伦兹力的方向垂直于 v和 B 组成的平面。
4 ．洛伦兹力的大小（1）洛伦兹力的推导 I ＝ nqSv 这段导体中含有的电荷数为N=nLS安培力可以看作是作用在每个运动上的洛伦兹力F 的合力，这段导体中含有的自由电荷数为N=nLS ，所以 θθsin sin Bqv nsLBLnqsv F N F F ==⇒=洛安洛 （2）洛伦兹力公式 F ＝ qvBsin θ 公式中各量的单位：F 为 N ，q 为 C ，v 为m/s ，B 为 T 。
说明： ①θ 角为电荷运动方向和磁场方向的夹角；②θ ＝ 90°时 F ＝ qvB ；θ ＝ 0°时 F ＝ 0。
高中物理选修31——磁场知识点总结
高中物理选修3-1——磁场知识点总结高中物理选修3-1——磁场知识点总结一、磁场及其磁感线1、磁场（1）磁场是存在于磁极或电流周围空间里的一种特殊的物质，磁场和电场一样，都是“场形态物质”。
（2）磁场的方向：物理学规定，在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是那一点磁场的方向。
（3）磁场的基本性质：磁场对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用。
磁极和磁极之间、磁场和电流之间、电流和电流之间的相互作用都是通过磁场来传递的。
2、磁感线（1）磁感线：是形象地描述磁场而引入的有方向的曲线。
在曲线上，每一点切线方向都在该点的磁场方向上，曲线的疏密反映磁场的强弱。
（2）磁感线的特点：a.磁感线是闭合的曲线，磁体的磁感线在磁体外部由N极到S极，内部由S极到N极。
b.任意两条磁感线不能相交。
3、几种常见磁场的磁感线的分布（1）条形磁铁和碲形磁铁的磁感线条形磁铁和蹄形磁铁是两种最常见的磁体，如图所示的是这两种磁体在平面内的磁感线形状，其实它们的磁感线分布在整个空间内，而且磁感线是闭合的，它们的内部都有磁感线分布。
（2）通电直导线磁场的磁感线通电直导线磁场的磁感线的形状与分布如图所示，通电直导线磁场的磁感线是一组组以导线上各点为圆心的同心圆。
需要指出的是，通电直导线产生的磁场是不均匀的，越靠近导线，磁场越强，磁感线越密。
电流的方向与磁感线方向的关系可以用安培定则来判断，如图所示。
用右手握住直导线，伸直的大拇指与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
（3）环形电流磁场的磁感线环形电流磁场的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线，在环形的中心轴上，由对称性可知，磁感线是与环形导线的平面垂直的一条直线。
如图甲所示，环形电流方向与磁感线方向的关系也可以用右手定则来判断，如图乙所示，让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是圆环轴线上磁感线的方向；如图丙所示，让右手握住部分环形导线，伸直的大拇指与电流方向一致，则四指所指的方向就是围绕环形导线的磁感线的方向。
人教版 高二物理 选修3-1 第三章 磁场 知识点学案(含答案)
磁场复习学案姓名班级主题内容要求考点磁场及描述1．电流的磁场Ⅰ2．磁感应强度，磁感线，地磁场Ⅱ3．磁性材料，分子电流假说Ⅰ磁场对电流的作用力4．磁场对通电直导线的作用，安培力，左手定则Ⅱ5．磁电式电表原理Ⅰ磁场对运动电荷的作用力6．磁场对运动电荷的作用，洛伦兹力，带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ7．质谱仪，回旋加速器Ⅰ重点本章的重点是：描述磁场特性的基本物理量——磁感应强度，表达磁场对电流和运动电荷作用规律的基本公式和基本定则——安培力公式、洛伦兹力公式和左手定则．难点本章的难点是：磁感应强度的定义、洛伦兹力公式的导出、带电粒子在匀强磁场中的运动以及带电粒子在复合场中运动问题的分析方法等等，是教学中的难点，在教学中要十分注意讨论问题的逻辑和思想方法．热点纵观近几年高考，涉及本章知识点的题目年年都有，考查次数最多的是与洛伦兹力有关的带电粒子在匀强磁场或复合场中的运动，其次是与安培力有关的通电导体在磁场中的加速或平衡问题．一、磁现象天然磁石和人造磁铁都叫做永磁体，它们能吸引铁质物体的性质-叫磁性．如磁铁能吸引铁屑、铁钉等物质．磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极．能够自由转动的磁体，静止时指南的磁极叫做南极(S极)，指北的磁极叫做北极(N极)．自然界中的磁体总存在着两个磁极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．二、电流的磁效应丹麦物理学家奥斯特的贡献是发现了电流的磁效应．著名的奥斯特实验是把导线沿南北方向放置在指南的磁针上方，通电时磁针转动．三、磁场磁体与磁体之间、磁体与通电导线之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的．磁体的周围、电流的周围存在磁场．四、地球的磁场地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指向南北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角，简称磁偏角．一、磁感应强度的意义描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量．二、磁感应强度的方向1．磁感应强度的定义：描述磁场强弱的物理量．2．磁感应强度的方向：小磁针静止时N 所指的方向规定为该点的磁感应强度方向，简称为磁场方向．3．磁感应强度是矢量．三、磁感应强度的大小1．电流元：在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫做电流元．2．定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线所受的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫做通电导线所在处的磁感应强度，用B来表示．3．定义式：B＝F IL．单位：特斯拉，简称特，符号是T ．1 T＝1N A·m．一、磁感线1．在磁场中画出的一些曲线，曲线上每一点的切线都跟这点的磁感应强度的方向一致．2．在磁体的两极附近，磁场较强，磁感线较密．二、几种常见的磁场1．直线电流的磁场(1)磁感线是围绕电流的一圈圈的外疏内密的同心圆．(2)判断方法：磁感线的方向可以用安培定制（右手螺旋定则）确定．(3)安培定则：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流的方向一致，弯曲四指所指的方向就是磁感线环绕的方向．2．环形电流和通电螺线管的磁场环形电流安培定则的用法：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向．三、安培分子电流假说1．内容：在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流——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 ．如图甲所示．2．对有关磁现象的解释(1)磁化：软铁棒未被磁化前，内部分子电流取向 杂乱无章 ，磁场相互抵消，对外界不显磁性，在外界磁铁的磁化下，内部各分子电流 取向一致 ，形成磁极．如图乙所示．(2)失磁：由于激烈的分子热运动或机械运动使分子电流取向变得 杂乱无章 的结果． 四、匀强磁场1．定义：磁感应强度的 大小 、 方向 处处相同的磁场． 2．磁感线特点：匀强磁场的磁感线是一些 间隔相同的平行 直线． 五、磁通量1．定义：设在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S ，则B 与S 的乘积叫做穿过这个面积的 磁通量 ，简称磁通．用字母Φ表示磁通量． 2．定义式： Φ＝BS3．单位： 韦伯 ，简称韦 ，符号Wb ,1 Wb ＝1 T·m 2 ．比较项目磁感线电场线相 似 点意义形象地描述磁场方向和相对强弱而假想的线 形象地描述电场方向和相对强弱而假想的线方向线上各点的切线方向即该点的磁场方向，是磁针N 极受力方向 线上各点的切线方向即该点的电场方向，是正电荷受电场力的方向疏密 表示磁场强弱表示电场强弱特点在空间不相交、不中断 在空间不相交不中断不同点 是闭合曲线静电场中，电场线始于正电荷或无穷远处，止于负电荷或无穷远处，是不闭合的曲线一、安培力的方向1．安培力：磁场对 通电导线 的作用力． 2．方向——遵守左手定则二、几种常见的磁场的分布特点及安培定则 1．常见永磁体的磁场(如图)3．安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于__B和I 决定的平面．安培力大小的计算1．当B与I垂直时，F＝BIL．2．当B与I在同一直线上时，F＝0．电场力安培力研究对象点电荷电流元受力特点正电荷受力方向与电场方向相同，负电荷相反安培力方向与磁场方向和电流方向都垂直判断方法结合电场线方向和电荷正、负判断用左手定则判断一、洛伦兹力1．概念：运动电荷在磁场中受到的力．2．洛伦兹力的方向(1)左手定则：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，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．(2)负电荷受力方向与正电荷受力方向相反．3．洛伦兹力的大小一般公式：F＝qvB sinθ，其中θ是带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角．①当θ＝90°时，即v的方向与B的方向垂直时，F＝qvB，洛伦兹力最大．②当θ＝0°，即v的方向与B的方向平行时，F＝0，洛伦兹力最小．．洛伦兹力的作用效果特点由于洛伦兹力总是垂直于电荷运动方向，因此洛伦兹力总是不做功．它只能改变运动电荷的速度(即动量)的方向，不能改变运动电荷的速度(或动能)的大小电场力洛伦兹力作用对象静止或运动的电荷运动的电荷力的大小F电＝qE，与v无关F洛＝qvB sinα，与v有关，当B与v平行时，F洛＝0力的方向平行于电场方向同时垂直于速度方向和磁场方向对运动电荷的作用效果改变速度大小、方向，对运动电荷做功(除非初、末状态位于同一等势面)只改变运动电荷的速度方向，对运动电荷不做功一、带电粒子在匀强磁场中的运动1．实验探究(1)不加磁场时，电子束的径迹是一条直线(1)洛伦兹力不改变带电粒子速度的大小，或者说洛伦兹力对带电粒子不做功．(2)沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做圆周运动．洛伦兹力方向总与速度方向垂直，正好起到了提供向心力的作用．一、速度选择器如图所示，粒子所受的电场力FE＝qE，所受的洛伦兹力FB＝qvB，则由匀速运动的条件FE＝FB可得，v＝E/B，即满足比值的粒子都沿直线通过，与粒子的正负无关．除此之外，还应注意以下两点：1．若v＞EB或v＜EB，粒子都将偏离直线运动．粒子若从右侧射入，则不可能匀速通过电磁场，这说明速度选择器不仅对粒子速度的大小有选择，而且对速度的方向也有选择．2．要想使F E与F B始终相反，应将v、B、E三者中任意两个量的方向同时改变，但不能同时改变三个或者任一个方向，否则将破坏速度选择功能．2．加速：带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理得：qU ＝12m v2．①二、质谱仪1．原理图：如图所示：3．偏转：带电粒子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：Bqv ＝mv2r．②4．半径与质量关系：由①②两式可以求出粒子的半径r、质量m、比荷qm等．其中由r＝1B2mU质量变化．1．构造图：如图所示．回旋加速器的核心部件是两个 D 型盒 ．2．周期：高频交流电的周期与带电粒子在D 形盒中的运动周期 相同．粒子每经过一次加速，其轨道半径就大一些，粒子绕圆周运动的周期 不变 ． 3．最大动能：由qvB ＝mv 2r 和E K ＝12mv 2得E K ＝q 2B 2r 22m ，当r ＝R 时，有最大动能E km ＝q 2B 2R 22m (R 为D 形盒的半径)，即粒子在回旋加速器中获得的最大动能与q 、m 、B 、R 有关，与加速电压无关．(1)磁场的作用带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，周期T ＝2πmqB ，由此看出其周期与速率、半径均无关，带电粒子每次进入金属盒都运动相等的时间(半个周期)后平行电场方向进入电场，(2)电场的作用回旋加速器两个半圆形金属盒之间的缝隙区域存在周期性变化的并且垂直于两金属盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速． (3)交变电压的周期为保证带电粒子每次经过缝隙时都被加速，使之能量不断提高，需在缝隙两侧加上跟带电粒子在半圆形金属盒中运动周期相同的交变电压． 三、磁流体发电机如图是磁流体发电机，其原理是：等离子体喷入磁场B ，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到A 、B 板上，产生电势差．设板间距离为l ，当等离子体以速度v 匀速通过A 、B 板间时，A 、B 板上聚集的电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势．此时离子受力平衡：E 场q ＝Bqv ，即E 场＝Bv ，故电源电动势E ＝E 场l ＝Blv ．三、电磁流量计如图所示，一圆形导管直径为d ，用非磁性材料制成，其中可以导电的液体向左流动，导电流体中的自由电荷(正负离子)在洛伦兹力作用下横向偏转，a 、b 间出现电势差，当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a 、b 间的电势差就保持稳定，由Bqv ＝U d q ，可得v ＝U Bd ，流量Q ＝Sv ＝πd 24·U Bd ＝πdU4B．、霍尔效应如图所示，厚度为h ，宽度为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中．当电流按如图方向通过导体板时，在导体板的上侧面A 和下侧面A ′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时，电势差U 、电流I 和B 的关系为U ＝k IBd，式中的比例系数k 称为霍尔系数．一、带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的分析1．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径和周期 (1)带电粒子做匀速圆周运动的受力特征： F 洛＝F 向，即qvB ＝m v 2r ，所以轨迹半径r ＝mvqB ．(2)运动的周期：T ＝2πr v ＝2πmqB2．带电粒子在匀强磁场中做圆周(或部分圆周)运动的圆心、半径及时间的确定 (1)圆心的确定．带电粒子进入有界磁场后，其轨迹是一段圆弧，确定圆弧的圆心是解决问题的关键．在解决实际问题中，确定圆心的位置通常有如下两种方法：①已知带电粒子的入射方向和出射方向时，通过入射点和出射点作入射方向和出射方向的垂线，两条垂线的交点即粒子轨迹的圆心，如左下图所示．②已知入射方向和出射点的位置，可以通过入射点作入射方向的垂线，再做入射点和出射点连线的中垂线，两条垂线的交点就是粒子运动轨迹的圆心．如右上图所示． (2)运动半径的确定．做入射点、出射点对应的半径(或圆周上的其他点)，并作适当的辅助线建立直角三角形，利用直角三角形的边角关系结合r ＝mvqB 求解．(3)运动时间的确定．粒子在磁场中运动一周的时间为周期T ＝2πm /qB ，当粒子在有界磁场中运动的圆弧对的圆心角为α时，粒子在有界磁场中运动时间为t＝α360°T或t＝α2π公式t＝α360°T中的α以“度”为单位，公式t＝α2πT中的α以“弧度”为单位，两式中的T为粒子在无界磁场中运动的周期．由以上两式可知，带电粒子在有界磁场中运动的时间随转过的圆心角的增大而增大，与轨迹的长度无关．如图所示，带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁场的速度方向间的夹角φ叫做粒子的偏向角．偏向角φ等于入射点与出射点间的圆弧所对应的圆心角α，即φ＝α，如图所示．同时，入射点与出射点间的圆弧对应的圆心角α等于入射点与出射点间的弦与入射速度方向间夹角θ的2倍，即2θ＝α．3．有界磁场的径迹问题．(1)磁场边界的类型如图所示．(2)与磁场边界的关系．①刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切．②当速度v一定时，弧长(或弦长)越长，圆周角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长．③当速率v变化时，圆周角越大的，运动的时间越长．(3)有界磁场中运动的对称性．①从某一直线边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等；②在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出．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)受力情况恒力F＝Eq；大小、方向不变洛伦兹力F＝Bqv；大小不变，方向随v的改变而改变运动类型类平抛运动匀速圆周运动或其一部分运动轨迹抛物线圆或圆的一部分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)轨迹图象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 决电磁场问题把握三点：(1)明确电磁场偏转知识及磁场中做圆周运动的对称性知识； (2)画轨迹示意图，明确运动性质； (3)注意两个场中运动的联系．例一、在平面直角坐标xOy 中，第Ⅰ象限存在沿y 轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B ．一质量为m 、电荷量为q 的带正电的粒子从y 轴正半轴上的M 点以速度v 0垂直于y 轴射入电场，经x 轴上的N 点与x 轴正方向成θ＝60°角射入磁场，最后从y 轴负半轴上的P 点垂直于y 轴射出磁场，如图所示．不计粒子重力，求(1)M 、N 两点间的电势差UMN ；(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r ； (3)粒子从M 点运动到P 点的总时间t ．如图1所示，套在很长的绝缘直棒上带电的小球，其质量为m 、带电荷量为Q ，小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放在匀强电场和匀强磁场中，电场强度是E ，磁感应强度是B ，小球与棒的动摩擦因数为μ，求小球由静止沿棒下滑的最大加速度和最大速度．【答案】(1)3m v 22q(2)2m v 0qB(3)(33＋2π)m3qB答案：a max ＝g v max ＝mg ＋μQEμQB。
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专题二磁场对运动电荷的作用（课后用）
1．一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图所示，径迹上的每一小段可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变)．从图中可以确定()
A．粒子从a到b，带正电
B．粒子从b到a，带正电
C．粒子从a到b，带负电
D．粒子从b到a，带负电
2．每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来如图所示，地磁场可以改
变射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对
地球上的生命有十分重要的意义．假设有一个带正电的宇宙射线粒
子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它将()
A．向东偏转B．向南偏转
C．向西偏转D．向北偏转
3．如图所示，质量为m，带电荷量q的小球从P点静止释放，下落一
段距离后进入正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向左，磁场方
向垂直纸面向里，则小球在通过正交的电场和磁场区域时的运动情况是
()
A．一定做曲线运动
B．轨迹一定是抛物线
C．可能做匀速直线运动
D．可能做匀加速直线运动
4.带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用．下列表述正确的是()
A．洛伦兹力可以对带电粒子做功
B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能
C．洛伦兹力的大小与速度无关
D．洛伦兹力只改变带电粒子的速度方向
5.有关电荷受电场力和洛仑兹力的说法中，正确的是
A.电荷在磁场中一定受磁场力的作用
B.电荷在电场中一定受电场力的作用
C.电荷受电场力的方向与该处电场方向垂直
D.电荷若受磁场力，则受力方向与该处磁场方向垂直
6. 如图所示，用丝线吊一个质量为m的带电(绝缘)小球处于匀强磁场中，
空气阻力不计，当小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O
点时()
A．小球的动能不相同
B．丝线所受的拉力相同
C．小球所受的洛伦兹力相同
D．小球的向心加速度相同
7．圆形区域内有如图所示的匀强磁场，一束相同比荷的带电粒子对准
圆心O射入，分别从a、b两点射出，则从b点射出的粒子()
A．速率较小B．运动半径较小
C ．偏转角较小
D ．在磁场中的运动时间较短
8.如图所示，在正交的匀强电场和匀强磁场的区域内，电场方向竖直向下，电场强度大小为E ，匀强磁场的磁感应强度大小为B ，一电子沿垂直电场方向和磁场方向以水平向右速度v 0射入场区，则（）
A ．若0E
B υ>
，电子沿轨迹Ⅰ运动，射出场区时，速度v >v 0 B ．若0E B υ>
，电子沿轨迹Ⅱ运动，射出场区时，速度v <v 0 C ．若0E B
υ<，电子沿轨迹Ⅰ运动，射出场区时，速度v >v 0 D ．若0E B υ<
，电子沿轨迹Ⅱ运动，射出场区时，速度v <v 0 9．如图所示，一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入横截面为一正方形的匀强磁场区，在从ab 边离开磁场的电子中，下列判断正确的是( )
A ．从b 点离开的电子速度最大
B ．从b 点离开的电子在磁场中运动时间最长
C ．从b 点离开的电子速度偏转角最大
D ．在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹线一定重合
10.如图所示，一个带正电的小球沿光滑的水平绝缘桌面向右运动，速度的方向垂直于一个水平方向的匀强磁场，小球飞离桌子边缘落到地板上.设其飞行时间为1t ，水平射程为1s ,落地速率
为1v .撤去磁场，其余条件不变时，小球飞行时间为2t ，水平射程
为2s ,落地速率为2v ,则
A.1t ＜2t
B.1s ＞2s
C.1s ＜2s
D.1v =2v
11.如图所示，匀强电场E 竖直向下，匀强磁场B 垂直纸面向里.现有三个带有等量同种电荷的油滴a 、b 、c ，若将它们分别置入该区域中，油滴a 保持静止，油滴b 向左水平匀速运动，油
滴c 向右水平匀速运动，则三个油滴所受重力a G 、b G 、c G 的大小关系
正确的是
A ．a G >b G >c G B.b G >a G >c G
C.
b G >a G =
c G D.a G >b G =c G
12．如图所示，在z 轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应
强度为B ．在xoy 平面内从原点O 处沿与x 轴正方向成θ角(0<θ<π)以速率v 发射一个带正电的粒子（重力不计）．则下列说法中正确的是
A ．若v 一定，θ越大，则粒子在磁场中运动的时间越短
B ．若v 一定，θ越大，则粒子在离开磁场的位置距O 点越远
C ．若θ一定，v 越大，则粒子在磁场中运动的角速度越大
D ．若θ一定，v 越大，则粒子在磁场中运动的时间越短
13. 三个质子1、2和3分别以大小相等、方向如图所示的初速度v 1、v 2和v 3经过平板MN 上的小孔O 射入匀强磁场B ，磁场方向垂直纸面向里，整个装置处在
真空中，且不计重力．最终这三个质子打到平板MN 上的位置到小
孔的距离分别为s 1、s 2和s 3，则（）
A ．s 1＜s 2＜s 3
B ．s 2＞s 3＞s 1
C ．s 1=s 3＞s 2
D ．s 1=s 3＜s 2
14．一个带正电荷的小球从a 点出发水平进入正交垂直的匀强电场和匀
强磁场区域，电场方向竖直向上，某时刻小球运动到了b 点，则下列说
法正确的是( )
A ．从a 到b ，小球可能做匀速直线运动
B ．从a 到b ，小球可能做匀加速直线运动
C ．从a 到b ，小球动能可能不变
D ．从a 到b ，小球机械能可能不变
15．PQ 为一根足够长的绝缘细直杆，处于竖直的平面内，与水平夹角为θ斜放，空间充满磁感应强度B 的匀强磁场，方向水平如图所示。
一个质量为m ，带有负电荷的小球套在PQ 杆上，小球可沿杆滑动，球与杆之间的摩擦系数为μ（θμtan <），小球带电
量为q 。
现将小球由静止开始释放，则小球在沿杆下滑过程中：
（1）小球最大加速度为；
此时小球的速度为。
（2）下滑过程中，小球可达到的最大速度为。
16．电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术来实现的．电
子束经过电场加速后，以速度v 进入圆形匀强磁场区域，如下图所示．磁场区的中心为O ，半径为r ，磁场方向垂直于圆面，电子电量为e ．当不加磁场时，电子束将通过O 点而打到屏幕的中心M 点．为了让电子束射偏转一已知角度θ从而向上偏转到屏幕边缘处P 点，需要加一特定磁场，则此时所加磁场的磁感应强度B 的大小为，方向沿为。
17．质谱仪的构造如图所示，离子从离子源出来经过板间电压为U 的加
速电场后进人磁感应强度为B 的匀强磁场中，沿着半圆周运动而达到记
(⨯10-4s)
x v 0 图a
y O
⨯⨯⨯⨯⨯⨯
⨯⨯⨯⨯⨯⨯
⨯⨯⨯⨯⨯⨯ ⨯⨯⨯⨯⨯⨯ ⨯⨯⨯⨯⨯⨯
⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 录它的照相底片上，测得图中PQ 的距离为L ，则该粒子的荷质比q/m 为多大？
18.如图a 所示的平面坐标系xOy ，在整个区域内充满了匀强磁场，磁场方向垂直坐标平面，磁感应强度B 随时间变化的关系如图b 所示，开始时刻，磁场方向垂直纸面向内(如图)。
t =0时刻，有一带正电的粒子(不计重力)从坐标原点O 沿x 轴正向进入磁场，初速度为v 0=2⨯103m/s 。
已知正粒子的比荷为1.0⨯104C/kg ，其它有关数据见图中标示。
试求：
(1) 粒子在磁场中运动时的圆周半径及周期。
(2)t =4π3
⨯10-4s 时刻，粒子的坐标。
专题二 磁场对运动电荷的作用(课后用)答案
1．B2．A3．A 4.BD 5.BD 6. D7．CD 8.BC 9．AD 10.BD
11.B 12．A13.D 14．C
15．⑴a g v mg qB m ==sin ,cos /θθ⑵v mg qB m =+(sin cos )/θμθμ
16.【答案】2tan θer mv ，方向垂直纸面向外17．．
18. 解：（1）半径0.4m mv R qB
==周期42410s R T v ππ-==⨯ （2）粒子的坐标为（0.34m ，0.60m ）
专题二 磁场对运动电荷的作用(课后用)答案
1．B 2．A 3．A 4.BD 5.BD 6. D7．CD 8.BC 9．AD 10.BD
11.B 12．A 13.D 14．C
15．⑴a g v mg qB m ==sin ,cos /θθ⑵v mg qB m =+(sin cos )/θμθμ
16.【答案】2tan θer mv ，方向垂直纸面向外17．．
18. 解：（1）半径0.4m mv R qB
==周期42410s R T v ππ-==⨯ （2）粒子的坐标为（0.34m ，0.60m ）
专题二 磁场对运动电荷的作用(课后用)答案
1．B 2．A 3．A 4.BD 5.BD 6. D7．CD 8.BC 9．AD 10.BD
11.B 12．A 13.D 14．C
15．⑴a g v mg qB m ==sin ,cos /θθ⑵v mg qB m =+(sin cos )/θμθμ
16.【答案】2tan θer mv ，方向垂直纸面向外17．．
18. 解：（1）半径0.4m mv R qB
==周期42410s R T v ππ-==⨯ （2）粒子的坐标为（0.34m ，0.60m ）。