上课用磁场复习[1]

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回 旋 加 速 器
名师1号P284第6、9题；P297第13题
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⑵叠加场（电场、磁场、重力场中只少有两个同时出现在同一区域） ◆速度选择器
①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 ②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） ③对于确定的速度选择器有确定的入口与出口。
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穿过两面积的磁通量相等吗？
２Ｒ
R
穿过两面积的磁通量相等吗？
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S B S
α
B
两面积内的磁通量相等吗？
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例1、如图所示，大圆导线环A中通有电流 I，方向 如图。另在导线环所在的平面画了一个圆B，它 的一半面积在A环内，一半面积在A环外。则圆B 内的磁通量下列说法正确的是： • （A）圆B内的磁通量垂直纸面向外 • （B）圆B内的磁通量垂直纸面向里 • （C）圆B内的磁通量为零 • （D）条件不足，无法判断
★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)
F 单位：特斯拉（T） ⑵表达式：B IL ⑶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
8、理解与巩固 ⑴电流磁场方向的判断 ★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
mv r qB 2m
第一课时
磁场的描述、磁场对电流的作用
一、磁场的描述 1、磁场的产生 ⑴磁体的周围存在磁场（与电场一样是一种特殊物质） ⑵电流周围存在磁场 奥斯特实验 南北放置 电流 产生 磁场 (3)运动 电荷产 生磁场
导线通电后 发生偏转
⑵磁体 对放入其中的磁体、 对电流 电流、运动电荷有力 的作用 的作用 ⑴ 同名磁极相互排斥 异名磁极相互吸引
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例7:如图所示,粗细均匀的金属杆长为0.5m,质量为 10g,悬挂在两根轻质绝缘弹簧下端,并处于垂直纸面 向外的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B = 0.49T.弹 簧的劲度系数k = 9.8N/m.试求弹簧不伸长时,通入 金属杆中的电流大小和方向?要使金属杆下降落1cm 后能够静止下来,通入金属杆中的电流大小和方 向?要使金属杆上升1cm后静 止,则通入的电流大小和方向 又如何?
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• 例8:在磁感应强度B = 0.08T,方向竖直向下的匀 强磁场中,一根长l1 = 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 θ=300处时由静止开始摆 下,求横杆通过最低点 的瞬时速度大小.
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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
带电粒子 在电场磁 场中的运 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）
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例题
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？
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★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v０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
I∥ B ，F安=0 I⊥ B ，F安=BIL 方向：左手定则
大小 电流表的工作原理
v∥B，f洛=0 大小 v⊥B， f =qvB 洛
方向：左手定则 磁场对运动电荷的作用 轨道半径
带电粒子在 匀强磁场中 运动周期 T qB 做匀速圆周 运动 质谱仪 重要应用 回旋加速器 ……
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2014-5-Biblioteka 633三、带电体在复合场中的运动 1、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： ⑴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。 ⑵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。 ◆带电体在复合场中受力情况复杂运动情况多变，往往出现临 界问题，应以题中“最大”、“最高”、“至少”等词语为突 破口，挖掘隐含条件，根据临界条件列出辅助方程，再与其它 方程联立求解。
O
V θ B P
L A
O
M O,
N
A
V
d B 300 V
S
O
B
图1 一、带电粒子 在半无界磁场 中的运动
O r1
P 图3 二、带电粒子 在圆形磁场中 的运动
三、带电粒子在 图5 长足够大的长方 形磁场中的运动
l
+q V
V l
图6 四、带电粒子在正方 形磁场中的运动
五、带电粒子在环 2014-5-16 状磁场中的运动
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第二课时
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=qvB 当v ∥B时，电荷不受洛仑兹力 F洛 当v ⊥B时，电荷所受洛仑兹力最大
当v与B成θ角时，F洛=qvBsinθ 2、方向：用左手定则判断
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本质，安培力是洛仑兹力的宏观表现
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
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2、带电体在复合场中运动问题分析 ⑴组合场（电场与磁场没有同时出现在同一区域） ★
试
质谱仪
名师1号P293第13题
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2、磁场的基本性质
⑶电流 对电流 的作用
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3、磁体间相互作用的本质 磁体
磁场
磁体或电流
磁体
4、磁现象的电本质
在原子、分子等物质微粒内部存在一种环形电流— 安培分子 —分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小 电流假说： 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 磁化 消磁 显磁性
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例、有两条垂直交叉但不接触的导线，通 以大小相等的电流，方向如图所示，问哪 些区域中某些点的磁感强度B可能为零？ ( ) E A．仅在象限Ⅰ； B．仅在象限Ⅱ； C．在象限Ⅲ； I D．在象限Ⅰ、Ⅳ； E．在象限Ⅱ、Ⅳ． I
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7、磁感应强度 描述磁场的强弱与方向的物理量 ⑴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。
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 定量描述：磁感应强度 形象描述：磁感线 条形磁铁
磁场的描述
B
F IL
磁
几种典型磁场 的磁感线分布
蹄形磁铁 匀强磁场 直线电流 环形电流 通电螺线管 地磁场
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场
磁场对电流的作用
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9.磁通量
• 磁通量：穿过某一面积磁感线的条数(用Φ表示) 大小：Φ=BS (S为垂直于磁场的面积) 标量：没有方向，它只是条数，但有正负 单位：韦伯(Wb) • 磁通密度： B = Φ/ S --------磁感应强度又叫磁通密度 • --------垂直穿过1m2面积的磁感线条数． 1T=1Wb/m2。 • 在匀强磁场中，当B与S的夹角为α时，有 Φ=BSsinα。
★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 θ角．试求粒子的运动速度v以及在磁场中 运动的时间t．
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4、带电粒子在有界磁场中运动问题分类解析
F=BIL (B⊥I) L为在磁场中的有效长度
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2、通电导线在安培力作用下运动的定性判断
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总结：通电导体在安培力作用下的运动