高二物理选修3-1第三章磁场第四节通电导线在磁场中受到的力磁场对磁极和电流的作用学案设计(答案不全)
2020-2021学年高二上学期物理人教版选修3-1课件：第三章第4节通电导线在磁场中受到的力
B.相互排斥,fa>fb D.相互排斥,fa<fb
【解析】选D。电键S闭合后,MM′、NN′中产生平行反向电流,据安培定则和左 手定则可知,两导线相互排斥,故A、C错误。电键S置于b处时,两段导线中的电流 较大,导线产生较强的磁场,对另一导线产生较大的安培斥力,即fa<fb,故B错误,D 正确。
知识点二 安培力的综合分析 1.安培力作用下导体运动情况的判断:
【解析】依题意,开关闭合后,电流方向从b到a,由左手定则可知,金属棒所受的安
培力方向竖直向下。
开关断开时,两弹簧各自相对于其原长伸长为
Δl1=0.5 cm。
由胡克定律和力的平衡条件得2kΔl1=mg
①
式中,m为金属棒的质量,k是弹簧的劲度系数,g是重力加速度的大小。
开关闭合后,金属棒所受安培力的大小为F=IBL ②
A.导体棒ab所受安培力大小为1.6×105 N B.光滑水平导轨长度至少为20 m C.该过程系统产生的焦耳热为3.2×106 J D.该过程系统消耗的总能量为1.76×106 J
【解析】选B、D。由安培力公式得,F=BIL=8×104 N,选项A错误;弹体由静止加
【典例示范】 【典例】如图所示,间距L=20 cm的两条平行光滑金属导轨,下端与一电源和定 值电阻相连,导轨平面跟水平面成30°角,电源电动势E=6.0 V,内阻r=0.4 Ω, 定值电阻R=0.8 Ω,电路其他部分电阻不计。导轨上水平放置一根金属棒MN。 若在导轨所在空间加一垂直导轨平面向上的匀强磁场,当磁感应强度B=1.0 T时, 金属棒MN恰好能静止在导轨上。g取10 m/s2。则: (1)电路中电流强度I是多大? (2)金属棒MN受到的安培力F是多大? (3)金属棒MN的质量m是多少?
高中物理人教版选修3-1第三章《磁场》
《高中物理》
选修3-1
第三章 《磁场》
3.1《磁现象和磁场》
（一）知识与技能 1．了解磁现象，知道磁性、磁极的概念。 2．知道电流的磁效应、磁极间的相互作用。 3．知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间 都是通过磁场发生相互作用的.知道地球具有磁性。 （二）过程与方法 利用类比法、实验法、比较法使学生通过对磁场的客观认识去 理解磁场的客观实在性。 （三）情感态度与价值观 通过类比的学习方法，培养学生的逻辑思维能力，体现磁现象 的广泛性 二．重点与难点： 重点：电流的磁效应和磁场概念的形成 难点：磁现象的应用 三、教具：多媒体、条形磁铁、直导线、小磁针若干、投影仪
ABCD ）
A．磁场中某处的磁感应强度大小，就是通以电 流I、长为L的一小段导线放在该处时所受磁场 力F与I、L的乘积的比值
B．一小段通电导线放在某处不受磁场力作用， 则该处一定没有磁场
C．一小段通电导线放在磁场中A处时受磁场力 比放在B处大，则A处磁感应强度比B处的磁感 应强度大
D．因为B =F/IL，所以某处磁感应强度的大小 与放在该处的通电小段导线IL乘积成反比
F
IL
F I
精确的实验研究表明：通电导线与磁场方向垂直时， 它受力的大小既与导线的长度L 成正比，又与导线中 的电流I 成正比，即与I和L的乘积 IL 成正比。
（1）同一磁场中 F
IL ，比值F/IL为恒量；
（2）不同磁场中，比值F/IL一般不同;
磁感应强度 1、定义： 在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场 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 2、定义式： 3、单位：
高二物理选修3-1第三章《磁场》复习提纲
高二物理选修3－1第三章《磁场》复习提纲一、知识要点1.磁场的产生⑴磁极周围有磁场。
(2)电流周围有磁场（奥斯特）。
2.磁场的基本性质磁场对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用(对磁极一定有力的作用；对电流只是可能有力的作用，当电流和磁感线平行时不受磁场力作用)。
这一点应该跟电场的基本性质相比较。
3.磁感应强度 ILF B （条件是匀强磁场中，或ΔL 很小，并且L ⊥B ）。
4.磁感线⑴用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线。
磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，也就是在该点小磁针静止时N 极的指向。
磁感线的疏密表示磁场的强弱。
⑵磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同）。
⑶要熟记常见的几种磁场的磁感线：⑷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。
5.磁通量如果在磁感应强度为B 的匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，其面积为S ，则定义B 与S 的乘积为穿过这个面的磁通量，用Φ表示。
Φ是标量，但是有方向（进该面或出该面）。
单位为韦伯，符号为W b 。
1W b =1T ∙m 2=1V ∙s=1kg ∙m 2/(A ∙s 2)。
可以认为磁通量就是穿过某个面的磁感线条数。
在匀强磁场磁感线垂直于平面的情况下，B =Φ/S ，所以磁感应强度又叫磁通密度。
在匀强磁场中，当B 与S 的夹角为α时，有Φ=BS sin α。
二、安培力 （磁场对电流的作用力）1.安培力方向的判定⑴用左手定则。
⑵用“同性相斥，异性相吸”（只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时）。
⑶用“同向电流相吸，反向电流相斥”（反映了磁现象的电本质）。
.只要两导线不是互相垂直的，都可以用“同向电流相吸，反向电流相斥”判定相互作用的磁场力的方向；当两导线互相垂直时，用左手定则判定。
2.安培力大小的计算：F =BLI地球磁场 通电直导线周围磁场 通电环行三、洛伦兹力1.洛伦兹力运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力，它是安培力的微观表现。
高中物理选修3-1知识点整理
高中物理选修3-1知识点整理要学好高中物理首先应培养学习物理的浓厚兴趣，在课堂上，认真听讲，提高听课的效率，课后还要学会整理知识点。
今天小编在这给大家整理了高中物理选修3-1知识点整理_高中物理知识要点，接下来随着小编一起来看看吧!高中物理选修3-1知识点(一)一、电动势(1)定义：在电源内部，非静电力所做的功W与被移送的电荷q的比值叫电源的电动势。
(2)定义式：E=W/q(3)单位：伏(V)(4)物理意义：表示电源把其它形式的能(非静电力做功)转化为电能的本领大小。
电动势越大，电路中每通过1C电量时，电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。
二、电源(池)的几个重要参数(1)电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关。
(2)内阻(r):电源内部的电阻。
(3)容量：电池放电时能输出的总电荷量。
其单位是：A·h，mA·h.高中物理选修3-1知识点(二)第三章知识点复习提纲一、知识要点1.磁场的产生⑴磁极周围有磁场。
(2)电流周围有磁场(奥斯特)。
2.磁场的基本性质磁场对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用(对磁极一定有力的作用;对电流只是可能有力的作用，当电流和磁感线平行时不受磁场力作用)。
这一点应该跟电场的基本性质相比较。
3.磁感应强度 (条件是匀强磁场中，或ΔL很小，并且L⊥B )。
4.磁感线⑴用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线。
磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，也就是在该点小磁针静止时N极的指向。
磁感线的疏密表示磁场的强弱。
⑵磁感线是封闭曲线(和静电场的电场线不同)。
地球磁场通电直导线周围磁场通电环行导线周围磁场⑶要熟记常见的几种磁场的磁感线：高中物理选修3-1知识点(三)一、电功和电功率(一)导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动，电场力所做的功称为电功。
适用于一切电路.包括纯电阻和非纯电阻电路。
1、纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件。
2020--2021学年人教版高二物理选修3—1第3章 磁场附答案
2020--2021人教物理选修3—1第3章磁场附答案人教选修3—1第三章磁场1、磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是()A．磁体的吸铁性B．磁极间的相互作用规律C．电荷间的相互作用规律D．磁场对电流的作用原理2、如图所示，两条通电直导线平行放置，长度为l1的导线中电流为I1，长度为l2的导线中电流为I2，l2所受l1的磁场力大小为F2，且由l1产生的磁场的磁感应强度方向在l2处垂直于纸面向外，其大小为()A．B＝F2I2l2B．B＝F2I1l1C．B＝F2I2l1D．B＝F2I1l23、如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。
圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为()A.1∶1 B．1∶2C．1∶4 D．4∶14、(双选)如图所示，在方框中有一能产生磁场的装置，现在在方框右边放一通电直导线(电流方向如图中箭头方向)，发现通电导线受到向右的作用力，则方框中放置的装置可能是()A B C D5、如图为电视机显像管的偏转线圈示意图，线圈中心O处的黑点表示电子枪射出的电子，它的方向垂直纸面向外，当偏转线圈中的电流方向如图所示时，电子束应()A．向左偏转B．向上偏转C．向下偏转D．不偏转6、(双选)回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。
设D形盒半径为R，若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f，则下列说法正确的是()A．质子被加速后的最大速度不可能超过2πfRB．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D．不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子7、如图所示，一半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为m、电荷量为q的正电荷(重力忽略不计)以速度v沿正对着圆心O的方向射入磁场，从磁场中射出时速度方向改变了θ角。
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。
高中物理磁场对通电导线的作用力 2人教版选修3-1
磁场对通电导线的作用力课前预备一、小小信息窗由于地磁场的存在，它屏蔽了宇宙射线，阻止了太阳风暴对地球的袭击，保护了地球生命的延续。
最新的研究成果显示，地球的磁极已经显露出向相反方向移动的征兆，科学家们认为，地球磁场也许即将反转。
如果有一天地球上的南极变成了北极，指南针指向北方，鸟类和其他对磁场敏感的动物将怎样辨别方向？几万年来，蜜蜂、鸽子、鲸鱼、鲑鱼、红龟、津巴布韦鼹鼠等动物一直依赖先天性的本能在磁场的指引下秋移春返，一旦磁场消失，它们的命运很难预测。
然而对于人类来说，最致命的打击莫过于直接暴露在强烈的紫外线辐射之下。
地球磁场真会反转吗？专家认为，地球磁场来自地球深处的地心部分，如图3-15所示。
固体地心，四周处在熔解状的铁和镍液体。
地心在金属液中的运动，产生了电流，形成了地球磁场。
浆凝固时，其中的铁总是按磁场方向排列。
专家把这图3-15一现象称为地球动力学，地球磁场是由地球动力支配的，地心周围的液体物质，总是处在不稳定状态，以非常缓慢的速度转动，一般大约每年移动一度。
如果受到某种干扰时，这个速度会变得越来越快，使原有的磁场偏离极地越来越远，最后发生南北极互换的现象。
由于矿物可以记录过去磁场的方向，科学家利用这一点，推出地球磁场大约每25万年反转1次，在地球45亿年的历史中，地磁的方向已经在南北方向反复变化了数百次。
二、要点综述1．安培力方向〔1〕左手定那么：伸出左手，使拇指与其它四个手指垂直，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，这时拇指所指的方向就是通电导线地磁场中所受安培力方向。
〔2〕理解：电流方向与磁场方向可以是任意夹角，但安培力方向总与电流垂直，总与磁场垂直，即总垂直电流与磁场所构成的平面。
注：电场力方向总与场强方向共线，安培力方向总与磁场方向垂直。
〔3〕安培力方向判别步骤：①明确研究对象；②用右手螺旋定那么或根据磁体的磁场特征，画出研究对象所在处的磁场方向；③由左手定那么判别安培力方向。
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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高二物理选修3-1第三章磁场第四节通电导线在磁场中受到的力磁场对磁极和电流的作用专题专项训练习题集【知识梳理】1．磁场性质是磁场对磁极的作用就是使磁极的N极指向磁场方向；磁场对电流的作用力即安培力方向遵循左手定则，安培力大小利用公式F=ILBsinθ计算。
2．磁场特性专题分为两种种经典题型：题型一为磁场对磁极的作用；题型二为磁体对电流的作用。
经典题型一：磁场对磁极的作用【典题训练】1．如图所示，把磁铁的N极靠近铁棒时，发现小磁针的S极被铁棒吸过来，这是由于（）A．铁棒在磁铁的磁场中被磁化了B．铁棒两端出现感应电荷C．铁棒内的分子电流取向变得杂乱无章造成的D．铁棒内的分子电流取向变得大致相同造成的2．如图所示，在条形磁铁周围放置有甲、乙、丙三个小磁针，小磁针N极指向正确的是：（）A．甲、乙、丙都正确B．甲、乙正确，丙错C．甲、丙正确，乙错D．乙、丙正确，甲错3．小磁针静止时的指向如图所示。
请你标出电磁铁的极性，并用笔画线代替导线给电磁铁绕线。
4．条形磁铁上部一小磁针平衡时N极指向如图所示，假定磁铁内部也有一小磁针，平衡时如图所示。
则下列说法正确的是（）A．磁铁c端是N极，d端是S极B．磁铁c端是S极，d端是N极C．小磁针a端是N极，b端是S极D．小磁针a端是S极，b端是N极5．如图所示，小磁针正上方的直导线与小磁针平行，当导线中有电流时，小磁针会发生偏转。
首先观察到这个实验现象的物理学家和观察到的现象是（）A．物理学家伽利略，小磁针的N极垂直转向纸内B．物理学家奥斯特，小磁针的S极垂直转向纸内C．大物理学家牛顿，但小磁针静止不动D．物理学家奥斯特，小磁针的N极垂直转向纸内6．用笔画线代替导线，将下图中元器件连成电路。
要求：（1）电池串联；（2）使小磁针静止时在图中所示位置；（3）滑动变阻器滑片向右移动时，电磁铁磁性减弱。
7．一个小磁针挂在大线圈内部、磁针静止时与线圈在同一平面内。
当大线圈中通以图示方向电流时，则（ ）A ．小磁针的N 极向纸面里转B ．小磁针的N 极向纸面外转C ．小磁针在纸面内向左摆动D ．小磁针在纸面内向右摆动8．如图所示，环形导线周围有三只小磁针a 、b 、c ，闭合开关S 后，三只小磁针N 极的偏转方向是（ ）A ．全向里B ．全向外C ．a 向里，b 、c 向外D ．a 、c 向外，b 向里9 ．如图所示，ab 、cd 是两根在同一竖直平面内的直导线，在两导线中央悬挂一个小磁针，静止时小磁针和直导线在同一竖直平面内，当两导线中通以大小相等的电流时，小磁针N 极向纸面里转动，则两导线中的电流方向（ ）A ．一定都是向上B ．一定都是向下C ．ab 中电流向下，cd 中电流向上D ．ab 中电流向上，cd 中电流向下10．如图所示，小磁针放置在螺线管轴线的左侧。
当螺线管通以恒定电流时，不计其它磁场的影响，小磁针静止时N 极的指向是（ ）A ．向左B ．向右C ．向上D ．向下11．如图所示，当S 闭合后，小磁针处在通电电流磁场中的位置正确的是（ ）12．小磁针处在如图所示的磁场中，小磁针的运动情况是（ ）A ．顺时针转动，最后静止，N 极指向左方B ．逆时针转动，最后静止，N 极指向右方C ．逆时针转动，最后静止，N 极指向左方D ．顺时针转动，最后静止，N 极指向右方13．通电螺旋管旁的小磁针静止如图所示，判断正确的是（ ）A ．螺旋管a 端为N 极，电源C 端为正极B ．螺旋管a 端为S 极，电源C 端为负极C ．螺旋管a 端为N 极，电源C 端为负极D ．螺旋管a 端为S 极，电源C 端为正极14．在图中，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针的上方时，磁针的S极向纸内偏转。
这一带电粒子束可能是（）A．向右飞行的正离子束B．向左飞行的正离子束C．向右飞行的负离子束D．向左飞行的负离子束15．如图所示在通电螺丝管内部中间的小磁针，静止时N极指向右端，下列说法正确的是（）A．电源c端为正极B．电源d端为正极C．通电螺丝管内部磁场从a指向bD．以上说法都错16．如图所示，在通电螺线管的磁场中，放有一个小磁针，当小磁针静止时，在下列各图中N极指向正确的是（）A．B． C．D．17．如图所示，在通电螺线管的周围和内部a、b、c、d四个位置分别放置了小磁针，小磁针涂黑的一端是N极。
图中正确表示小磁针静止时的位置是（）A．a B．b C．c D．d18．如图所示，弹簧秤下挂一条形磁铁，其中条形磁铁N极的一部分位于未通电的螺线管内，下列说法正确的是（）A．若将a接电源正极，b接负极，弹簧秤示数减小B．若将a接电源正极，b接负极，弹簧秤示数增大C．若将b接电源正极，a接负极，弹簧秤示数增大D．若将b接电源正极，a接负极，弹簧秤示数减小19．如图所示为通电螺线管的纵剖面图，试画出a、b、c、d四个位置上小磁针静止时N极的指向。
20．如图所示为通电螺线管的纵剖面图，“”和“⊙”分别表示导线中的电流垂直纸面流进和流出，图中四个小磁针（涂黑的一端为N极）静止时的指向一定画错了的是（）A．a B．b C．c D．d经典题型二：磁场对电流的作用力【典题训练】1．如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘线水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，“×”表示导线中电流的方向垂直于纸面向里。
电键S闭合后，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是（）A．水平向左B．水平向右C．竖直向下D．竖直向上2．如图所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方。
MN与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN垂直纸面向外运动，可以（）A．将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极B．将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极C．将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极D．将a、c端接在交流电源的一端，b、d端接在交流电源的另一端3．如图所示，一次家庭探究活动中，小明把一个正在发光的灯泡放到U形磁体中间，惊讶的发现灯丝在晃动，关于这个现象正确的说法是（）A．灯丝晃动是一种电磁感应现象B．灯丝晃动是内能转化为机械能C．灯丝晃动是受到磁体的吸引作用D．灯丝晃动是磁场对电流的作用4．如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心，且垂直于线圈平面，当线圈中通入如图方向的电流后，线圈的运动情况是（）A．线圈向左摆动B．线圈向右摆动C．从上往下看顺时针转动D．从上往下看逆时针转动5．如图所示，悬挂的线圈与条形磁铁位于同一平面内，当线圈中通入逆时针方向电流的瞬间，线圈将（）A．左边向里、右边向外，同时向磁铁靠近B．左边向外、右边向里，同时远离磁铁C．左边向外、右边向里，同时向磁铁靠近D．向磁铁靠近，但不转6．如图所示，可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流，不计通电导线的重力，仅在磁场力作用下，导线将如何移动（）A．从左向右看顺时针转动90º的同时向左移动B．从左向右看顺时针转动90º的同时向右移动C．从左向右看逆时针转动90º的同时向右移动SNID ．从左向右看逆时针转动90º的同时向左移动7．如图所示，有一轻蹄形磁体用悬线悬于O 点，在磁体的正下方有一水平放置的长直导线，当导线通以由左向右的电流时，蹄形磁体的运动情况将是（ ）A ．静止不动B ．向纸外运动C ．N 极向纸外转动，S 级向纸内转动D ．N 极向纸内转动，S 级向纸外转动8．放在台秤上的条形磁铁两极未知，为了探明磁铁的极性，在它中央的正上方固定一导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则（ ）A ．如果台秤的示数增大，说明磁铁左端是北极B ．如果台秤的示数增大，说明磁铁右端是北极C ．如果台秤的示数减小，说明磁铁右端是北极D ．无论如何台秤的示数都不可能变化9．如图所示，条形磁铁放在粗糙水平面上，中点的左上方有一导线，导线中通有垂直于纸面向里的电流后，与未通电时相比，关于磁铁对水平面的压力F N 大小的变化情况和水平面对磁铁的摩擦力F f 的方向，下列说法中正确的是（ ）A ．F N 变大，F f 向左B ．F N 变大，F f 向右C ．F N 变小，F f 向左D ．F N 变小，F f 向右10．如图所示，条形磁铁放在光滑的斜面上，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F N1，当导线中有电流流过时，磁铁对斜面的压力为F N2，此时弹簧的伸长量减小了，则（ ）A. F N1＜F N2，A 中电流方向向内B. F N1＜F N2，A 中电流方向向外C. F N1＞F N2，A 中电流方向向内D. F N1＞F N2，A 中电流方向向外11．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F N1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为F N2，则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是（ ）A ．F N1<F N2，弹簧的伸长量增大B ．F N1=F N2，弹簧的伸长量减小C ．F N1>F N2，弹簧的伸长量增大D ．F N1>F N2，弹簧的伸长量减小12．在匀强磁场中，有一段5cm 的导线和磁场垂直。
当导线通过的电流是1A 时，受磁场的作用力是0.1N ，那么磁感应强度B= T ；现将导线长度增大为原来的3倍，通过电流减小为原来的一半，那么磁感应强度B= T ，导线受到的安培力F= N 。
13．有一段通电直导线长为1cm，电流强度为5A，把它放入匀强磁场某处时受到的磁场力为0.1N，则该匀强磁场的磁感应强度B的大小可能为（）A ．1T B．3T C．2T D．2.5T14．如图所示，直导线处于足够大的匀强磁场中，与磁感线成θ=30°，导线中通过的电流为I，为了增大导线所受的磁场力，可采取下列四种办法，其中可行的是（）A．增大电流I B．增加直导线的长度C．使导线在纸面内顺时针转30°D．使导线在纸面内逆时针转60°15．在赤道上，地磁场可看成是沿南北方向的匀强磁场，磁感应强度大小是0.5×10-4T，赤道上有一根直导线，长2m，通过的电流30A，则地磁场对这根导线的作用力大小和方向如何？16．有一通电金属导线在赤道上方，东西方向水平放置，电流方向向东，它受到地磁场的作用力方向为（）A．竖直向下B．竖直向上C．向南D．向北17．有一通电金属导线在赤道上方，竖直放置，电流方向从上往下，它受到地磁场的作用力方向为（）A．向东B．向西C．向南D．向北18．目前世界上输送功率最大的直流输电工程——哈(密)郑(州)特高压直流输电工程已正式投运。