磁場(chǎng)及其描述 知識(shí)要點(diǎn)梳理.doc

磁場(chǎng)及其描述 知識(shí)要點(diǎn)梳理知識(shí)點(diǎn)二：電流的磁效應(yīng)1電流對(duì)小磁針的作用1820年，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)線通電后，其下方與導(dǎo)線平行的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，如圖所示。說(shuō)明：在做奧斯特實(shí)驗(yàn)時(shí)，為排除地球磁場(chǎng)的影響，小磁針應(yīng)南北放置，通電導(dǎo)線也應(yīng)南北放置。2磁鐵對(duì)通電導(dǎo)線的作用如圖所示，磁鐵會(huì)對(duì)通電導(dǎo)線產(chǎn)生力的作用，使導(dǎo)體棒偏轉(zhuǎn)。3電流和電流間的相互作用如圖所示，有互相平行而且距離較近的兩條導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中分別通以方向相同和方向相反的電流時(shí)，觀察到發(fā)生的現(xiàn)象是：同向電流相吸，異向電流相斥。 知識(shí)點(diǎn)三：磁場(chǎng)：1定義磁體或電流周圍存在一種特殊物質(zhì)，能夠傳遞磁體與磁體、磁體與電流之間、電流與電流之間的相互作用，這種特殊的物質(zhì)叫磁場(chǎng)。（說(shuō)明：所有的磁作用都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的，磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，是物質(zhì)存在的另一種形式，是客觀存在的。2磁場(chǎng)的基本性質(zhì)對(duì)放入其中的磁極、電流或運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生力的作用。3磁場(chǎng)的產(chǎn)生（1）永磁體周圍存在磁場(chǎng)；（2）電流周圍存在磁場(chǎng)電流的磁效應(yīng)；（3）運(yùn)動(dòng)的電荷周圍存在磁場(chǎng)磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。電流是大量運(yùn)動(dòng)電荷形成的，所以運(yùn)動(dòng)電荷周圍空間也有磁場(chǎng)。靜止電荷周圍空間沒(méi)有磁場(chǎng)。4磁場(chǎng)的方向在磁鐵周圍的不同位置放置一些小磁針，發(fā)現(xiàn)小磁針靜止時(shí)，指向各不相同如圖所示，這表明磁場(chǎng)中不同位置力的作用方向不同，因此磁場(chǎng)具有方向性。 物理學(xué)上規(guī)定：小磁針靜止時(shí)N極所指的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場(chǎng)的方向。知識(shí)點(diǎn)四：磁現(xiàn)象的電本質(zhì)1安培分子電流假說(shuō)的內(nèi)容安培認(rèn)為，在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流分子電流，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，分子的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極。2安培假說(shuō)對(duì)有關(guān)磁現(xiàn)象的解釋（1）磁化現(xiàn)象：一根軟鐵棒，在未被磁化時(shí)，內(nèi)部各分子電流的取向雜亂無(wú)章，它們的磁場(chǎng)互相抵消，對(duì)外不顯磁性；當(dāng)軟磁棒受到外界磁場(chǎng)的作用時(shí)，各分子電流取向變得大致相同時(shí)，兩端顯示較強(qiáng)的磁性作用，形成磁極，軟鐵棒就被磁化了。（2）磁體的消磁：磁體的高溫或猛烈敲擊，即在激烈的熱運(yùn)動(dòng)或機(jī)械運(yùn)動(dòng)影響下，分子電流取向又變得雜亂無(wú)章，磁體磁性消失。3磁現(xiàn)象的電本質(zhì)磁鐵的磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)一樣，都是由運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生的。說(shuō)明：根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)理論，原子由原子核和核外電子組成，原子核帶正電，核外電子帶負(fù)電，核外電子在庫(kù)侖引力作用下繞核高速旋轉(zhuǎn)，形成分子電流。在安培生活的時(shí)代，由于人們對(duì)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)尚不清楚，所以稱為“假說(shuō)”。但是現(xiàn)在，“假設(shè)”已成為真理。分子電流假說(shuō)揭示了電和磁的本質(zhì)聯(lián)系，指出了磁性的起源：一切磁現(xiàn)象都是由運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生的。知識(shí)點(diǎn)五：地球的磁場(chǎng)1地磁場(chǎng)地球本身是一個(gè)磁體，附近存在的磁場(chǎng)叫地磁場(chǎng)，地磁的南極在地球北極附近，地磁的北極在地球的南極附近。地磁體周圍的磁場(chǎng)分布與條形磁鐵周圍的磁場(chǎng)分布情況相似。指南針?lè)旁诘厍蛑車闹改厢橃o止時(shí)能夠指南北，就是受到了地磁場(chǎng)作用的結(jié)果。2磁偏角地球的地理兩極與地磁兩極并不重合，磁針并非準(zhǔn)確地指南或指北，其間有一個(gè)交角，叫地磁偏角，簡(jiǎn)稱磁偏角。說(shuō)明：地球上不同點(diǎn)的磁偏角的數(shù)值是不同的。磁偏角隨地球磁極緩慢移動(dòng)而緩慢變化。地磁軸和地球自轉(zhuǎn)軸的夾角約為11。 知識(shí)點(diǎn)六：磁感線1定義在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致，這樣的曲線就叫做磁感線。2特點(diǎn)（ 1）磁感線的疏密反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線越密的地方表示磁場(chǎng)越強(qiáng)，磁感線越疏的地方表示磁場(chǎng)越弱。（2）磁感線上每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。（3）磁場(chǎng)中的任何一條磁感線都是閉合曲線，在磁體外部由N極到S極，在磁體內(nèi)部由S極到N極。磁感線是為了形象地描述磁場(chǎng)而在磁場(chǎng)中假想出來(lái)的一組有方向的曲線，并不是客觀存在于磁場(chǎng)中的真實(shí)曲線。磁感線與電場(chǎng)線類似，在空間不能相交，不能相切，也不能中斷。 知識(shí)點(diǎn)七：幾種電流的磁場(chǎng)方向的判斷和磁感線的畫(huà)法1磁鐵周圍的磁感線分布 2通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)（1）安培定則：右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向，這個(gè)規(guī)律也叫右手螺旋定則。（2）磁感線分布如圖所示：說(shuō)明：通電直導(dǎo)線周圍的磁感線是以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓，實(shí)際上電流磁場(chǎng)應(yīng)為空間圖形。直線電流的磁場(chǎng)無(wú)磁極。磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與距導(dǎo)線的距離有關(guān)，離導(dǎo)線越近磁場(chǎng)越強(qiáng)，離導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場(chǎng)越弱。圖中的“”號(hào)表示磁場(chǎng)方向垂直進(jìn)入紙面，“”表示磁場(chǎng)方向垂直離開(kāi)紙面。3環(huán)形電流的磁場(chǎng)（1）安培定則：讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁感線的方向。（2）磁感線分布如圖所示：（3）幾種常用的磁感線不同畫(huà)法。說(shuō)明：環(huán)形電流的磁場(chǎng)類似于條形磁鐵的磁場(chǎng)，其兩側(cè)分別是N極和S極。由于磁感線均為閉合曲線，所以環(huán)內(nèi)、外磁感線條數(shù)相等，故環(huán)內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)，環(huán)外磁場(chǎng)弱。環(huán)形電流的磁場(chǎng)在微觀上可看成無(wú)數(shù)根很短的直線電流的磁場(chǎng)的疊加。4通電螺線管的磁場(chǎng)（1）安培定則：用右手握住螺線管，讓彎曲時(shí)四指的方向跟電流方向一致，大拇指所指的方向就是螺線管中心軸線上的磁感線方向。（2）磁感線分布：如圖所示。（3）幾種常用的磁感線不同的畫(huà)法。說(shuō)明：通電螺線管的磁場(chǎng)分布：外部與條形磁鐵外部的磁場(chǎng)分布情況相同，兩端分別為N極和S極。管內(nèi)（邊緣除外）是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)分布由S極指向N極。環(huán)形電流宏觀上其實(shí)就是只有一匝的通電螺線管，通電螺線管則是由許多匝環(huán)形電流串聯(lián)而成的。因此，通電螺線管的磁場(chǎng)也就是這些環(huán)形電流磁場(chǎng)的疊加。不管是磁體的磁場(chǎng)還是電流的磁場(chǎng)，其分布都是在立體空間的，要熟練掌握其立體圖、縱截面圖、橫截面圖的畫(huà)法及轉(zhuǎn)換。5勻強(qiáng)磁場(chǎng)（1）定義：在磁場(chǎng)的某個(gè)區(qū)域內(nèi)，如果各點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向都相同，這個(gè)區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)。（2）磁感線分布特點(diǎn)：間距相同的平行直線。（3）產(chǎn)生：距離很近的兩個(gè)異名磁極之間的磁場(chǎng)除邊緣部分外可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場(chǎng)；相隔一定距離的兩個(gè)平行放置的線圈通電時(shí)，其中間區(qū)域的磁場(chǎng)也是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示：知識(shí)點(diǎn)八：磁感應(yīng)強(qiáng)度1磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度；描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，用符號(hào)“B”表示。（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向即磁場(chǎng)的方向：小磁針靜止時(shí)N極所指的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，簡(jiǎn)稱為磁場(chǎng)的方向。2磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。?）電流元定義：物理學(xué)中把很短一段通電導(dǎo)線中的電流I與導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL叫作電流元。理解：孤立的電流元是不存在的，因?yàn)橐箤?dǎo)線中有電流，就必須把它連到電源上。（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度定義：在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電直導(dǎo)線，受到的磁場(chǎng)力的作用F，跟電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL的比值，叫作通電直導(dǎo)線所在處的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。物理意義：磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量。公式：B=F / IL。單位：在國(guó)際單位單位中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉，簡(jiǎn)稱特，符號(hào)是T。即。B是矢量，其方向就是磁場(chǎng)方向，即小磁針靜止時(shí)N極所指的方向。說(shuō)明：磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映磁場(chǎng)性質(zhì)的物理量，是由磁場(chǎng)自身決定的，與是否引入電流無(wú)關(guān)，與引入的電流是否受力無(wú)關(guān)，因?yàn)橥妼?dǎo)線取不同方向時(shí)，其受力大小不盡相同，在定義磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，式中F是直導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)時(shí)受到的磁場(chǎng)力。磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是該處磁場(chǎng)的方向，而不是F的方向。知識(shí)點(diǎn)九：磁通量1定義設(shè)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面，面積為S，把B與S的乘積叫做穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量，用字母表示。2物理意義穿過(guò)某一面的磁感線條數(shù)。3公式（1）公式：=BS。（2）公式運(yùn)用的條件： a勻強(qiáng)磁場(chǎng)；b磁感線與平面垂直。（3）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，若磁感線與平面不垂直，公式=BS中的S應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積。此時(shí)，式中即為面積S在垂直于磁感線方向的投影，我們稱為“有效面積”。 4單位在國(guó)際單位制中，磁通量的單位是韋伯，簡(jiǎn)稱韋，符號(hào)是Wb。1 Wb=1 Tm2。5磁通密度磁感線越密的地方，穿過(guò)垂直單位面積的磁感線條數(shù)越多，反之越少，因此穿過(guò)單位面積的磁通量磁通密度，它反映了磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，在數(shù)值上等于磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，B =/S。 1建立事物之間的內(nèi)在聯(lián)系是科學(xué)探究的重要的思想方法不同的物理現(xiàn)象之間存在著內(nèi)在聯(lián)系，建立事物之間的內(nèi)在聯(lián)系是科學(xué)探究的重要的思想方法。2假設(shè)法安培分子電流的假說(shuō)很好地解釋了多種磁的現(xiàn)象；假說(shuō)法是科學(xué)探索和發(fā)現(xiàn)的重要方法。3磁場(chǎng)和電場(chǎng)的比較電場(chǎng)磁場(chǎng)產(chǎn)生電荷周圍存在電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小電場(chǎng)強(qiáng)度：E= F / q，是反映電場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量，其中q為檢驗(yàn)電荷磁感應(yīng)強(qiáng)度：B=F/IL是反映磁場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量。其中IL為檢驗(yàn)電流元，磁場(chǎng)力F與電流I的方向有關(guān)，當(dāng)I垂直于B時(shí)，F(xiàn)最大方向規(guī)定：正電荷在電場(chǎng)中的受力方向?yàn)樵擖c(diǎn)的電場(chǎng)方向規(guī)定：小磁針N極在磁場(chǎng)中的受力方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場(chǎng)方向相互作用同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引4磁感線與電場(chǎng)線的比較 電場(chǎng)線磁感線相似點(diǎn)引入目的形象描述場(chǎng)而引入的假想線，實(shí)際不存在疏密場(chǎng)的強(qiáng)弱切線方向場(chǎng)的方向是否相交不相交（電場(chǎng)中無(wú)電荷空間不相交）不同點(diǎn)起始于正電荷，終止于負(fù)電荷閉合曲線說(shuō)明：從電場(chǎng)、磁場(chǎng)的概念理解兩種場(chǎng)線的相似點(diǎn)：矢量性線的切線，強(qiáng)弱線的疏密，方向的唯一性空間任一點(diǎn)場(chǎng)線不相交。從兩種場(chǎng)線的區(qū)別理解兩種場(chǎng)的區(qū)別：電場(chǎng)線電荷有正、負(fù)電場(chǎng)線有始終；磁感線N、S極不可分離磁感線閉合。5對(duì)磁通量的理解（1）磁通量是標(biāo)量，但有正、負(fù)之分，磁通量的正負(fù)號(hào)既不表示大小也不表示方向，它表示穿過(guò)或穿出曲面的磁通量。（2）磁感線是閉合曲線（不同于靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線），所以穿過(guò)任意閉合曲面的磁通量一定為零，即=0。例如一個(gè)球面，磁感線只要穿入球面，就一定穿出球面，穿過(guò)磁感線的凈條數(shù)為零，即磁通量為零。（3）磁通量是針對(duì)某個(gè)面來(lái)說(shuō)的，與給定的線圈的匝數(shù)多少無(wú)關(guān)。即在有關(guān)磁通量的計(jì)算時(shí)，不需考慮線圈的匝數(shù)n。6求解磁通量的變化量的方法（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，有效面積S變化，則。如圖所示，金屬三角形框架MON與導(dǎo)體棒DE構(gòu)成回路，處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中與磁場(chǎng)垂直，若B=0.1 T，DE從O點(diǎn)出發(fā)，向右以1 m / s的速度勻速運(yùn)動(dòng)4 s時(shí)，回路中磁通量的變化是： 。（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化，磁感線穿過(guò)的有效面積S不變，則穿過(guò)回路中的磁通量的變化是： 。 如在上圖中，若令S=8 m2保持不變，而B(niǎo)從0.1 T變?yōu)?.8 T，則穿過(guò)回路的磁通量的變化量 。（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度B和回路面積S同時(shí)發(fā)生變化的情況，則。在圖中，若回路面積從S0=8 m2變到St=18 m2，磁感應(yīng)強(qiáng)度B同時(shí)從B0= 0.1 T變到Bt=0.8 T，則回路中的磁通量的變化是：。注意：常見(jiàn)錯(cuò)誤算法：。 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的作用 知識(shí)點(diǎn)一：磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力安培力的方向要點(diǎn)詮釋：1安培力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力稱為安培力。2安培力的方向左手定則（1）左手定則伸開(kāi)左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)，讓磁感線穿過(guò)手心，讓伸開(kāi)的四指指向電流方向，那么大拇指所指方向即為安培力方向。（2）安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I三者的方向關(guān)系：，即安培力垂直于電流和磁感線所在的平面，但B與I不一定垂直。判斷通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力時(shí)，注意一定要用左手，并注意各方向間的關(guān)系。若已知B、I方向，則方向確定；但若已知B（或I）和方向，則I（或B）方向不確定。3電流間的作用規(guī)律同向電流相互吸引，異向電流相互排斥。知識(shí)點(diǎn)二：磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力安培力的大小要點(diǎn)詮釋：1安培力大小的公式表述（1）通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，它受力的大小與I和L的乘積成正比。公式：。說(shuō)明：B為比例系數(shù)，與導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流的大小都無(wú)關(guān)。不同的磁場(chǎng)中，B的值是不同的。B應(yīng)為與電流垂直的值，即式子成立條件為：B與I垂直。（2）當(dāng)B與I成角時(shí)，是B與I的夾角。推導(dǎo)過(guò)程：如圖所示，將B分解為垂直電流的和沿電流方向的，B對(duì)I的作用可用B1、B2對(duì)電流的作用等效替代，。2幾點(diǎn)說(shuō)明（1）通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，F(xiàn)=BIL最大；平行時(shí)最小，F(xiàn)=0。（2）B對(duì)放入的通電導(dǎo)線來(lái)說(shuō)是外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。（3）導(dǎo)線L所處的磁場(chǎng)應(yīng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)；在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，公式僅適用于很短的通電導(dǎo)線（我們可以把這樣的直線電流稱為直線電流元）。（4）式中的L為導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向的有效長(zhǎng)度。如圖所示，半徑為r的半圓形導(dǎo)線與磁場(chǎng)B垂直放置，當(dāng)導(dǎo)線中通以電流I時(shí)，導(dǎo)線的等效長(zhǎng)度為2 r，故安培力F=2BIr。知識(shí)點(diǎn)三：磁場(chǎng)對(duì)通電線圈的作用電動(dòng)機(jī)要點(diǎn)詮釋：如圖所示，把一個(gè)通電的矩形線圈ABCD放入磁場(chǎng)中，線圈ABCD可看作四段直導(dǎo)線。當(dāng)線圈平面和磁感應(yīng)線平行時(shí)，BC邊和DA邊與磁感應(yīng)線平行，不受磁場(chǎng)力的作用，而AB邊和CD邊中電流方向相反，兩邊受到磁場(chǎng)力的方向相反，且不在同一條直線上，在這兩個(gè)力的作用下，沿OO向里看，線圈沿OO軸做順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到垂直磁感應(yīng)線的位置時(shí)(通常稱平衡位置)，整個(gè)線圈受到一對(duì)平衡力的作用，最后停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 直流電動(dòng)機(jī)就是利用通電線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的原理制成的。為了讓線圈能持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈由于慣性剛轉(zhuǎn)過(guò)平衡位置時(shí)，立即改變線圈中的電流的方向，從而改變線圈受力的方向，線圈就能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去。直流電動(dòng)機(jī)因此安裝了換向器(最簡(jiǎn)單的換向器是兩個(gè)彼此絕緣的金屬半環(huán))，它的作用是：每當(dāng)線圈剛越過(guò)平衡位置時(shí)，就自動(dòng)改變線圈中的電流方向，從而使線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去。知識(shí)點(diǎn)四：磁電式電流表要點(diǎn)詮釋：1電流表的構(gòu)造磁電式電流表的構(gòu)造如圖所示。在蹄形磁鐵的兩極間有一個(gè)固定的圓柱形鐵芯，鐵芯外面套有一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁框，在鋁框上繞有線圈。鋁框的轉(zhuǎn)軸上裝有兩個(gè)螺旋彈簧和一個(gè)指針，線圈的兩端分別接在這兩個(gè)螺旋彈簧上，被測(cè)電流經(jīng)過(guò)這兩個(gè)彈簧流入線圈。2電流表的工作原理如圖所示，設(shè)線圈所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，線圈長(zhǎng)度為L(zhǎng)，寬為d，匝數(shù)為n，當(dāng)線圈中通有電流I時(shí)，安培力對(duì)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生力矩：，安培力的大小為：F=nBIL。故安培力的力矩大小為M1=nBILd。當(dāng)線圈發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不論通過(guò)電線圈轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都跟磁感線平行，安培力的力矩不變。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)角時(shí)，這時(shí)指針偏角為角，兩彈簧產(chǎn)生阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的扭轉(zhuǎn)力矩為M2，對(duì)線圈，根據(jù)力矩平衡有M1=M2。設(shè)彈簧材料的扭轉(zhuǎn)力矩與偏轉(zhuǎn)角成正比，且為M2=k。由nBILd=k得。其中k、n、B、I、d是一定的，因此有。由此可知：電流表的工作原理是指針的偏角的值可以反映I值的大小，且電流表刻度是均勻的，對(duì)應(yīng)不同的在刻度盤上標(biāo)出相應(yīng)的電流值，這樣就可以直接讀取電流值了。規(guī)律方法指導(dǎo)1控制變量法在研究安培力的大小和方向的過(guò)程中，運(yùn)用了控制變量法。2安培力作用下的物體運(yùn)動(dòng)方向的判斷方法（1）電流元受力分析法：把整段電流等效為很多段直線電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元受安培力的方向，從而判斷出整段電流元所受合力的方向，最后確定運(yùn)動(dòng)方向。（2）特殊位置分析法：把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置（如轉(zhuǎn)過(guò)90）后，再判斷所受安培力方向，從而確定運(yùn)動(dòng)方向。（3）等效分析法：環(huán)形電流可以等效成條形磁鐵，條形磁鐵也可以等效成環(huán)形電流，通電螺線管可等效成很多的環(huán)形電流來(lái)分析。（4）推論分析法：兩直線電流平行時(shí)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，方向相同時(shí)相互吸引，方向相反時(shí)相互排斥；兩直線電流不平行時(shí)有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向相同的趨勢(shì)。（5）轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法：因?yàn)殡娏髦g，電流與磁體之間相互作用滿足牛頓第三定律，這樣定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，可先分析電流在磁場(chǎng)中所受到的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向。 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用 知識(shí)點(diǎn)一：洛倫茲力的大小和方向要點(diǎn)詮釋：1洛倫茲力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受的力叫做洛倫茲力。2洛倫茲力與安培力的關(guān)系（1）安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀解釋。電流是帶電粒子定向運(yùn)動(dòng)形成的，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到磁場(chǎng)力（安培力）的作用，提示了帶電粒子的定向運(yùn)動(dòng)的電荷數(shù)。（2）大小關(guān)系：，式中的N是導(dǎo)體中的定向運(yùn)動(dòng)的電荷數(shù)。3洛倫茲力的方向左手定則伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)的正電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向。負(fù)電荷受力的方向與正電荷受力的方向相反。4洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小用公式來(lái)計(jì)算，其中為電荷速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的夾角。（1）當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時(shí)：F=qvB；（2）當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行時(shí)：F=0；（3）當(dāng)電荷在磁場(chǎng)中靜止時(shí)：F=0。5洛倫茲力公式F=qvB的另一種推導(dǎo)設(shè)導(dǎo)體內(nèi)單位長(zhǎng)度上自由電荷數(shù)為n，自由電荷的電荷量為q，定向移動(dòng)的速度為v，設(shè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)的導(dǎo)線中的自由電荷在t時(shí)間內(nèi)全部通過(guò)截面A，如圖所示，設(shè)通過(guò)的電荷量為Q，有Q=nqL=nqvt。又因?yàn)?，故。安培力可以看作是作用在每個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷上的洛倫茲力的合力，這段導(dǎo)線中含有的運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)目為nL，所以洛倫茲力 。知識(shí)點(diǎn)二：對(duì)洛倫茲力的理解要點(diǎn)詮釋：1如何正確理解洛倫茲力的方向（1）洛倫茲力的方向可由左手定則判定，決定洛倫茲力方向的因素有三個(gè)：電荷的電性（正、負(fù)）、速度方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向。當(dāng)電荷一定即電性一定時(shí)，其他兩個(gè)因素中，如果只讓一個(gè)因素的方向相反，則洛倫茲力方向必定相反；如果同時(shí)讓兩個(gè)因素的方向相反，則洛倫茲力方向?qū)⒉蛔儭＃?）在電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，由左手定則可知，洛倫茲力的方向既與磁場(chǎng)方向垂直，又與電荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直，即洛倫茲力垂直于v和B兩者決定的平面。（3）電荷運(yùn)動(dòng)的方向v和B不一定垂直，但洛倫茲力一定垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和速度v的方向。2應(yīng)用洛倫茲力公式應(yīng)注意的問(wèn)題（1）公式F=qvB僅適用于vB的情況，式中的v是電荷相對(duì)于磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度。（2）當(dāng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向相同或相反，即v與B平行時(shí)，由實(shí)驗(yàn)可知，F(xiàn)=0。所以只有當(dāng)v與B不平行時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷才受洛倫茲力。當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向夾角為時(shí)，電荷所受洛倫茲力的計(jì)算公式為：F=Bqvsin。（3）當(dāng)v=0時(shí)，F(xiàn)=0。即磁場(chǎng)對(duì)靜止的電荷無(wú)作用力，磁場(chǎng)只對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力。這與電場(chǎng)對(duì)其中的靜止電荷或運(yùn)動(dòng)電荷總有電場(chǎng)力作用是不同的。3洛倫茲力與安培力、電場(chǎng)力有何區(qū)別和聯(lián)系（1）洛倫茲力與安培力的關(guān)系洛倫茲力是單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力，而安培力是導(dǎo)體中所有定向移動(dòng)的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)；盡管安培力是自由電荷定向移動(dòng)時(shí)受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，但也不能認(rèn)為安培力就簡(jiǎn)單地等于所有定向移動(dòng)電荷所受洛倫茲力的和，一般只有當(dāng)導(dǎo)體靜止時(shí)才能這樣認(rèn)為；洛倫茲力恒不做功，但安培力卻可以做功?？梢?jiàn)安培力與洛倫茲力既有緊密相關(guān)、不可分割的聯(lián)系，也有顯著的區(qū)別。（2）洛倫茲力與電場(chǎng)力的比較這兩種力是帶電粒子在兩種不同的場(chǎng)中受到的力，反映了磁場(chǎng)和電場(chǎng)都有力的性質(zhì)，但這兩種力的區(qū)別也是十分明顯的。 洛倫茲力電場(chǎng)力作用對(duì)象僅在運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向與B不平行時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷才受到洛倫茲力帶電粒子只要處在電場(chǎng)中，一定受到電場(chǎng)力大小、方向F=qvBsin，方向與B垂直，與v垂直，用左手定則判斷F=qE，F(xiàn)的方向與E同向或反向特點(diǎn)洛倫茲力永不做功電場(chǎng)力可做正（或負(fù)）功知識(shí)點(diǎn)三：電視機(jī)顯像管的工作原理要點(diǎn)詮釋：1構(gòu)造電視機(jī)顯像管由電子槍、偏轉(zhuǎn)線圈和熒光屏三部分組成，如圖所示。 2原理陰極發(fā)射電子，經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)線圈（偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)和電子運(yùn)動(dòng)方向垂直）電子受洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)后的電子打在熒光屏上，使熒光屏發(fā)光。3掃描在電視機(jī)顯像管的偏轉(zhuǎn)區(qū)有兩對(duì)線圈，叫做偏轉(zhuǎn)線圈，偏轉(zhuǎn)線圈中通入大小、方向按一定規(guī)律變化的電流，分別在豎直方向和水平方向產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其方向、強(qiáng)弱都在不斷地變化，因此電子束打在熒光屏上的光點(diǎn)就像下圖那樣不斷移動(dòng)，這種電視技術(shù)叫做掃描。4工作過(guò)程電視機(jī)顯像管發(fā)射電子，在加速電場(chǎng)中被加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，電子束在熒光屏上掃描。電子束從最上一行到最下一行掃描一遍，叫做一場(chǎng)，電視機(jī)中每秒要進(jìn)行50場(chǎng)掃描，加上人的“視覺(jué)暫留”，所以我們感到整個(gè)熒光屏都在發(fā)光。知識(shí)點(diǎn)四：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)要點(diǎn)詮釋：1運(yùn)動(dòng)軌跡帶電粒子（不計(jì)重力）以一定的速度v進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中：（1）當(dāng)vB時(shí)，帶電粒子將做勻速直線運(yùn)動(dòng)；（2）當(dāng)vB時(shí)，帶電粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；（3）當(dāng)v與B的夾角為（0，90，180）時(shí)，帶電粒子將做等螺距的螺旋線運(yùn)動(dòng)。2軌道半徑和周期（vB時(shí)）如圖所示，帶電粒子以速度v垂直磁場(chǎng)方向入射，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m，所帶的電荷量為q。（1）軌道半徑：由于洛倫茲力提供向心力，則有，得到軌道半徑。（2）周期：由軌道半徑與周期之間的關(guān)系可得周期。說(shuō)明：由公式知，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，其軌道半徑跟運(yùn)動(dòng)速率成正比。要注重對(duì)軌道半徑的組合理解和變式理解，例如（P是帶電粒子的動(dòng)量，為比荷的倒數(shù)）由公式知，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，周期跟軌道半徑和運(yùn)動(dòng)速率均無(wú)關(guān)，而與比荷成反比。知識(shí)點(diǎn)五：質(zhì)譜儀要點(diǎn)詮釋：1質(zhì)譜儀的作用及工作過(guò)程質(zhì)譜儀是利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)控制電荷運(yùn)動(dòng)的精密儀器，它是測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具。其結(jié)構(gòu)如甲圖所示，容器A中含有電荷量相同而質(zhì)量有微小差別的帶電粒子。經(jīng)過(guò)S1和S2之間的電場(chǎng)加速，它們進(jìn)入磁場(chǎng)將沿著不同的半徑做圓周運(yùn)動(dòng)，打到照相底片的不同地方，在底片上形成若干譜線狀的細(xì)條，叫做質(zhì)譜線，每一條譜線對(duì)應(yīng)于一定的質(zhì)量。從譜線的位置可以知道圓周的半徑，如果再已知帶電粒子的電荷量，就可以算出它的質(zhì)量，這種儀器叫做質(zhì)譜儀。2比荷的計(jì)算如圖乙所示，設(shè)飄入加速電場(chǎng)的帶電粒子帶電荷量為+q、質(zhì)量為m，兩板間電壓為U、粒子出電場(chǎng)后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。在加速電場(chǎng)中，由動(dòng)能定理得。粒子出電場(chǎng)時(shí)，速度。在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中軌道半徑。所以粒子質(zhì)量。若粒子電荷量q也未知，通過(guò)質(zhì)譜儀可以求出該粒子的比荷（電荷量與質(zhì)量之比）。知識(shí)點(diǎn)六：回旋加速器要點(diǎn)詮釋：1直線加速器（多級(jí)加速器）如圖所示，電荷量為q的粒子經(jīng)過(guò)n級(jí)加速后，根據(jù)動(dòng)能定理獲得的動(dòng)能可以達(dá)到Ek=q(U1+U2+U3+Un)。這種多級(jí)加速器通常叫做直線加速器，目前已經(jīng)建成的直線加速器有幾千米甚至幾十千米長(zhǎng)。各加速區(qū)的兩板之間用獨(dú)立電源供電，所以粒子從P2飛向P3、從P4飛向P5時(shí)不會(huì)減速。2回旋加速器利用電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的加速作用和磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的偏轉(zhuǎn)作用來(lái)獲得高能粒子，這些過(guò)程在回旋加速器的核心部件兩個(gè)D形盒和其間的窄縫內(nèi)完成，如圖所示。（1）磁場(chǎng)的作用：帶電粒子以某一速度垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，并在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其周期和速率、半徑均無(wú)關(guān)（），帶電粒子每次進(jìn)入D形盒都運(yùn)動(dòng)相等的時(shí)間（半個(gè)周期）后平行電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)中加速。（2）電場(chǎng)的作用：回旋加速器的兩個(gè)D形盒之間的窄縫區(qū)域存在周期性變化的并垂直于兩D形盒正對(duì)截面的勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電粒子經(jīng)過(guò)該區(qū)域時(shí)被加速。（3）交變電壓：為了保證帶電粒子每次經(jīng)過(guò)窄縫時(shí)都被加速，使之能量不斷提高，須在窄縫兩側(cè)加上跟帶電粒子在D形盒中運(yùn)動(dòng)周期相同的交變電壓。（4）帶電粒子的最終能量當(dāng)帶電粒子的速度最大時(shí)，其運(yùn)動(dòng)半徑也最大，由牛頓第二定律，得，若D形盒的半徑為R，則r=R，帶電粒子的最終動(dòng)能。說(shuō)明：由上式可以看出，要使粒子射出的動(dòng)能Ekm增大，就要使磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B以及D形盒的半徑R增大，而與加速電壓U的大小無(wú)關(guān)（U0）。規(guī)律方法指導(dǎo)1安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)洛倫茲力的大小和方向可由安培力的大小和方向求得。2洛倫茲力的方向總是垂直于電荷的運(yùn)動(dòng)方向它永遠(yuǎn)不對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷做功，不改變電荷速度的大?。ɑ騽?dòng)能）。但洛倫茲力能夠改變運(yùn)動(dòng)電荷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，產(chǎn)生加速度。3帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)半徑但其運(yùn)動(dòng)周期與運(yùn)動(dòng)速度的大小和圓周運(yùn)動(dòng)的半徑大小無(wú)關(guān)。4在相同的條件下，正、負(fù)電荷受到洛倫茲力的方向相反解決問(wèn)題時(shí)必須引起注意5帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法研究帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，應(yīng)遵循“一找圓心，二找半徑R=mv / qB，三找周期T=2m / Bq或時(shí)間”的基本方法和規(guī)律，具體分析為：（1）圓心和半徑的確定帶電粒子進(jìn)入一個(gè)有界磁場(chǎng)后的軌道是一段圓弧，如何確定圓心是解決問(wèn)題的前提，也是解題的關(guān)鍵。首先應(yīng)有一個(gè)最基本的思路：即圓心一定在與速度方向垂直的直線上。通常有兩種確定方法：已知入射方向和出射方向時(shí)，可以通過(guò)入射點(diǎn)和出射點(diǎn)作垂直于入射方向和射出方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心（如圖甲所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn)。O為軌道圓心）。已知入射方向和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過(guò)入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心（如圖乙所示，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn)。O為軌道圓心）。（2）運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間為T，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)的圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角為時(shí)，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間可由下式表示：（或）。說(shuō)明：式中的以“度”為單位（或中的以“弧度”為單位），T為該粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期，以上兩式說(shuō)明轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角越大，所用時(shí)間越長(zhǎng)，與運(yùn)動(dòng)軌道長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。確定帶電粒子運(yùn)動(dòng)圓弧所對(duì)圓心角的兩個(gè)重要結(jié)論：帶電粒子射出磁場(chǎng)的速度方向與射入磁場(chǎng)的速度方向之間的夾角叫做偏向角，偏向角等于圓弧軌道對(duì)應(yīng)的圓心角，即，如圖所示。圓弧軌道所對(duì)圓心角等于PM弦與切線的夾角（弦切角）的2倍，即，如圖所示。6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的解題步驟帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的解題方法三步法：（1）畫(huà)軌跡：即確定圓心，幾何方法求半徑并畫(huà)出軌跡。（2）找聯(lián)系：軌道半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)速度相聯(lián)系，偏轉(zhuǎn)角度與圓心角運(yùn)動(dòng)時(shí)間相聯(lián)系，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與周期相聯(lián)系。（3）用規(guī)律：即牛頓第二定律和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，特別是周期公式、半徑公式。 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)知識(shí)要點(diǎn)梳理知識(shí)點(diǎn)一：洛倫茲力的大小、方向及特點(diǎn)1洛倫茲力的大小 （1）當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)速度v與磁場(chǎng)B平行時(shí)，電荷不受洛倫茲力作用，即F=0（2）當(dāng)v垂直于B的方向時(shí)，電荷所受洛倫茲力最大 F=qBv（3）相對(duì)于磁場(chǎng)靜止的電荷不受洛倫茲力的作用。F=qBv中的v可認(rèn)為是電荷相對(duì)于磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度。2洛倫茲力的方向及特點(diǎn)（1）左手定則：（略）（注意區(qū)分正負(fù)電荷）（2）洛倫茲力的特點(diǎn)：由左手定則知洛倫茲力的方向永遠(yuǎn)垂直于速度的方向，對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷永遠(yuǎn)不做功，永遠(yuǎn)不改變運(yùn)動(dòng)電荷的速率（或動(dòng)能），但可以改變電荷速度的方向，產(chǎn)生加速度。（3）帶電粒子只在洛倫茲力的作用下，垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力。需特別注意電荷的受力大小和方向（或加速度的大小和方向）都與速度的大小和方向有關(guān)！知識(shí)點(diǎn)二：電場(chǎng)力及其特點(diǎn)要點(diǎn)詮釋：1靜電場(chǎng)力的大小F=qE僅與電荷所在位置的場(chǎng)強(qiáng)和電荷電量q有關(guān)，與電荷的運(yùn)動(dòng)速度大小和方向無(wú)關(guān)。2靜電場(chǎng)力的方向由場(chǎng)強(qiáng)的方向和電荷的電性確定，與電荷的速度大小和方向無(wú)關(guān)。3靜電場(chǎng)的特點(diǎn)靜電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，僅與初末狀態(tài)的電勢(shì)差有關(guān)，。帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻變速運(yùn)動(dòng)（可能做直線運(yùn)動(dòng)，可能做曲線運(yùn)動(dòng)）。知識(shí)點(diǎn)三：重力場(chǎng)及其特點(diǎn)要點(diǎn)詮釋：1重力的大小和方向大小恒定G=mg，方向豎直向下，與物體運(yùn)動(dòng)情況無(wú)關(guān)。2重力的特點(diǎn)做功與路徑無(wú)關(guān)，只與初末狀態(tài)的高度差有關(guān)；重力做功改變重力勢(shì)能，即。物體只在重力作用下做勻變速運(yùn)動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)四：速度選擇器要點(diǎn)詮釋：速度選擇器的工作原理及應(yīng)用：如圖所示，粒子所受的電場(chǎng)力FE=qE，所受的洛倫茲力FB=qvB，則要使粒子勻速通過(guò)選擇器，必須滿足FE=FB可得v=E / B，即滿足比值的粒子都沿直線通過(guò)，與粒子的正負(fù)無(wú)關(guān)。 除此之外，還應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：（1）若或，粒子都將偏離直線運(yùn)動(dòng)。粒子若從右側(cè)射入，則不可能勻速通過(guò)電磁場(chǎng)，這說(shuō)明速度選擇器不僅對(duì)粒子速度的大小有選擇，而且對(duì)速度的方向也有選擇。（2）要想使FE與FB始終相反，應(yīng)將v、B、E三者中任意兩個(gè)量的方向同時(shí)改變，但不能同時(shí)改變?nèi)齻€(gè)或者任一個(gè)方向，否則將破壞速度選擇功能。（3）速度選擇器經(jīng)常與質(zhì)譜儀結(jié)合應(yīng)用。知識(shí)點(diǎn)五：電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)的測(cè)量原理電磁流量計(jì)原理：如圖所示，一圓形導(dǎo)管直徑為d，用非磁性材料制成，其中有可以導(dǎo)電的液體向左流動(dòng)，導(dǎo)電液體中的自由電荷（正負(fù)離子）在洛倫茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，a、b間出現(xiàn)電勢(shì)差。當(dāng)自由電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí)，a、b間的電勢(shì)差保持穩(wěn)定。由，可得。流量。知識(shí)點(diǎn)六：霍爾效應(yīng)要點(diǎn)詮釋：1霍爾效應(yīng)及霍爾如圖，厚度為h，寬度為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體板時(shí)，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電勢(shì)差U、電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的關(guān)系為，式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù)，霍爾效應(yīng)可解釋為外部磁場(chǎng)產(chǎn)生的洛倫茲力使運(yùn)動(dòng)的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場(chǎng)，橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間會(huì)形成穩(wěn)定的電勢(shì)差。2霍爾電壓的正負(fù)判斷及應(yīng)用（1）金屬導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體中自由運(yùn)動(dòng)的電荷是自由電子，在洛倫茲力作用下側(cè)向移動(dòng)產(chǎn)生霍爾電壓的電荷是電子，不是正電荷，如上圖上表面A積累負(fù)電荷（自由電子），下表面A積累正電荷，形成的霍爾電壓。注意：通常出現(xiàn)的錯(cuò)誤是用左手定則直接判斷出正電荷受力向上，其原因是忽視了相對(duì)于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的電荷是自由電子，而不是正電荷！（2）P型半導(dǎo)體形成電流的多數(shù)載流子是空穴（相當(dāng)于正電荷），在上圖中產(chǎn)生的霍爾電壓應(yīng)該是?？梢?jiàn)用霍爾效應(yīng)可以區(qū)分P型還是N型半導(dǎo)體。知識(shí)點(diǎn)七：磁流體發(fā)電機(jī)要點(diǎn)詮釋：磁流體發(fā)電機(jī)的原理是：等離子氣體噴入磁場(chǎng)，正、負(fù)離子在洛倫茲力的作用下發(fā)生上下偏轉(zhuǎn)而聚集到AB板上，產(chǎn)生電勢(shì)差，設(shè)A、B平行金屬板的面積為S，相距為L(zhǎng)，等離子體的電阻率為，噴入氣體速度為v，板間磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為B，板外電阻為R，當(dāng)?shù)入x子氣體勻速通過(guò)A、B板間時(shí)，A、B板上聚集的電荷最多，板間電勢(shì)差最大，即電源電動(dòng)勢(shì)最大，此時(shí)離子受力平衡，E場(chǎng)q=qvB，E場(chǎng)=vB，電動(dòng)勢(shì)=E場(chǎng)L=BLv，電源內(nèi)電阻，所以R中電流。規(guī)律方法指導(dǎo)復(fù)合場(chǎng)一般包括重力場(chǎng)、電場(chǎng)和磁場(chǎng)，本專題所說(shuō)的復(fù)合場(chǎng)指的是磁場(chǎng)與電場(chǎng)、磁場(chǎng)與重力場(chǎng)，或者是三場(chǎng)合一。1三種場(chǎng)力的特點(diǎn)（1）重力的大小為mg，方向豎直向下，重力做功與路徑無(wú)關(guān)，其數(shù)值除與帶電粒子的質(zhì)量有關(guān)外，還與初、末位置的高度差有關(guān)。（2）電場(chǎng)力的大小為qE，方向與電場(chǎng)強(qiáng)度E及帶電粒子所帶電荷的性質(zhì)有關(guān)，電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，其數(shù)值除與帶電粒子的電荷量有關(guān)外，還與初、末位置的電勢(shì)差有關(guān)。（3）洛倫茲力的大小跟速度與磁場(chǎng)方向的夾角有關(guān)，當(dāng)帶電粒子的速度與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，f=0；當(dāng)帶電粒子的速度與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，f=qvB；洛倫茲力的方向垂直于速度v和磁感應(yīng)強(qiáng)度B所決定的平面。無(wú)論帶電粒子做什么運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力都不做功。2帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的處理方法（1）正確分析帶電粒子的受力及運(yùn)動(dòng)特征是解決問(wèn)題的前提帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng)，取決于帶電粒子所受的合外力及其初始狀態(tài)的速度，因此應(yīng)把帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況結(jié)合起來(lái)進(jìn)行分析，當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受合外力為零時(shí)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)（如速度選擇器）。當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場(chǎng)力等值反向，洛倫茲力提供向心力時(shí)，帶電粒子在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)帶電粒子所受的合外力是變力，且與初速度方向不在一條直線上時(shí)，粒子做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡既不是圓弧，也不是拋物線，由于帶電粒子可能連續(xù)通過(guò)幾個(gè)情況不同的復(fù)合場(chǎng)區(qū)，因此粒子的運(yùn)動(dòng)情況也發(fā)生相應(yīng)的變化，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程可能由幾種不同的運(yùn)動(dòng)階段所組成。（2）靈活選用力學(xué)規(guī)律是解決問(wèn)題的關(guān)鍵當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)平衡條件列方程求解。當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往應(yīng)用牛頓第二定律和平衡條件列方程聯(lián)立求解。當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)選用動(dòng)能定理或能量守恒定律列方程求解。說(shuō)明：如果涉及兩個(gè)帶電粒子的碰撞問(wèn)題，還要根據(jù)動(dòng)量守恒定律列出方程，再與其他方程聯(lián)立求解。由于帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中受力情況復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)情況多變，往往出現(xiàn)臨界問(wèn)題，這時(shí)應(yīng)以題目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等詞語(yǔ)為突破口，挖掘隱含條件，根據(jù)臨界條件列出鋪助方程，再與其他方程聯(lián)立求解。電磁感應(yīng)基礎(chǔ)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)一：關(guān)于磁通量的意義及計(jì)算要點(diǎn)詮釋1磁通量的正、負(fù)及意義磁通量有正負(fù)之分，其正負(fù)是這樣規(guī)定的：任何一個(gè)面都有正、反兩面，若規(guī)定磁感線從正面穿入為正磁通量，則磁感線從反面穿入時(shí)磁通量為負(fù)值。若磁感線沿相反方向穿過(guò)同一平面，且正向磁感線條數(shù)為，反向磁感線條數(shù)為，則磁通量等于穿過(guò)該平面的磁感線的凈條數(shù)（磁通量的代數(shù)和），即。說(shuō)明：磁通量的正負(fù)既不表示大小，也不表示方向，僅是為了計(jì)算方便而引入的。2磁通量的計(jì)算關(guān)于磁通量的計(jì)算除注意正、負(fù)之外，還應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：（1）如圖所示，若閉合電路abcd和ABCD所在平面均與勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直，面積分別為S1和S2，且S1S2，但磁場(chǎng)區(qū)域恰好只有ABCD那么大，穿過(guò)S1和S2的磁通量是相同的，因此，=BS中的S應(yīng)是指閉合回路中包含磁場(chǎng)的那部分有效面積。（2）磁通量與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)，也就是磁通量大小不受線圈匝數(shù)的影響。同理，磁通量的變化量也不受線圈匝數(shù)的影響。所以，直接用公式求、時(shí)，不必去考慮線圈匝數(shù)n。（3）公式=BS中的B應(yīng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，S是與磁場(chǎng)方向垂直的面積。如果平面與磁場(chǎng)方向不垂直，應(yīng)把面積S投影到與磁場(chǎng)垂直的方向上，求出投影面積S，代入到=BS中計(jì)算，應(yīng)避免硬套公式或。3磁通量變化的計(jì)算一般有下列三種情況：（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，有效面積S變化，則。如圖所示，金屬三角形框架MON與導(dǎo)體棒DE構(gòu)成回路，處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中與磁場(chǎng)垂直，若B=0.1 T，DE從O點(diǎn)出發(fā)，向右以1 m / s的速度勻速運(yùn)動(dòng)4 s時(shí)，回路中磁通量的變化是：。（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化，磁感線穿過(guò)的有效面積S不變，則穿過(guò)回路中的磁通量的變化是：在上圖中，若令S=8 m2保持不變，而B(niǎo)從0.1 T變到0.8 T，則穿過(guò)回路的磁通量的變化=BS=5.6 Wb。（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度B和回路面積S同時(shí)發(fā)生變化的情況，則。在上圖中，若回路面積從S0=8 m2變到St=18 m2，磁感應(yīng)強(qiáng)度B同時(shí)從B0=0.1 T變到Bt=0.8 T，則回路中的磁通量的變化是：。錯(cuò)誤算法：。知識(shí)點(diǎn)二：電磁感應(yīng)現(xiàn)象諸種要點(diǎn)詮釋：1閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，例如，導(dǎo)線在磁場(chǎng)中平移切割磁感線（圖a）；線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線（如圖b）；線圈在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中平動(dòng)（如圖c）；在恒定磁場(chǎng)中線圈面積的擴(kuò)展和收縮等。 2磁場(chǎng)變化引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象磁場(chǎng)的變化，追根求源，大都是產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流變化引起的，例如圖甲中開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)，引起閉合電路b中產(chǎn)生感應(yīng)電流；圖乙中帶電c環(huán)的加速轉(zhuǎn)動(dòng)，引起d環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流；圖丙中滑動(dòng)變阻器觸頭移動(dòng)引起大線圈的感應(yīng)電流等。說(shuō)明：在分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，首先應(yīng)弄明白電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：是導(dǎo)體切割磁感線，還是某電流變化導(dǎo)致所研究的回路中的磁場(chǎng)發(fā)生變化。種種電磁感應(yīng)現(xiàn)象使人們認(rèn)識(shí)到磁到電的轉(zhuǎn)化是在運(yùn)動(dòng)和變化中實(shí)現(xiàn)。知識(shí)點(diǎn)三：電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件要點(diǎn)詮釋：1電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生的條件：是穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。2對(duì)“條件”的說(shuō)明：必須是所研究的回路所包圍的磁通量發(fā)生變化，回路外磁通量的變化對(duì)回路產(chǎn)生感應(yīng)電流無(wú)貢獻(xiàn)。磁通量變化并不等同于磁場(chǎng)的變化，也就是說(shuō)回路所包圍的磁場(chǎng)變化時(shí)，磁通量不一定發(fā)生變化。例如，下面的回路中磁場(chǎng)在減弱，但由于導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致回路的面積在增大，所以回路所包圍的磁通量可能不變化！電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件適用于所有的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，無(wú)一例外，例如導(dǎo)體切割磁感線的情況也同樣滿足這個(gè)“條件”。知識(shí)點(diǎn)四：楞次定律要點(diǎn)詮釋：1探究楞次定律的實(shí)驗(yàn)（1）如圖所示，將實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果填入下表。 甲丙乙丁條形磁鐵運(yùn)動(dòng)情況N極向下插入線圈N極向下拔出線圈S極向下插入線圈S極向下拔出線圈原磁場(chǎng)方向向下向下向上向上穿過(guò)線圈的磁通量變化情況增加減少增加減少電流表指針偏轉(zhuǎn)方向右偏左偏左偏右偏感應(yīng)電流在線圈中的流向自下而上自上而下自上而下自下而上感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上向下向下向上原磁場(chǎng)與感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向關(guān)系相反相同相反相同（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向相反；當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向相同。2楞次定律及右手定則1834年，物理學(xué)家楞次歸納出以下結(jié)論：（1）感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。（2）切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向可用右手定則判斷判定方法：伸出右手，讓大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。說(shuō)明：楞次定律適用于任何電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流方向的判斷，也就是說(shuō)導(dǎo)體切割磁感線時(shí)仍然可以用楞次定律判斷回路中的感應(yīng)電流方向。右手定則只能用于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的一種情況。3對(duì)楞次定律的理解（1）誰(shuí)起阻礙作用？要明確起阻礙作用的是“感應(yīng)電流的磁場(chǎng)”。（2）阻