高中物理 磁場

1、磁場【基礎知識】1磁場1.1定義：存在于磁體、電流、運動電荷周圍空間存在的特殊物質。1.2基本特性：對處于其中磁體、電流和運動電荷有力的作用1.3磁場的方向：靜止時小磁針北極的指向1.4磁感線1.4.1定義：在磁場中畫一系列的曲線，使曲線上任意點的的切線方向都跟該點磁場方向一致1.4.2性質l 假設的曲線并非客觀存在，而是人為的l 磁感線是閉合的、不想交、不相切、不中斷l(xiāng) 磁感線的疏密程度表示磁場的強弱，磁感線越密的地方磁場強度越強、l 磁感線上任意一點的切線方向都跟該點的磁場方向一致1.4.3磁感線方向的判斷-安培定則a在判斷直線電流的磁場方向時，大拇指指的是電流方向；四指指的是磁場方向，b

2、在判定環(huán)形電流的磁場方向，四指指的是電流方向，大拇指指的是磁場的方向【例1】關于磁感線的概念，下列說法中正確的是( )A磁感線是磁場中客觀存在、肉眼看不見的曲線B磁感線總是從磁體的N極指向磁體的S極C磁感線上各點的切線方向與該點的磁場方向一致D兩個磁場疊加的區(qū)域，磁感線就有可能相交【例2】請畫出如圖所示各圖中相應的磁感線分布.2磁感應強度2.1定義：其表示的是磁場強弱的物理量，在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，受到磁場F跟電流I和導線的長度L的乘積的比值叫做通電導線所處的磁感應強度，又稱為磁通密度。2.2公式：磁感應強度B=F/IL，單位：特斯拉，簡稱特國際符號T，1T=1N/Am2.3方向：

3、與該點磁場方向相同，與力F垂直?！纠?】關于磁感應強度B的概念，下列說法中正確的是( ).A根據(jù)磁感應強度B的定義式B=F/IL可知，磁感應強度B與F成正比，與IL成反比B一小段通電導線放存磁感應強度為零處，它所受的磁場力一定為零C一小段通電導線在某處不受磁場力作用，該處的磁感應強度一定為零D磁場中某處磁感應強度的方向，與通電導線在該處所受磁場力的方向相同【例2】下列關于磁感應強度大小的說法中正確的是( ).A通電導線受磁場力大的地方，磁感應強度一定大B一小段通電導線放在某處不受磁場力作用，則該處的磁感應強度一定為零C磁感線的指向就是磁感應強度減小的方向D磁感應強度的大小和方向跟放在磁場中的通

4、電導線受力的大小無關【例3】在同一平面內(nèi)放置六根通電導線，通以相等的電流，方向如圖所示，則在a、b、c、d四個面積相等的正方形區(qū)域中，磁場最強且磁感線指向紙外的區(qū)域是( ). A a區(qū) B b區(qū) C c區(qū) D d區(qū)3磁場對通電導線的作用（含線圈）安培力3.1對通電導線的作用3.1.1大?。篎=BIL，式子中B和I和L垂直，若不垂直則：F=BILsin,為電流方向與磁場方向的夾角，3.1.2方向：用左手定則，伸開左手使大拇指跟其余的垂直，讓磁感應線垂直穿入手心，并使伸開的手指指向電流方向，大拇指所指的方向就是通電導線所受到安培力的方向。3.1.3安培力做功特點a安培力做功與路徑有關b安培力作功的

5、實質：其傳遞能量的作用，將電源能量傳給通電導線，而磁場本身并不能提供能量，安培力做功的結果是將電能轉化為其他形式的能?！纠?】將長度為20cm、通有O.1A電流的直導線放入一勻強磁場中，電流與磁場的方向如圖所示.已知磁感應強度為1T，試求下列各圖中導線所受安培力的大小并在圖中標明方向.(1)FA=_N.(2)FB=_N.(3)FC=_N.(4)FD=_N.【例2】赤道上某處有一豎直的避雷針，當帶有正電的烏云經(jīng)過避雷針的上方時，避雷針開始放電，則地磁場對避雷針的作用力的方向為( ).A正東 B正南 C正西 D正北【例3】如圖所示，放在馬蹄形磁鐵兩極之間的導體棒ab，當通有自b到a的電流時受到向右

6、的安培力作用，則磁鐵的上端是_極.如磁鐵上端是S極，導體棒中的電流方向自a到b，則導體棒受到的安培力方向向_.【例4】如圖所示，用兩條一樣的彈簧秤吊著一根銅棒，銅棒所在的虛線框范圍內(nèi)有垂直紙面的勻強磁場，棒中通入自左向右的電流。當棒靜止時，彈簧秤示數(shù)為F1；若將棒中電流反向，當棒靜止時，彈簧秤的示數(shù)為F2，且F2F1，根據(jù)上面所給的信息，可以確定 （ ）A磁場的方向 B磁感應強度的大小C安培力的大小 D銅棒的重力4磁場對運動電荷的作用洛倫茲力4.1定義：運動電荷在磁場中受到的力4.2大?。篎=qvBsin 為v 和B的夾角4.3方向：左手定則：伸開左手，是大拇指跟其余四個手指垂直且處于同一平面

7、，磁感線穿過手心，四指指向正電荷運動方向，那么拇指指的就是洛倫茲力的方向4.4特點：洛倫茲力和即垂直于電荷運動方向也垂直于磁場方向。其大小與電荷運動狀態(tài)有關；洛倫茲力不做功?！纠?】一帶電粒子在勻強磁場中.沿著磁感應強度的方向運動，現(xiàn)將該磁場的磁感應強度增大1倍，則帶電粒子受到的洛倫茲力( ).A增大為原來的2倍 B增大為原來的4倍C減小為原來的一半 D保持原來的情況不變【例2】初速度為v0的電子，沿平行于通電長直導線的方向射出直導線中電流方向與電子的初始運動方向如圖所示，則( ).A電子將向右偏轉，速率不變B電子將向左偏轉，速率改變C電子將向左偏轉，速率不變D電子將向右偏轉，速率改變【綜合題

8、提高】1安培力與力學、運動的綜合【例1】如圖所示，在條形磁鐵S極附近懸掛一個線圈，線圈與水平磁鐵位于同一平面內(nèi)，當線圈中電流沿圖示方向流動時，將會出現(xiàn)( ). A線圈向磁鐵平移B線圈遠離磁鐵平移C從上往下看，線圈順時針轉動，同時靠近磁鐵D從上往下看，線圈逆時針轉動，同時靠近磁鐵【例2】如圖所示，兩根互相絕緣、垂直放置的直導線ab和cd，分別通有方向如圖的電流，若通電導線ab固定小動，導線cd能自由運動，則它的運動情況是( ). A順時針轉動，同時靠近導線abB順時針轉動，同時遠離導線abC逆時針轉動，同時靠近導線abD逆時針轉動，同時遠離導線ab【例3】水平放置的平行金屬導軌相距為d，導軌一端

9、與電源相連，垂直于導軌平面的勻強磁場的磁感應強度為B，方向如圖所示.長為l的金屬棒ab靜止在導軌上，棒與導軌成60角，此時，通過金屬棒的電流為I，則金屬棒所受的安培力大小為_.【例4】如圖所示，兩根平行放置的長直導線a和b載有大小相同、方向相反的電流，a受到的磁場力大小為F1，當加入一與導線所在平面垂直的勻強磁場后，a受到的磁場力大小變?yōu)镕2，則此時b受到的磁場力大小變?yōu)? ).(2000年上海高考試題) A F2B F1-F2C F1F2D 2F1-F2【例5】通電矩形導線框abcd與無限長通電直導線MN在同一平面內(nèi)，電流方向如圖所示，ab邊與MN平行.關于MN的磁場對線框的作用，下列敘述中

10、正確的是( ).A線框有兩條邊所受的安培力方向相同B線框有兩條邊所受的安培力大小相同C線框所受安培力的合力朝左D cd邊所受安培力對ab邊的力矩不為零【例6】一條形磁鐵靜止在斜面上，固定在磁鐵中心的豎直上方的水平導線中通有垂直紙面向里的恒定電流，如圖所示.若將磁鐵的N極位置與S極位置對調后，仍放在斜面上原來的位置，則磁鐵對斜面的壓力F和摩擦力f的變化情況分別是( ). A F增大，f減小B F減小，f增大C F與f都增大D F與f都減小【例7】在傾角為的光滑斜面上，放置一通有電流I、長L、質量為m的導體棒，如圖所示，試求:(1)使棒靜止在斜面上，外加勻強磁場的磁感應強度B的最小值和方向.(2)

11、使棒靜止在斜面上且對斜面無壓力，外加勻強磁場磁感應強度B的最小值和方向. 圖3-3-5【例8】有一金屬棒ab，質量為m，電阻不計，可在兩條軌道上滑動，如圖3-3-5所示.軌道間距為L，其平面與水平面夾角為，置于垂直于軌道平面向上的勻強磁場中，磁感應強度為B，金屬棒與軌道的最大靜摩擦力為其所受重力的k倍，回路中電源電動勢為E，內(nèi)阻不計，問滑動變阻器R調節(jié)在什么阻值范圍內(nèi)金屬棒能靜止在軌道上? 2 安培力與功能關系【例1】據(jù)報道，最近已研制出一種可投入使用的電磁軌道炮，其原理如圖所示。炮彈（可視為長方形導體）置于兩固定的平行導軌之間，并與軌道壁密接。開始時炮彈在導軌的一端，通以電流后炮彈會被磁力加

12、速，最后從位于導軌另一端的出口高速射出。設兩導軌之間的距離w=0.10m，導軌長5.0m，炮彈質量m=0.30kg。導軌上的電流I的方向如圖中箭頭所示?？梢哉J為，炮彈在軌道內(nèi)運動時，它所在處磁場的磁感應強度始終為B2.0T，方向垂直于紙面向里。若炮彈出口速度為v=2.0103m/s，求通過導軌的電流I。忽略摩擦力與重力的影響。3圓周運動【例1】粒子甲的質量與電荷量分別是粒子乙的4倍與2倍，兩粒子均帶正電。讓它們在勻強磁場中同一點以大小相等、方向相反的速度開始運動。已知磁場方向垂直紙面向里。以下四個圖中，能正確表示兩粒子運動軌跡的是 （ ） 【例2】如圖所示是氫原子中電子繞核作快速的圓周運動(設

13、為逆時針方向)的示意圖.電子繞核運動可等效為環(huán)形電流.設此環(huán)形電流在通過圓心并垂直于圓面的軸線上某一點P處產(chǎn)生的磁感應強度的大小為B1.現(xiàn)在沿垂直于圓軌道平面的方向加一磁感應強度為B的外磁場，這時設電子的軌道半徑?jīng)]變，而它的速度發(fā)生了變化.若用B2表示此時環(huán)行電流在P點產(chǎn)生的磁感應強度的大小，則當B0的方向( ). A 垂直于紙面向里時，B2B1 B 垂直于紙面向里時，B2B!C 垂直于紙而向外時，B2B1 D 垂直于紙面向外時，B2B1【例3】如圖所示，x軸上方有垂直紙面向里的勻強磁場.有兩個質量相同，電荷量也相同的帶正、負電的離子（不計重力），以相同速度從O點射入磁場中，射入方向與x軸均夾

14、角.則正、負離子在磁場中（ ）A 運動時間相同B 運動軌道半徑相同C 重新回到x軸時速度大小和方向均相同D 重新回到x軸時距O點的距離相同【例4】如圖所示，在y0的區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，磁場方向垂直于xy平面并指向紙里，磁感應強度為B.一帶負電的粒子（質量為m、電荷量為q）以速度v0從O點射入磁場，入射方向在xy平面內(nèi)，與x軸正向的夾角為.求：（1）該粒子射出磁場的位置；（2）該粒子在磁場中運動的時間.（粒子所受重力不計）【例5】如圖所示，一電子從a點以速度v垂直進入長為d、寬為h的矩形磁場區(qū)域，沿曲線ab運動，通過b點離開磁場.已知電子質量為m，電量為e，磁場的磁感應強度為B，ab的弧長為s，

15、則該電子在磁場中運動的時間為( ). A t=d/vB t=s/vC D 【例6】如圖所示，將截面為正方形的真空腔abcd放置在一勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里.若有一束具有不同速率的電子由小孔a沿ab方向射入磁場，打在腔壁上被吸收，則由小孔c和小孔d射出的電子的速率之比vc/vd=_.圖5【例7】如圖5，長為間距為的水平兩極板間，有垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感強度為，兩板不帶電，現(xiàn)有質量為，電量為的帶正電粒子（重力不計），從左側兩極板的中心處以不同速率水平射入，欲使粒子不打在板上，求粒子速率應滿足什么條件【例8】如圖所示，虛線所圍區(qū)域內(nèi)有方向垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B。一束電

16、子沿圓形區(qū)域的直徑方向以速度v射入磁場，電子束經(jīng)過磁場區(qū)后，其運動的方向與原入射方向成角。設電子質量為m，電荷量為e，不計電子之間的相互作用力及所受的重力。求：（1）電子在磁場中運動軌跡的半徑R；（2）電子在磁場中運動的時間t；（3）圓形磁場區(qū)域的半徑r。【例9】如圖所示，一帶電質點，質量為m，電量為q，以平行于Ox軸的速度v從y軸上的a點射入圖中第一象限所示的區(qū)域.為了使該質點能從x軸上的b點以垂直于Ox軸的速度v射出，可在適當?shù)牡胤郊右粋€垂直于xy平面、磁感應強度為B的勻強磁場.若此磁場僅分布在一個圓形區(qū)域內(nèi)，試求這圓形磁場區(qū)域的最小半徑.重力忽略不計. 4復合場【例1】在圖中虛線所圍的區(qū)

17、域內(nèi)，存存電場強度為E的勻強電場和磁感應強度為B的勻強磁場.已知從左方水平射入的電子，穿過這區(qū)域時未發(fā)生偏轉，設重力可以忽略不計，則在這區(qū)域中的E和B的方向可能是( ). A E和B都沿水平方向，并與電子運動的方向相同B E和B都沿水平方向，并與電子運動的方向相反C E豎直向上，B垂直紙面向外D E豎直向上，B垂直紙面向里【例2】如圖3-4-7所示，質量為m，電量為Q的金屬滑塊以某一初速度沿水平放置的木板進入電磁場空間，勻強磁場的方向垂直紙面向里，勻強電場的方向水平且平行紙面；滑塊和木板間的動摩擦因數(shù)為，已知滑塊由A點至B點是勻速的，且在B點與提供電場的電路的控制開關K相碰，使電場立即消失，滑

18、塊也由于碰撞動能減為碰前的1/4，其返回A點的運動恰好也是勻速的，若往返總時間為T，AB長為L，求：（1）滑塊帶什么電？場強E的大小和方向？（2） 磁感應強度的大小為多少？BAKmm（3）摩擦力做多少功？R圖3-3-5【例3】如圖3-3-5所示，一個質量為m的帶電液滴在相互垂直的勻強電場和勻強磁場中的豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動，那么該液滴 ( )A 一定帶正電，且沿逆時針方向轉動 B一定帶負電，且沿順時針方向轉動C 一定帶負電， 繞行方向不明 D 帶什么電，繞行方向不確定【例4】質量為m，電量為q帶正電荷的小物塊，從半徑為R的1/4光滑圓槽頂點由靜止下滑，整個裝置處于電場強度E，磁感應強度為B的區(qū)域內(nèi)，如圖3-4-5所示則小物塊滑到底端時對軌道的壓力為多大？EomqB【例5】如圖所示，在x軸上方有垂直于xy平面向里的勻強磁場，磁場的磁感應強度為B.在x軸下方有沿y軸負方向的勻強電場，場強為E.一質量為m、電量為-q的粒子從坐標原點O沿著y軸正方向射出，射出之后，第三次到達x軸時，它與點O的距離為L，求此粒子射出時的速度v和運動的總路程s(重力不計). 【例6】（08樂山二診）如圖所示，在y 0