磁場完整分享

一、磁場1、磁場：磁體周圍存在磁場。類似電場。2、磁場的基本性質(zhì)：對磁體有力的作用。同名磁極相斥，異名磁極相吸。3、作用過程：通過磁場實現(xiàn)。4、磁場的方向：規(guī)定小磁針北極受力的方向，也即小磁針靜止時北極所指的方向，就是那一點的磁場方向。二、磁感線：1、作用：形象地描述磁場。切線方向表示磁場方向；疏密表示磁場強弱。2、磁感線方向：外部：從N極到S極，內(nèi)部：從S極到N極。3、特點：不相交、不中斷閉合曲線。4、模擬磁感線：實驗中常用鐵屑在磁場中被磁化的性質(zhì)，來模擬磁感線的形狀。5、條形磁體和蹄形磁體的磁感線形狀。注意：內(nèi)部：從S極到N極。常見（磁體）的磁場：①、條形磁鐵：②、蹄形磁鐵：③、勻強磁場：××××××××××××××××BB磁感線與電場線的聯(lián)系與區(qū)別1、磁場的方向：規(guī)定小磁針北極受力的方向（或小磁針靜止時北極所指的方向）2、磁感線（1）為形象描述磁場而假想的曲線，實際不存在（2）疏密表示強弱，切線方向表示磁場方向（3）磁鐵外部從N極到S極，內(nèi)部從S極到N極，形成閉合曲線（4）不相交1、電場的方向：規(guī)定正電荷所受電場力的方向（4）不相交（3）始于正電荷，終止于負(fù)電荷的非閉合曲線（2）疏密表示強弱，切線方向表示電場方向（1）為形象描述電場而假想的曲線，實際不存在2、電場線三、地磁場：1、定義：地球是個磁體，具有磁場，叫地磁場。地磁場的分布大致上就像一個條形磁體。各地磁感線近似平行地面。2、磁偏角：（1）地球的地理南北極與地磁場的南北相反。（2）地球的地理兩極與地磁場的兩極并不重合，磁針并非準(zhǔn)確地指南或指北，有個夾角，叫地磁偏角，簡稱磁偏角。3、地磁場的磁感線分布圖：見上圖。4、說明：宇宙中的許多天體都具有磁場。月球也有磁場。但月球不象地球那樣有一個全球性的磁場。火星也沒有全球性的磁場，所以火星上指南針不起作用。地磁場分布圖同條形磁鐵（通電螺線管）磁場，N極在地理南極，S極在地理北極；赤道B水平向北，南半球B斜向上，北半球B斜向下。1．分別用字母在圖中空白處標(biāo)出磁體的南北極。2．確定磁場方向的方法是：將一不受外力的()放入磁場中需測定的位置，當(dāng)小磁針在該位置靜止時，小磁針N極的指向即為該點的磁場方向。3．小磁針的指南指北性表明地球是一個()

。

4．地理的

是地磁的北南極。指南針并不指向地球的正南正北，其間有一個交角叫

。在地球兩極附近，地磁場的磁感應(yīng)強度約為5×10-5T，而永久磁鐵兩極附近的磁感應(yīng)強度約為0.5T.地磁場是非常弱的。5．關(guān)于磁感線的下列說法中，正確的是（）Ａ．磁感線是真實存在于磁場中的有方向的曲線；Ｂ．磁感線上任一點的切線方向，都跟該點磁場的方向相同；Ｃ．磁鐵的磁感線從磁鐵的北極出發(fā)，終止于磁鐵的南極；Ｄ．磁感線有可能出現(xiàn)相交的情況。6、下列說法正確的是（）Ａ．磁極間的相互作用是通過磁場發(fā)生的；Ｂ．磁場和電場一樣也是客觀存在的的物質(zhì)；Ｃ．磁感線是實際存在的線，可由實驗得到；Ｄ．磁感線類似于電場線，它總是從磁體的Ｎ極出發(fā)終止于Ｓ。-----右手螺旋定則（安培定則）四、常見電流的磁場（磁感線）：1、直線電流（電流的磁效應(yīng)）——奧斯特安培定則：姆指指向電流方向，四指指向磁場的方向。2、環(huán)形電流安培定則：四指繞向電流方向，大拇指方向即為環(huán)形電流中心軸線上磁場的方向。3、螺線管電流安培定則：四指繞向電流的方向，大拇指方向即為螺線管內(nèi)磁場的方向。7、一束電子流沿x軸正方向高速運動，如圖所示，則電子流產(chǎn)生的磁場在z軸上的點P處的方向是（）A．沿y軸正方向B．沿y軸負(fù)方向C．沿z軸正方向D．沿z軸負(fù)方向五、磁感應(yīng)強度B-------定量描述磁場的強弱1、定義式：在磁場中垂直磁場方向的通電導(dǎo)線，受到的安培力跟電流和導(dǎo)線長度的乘積的比值。2、公式：3、單位：特斯拉（T）4、矢量性：◆磁感應(yīng)強度B的方向：（磁場方向）①（規(guī)定）小磁針N極的受力方向（靜止時N極指向）②磁感線的切線8、關(guān)于磁感強度，正確的說法是：（）(A)根據(jù)定義式，磁場中某點的磁感強度B與F成正比，與IL成反比；(B)磁感強度B是矢量，方向與F的方向相同；(C)B是矢量，方向與通過該點的磁感線的切線方向相同；(D)在確定的磁場中，同一點的B是確定的，不同點的B可能不同，磁感線密的地方B大些，磁感線疏的地方B小些。9、一根長10cm的通電導(dǎo)線放在磁感強度為0.4T的勻強磁場中，導(dǎo)線與磁場方向垂直，受到的磁場力為4×10-3N，若以導(dǎo)線的中點為軸轉(zhuǎn)動導(dǎo)線使導(dǎo)線和磁感線平行，則導(dǎo)線所在處的磁感強度為

T，導(dǎo)線受到的磁場力為

。六、磁場對電流的作用③一般情況，F(xiàn)=IL⊥B=ILB⊥=BILsin?1、安培力：（1）大小：（2）方向：左手定則：伸開左手，大拇指跟四指垂直，且在同一平面內(nèi)，讓磁感線穿過手心，使四指指向電流方向，則拇指指向安培力的方向。①當(dāng)I⊥B，F(xiàn)最大，F(xiàn)=ILB②當(dāng)I∥B，F(xiàn)=010、請用左手定則判斷下列四個圖中通電直導(dǎo)線所受安培力的方向：11、關(guān)于左手定則的使用，下列說法中正確的是（）（A）當(dāng)ＩＢ時，在電流、磁感強度和安培力三個物理量中，知道其中任意兩個量的方向就可以確定第三個量的方向（B）知道電流方向和磁場方向，可以唯一確定安培力的方向（C）知道磁場方向和安培力的方向，可以唯一確定電流的方向（D）知道電荷的運動方向和洛倫茲力的方向，可以唯一確定磁場方向2、解題一般步驟：（1）判斷安培力方向（2）其它力受力分析注意選擇視圖（視角）將立體受力圖應(yīng)轉(zhuǎn)化成平面力圖（3）列力學(xué)主方程：（4）列電學(xué)輔助方程:（5）解方程及必要的討論（“答”）平衡方程牛二方程（動能定理）F=ILBQ=Itε=IR…….12、如圖，相距20cm的兩根光滑平行銅導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面傾角為θ=370，上面放著質(zhì)量為80g的金屬桿ab，整個裝置放在B=0.2T的勻強磁場中.(1)若磁場方向豎直向下，要使金屬桿靜止在導(dǎo)軌上，必須通以多大的電流.(2)若磁場方向垂直斜面向下，要使金屬桿靜止在導(dǎo)軌上，必須通以多大的電流。13、在傾角為θ的斜面上，放置一段通有電流強度為I,長度為L，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒a，（通電方向垂直紙面向里），如圖所示，棒與斜面間動摩擦因數(shù)μ<tanθ.欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，應(yīng)加勻強磁場，磁場應(yīng)強度B最小值是多少？如果要求導(dǎo)體棒a靜止在斜面上且對斜面無壓力，則所加勻強磁場磁感應(yīng)強度又如何？七、洛倫茲力1、磁場力：2、洛倫茲力大?。海?）一般位置，

f=qvB

sinθ，θ是V、B之間的夾角.（1）當(dāng)V⊥B，f最大，f=qVB（2）當(dāng)V∥B，f=0（1）安培力：（2）洛倫茲力：磁場對電流作用（宏觀）磁場對運動電荷作用（微觀）與正電荷速度同向與負(fù)電荷速度反向注意四指方向：（電流方向）3、洛倫茲力方向：——左手定則（類似安培力）（1）洛倫茲力F的方向既垂直于磁場B的方向，又垂直于運動電荷的速度v的方向，即F總是垂直于B和v所在的平面．（2）左手定則：伸出左手，讓姆指跟四指垂直，且處于同一平面內(nèi)，讓磁感線穿過手心，四指指向正電荷運動方向（當(dāng)是負(fù)電荷時，四指指向與電荷運動方向相反）則姆指所指方向就是該電荷所受洛倫茲力的方向。4、洛倫茲力與安培力的關(guān)系（1）洛倫茲力是單個運動電荷在磁場中受到的力，而安培力是導(dǎo)體中所有定向稱動的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)．（2）洛倫茲力一定不做功，它不改變運動電荷的速度大小;但安培力卻可以做功。14、在圖7所示的四幅圖中，正確標(biāo)明了帶正電的粒子所受洛倫茲力F方向的是（）八、帶電粒子在勻強磁場中的運動1、當(dāng)V∥B：f=0，→勻速運動2、當(dāng)V⊥B：洛倫茲力總是垂直速度，永遠(yuǎn)不會做功（1）洛侖茲力提供向心力（2）軌道半徑：（3）周期：與v、r無關(guān)（4）圓心、半徑、運動時間的確定（5）洛侖洛倫茲力的方向：左手定則3、解題思路：（勻速圓周運動）（1）圓心半徑的確定：運動軌跡中任兩點的切線的垂線交點即為圓心（2）飛行時間的確定：周期、圓心角圓心角等于偏轉(zhuǎn)角ββ

運動時間：t=θ/360×T4、帶電粒子vB時在勻強磁場中的運動問題（1）無界磁場中的運動：求運動的帶電粒子的周期之比、軌道半徑之比電荷之比、質(zhì)量之比、或磁感應(yīng)強之比、動能之比等。15、電子、質(zhì)子、氘核、氚核，以同樣的速度垂直磁場方向射入同一勻強磁場中，它們都做勻速圓周運動，則軌道半徑最大的是（）A、氘核B、氚核C、電子D、質(zhì)子

16、兩個帶電粒子，其質(zhì)量相等，在同一勻強磁場中只受洛侖茲力的作用而做勻速圓周運動（）A、若半徑相等，則速率必相等B、若電荷相等，則半徑必相等C、若電荷相等，則周期必相等D、若半徑相等，則動量必相等（2）帶電粒子在不同邊界磁場中運動

①直線邊界（進(jìn)出磁場具有對稱性）如下圖所示：17、如圖14所示，在虛線MN右側(cè)存在垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B。一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電的粒子從P點以垂直MN的速度v進(jìn)入磁場，粒子在磁場中做勻速圓周運動，一段時間后從Q點離開磁場。不計粒子的重力。求：（1）P、Q兩點間的距離；（2）粒子在磁場中運動的時間。，18、如圖13所示，真空中有直角坐標(biāo)系xOy，P（a，－b）是坐標(biāo)系中的一個點，a、b均為大于0的常數(shù)。在y≥0的區(qū)域內(nèi)存在著垂直于xOy平面的勻強磁場，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子A從坐標(biāo)原點O以速度v0沿y軸正方向射出，粒子A恰好通過P點，不計粒子重力。求：（1）磁感應(yīng)強度B的大小和方向；（2）粒子A從O點運動到P點的時間t

19、如圖所示，在x＜0與x＞0的區(qū)域中，存在磁感應(yīng)強度大小分別為B1與B2的勻強磁場，磁場方向均垂直于紙面向里，且B1＞B2．一個帶負(fù)電荷的粒子從坐標(biāo)原點O以速度v沿x軸負(fù)方向射出，要使該粒子經(jīng)過一段時間后又經(jīng)過O點，B1與B2的比值應(yīng)滿足什么條件．d=R(1-cos?)d=Rsin?d=R(1+cos?)②平行邊界（存在臨界條件，即軌跡與邊界相切時粒子恰好不射出邊界）如圖所示：20、如圖所示，二塊水平放置、相距為d的長金屬板接在電壓可調(diào)的電源上。兩板之間的右側(cè)區(qū)域存在方向垂直紙面向里的勻強磁場。將噴墨打印機的噴口靠近上板下表面，從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量均為m、水平速度均為v0、帶相等電荷量的墨滴。調(diào)節(jié)電源電壓至U，墨滴在電場區(qū)域恰能沿水平向右做勻速直線運動，進(jìn)入電場、磁場共存區(qū)域后，最終垂直打在下板的M點。（1）判斷墨滴所帶電荷的種類，并求其電荷量；（2）求磁感應(yīng)強度B的值；（3）現(xiàn)保持噴口方向不變，使其豎直下移到兩板中間位置。為了使墨滴仍能到達(dá)下板M點應(yīng)將磁感應(yīng)強度調(diào)至B'，則B'的大小為多少？21、如圖所示，在真空區(qū)域內(nèi)，有寬度為L的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，磁場方向垂直紙面向里，MN、PQ為磁場的邊界。一質(zhì)量為m、帶電為-q的粒子，先后兩次沿著與MN夾角為θ（0°<θ<90°）的方向垂直于磁感線射入勻強磁場中，第一次粒子以速度v1射入磁場，粒子剛好沒能從PQ邊界射出磁場；第二次粒子以速度v2射入磁場，粒子剛好垂直于PQ邊界射出磁場。（不計粒子重力影響，v1、v2未知）求v1/v2的值。22、如圖，在0≤x≤

區(qū)域內(nèi)存在與xy平面垂直的勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小為B。在t＝0時刻，一位于坐標(biāo)原點的粒子源在xy平面內(nèi)發(fā)射出大量同種帶電粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向與y軸正方向的夾角分布在0～180°范圍內(nèi)。已知沿y軸正方向發(fā)射的粒子在t＝t0時刻剛好從磁場邊界上P(

，a)點離開磁場．求：

(1)粒子在磁場中做圓周運動的半徑R及粒子的比荷q/m；

(2)此時刻仍在磁場中的粒子的初速度方向與y軸正方向夾角的取值范圍；

(3)從粒子發(fā)射到全部粒子離開磁場所用的時間。

③圓形邊界（沿徑向攝入必沿徑向射出）如圖所示：（3）運動時間的確定：根據(jù)帶電粒子在磁場中做圓周運動的周期，確定粒子轉(zhuǎn)過的圓弧所對應(yīng)的圓心角，由或即可確定（角α的單位分別為度和弧度）。23、在以坐標(biāo)原點

O為圓心、半徑為

r的圓形區(qū)域內(nèi)，存在磁感應(yīng)強度大小為

B、方向垂直于紙面向里的勻強磁場，如圖所示．

一個不計重力的帶電粒子從磁場邊界與

x軸的交點

A處以速度

v沿-x方向射入磁場，它恰好從磁場邊界與

y軸的交點

C處沿+y方向飛出．

（1）請判斷該粒子帶何種電荷，并求出其比荷q/m；

（2）若磁場的方向和所在空間范圍不變，而磁感應(yīng)強度的大小變?yōu)锽'，該粒子仍從

A處以相同的速度射入磁場，但飛出磁場時的速度方向相對于入射方向改變了60°角，求磁感應(yīng)強度B'多大？此次粒子在磁場中運動所用時間

t是多少？

九、綜合應(yīng)用實例分析1、速度選擇器：與粒子的質(zhì)量、電量及正負(fù)無關(guān)EBVEqEqqVBqVB2、質(zhì)譜儀：測定荷質(zhì)比、元素鑒定分析偏轉(zhuǎn)距離：3、回旋加速器：極板間交變電場周期T等于回旋周期T回▲交變電場中的（加速）運動時間忽略N為回旋周期數(shù)d<<R24、質(zhì)譜儀是用來測定帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的裝置。如圖所示，電容器兩極板相距為d，兩極板間電壓為U，極板間的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B1，一束電荷量相同的帶正電的粒子沿電容器的中心線平行于極板射入電容器，沿直線穿過電容器后進(jìn)入另一磁感應(yīng)強度為B2的勻強磁場，結(jié)果分別打在感光片上的a、b兩點，設(shè)a、b兩點間距離為△x，粒子所帶電荷量為q，且不計重力，求：（1）粒子進(jìn)入磁場B2時的速度v；（2）打在a、b兩點的粒子的質(zhì)量之差△m。（3）試比較這兩種帶電粒子在磁場B2中運動時間的大小關(guān)系，并說明理由。25、回旋加速器的工作原理如圖1所示，置于真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間狹縫的間距為d，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與盒面垂直，被加速粒子的質(zhì)量為m，電荷量為+q，加在狹縫間的交變電壓如圖2所示，電壓值的大小為U0．周期T=2πm/qB．一束該粒子在t=0~T/2時間內(nèi)從A處均勻地飄入狹縫，其初速度視為零．現(xiàn)考慮粒子在狹縫中的運動時間，假設(shè)能夠出射的粒子每次經(jīng)過狹縫均做加速運動，不考慮粒子間的相互作用．求：

（1）出射粒子的動能Em；

（2）粒子從飄入狹縫至動能達(dá)到Em所需的總時間t總；

（3）要使飄入狹縫的粒子中有超過99%能射出，d應(yīng)滿足的條件．

十、復(fù)合場綜合應(yīng)用類型題歸納1、直線運動：2、圓周運動：受力平衡→勻速直線運動如：速度選擇器、霍爾效應(yīng)、磁流體、電磁流量計（1）輻射電場（重力場）中:勻速圓周運動（只討論勻強磁場）（2）勻強電場、重