物理必修3-1第三章-知識點(diǎn)+習(xí)題9頁

1、第三章 磁場知識點(diǎn)一、磁現(xiàn)象和磁場1、磁場：磁場是存在于磁體、運(yùn)動電荷周圍的一種物質(zhì)它的基本特性是：對處于其中的磁體、電流、運(yùn)動電荷有力的作用2、磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：所有的磁現(xiàn)象都可歸結(jié)為運(yùn)動電荷之間通過磁場而發(fā)生的相互作用二、磁感應(yīng)強(qiáng)度1、 表示磁場強(qiáng)弱的物理量是矢量2、 大?。築=F/Il（電流方向與磁感線垂直時的公式）3、 方向：左手定則：是磁感線的切線方向；是小磁針N極受力方向；是小磁針靜止時N極的指向不是導(dǎo)線受力方向；不是正電荷受力方向；也不是電流方向 4、 單位：牛/安米，也叫特斯拉，國際單位制單位符號T5、 點(diǎn)定B定：就是說磁場中某一點(diǎn)定了，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向都是定值6、

2、勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度處處相等7、 磁場的疊加:空間某點(diǎn)如果同時存在兩個以上電流或磁體激發(fā)的磁場,則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是各電流或磁體在該點(diǎn)激發(fā)的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和,滿足矢量運(yùn)算法則.三、幾種常見的磁場（一）、 磁感線磁感線是徦想的，用來對磁場進(jìn)行直觀描述的曲線，它并不是客觀存在的。磁感線是閉合曲線磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱，磁感線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場方向。任何兩條磁感線都不會相交，也不能相切。5勻強(qiáng)磁場的磁感線平行且距離相等沒有畫出磁感線的地方不一定沒有磁場6安培定則：姆指指向電流方向，四指指向磁場的方向注意這里的磁感線是一個個同心圓，每點(diǎn)磁場方向是在該點(diǎn)切線方向7、 *熟記常用的

3、幾種磁場的磁感線：（二）、勻強(qiáng)磁場1、 磁感線的方向反映了磁感強(qiáng)度的方向，磁感線的疏密反映了磁感強(qiáng)度的大小。2、 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同的區(qū)域，叫勻強(qiáng)磁場。其磁感線平行且等距。例：長的通電螺線管內(nèi)部的磁場、兩個靠得很近的異名磁極間的磁場都是勻強(qiáng)磁場。3、 如用B=F/(IL)測定非勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度時，所取導(dǎo)線應(yīng)足夠短，以能反映該位置的磁場為勻強(qiáng)。（三）、磁通量（）1磁通量：穿過某一面積磁力線條數(shù)，是標(biāo)量2磁通密度B：垂直磁場方向穿過單位面積磁力線條數(shù)，即磁感應(yīng)強(qiáng)度，是矢量3二者關(guān)系：B/S（當(dāng)B與面垂直時），BScos，Scos為面積垂直于B方向上的投影，是B與S法線的夾角四、磁場

4、對通電導(dǎo)線的作用力（一）、安培力：1、通電導(dǎo)線在磁場中受到的作用力叫做安培力說明:磁場對通電導(dǎo)線中定向移動的電荷有力的作用，磁場對這些定向移動電荷作用力的宏觀表現(xiàn)即為安培力2、 安培力的計(jì)算公式：FBILsin（是I與B的夾角）；通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時，即900，此時安培力有最大值；通電導(dǎo)線與磁場方向平行時，即00，此時安培力有最小值，F(xiàn)=0N;00B900時，安培力F介于0和最大值之間.3、 安培力公式的適用條件:I1I2公式FBIL一般適用于勻強(qiáng)磁場中IB的情況，對于非勻強(qiáng)磁場只是近似適用（如對電流元），但對某些特殊情況仍適用如圖所示，電流I1/I2,如I1在I2處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，

5、則I1對I2的安培力FBI2L，方向向左，同理I2對I1，安培力向右，即同向電流相吸，異向電流相斥根據(jù)力的相互作用原理，如果是磁體對通電導(dǎo)體有力的作用，則通電導(dǎo)體對磁體有反作用力兩根通電導(dǎo)線間的磁場力也遵循牛頓第三定律(二）、左手定則1.用左手定則判定安培力方向的方法：伸開左手，使拇指跟其余的四指垂直且與手掌都在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，并使四指指向電流方向，這時手掌所在平面跟磁感線和導(dǎo)線所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線所受安培力的方向2.安培力F的方向既與磁場方向垂直，又與通電導(dǎo)線垂直,即F跟BI所在的面垂直但B與I的方向不一定垂直3.安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流1三者的關(guān)

6、系已知I,B的方向，可惟一確定F的方向；已知F、B的方向，且導(dǎo)線的位置確定時，可惟一確定I的方向；已知F,1的方向時，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不能惟一確定4.由于B,I,F的方向關(guān)系常是在三維的立體空間，所以求解本部分問題時，應(yīng)具有較好的空間想象力，要善于把立體圖畫變成易于分析的平面圖，即畫成俯視圖，剖視圖，側(cè)視圖等(三)、安培力的性質(zhì)和規(guī)律；1、 公式F=BIL中L為導(dǎo)線的有效長度，即導(dǎo)線兩端點(diǎn)所連直線的長度，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端如圖示，甲中：，乙中：L/=d(直徑）2R（半圓環(huán)且半徑為R)2、 安培力的作用點(diǎn)為磁場中通電導(dǎo)體的幾何中心；（四）、分析在安培力作用下通電導(dǎo)體運(yùn)動情況的一般

7、步驟1、 畫出通電導(dǎo)線所在處的磁感線方向及分布情況2、 用左手定則確定各段通電導(dǎo)線所受安培力3、 據(jù)初速方向結(jié)合牛頓定律確定導(dǎo)體運(yùn)動情況五、磁場對運(yùn)動電荷的作用力（一）、洛侖茲力磁場對運(yùn)動電荷的作用力1、 洛倫茲力的公式: f=qvB sin，是V、B之間的夾角.2、 當(dāng)電荷速度方向與磁場方向垂直時，洛倫茲力的大小F=qvB3、 當(dāng)v=0時，F(xiàn)=0，即磁場對靜止的電荷無作用力，磁場只對運(yùn)動電荷有作用力，這與電場對其中的靜止電荷或運(yùn)動電荷總有電場力的作用是不同的。4、 當(dāng)電荷運(yùn)動方向與磁場方向相同或相反，即與平行時，F(xiàn)=0。5、 當(dāng)電荷運(yùn)動方向與磁場方向夾角為時，洛倫茲力的大小F=qvBsin6

8、、 只有運(yùn)動電荷在磁場中才有可能受到洛倫茲力作用，靜止電荷在磁場中受到的磁場對電荷的作用力一定為0（二）、洛倫茲力的方向1.洛倫茲力F的方向既垂直于磁場B的方向，又垂直于運(yùn)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.使用左手定則判定洛倫茲力方向時，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(yùn)動方向（當(dāng)是負(fù)電荷時，四指指向與電荷運(yùn)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（三）、洛倫茲力與安培力的關(guān)系1.洛倫茲力是單個運(yùn)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

9、運(yùn)動電荷的速度大小;但安培力卻可以做功六、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動1、 不計(jì)重力的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動可分三種情況：一是勻速直線運(yùn)動；二是勻速圓周運(yùn)動；三是螺旋運(yùn)動2、 不計(jì)重力的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的軌跡半徑r=mv/qB；其運(yùn)動周期T=2m/qB（與速度大小無關(guān)）3、 不計(jì)重力的帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場和垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場時都做曲線運(yùn)動，但有區(qū)別：帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場，在電場中做勻變速曲線運(yùn)動（類平拋運(yùn)動）；垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，則做變加速曲線運(yùn)動（勻速圓周運(yùn)動）4、 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動當(dāng)B時，所受洛侖茲力為零，做勻速直線運(yùn)動；當(dāng)B時，所受洛侖力充分向心力，做半

10、徑和周期分別為 R=，T= 的勻速圓周運(yùn)動；當(dāng)與B夾一般角度時，由于可以將正交分解為和（分別平行于和垂直于）B，此時，電荷的合運(yùn)動在中學(xué)階段一般不要求定量掌握。（二）、帶電粒子在磁場中運(yùn)動的圓心、半徑及時間的確定（1)用幾何知識確定圓心并求半徑 因?yàn)镕方向指向圓心，根據(jù)F一定垂直v，畫出粒子運(yùn)動軌跡中任意兩點(diǎn)（大多是射入點(diǎn)和出射點(diǎn)）的F或半徑方向，其延長線的交點(diǎn)即為圓心，再用幾何知識求其半徑與弦長的關(guān)系 (2)確定軌跡所對應(yīng)的圓心角，求運(yùn)動時間 先利用圓心角與弦切角的關(guān)系，或者是四邊形內(nèi)角和等于3600（或2）計(jì)算出圓心角的大小，再由公式t=T/3600（或T/24）可求出運(yùn)動時間(3)注意圓

11、周運(yùn)動中有關(guān)對稱的規(guī)律 如從同一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時，速度與邊界的夾角相等；在圓形磁場區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入的粒子，必沿徑向射出第三章 磁場單元測試一、不定項(xiàng)選擇題：(每小題4分，全部選對得4分，部分選對得2分，共48分)關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，正確的說法是 ( )(A)根據(jù)定義式，磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與F成正比，與IL成反比(B)磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量，方向與電流所受安培力的方向相同(C)磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量，方向與通過該點(diǎn)的磁感線的切線方向相同(D)在確定的磁場中，同一點(diǎn)的B是確定的，不同點(diǎn)的B可能不同.下列單位中與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位T不相當(dāng)?shù)氖? )(A)Wb/m2 (B)N/Am (C)

12、N/Cm (D)Vs/m2首先發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)的科學(xué)家是 ( )(A)安培 (B)奧斯特 (C)庫倫 (D)麥克斯韋如下左圖所示，在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，水平放置著一根長直流導(dǎo)線，電流方向指向讀者，、是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點(diǎn)，在這四點(diǎn)中( )(A)、兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同(B)點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大(C)、兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等(D)b點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大如上右圖所示，直角三角形通電閉合線圈ABC處于勻強(qiáng)磁場中，磁場垂直紙面向里，則線圈所受磁場力的合力為( )(A)大小為零 (B)方向豎直向上 (C)方向豎直向下 (D)方向垂直紙面向里.用安培提出的分子電流假說可以解釋下列哪些現(xiàn)象 ( )(A)

13、永久磁鐵的磁場 (B)直線電流的磁場 (C)環(huán)形電流的磁場 (D)軟鐵棒被磁化的現(xiàn)象兩個相同的圓形線圈，通以方向相同但大小不同的電流I1和I2，如圖所示。先將兩個線圈固定在光滑絕緣桿上，問釋放后它們的運(yùn)動情況是 ( )(A)相互吸引，電流大的加速度大(B)相互吸引，加速度大小相等(C)相互排斥，電流大的加速度大(D)相互排斥，加速度大小相等如圖所示，要使線框在受到磁場力作用后，邊向紙外，邊向紙里轉(zhuǎn)動，可行的方法是( )(A)加方向垂直紙面向外的磁場，通方向?yàn)榈碾娏?B)加方向平行紙面向上的磁場，通方向?yàn)殡娏?C)加方向平行于紙面向下的磁場，通方向?yàn)榈碾娏?D)加方向垂直紙面向內(nèi)的磁場，通方向?yàn)?/p>

14、的電流一質(zhì)子以速度V穿過互相垂直的電場和磁場區(qū)域而沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)則( )(A)若電子以相同速度V射入該區(qū)域，將會發(fā)生偏轉(zhuǎn)(B)無論何種帶電粒子(不計(jì)重力)，只要都以速度V射入都不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)(C)若質(zhì)子的速度VV，它將向上偏轉(zhuǎn)，其運(yùn)動軌跡既不是圓 弧也不是拋物線。長方體金屬塊放在勻強(qiáng)磁場中，有電流通過金屬塊，如圖所示，則下面關(guān)于金屬塊上下表面電勢高低的說法中，正確的是( )(A)金屬塊上、下表面電勢相等(B)金屬塊上表面電勢高于下表面電勢(C)金屬塊上表面電勢低于下表面電勢(D)無法比較上、下表面的電勢高低如圖所示，在加有勻強(qiáng)磁場的區(qū)域中，一垂直于磁場方向射入的帶電粒子軌跡如圖所示，由于帶電粒子與

15、沿途的氣體分子發(fā)生碰撞，帶電粒子的動能逐漸減小，則下列說法中正確的是-( )(A)帶電粒子帶正電，是從B點(diǎn)射入的(B)帶電粒子帶負(fù)電，是從B點(diǎn)射入的(C)帶電粒子帶負(fù)電，是從A點(diǎn)射入的(D)帶電粒子帶正電，是從A點(diǎn)射入的如圖所示，在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的邊界上，有兩個質(zhì)量和電量均相同的正、負(fù)離子(不計(jì)重力)，從點(diǎn)O以相同的速度先后射入磁場中，入射方向與邊界成q角，則正、負(fù)離子在磁場中( )(A)運(yùn)動時間相同(B)運(yùn)動軌跡的半徑相同(C)重新回到邊界時速度的大小和方向相同(D)重新回到邊界的位置與O點(diǎn)距離相等二 填空題：（每空3分，共24分）在B=0.8 T的勻強(qiáng)磁場中放一根與磁場方向垂直、長

16、度是0.5 m的通電直導(dǎo)線，若使導(dǎo)線沿磁感應(yīng)強(qiáng)度方向移動了20 cm.若導(dǎo)線中電流為10 A，那么磁場力對通電導(dǎo)線所做的功是_ J.如圖所示，若閉合電路abcd和ABCD所在平面均與勻強(qiáng)磁場B垂直，面積分別為S1和S2，且S1S2，但磁場區(qū)域恰好只有ABCD那么大，則閉合電路abcd的磁通量1和閉合電路ABCD的磁通量2的大小關(guān)系為1_2(填) 第14題 第15題如圖所示,a、b、c、d四種離子,它們帶等量同種電荷,質(zhì)量為ma=mbmc=md,以不等的速率vavb=vcvd進(jìn)入速度選擇器后,有兩種離子從選擇器中射出,進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的磁場.由此可以判斷射向D1的是_離子.(不計(jì)重力) 第1

17、6題 第17題 第18題邊長為a的正方形，處于有界磁場如圖所示，一束電子以水平速度射入磁場后，分別從A處和C處射出，則vA：vC=_;所經(jīng)歷的時間之比tA：tC=_如圖所示，電子射線管（A為其陰極），放在蹄形磁軼的N、S兩極間，射線管的陰極A接在直流高壓電源的_填(正或負(fù))極，此時，熒光屏上的電子束運(yùn)動徑跡_偏轉(zhuǎn)。（填“向上”、“向下”“不”）。某一回旋加速器，兩半圓形金屬盒的半徑為R，它們之間的電壓為U，所處的磁場的感應(yīng)強(qiáng)度為B，帶電粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，則帶電粒子所能獲得的最大動能為_三、計(jì)算題（本題共2小題，共28分。要求寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟） 兩條相距為1m的

18、水平金屬導(dǎo)軌上放置一根導(dǎo)電棒ab，處于豎直方向的勻強(qiáng)磁場中，如圖示，導(dǎo)電棒的質(zhì)量是1.2kg，當(dāng)棒中通入2安培的電流時（電流方向是從a到b），它可在導(dǎo)軌上向右勻速滑動，如電流增大到4A時，棒可獲得0.5m/s2的加速度。求磁場的方向？(4分)磁場的磁感強(qiáng)度的大小和摩擦力大小(8分) 如圖所示，在x軸上方有垂直于xy平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；在x軸下方有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)為E。一質(zhì)量為m，電荷量為-q的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿著y軸正方向射出。射出之后，第三次到達(dá)x軸時，它與點(diǎn)O的距離為L。帶電粒子在磁場中做何種運(yùn)動？(2分)帶電粒子在電場中做何種運(yùn)動？(2分)求此粒子射出時的速度v (6分)運(yùn)動的總路程s（重力不計(jì)）。(6分)物理選修3-1單元測試參考答案第三章 磁 場一、不定項(xiàng)選擇題：(每小題4分，全部選對得4分，部分選對得2分，共48分)題號123456789101112答案CDCBCDAADBBBDCBBCD二、填空題：(每空格3分，共24分)_0_ _=_ _C_ _12_、_21_負(fù)_、_向下_