高二物理《磁場》重要知識點整理(共9頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 物理重要知識點整理磁場 一基本概念： 1磁場：磁場是存在于磁體、電流和運(yùn)動電荷周圍的一種物質(zhì)。 磁場的方向：規(guī)定磁場中任意一點小磁針N極受力的方向（或者小磁針靜止時N極的指向）就是那一點的磁場方向。2 磁感線：磁感線不是真實存在的，是人為畫上去的。曲線的疏密能代表磁場的強(qiáng)弱，磁感線越密的地方磁場越強(qiáng)，磁感線從N極進(jìn)來，S極進(jìn)去，磁感線都是閉合曲線且磁感線不相交。 .幾種典型磁場的磁感線（1）條形磁鐵（2）通電直導(dǎo)線a.安培定則：用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向。b.其磁感線是內(nèi)密外疏的同心圓。（3）環(huán)形

2、電流磁場a.安培定則：讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，伸直的大拇指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線的磁感線方向。b.所有磁感線都通過內(nèi)部，內(nèi)密外疏（4）通電螺線管a.安培定則： 讓右手彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，伸直的大拇指的方向就是螺線管內(nèi)部磁場的磁感線方向。b. 通電螺線管的磁場相當(dāng)于條形磁鐵的磁場。 例1下列說法正確的是()A通過某平面的磁感線條數(shù)為零，則此平面處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零B空間各點磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點磁場方向C兩平行放置的異名磁極間的磁場為勻強(qiáng)磁場D磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則通過該處的某面積的磁感線條數(shù)不一定為零【解析】磁感應(yīng)強(qiáng)度反映磁場的強(qiáng)弱和方向，它的方向就是該處磁

3、場的方向，故B正確通過某平面的磁感線條數(shù)為零，可能是因為平面與磁感線平行，而磁感應(yīng)強(qiáng)度可能不為零，故A錯誤只有近距離的兩異名磁極間才是勻強(qiáng)磁場，故C錯誤若某處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，說明該處無磁場，通過該處的某面積的磁感線條數(shù)一定為零，故D錯【答案】B3 磁通量：磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的乘積，叫做穿過這個面的磁通量。 物理意義：表示穿過一個面的磁感線條數(shù)。 定義： （為B與S間的夾角） 例1關(guān)于磁通量，下列說法正確的是()A磁通量不僅有大小而且有方向，是矢量B在勻強(qiáng)磁場中，a線圈面積比b線圈面積大，則穿過a線圈的磁通量一定比穿過b線圈的大C磁通量大，磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定大D把某線圈放在磁場中的M、N兩點，若

4、放在M處的磁通量比在N處的大，則M處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定比N處大【解析】磁通量是標(biāo)量，大小與B、S及放置角度均有關(guān)，只有C項說法完全正確【答案】C2 安培力：阻礙物體的相對運(yùn)動。 （注意：公式只適用于勻強(qiáng)磁場。） 左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿過手心，并使伸開的四指指向電流方向，那么拇指方向就是通電導(dǎo)線在磁場中的受力方向。安培力方向一定垂直于B、I所確定的平面，即F一定和B、I垂直，但B、I不一定垂直。 例1 在等邊三角形的三個頂點a,b,c處,各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面,導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流,方向如圖.過c點的導(dǎo)線所

5、受安培力的方向( C ) A. 與ab邊平行,豎直向上 B.與ab邊平行,豎直向下B. C.與ab邊垂直,指向左邊 D.與ab邊垂直,指向右邊 解析:由右手可判斷導(dǎo)線ab產(chǎn)生的磁場在導(dǎo)線c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的合方向是豎直向下,再由左手可判得導(dǎo)線c受安培力方向為向左并與ab邊垂直,所以C正確,ABD錯誤. 例2如圖3­4­15所示，在傾角為的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長為L，質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒當(dāng)導(dǎo)體棒中的電流I垂直紙面向里時，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可將導(dǎo)體棒置于勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向在紙面內(nèi)由豎直向上逆時針至水平向左的過程中，關(guān)于B的大小的變化，正

6、確的說法是 ()圖3­4­15A逐漸增大 B逐漸減小 C先減小后增大 D先增大后減小解析：通電導(dǎo)線在斜面上受到重力、支持力和磁場力，當(dāng)磁場方向豎直向上時，導(dǎo)線受到的磁場力方向水平向右當(dāng)磁場方向水平向左時，磁場力的方向豎直向上，把重力、支持力和磁場力放在一個三角形中進(jìn)行研究，可知磁場力先減小后增大，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度先減小后增大答案：C 例3如圖3­4­17所示，一根通電的直導(dǎo)體放在傾斜的粗糙導(dǎo)軌上，置于圖示方向的勻強(qiáng)磁場中，處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)增大電流，導(dǎo)體棒仍靜止，則在增大電流過程中，導(dǎo)體棒受到的摩擦力的大小變化情況可能是()圖3­4­17A

7、一直增大 B先減小后增大 C先增大后減小 D始終為零解析：若F安<mgsin，因安培力向上，則摩擦力向上，當(dāng)F安增大時，F(xiàn)摩減小到零，再向下增大，B對，C、D錯；若F安>mgsin，摩擦力向下，隨F安增大而一直增大，A對答案：AB 例4如圖3­4­18所示，水平放置的兩導(dǎo)軌P、Q間的距離L0.5m，垂直于導(dǎo)軌平面的豎直向上的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 T，垂直于導(dǎo)軌放置的ab棒的質(zhì)量m1 kg，系在ab棒中點的水平繩跨過定滑輪與重量G3 N的物塊相連已知ab棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)0.2，電源的電動勢E10 V、內(nèi)阻r0.1 ，導(dǎo)軌的電阻及ab棒的電阻均不計要想ab

8、棒處于靜止?fàn)顟B(tài)，R應(yīng)在哪個范圍內(nèi)取值？(g取10 m/s2)圖3­4­18解析：依據(jù)物體的平衡條件可得，ab棒恰不右滑時：GmgBI1L0ab棒恰不左滑時：GmgBI2L0依據(jù)閉合電路歐姆定律可得：EI1(R1r)，EI2(R2r)由以上各式代入數(shù)據(jù)可解得，R19.9 ，R21.9 所以R的取值范圍為1.9 R9.9 . 答案：1.9 R9.9 三帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動：（半徑公式、交接點速度、幾何關(guān)系） 口訣：（半徑公式、交接點速度、幾何關(guān)系），公式（r、T、t），幾何關(guān)系（斜進(jìn)斜出【圓心角=2倍弦切角，用】、來去一心【速度偏向角=圓心角，用】、勾股定理）；圓形磁場區(qū)域

9、:帶電粒子沿半徑方向進(jìn)入,則出磁場時速度方向必過圓心1、粒子速度垂直于磁場時，做勻速圓周運(yùn)動：，（周期與速率無關(guān)）。2、粒子徑直通過正交電磁場（離子速度選擇器）：，。3、粒子穿過磁場的有關(guān)計算，抓幾何關(guān)系，即入射點與出射點的半徑和它們的夾角4、最小圓形磁場區(qū)域的計算：找到磁場邊界的兩點,以這兩點的距離為直徑的圓面積最小5、圓形磁場區(qū)域中飛行的帶電粒子的最大偏轉(zhuǎn)角為進(jìn)入點和出點的連線剛好為磁場的直徑6、要知道以下器件的原理：質(zhì)譜儀、速度選擇器、磁流體發(fā)電機(jī)、霍耳效應(yīng)、電磁流量計、地磁場、磁電式電表原理、回旋加速器、電磁驅(qū)動、電磁阻尼、高頻焊接等.7、帶電粒子在勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場和重力場中，如果做

10、直線運(yùn)動，一定做勻速直線運(yùn)動。如果做勻速圓周運(yùn)動，重力和電場力一定平衡，只有洛侖茲力提供向心力。8、電性相同的電荷在同一磁場中旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)方向相同，與初速度方向無關(guān)。 例1（2010·全國1）如圖2，在0xa區(qū)域內(nèi)存在與xOy平面垂直的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。在t0時刻，一位于坐標(biāo)原點的粒子源在xOy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tt0時刻剛好從磁場邊界上P（a，a）點離開磁場。求： （1）粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑R及粒子的比荷q/m；（2）此時刻仍在

11、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動態(tài)分析由題知沿y軸正方向發(fā)射的粒子從磁場邊界上P(a，a)點離開磁場，利用圓規(guī)或硬幣可作出其軌跡圖像如圖3，由于粒子速度方向在0°180°范圍內(nèi)，其它方向的軌跡可以通過旋轉(zhuǎn)第一個圓得到（O點為旋轉(zhuǎn)點），如圖4。從圖中可明顯發(fā)現(xiàn)第2問第3問所涉及的粒子軌跡所在位置，利用幾何關(guān)系便可解答此題。 解析：（1）初速度與y軸正方向平行的粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡如圖5中的弧所示，其圓心為C。由題給條件可以得出OCP 此粒子飛出磁場所用的時間為t0 設(shè)粒子運(yùn)動速度的大小為v，半徑為R，由幾何

12、關(guān)系可得 由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有 ，聯(lián)立式，得 (2)依題意，同一時刻仍在磁場內(nèi)的粒子到O點距離相同。在t0時刻仍在磁場中的粒子應(yīng)位于以O(shè)點為圓心、OP為半徑的弧上，如圖所示。設(shè)此時位于P、M、N三點的粒子的初速度分別為vP、vM、vN。由對稱性可知vP與OP、vM與OM、vN與ON的夾角均為/3。設(shè)vM、vN與y軸正向的夾角分別為M、N，由幾何關(guān)系有M N ，對于所有此時仍在磁場中的粒子，其初速度與y軸正方向所成的夾角應(yīng)滿足 在磁場中飛行時間最長的粒子的運(yùn)動軌跡應(yīng)與磁場右邊界相切，其軌跡如圖6所示。由幾何關(guān)系可知， ，由對稱性可知，從粒子發(fā)射到全部粒子飛出磁場所用的時間tm2t0.

13、例2 如圖所示，兩個半徑相同的半圓形光滑軌道置于豎直平面內(nèi)，左右兩端點等高，分別處于沿水平方向的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場中兩個相同的帶正電小球同時從兩軌道左端最高點由靜止釋放，M、N為軌道的最低點則下列說法中正確的是( )A兩個小球到達(dá)軌道最低點的速度vM<vNB兩個小球第一次經(jīng)過軌道最低點時對軌道的壓力FM>FN C小球第一次到達(dá)M點的時間大于小球第一次到達(dá)N點的時間D小球在磁場中能到達(dá)軌道的另一端最高處，在電場中則不能到達(dá)軌道另一端最高處【解析】注意電場力做功，而洛倫茲力不做功【答案】B、D 例3 圖甲是回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個D形金屬盒，在加速帶電粒子時，兩金屬盒置于勻

14、強(qiáng)磁場中，并分別與高頻電源相連帶電粒子在磁場中運(yùn)動的動能Ek隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，若忽略帶電粒子在電場中的加速時間，則下列判斷中正確的是() A 在Ekt圖中應(yīng)有t4t3t3t2t2t1B 高頻電源的變化周期應(yīng)該等于tntn1C 當(dāng)電源電壓減小為eqf(U,2)時，粒子加速次數(shù)增多，粒子最大動能增大D 想粒子獲得的最大動能越大，可增加D形盒的面積 【解析】根據(jù)題意可知每經(jīng)過半個周期帶電粒子被加速一次，又因為Teqf(2m,qB)保持不變，所以t4t3、t3t2、t2t1都等于半個周期且相等，A正確，B錯誤；根據(jù)Reqf(mv,qB)可得出veqf(BqR,m)，帶電粒子的速度和加速電壓

15、無關(guān)，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B保持一定的情況下，盒的半徑越大，獲得的速度越大，D正確，C錯誤【答案】A、D 例4 一個帶電粒子以初速度v0垂直于電場方向向右射入勻強(qiáng)電場區(qū)域，穿出電場后接著又進(jìn)入勻強(qiáng)磁場區(qū)域設(shè)電場和磁場區(qū)域有明確的分界線，且分界線與場強(qiáng)方向平行，如圖中的虛線所示在下圖所示的幾種情況中，可能出現(xiàn)的是( ) 【解析】由帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)情況判斷粒子的電性，再由左手定則判斷是否符合在磁場中的偏轉(zhuǎn)情況A、C、D中的粒子是正電荷，B是負(fù)電荷選項A、D正確例5如圖8412所示，平行于直角坐標(biāo)系y軸的PQ是用特殊材料制成的，只能讓垂直打到PQ界面上的電子通過其左側(cè)有一直角三角形區(qū)域，分布著方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，其右側(cè)有豎直向上場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場現(xiàn)有速率不同的電子在紙面上從坐標(biāo)原點O沿不同方向射到三角形區(qū)域，不考慮電子間的相互作用已知電子的電量為e，質(zhì)量為m，在OAC中，OAa，60°.求：(1)能通過PQ界面的電子所具有的最大速度是多少；(2)在PQ右側(cè)x軸上什么范圍內(nèi)能接收到電子 圖8412解析：(1