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1、物理選修 3-1 知識(shí)點(diǎn)第一章電場(chǎng)一、基本知識(shí)點(diǎn)梳理1、點(diǎn)電荷:當(dāng)本身線度比電荷間的距離小很多,研究相互作用時(shí),該帶電體的形狀可忽略,相當(dāng)于一個(gè)帶電的點(diǎn),叫點(diǎn)電荷。自然界只存在兩種電荷:正電荷和負(fù)電荷,同號(hào)電荷相互排斥,異號(hào)電荷相互吸引。元電荷 (e 1.60×10-19C ): 帶電體電荷量等于元電荷的整數(shù)倍。2、庫(kù)侖定律: FkQ1Q2/r 2(真空中的點(diǎn)電荷)22;Q1、Q2: 兩點(diǎn)F: 點(diǎn)電荷間的作用力 (N) ;k: 靜電力常量 k9.0 ×109N?m/C電荷的電量 (C) ;r: 兩點(diǎn)電荷間的距離 (m) ;作用力與反作用力;方向在它們的連線上;同種電荷互相排
2、斥,異種電荷互相吸引3、電場(chǎng)強(qiáng)度: EF/q (定義式、計(jì)算式 )E: 電場(chǎng)強(qiáng)度 (N/C) ,是矢量(電場(chǎng)的疊加原理) ;q:檢驗(yàn)電荷的電量 (C) 4、真空點(diǎn)(源)電荷形成的電場(chǎng) E kQ/r 2r :源電荷到該位置的距離(m),Q:源電荷的電量5、勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E UAB/dUAB:AB 兩點(diǎn)間的電壓 (V) ,d:AB 兩點(diǎn)在場(chǎng)強(qiáng)方向的距離 (m) 6、電場(chǎng)力: F qE F: 電場(chǎng)力 (N) ,q: 受到電場(chǎng)力的電荷的電量 (C) ,E: 電場(chǎng)強(qiáng)度 (N/C) 7、電勢(shì)與電勢(shì)差: UAB A- B, UAB WAB/q EP減/q 8、電場(chǎng)力做功: WABqUABqEdEP減 WAB
3、: 帶電體由 A 到 B 時(shí)電場(chǎng)力所做的功 (J) ,q: 帶電量 (C) , UAB: 電場(chǎng)中A、B 兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 (V)( 電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān) ),E: 勻強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度 ,d: 兩點(diǎn)沿場(chǎng)強(qiáng)方向的距離 (m);EP減 :帶電體由 A 到 B 時(shí)勢(shì)能的減少量9、電勢(shì)能: EPAq A EPA: 帶電體在 A 點(diǎn)的電勢(shì)能 (J) , q: 電量 (C) , A:A 點(diǎn)的電勢(shì) (V) 10、電勢(shì)能的變化 EP 減EPA-E PB帶電體在電場(chǎng)中從 A 位置到 B 位置時(shí)電勢(shì)能的減少量11、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化 WABEP 減qUAB ( 電場(chǎng)力所做的功等于電勢(shì)能的減少量 )12、電容 CQ/U(
4、定義式 , 計(jì)算式 ) C:電容 (F) ,Q:電量 (C) ,U:電壓 ( 兩極板電勢(shì)差 )(V) 13、平行板電容器的電容 CS/(4kd)(S: 兩極板正對(duì)面積, d: 兩極板間的垂直距離,:介電常數(shù))常見(jiàn)電容器C =Q (定義式), CS電容的單位是法拉( F)U4 kd決定平行板電容器電容大小的因素是兩極板的正對(duì)面積、兩極板的距離以及兩極板間的電介質(zhì)()、電容器跟電源相連, U不變, q 隨 C 而變。dCqE- 1 -、SCqE 不變。()、充電后斷開(kāi), q 不變, U 隨 C 而變。dCU EUq4 kdq4 kq 不變。dcdsds、SCUE。14、電場(chǎng)線:用來(lái)形象描述電場(chǎng)的假
5、想曲線,是由法拉第引入的。理解:、起始于正電荷(無(wú)窮遠(yuǎn)處) ,終止于負(fù)電荷(無(wú)窮遠(yuǎn)處) ,不是閉合曲線,不相交。、電場(chǎng)線上一點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向。、電場(chǎng)線的疏密程度反映了場(chǎng)強(qiáng)的大小。、勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是平行等距的直線。、沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐點(diǎn)降低,是電勢(shì)最低最快的方向。、電場(chǎng)線并非電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡。電場(chǎng)線的性質(zhì) :a電場(chǎng)線起始于正電或無(wú)窮遠(yuǎn),終止于負(fù)電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)。b任何兩條電場(chǎng)線不會(huì)相交。c. 靜電場(chǎng)中,電場(chǎng)線不形成閉合線。d電場(chǎng)線的疏密代表場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)弱。15、等勢(shì)面:電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的面有以下特征; 在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷電場(chǎng)力不做功。 等勢(shì)面與電場(chǎng)力垂直。 電場(chǎng)中任何兩個(gè)等勢(shì)面不相交。 電場(chǎng)
6、線由高等勢(shì)面指向低等勢(shì)面。 規(guī)定:相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相差,所以等勢(shì)面的疏密反映了場(chǎng)強(qiáng)的大小(勻強(qiáng)點(diǎn)電荷電場(chǎng)等勢(shì)面的特點(diǎn)) 幾種等勢(shì)面的性質(zhì)【A】等量同種電荷連線和中線上連線上:中點(diǎn)電勢(shì)最小中線上:由中點(diǎn)到無(wú)窮遠(yuǎn)電勢(shì)逐漸減小,無(wú)窮遠(yuǎn)電勢(shì)為零。【B】等量異種電荷連線上和中線上連線上:由正電荷到負(fù)電荷電勢(shì)逐漸減小。中線上:各點(diǎn)電勢(shì)相等且都等于零。16、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系:、通過(guò)電場(chǎng)力做功說(shuō)明:電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小。電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增大。、正電荷:順著電場(chǎng)線移動(dòng)時(shí),電勢(shì)能減小。逆著電場(chǎng)線移動(dòng)時(shí),電勢(shì)能增加。負(fù)電荷:順著電場(chǎng)線移動(dòng)時(shí),電勢(shì)能增加。逆著電場(chǎng)線移動(dòng)時(shí),電勢(shì)能減小。、求電荷在電
7、場(chǎng)中A、B 兩點(diǎn)具有的電勢(shì)能高低將電荷由 A 點(diǎn)移到 B 點(diǎn)根據(jù)電場(chǎng)力做功情況判斷,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,電荷在 A 點(diǎn)電勢(shì)能大于在 B 點(diǎn)的電勢(shì)能,反之電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,電荷在 B 點(diǎn)的電勢(shì)能小于在 B 點(diǎn)的電勢(shì)能- 2 -、在正電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中正電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為正,負(fù)電荷在任一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為負(fù)。在負(fù)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中正電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為負(fù),負(fù)電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢(shì)能都為正。二、帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題1、帶電粒子在電場(chǎng)中(1)初速度為零時(shí)(2)初速度不為零時(shí)qU1mv22qU11mv2mv0222上述公式適用于勻強(qiáng)和非勻強(qiáng)電場(chǎng)。2帶電粒子的偏轉(zhuǎn):帶
8、電粒子僅受電場(chǎng)力作用為初速度 v0 垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng),做類平勢(shì)運(yùn)動(dòng),此類問(wèn)題一般都是分解為兩個(gè)方向的分運(yùn)動(dòng)來(lái)處理。沿初速度方向做勻速運(yùn)動(dòng): vx=v0,x=v0t沿電場(chǎng)方向做勻加速運(yùn)動(dòng): vy=at ,y=at 2/2兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系橋梁:時(shí)間 t 相等若偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓為 U、距離為 d,則帶電粒子的加速度為a=qU/md,任意時(shí)刻的速度為 vtv02v 2y 側(cè)移量 y qUx 2 / 2md 02 。偏轉(zhuǎn)角 的正切為tgv/ v0qU/ mdv 2。yx03處理帶電粒子運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的三條途徑:(1)勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式和牛頓運(yùn)動(dòng)定律(2)運(yùn)動(dòng)定理或能量守恒定律(3)運(yùn)動(dòng)定理和動(dòng)量守恒定律4帶電粒
9、子所受重力是否可以忽略;(1)基本粒子:如電子、質(zhì)子、 粒子、離子等,除有說(shuō)明或明確的暗示以外一般都可忽略不計(jì)。(2)帶電顆粒:如液滴、塵埃、小球一般都不能忽略。5. 帶電粒子沿垂直電場(chǎng)方向以速度 Vo 進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn) ( 不考慮重力作用 ) :類平拋運(yùn)動(dòng) ( 在帶等量異種電荷的平行極板中: EU/d) 垂直電場(chǎng)方向 : 勻速直線運(yùn)動(dòng) L Vot 平行電場(chǎng)方向 : 初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)dat 2/2 , a F/mqE/m q U /m注 :(1) 兩個(gè)完全相同的帶電金屬小球接觸時(shí) , 電量分配規(guī)律 : 原帶異種電荷的先中和后平分 , 原帶同種電荷的總量平分;(2) 電場(chǎng)線從正電荷
10、出發(fā)終止于負(fù)電荷 , 電場(chǎng)線不相交 , 切線方向?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)方向 , 電場(chǎng)線密處場(chǎng)強(qiáng)大 , 順著電場(chǎng)線電勢(shì)越來(lái)越低 , 電場(chǎng)線與等勢(shì)線垂直;(3 )常見(jiàn)電場(chǎng)的分布要求熟記;(4) 電場(chǎng)強(qiáng)度(矢量)與電勢(shì)(標(biāo)量)均由電場(chǎng)本身決定 , 而電場(chǎng)力與電勢(shì)能還與帶電體帶的電量多少和電荷正負(fù)有關(guān);(5) 處于靜電平衡導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體 , 表面是個(gè)等勢(shì)面 , 導(dǎo)體外表面附近的電場(chǎng)線垂直于導(dǎo)體表面,導(dǎo)體內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)為零 , 導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有凈電荷 , 凈電荷只分布于導(dǎo)體外表面;- 3 -(6) 電容單位換算: 1F106F 1012PF;(7 )電子伏 (eV) 是能量的單位 ,1eV 1.60×10 -19 J
11、;(8) 其它相關(guān)內(nèi)容:靜電屏蔽、示波管、示波器及其應(yīng)用、等勢(shì)面第二章恒定電流一、知識(shí)點(diǎn)梳理1、電源和電流1.1 、電流產(chǎn)生的條件:( 1) 導(dǎo)體內(nèi)有大量自由電荷(金屬導(dǎo)體 自由電子;電解質(zhì)溶液 正負(fù)離子;導(dǎo)電氣體 正負(fù)離子和電子)( 2) 導(dǎo)體兩端存在電勢(shì)差(電壓)( 3) 導(dǎo)體中存在持續(xù)電流的條件:是保持導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差。1.2 、電流的方向電流可以由正電荷的定向移動(dòng)形成,也可以是負(fù)電荷的定向移動(dòng)形成,也可以是由正負(fù)電荷同時(shí)定向移動(dòng)形成。習(xí)慣上規(guī)定:正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。說(shuō)明:( 1)負(fù)電荷沿某一方向運(yùn)動(dòng)和等量的正電荷沿相反方向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的效果相同。金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子
12、定向移動(dòng)方向相反。(2)電流有方向但電流強(qiáng)度不是矢量。(3)方向不隨時(shí)間而改變的電流叫直流;方向和強(qiáng)度都不隨時(shí)間改變的電流叫做恒定電流。通常所說(shuō)的直流常常指的是恒定電流。2、電動(dòng)勢(shì)2.1 、電源( 1)電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置。( 2)非靜電力在電源中所起的作用:是把正電荷由負(fù)極搬運(yùn)到正極,同時(shí)在該過(guò)程中非靜電力做功,將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能。【注意】在不同的電源中,是不同形式的能量轉(zhuǎn)化為電能。 2.2 電動(dòng)勢(shì)( 1)定義:在電源內(nèi)部,非靜電力所做的功 W與被移送的電荷 q 的比值叫電源的電動(dòng)勢(shì)。( 2)定義式: E=W/q( 3)物理意義:表示電源把其它形式的
13、能(非靜電力做功)轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小。電動(dòng)勢(shì)越大,電路中每通過(guò) 1C 電量時(shí),電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能的數(shù)值就越多?!咀⒁狻浚?電動(dòng)勢(shì)的大小由電源中非靜電力的特性(電源本身)決定,跟電源的體積、外電路無(wú)關(guān)。電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí),電源兩極間的電壓。電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把 1C電量的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功。 2.3 電源(池)的幾個(gè)重要參數(shù)電動(dòng)勢(shì):它取決于電池的正負(fù)極材料及電解液的化學(xué)性質(zhì),與電池的大小無(wú)關(guān)。- 4 -內(nèi)阻( r ): 電源內(nèi)部的電阻。容量:電池放電時(shí)能輸出的總電荷量。其單位是:A·h, mA·h.【注意】:對(duì)同一種電
14、池來(lái)說(shuō),體積越大,容量越大,內(nèi)阻越小。3. 電流強(qiáng)度: I q/t I: 電流強(qiáng)度 (A ),q: 在時(shí)間 t 內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫載面的電量 (C), t: 時(shí)間 (s )4. 歐姆定律: I U/R I: 導(dǎo)體電流強(qiáng)度 (A) ,U:導(dǎo)體兩端電壓 (V) , R:導(dǎo)體阻值( ) 4.1 、( 1)歐姆定律: I = U / RU=IRR=U/IU 2( 2)電功率: P=IU=I 2 R =R( 3)閉合電路歐姆定律: I= E /( R + r ) (上圖中 R=R1+R2) 路端電壓:U = IR= E I r42、電源熱功率: PI 2 r電源效率:P出U=rP總電功: W IUt電熱: Q
15、I 2 Rt電功率:PIU(1)對(duì)于純電阻電路:WIUtI2RtU 2tPIU2U 2RIRR(2)對(duì)于非純電阻電路:WIUtI 2 RtPIUI 2 r5、電阻串聯(lián)、并聯(lián):串聯(lián)電路特點(diǎn):UU 1U 2L LU nII 1I 2L LI nURP RR R1R2L LRn并聯(lián)電路特點(diǎn):U 2L L U nI I 1I 2L L I nU U 1111L L1I1P1RR1R nRRR 2兩個(gè)電阻并聯(lián)的阻值:由1=1+1 得R=R1 R2RR1R2R1+R2幾點(diǎn)注意事項(xiàng):幾個(gè)相同的電阻并聯(lián),總電阻為一個(gè)電阻的幾分之一;若不同的電阻并聯(lián),總電阻小于其中最小的電阻;若某一支路的電阻增大,則總電阻也隨
16、之增大;若并聯(lián)的支路增多時(shí),總電阻將減??;當(dāng)一個(gè)大電阻與一個(gè)小電阻并聯(lián)時(shí),總電阻接近小電阻。6. 電阻、電阻定律: RL/S: 電阻率( ?m), L: 導(dǎo)體的長(zhǎng)度 (m) ,S: 導(dǎo)體橫截面積 (m2) 7. 閉合電路歐姆定律: I E/(r +R) 或 E Ir+ IR (純電阻電路);- 5 -EU 內(nèi) +U 外 ;EU 外 + I r;(普通適用) I: 電路中的總電流 (A) ,E: 電源電動(dòng)勢(shì) (V) ,R:外電路電阻( ) , r: 電源內(nèi)阻( ) - 6 -8、電功與電功率: WUIt , P UIW:電功 (J) ,U: 電壓 (V) , I: 電流 (A) ,t: 時(shí)間 (
17、s) ,P: 電功率 (W)9、焦耳定律: Q I 2RtQ:電熱 (J) , I: 通過(guò)導(dǎo)體的電流 (A) ,R: 導(dǎo)體的電阻值( ) , t: 通電時(shí)間 (s) 10 、純電阻電路和非純電阻電路11. 電源總動(dòng)率 P 總IE ;電源輸出功率 P 出IU;電源效率 P 出/P 總 I: 電路總電流 (A) , E: 電源電動(dòng)勢(shì) (V) ,U:路端電壓 (V) ,:電源效率12. 電路的串 / 并聯(lián): 串聯(lián)電路 (P、U與 R成正比 ) 并聯(lián)電路 (P、I 與 R成反比 )- 7 -二、具體實(shí)驗(yàn)13. 歐姆表測(cè)電阻2. 伏安法測(cè)電阻2.1 、電壓表和電流表的接法- 8 -2.2 、滑動(dòng)變阻器的
18、兩種接法注:( 1) 單位換算:1A103mA106A; 1kV 103V106mV;1M 103k 106(2) 各種材料的電阻率都隨溫度的變化而變化 , 金屬電阻率隨溫度升高而增大;半導(dǎo)體和絕緣體的電阻率隨溫度升高而減小。(3) 串聯(lián)時(shí),總電阻大于任何一個(gè)分電阻;并聯(lián)時(shí),總電阻小于任何一個(gè)分電阻;(4) 當(dāng)外電路電阻等于電源電阻時(shí) , 電源輸出功率最大 , 此時(shí)的輸出功率為E2/(4r) ;4、電壓表(分壓作用) :說(shuō)明 : 如果給電流表串聯(lián)一個(gè)分壓電阻 , 分擔(dān)一部分電壓 , 就可以用來(lái)測(cè)量較大的電壓了 . 加了分壓電阻并在刻度板上標(biāo)出電壓值 , 就把電流表改裝成了電壓表 .5、和電流表
19、 ( 分流作用 ):說(shuō)明 :并聯(lián)電阻可以分擔(dān)一部分電流, 并聯(lián)電阻的這種作用叫做分流作用, 作這種用途的電阻又叫做分流電阻 . 為了使電流表能夠測(cè)量幾個(gè)安培甚至更大的電流 , 可能給它并聯(lián)個(gè)分流電阻 , 分掉一部分電流 , 這樣在測(cè)量大電流時(shí) , 通過(guò)電流表的電流也不致超過(guò)滿偏電流 Ig.- 9 -3、測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻3.1 、 實(shí)驗(yàn):測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻目標(biāo): 1掌握實(shí)驗(yàn)電路、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方法2學(xué)會(huì)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)原理:根據(jù)閉合電路歐姆定律的不同表達(dá)形式,可以采用下面幾種不同的方法測(cè) E 和 r(1)由 E=U+Ir 知,只要測(cè)出 U、 I 的兩組數(shù)據(jù),就可以列出兩個(gè)關(guān)于正、r
20、的方程,從而解出 E、r ,電路圖如圖所示(2)由 EIR+Ir知,測(cè)出 I 、R 的兩組數(shù)據(jù),列出方程解出E、r ,電路圖如圖所示(3) 由正 U+Ur/R,,測(cè)出 U 、R兩組數(shù)據(jù),列出關(guān)于 E、r 的兩個(gè)方程,電路圖如圖所示(1)(2)(3)數(shù)據(jù)處理圖象法:以 I 為橫坐標(biāo), U 為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)如果發(fā)現(xiàn)個(gè)別明顯錯(cuò)誤的數(shù)據(jù),應(yīng)該把它剔除用直尺畫(huà)一條直線,使盡量多的點(diǎn)落在這條直線上,不在直線上的點(diǎn)能均分兩側(cè),注意事項(xiàng):(1) 為了使電池的路端電壓變化明顯,電池宜選內(nèi)阻大些的(2) 因該實(shí)驗(yàn)中電壓 U的變化較小,為此可使縱坐標(biāo)不從零開(kāi)始,把坐標(biāo)的比例放大,可減小實(shí)驗(yàn)誤差此
21、時(shí)圖象與橫軸交點(diǎn)不表示短路電流,計(jì)算內(nèi)阻時(shí),要在直線上任取兩個(gè)相距較大的點(diǎn),用 r U/I計(jì)算出電池的內(nèi)阻 r 3.2 、誤差分析:用電流表和電壓表測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻時(shí),電流表外接和內(nèi)接兩種情況下電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值與真實(shí)值、電源內(nèi)阻的測(cè)量值與真實(shí)值間的關(guān)系如何 ?若采用上圖電路時(shí),可得:E測(cè)E , r測(cè) r若采用下圖所示的電路可得:E E測(cè) , r r測(cè) 。-10-第三章磁場(chǎng)一、基本知識(shí)點(diǎn)梳理1. 磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來(lái)表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的物理量 , B =/S, 是矢量,單位 (T),1T 1N/(A?m)2. 安培力 FBIL ( 注:I B) ; B: 磁感應(yīng)強(qiáng)度 (T),F: 安培力 (F
22、),I: 電流強(qiáng)度 (A),L: 導(dǎo)線長(zhǎng)度 (m)安培力:磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力。F = BIl ,方向一用左手定則判定 , 伸開(kāi)左手,使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直,并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi),把手放入磁場(chǎng)中,讓磁感線垂直穿入手心,并使伸開(kāi)的四指指向電流的方向,那么,拇指所指的方向,就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力方向。3. 洛侖茲力 f qVB(注 VB); 質(zhì)譜儀 f: 洛侖茲力 (N) ,q: 帶電粒子電量 (C) ,V: 帶電粒子速度 (m/s) 4. 在重力忽略不計(jì) ( 不考慮重力 ) 的情況下 , 帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)情況(掌握兩種):( 1)帶電粒子沿平行磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng): 不受洛侖茲力的作
23、用 , 做勻速直線運(yùn)動(dòng) VV0(2) 帶電粒子沿垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng) : 做勻速圓周運(yùn)動(dòng) , 規(guī)律如下(a) f22/T)2洛F 向mV/r m r m (2r qVB; r mV/qB;T2m/qB;(b) 運(yùn)動(dòng)周期與圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和線速度無(wú)關(guān) , 洛侖茲力對(duì)帶電粒子不做功 ( 任何情況下);(c) 解題關(guān)鍵 : 畫(huà)軌跡、找圓心、定半徑、圓心角(弦切角的二倍)注:(1) 安培力和洛侖茲力的方向均可由左手定則判定,只是洛侖茲力要注意帶電粒子的正負(fù);(2) 磁感線的特點(diǎn)及其常見(jiàn)磁場(chǎng)的磁感線分布要掌握;(3) 其它相關(guān)內(nèi)容:地磁場(chǎng)、磁電式電表原理、回旋加速器、磁性材料二、磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力(
24、1)、安培力:1、通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的作用力叫做安培力-11-說(shuō)明 : 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線中定向移動(dòng)的電荷有力的作用,磁場(chǎng)對(duì)這些定向移動(dòng)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(chǎng)方向垂直時(shí),即 900,此時(shí)安培力有最大值;通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí),即 00,此時(shí)安培力有最小值, F=0N;00B900 時(shí),安培力 F 介于 0 和最大值之間 .3、 安培力公式的適用條件 :公式 F BIL 一般適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中I B的情況,對(duì)于非勻強(qiáng)磁場(chǎng)只是近似適用(如對(duì)電流元),但對(duì)某些特殊情況仍適用如圖所示,電流I1/I2,如 I1
25、在 I2 處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則 I1 對(duì) I2 的安培力 F BI2L,方向向左,同理I2 對(duì) I1 ,安培力向右,即同向電流相吸,I1I2異向電流相斥根據(jù)力的相互作用原理,如果是磁體對(duì)通電導(dǎo)體有力的作用,則通電導(dǎo)體對(duì)磁體有反作用力兩根通電導(dǎo)線間的磁場(chǎng)力也遵循牛頓第三定律(2 )、左手定則1. 用左手定則判定安培力方向的方法:伸開(kāi)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(guò)手心,并使四指指向電流方向,這時(shí)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(chǎng)方向垂直,又與通電導(dǎo)線垂直 , 即 F 跟 B
26、I 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)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(shí),可惟一確定I 的方向;已知 F,1 的方向時(shí),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(wèn)題時(shí),應(yīng)具有較好的空間想象力,要善于把立體圖畫(huà)變成易于分析的平面圖,即畫(huà)成俯視圖,剖視圖,側(cè)視圖等(3) 、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(zhǎng)度,即導(dǎo)線兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度,相應(yīng)的電流方向沿 L 由始端流向末端如圖示,甲中:l
27、 /2l ,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(chǎng)中通電導(dǎo)體的幾何中心;( 4)、分析在安培力作用下通電導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的一般步驟1、 畫(huà)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(dòng)情況三、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力( 1)、洛侖茲力磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力1、 洛倫茲力的公式 : f=qvBsin , 是 V、B 之間的夾角 .2、 當(dāng)電荷速度方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),洛倫茲力的大小F=qvB3、 當(dāng) v=0 時(shí), F=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)力的作用是不同的。-12-4、 當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向相同或相反,即v 與 B 平行時(shí), F=0。5、 當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向夾角為 時(shí),洛倫茲力的大小F=qvBsin6、 只有運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中才有可能受到洛倫茲力作用,靜止電荷在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)對(duì)電荷的作用力一定為 0( 2)、洛倫茲力的方向1. 洛倫茲力 F 的方向既垂直于磁場(chǎng) B 的方向,又垂直于運(yùn)動(dòng)電荷的速度 v
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