磁場專題講座

1、磁場專題講座一、左、右手定則及其選擇應(yīng)用：1、電流產(chǎn)生的磁場方向的判定右手螺旋定則（安培定則）（1）直線電流產(chǎn)生的磁場：四指彎曲，拇指指向電流的方向，四指所指的方向即為磁感線的方向。（2）環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場：四指彎曲指向電流的方向，則拇指所指的方向即為磁場的N極。2、磁場對(duì)電流的作用力即安培力方向的判定左手定則。伸開左手，使拇指與四指垂直，讓磁感線垂直穿過掌心，且同時(shí)讓四指與電流方向一致，則拇指的方向就是安培力F的方向。3、磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力即洛侖茲力方向的判定左手定則。伸開左手，使拇指與四指垂直，讓磁感線垂直穿過掌心，且四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)方向（或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的相反方向），則拇指的方向就是洛

2、侖茲力f的方向。二、磁場的作用：1、磁場對(duì)電流的作用安培力F。（1）四種判別物體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)方向的常用方法：電流元分析法：即把整段電流等效為很多段直線電流元，先用左手定則判出每小段電流元受安培力的方向，從而判出整段電流所受合力的方向，最后確定運(yùn)動(dòng)方向。特殊值分析法：把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置（如轉(zhuǎn)90°）后再判斷所受安培力方向，從而確定運(yùn)動(dòng)方向。等效分析法：環(huán)形電流可以等效成條形磁鐵，條形磁鐵也可以等效成環(huán)形電流，通電螺線管可等效成很多的環(huán)形電流來分析。推論分析法：a、兩電流相互平行時(shí)，無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，電流方向相同，相互吸引；方向相反，相互排斥b、兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)

3、動(dòng)趨勢(shì)，并且有能動(dòng)到相互平行而且方向相同的趨勢(shì)。（2）安培力F的特點(diǎn)：FB，F(xiàn)I，即F垂直于B和I所在的平面。（注意：B和I可有任意的夾角）。2、磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用洛侖茲力f。（1）洛侖茲力f的特點(diǎn)：VB時(shí)，f=qVB最大；V/B時(shí)，f=0V=0時(shí)，f=0f永遠(yuǎn)與V垂直，f永遠(yuǎn)不做功。（2）帶電粒子的圓周運(yùn)動(dòng)：軌道半徑：r= 運(yùn)動(dòng)周期：T= （T與軌道半徑和粒子速率無關(guān)，只跟粒子的荷質(zhì)比 成正比，跟磁感強(qiáng)度B成反比。）（3）兩個(gè)分析方法：由運(yùn)動(dòng)軌跡找出圓心，進(jìn)而確定軌道半徑的方法：粒子在任意兩處的洛侖茲力延長線一定交于圓心，由圓心和軌跡用幾何知識(shí)可確定半徑。用周期來分析粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的

4、方法：先判定運(yùn)動(dòng)路程相當(dāng)于多少個(gè)周長，再由t=nT求之。三、磁場力與力學(xué)知識(shí)綜合應(yīng)用題的解題思路：1、正確進(jìn)行受力分析。除重力、彈力、摩擦力外，還要特別注意電場力和磁場力的分析。2、正確進(jìn)行物體運(yùn)動(dòng)狀況的分析，找出物體的速度、位置及其變化，分清運(yùn)動(dòng)過程，如果出現(xiàn)臨界狀態(tài)，要分析臨界條件。3、恰當(dāng)選用解決力學(xué)問題的三大方法：（1）牛頓運(yùn)動(dòng)定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式（只適用于勻變速運(yùn)動(dòng)）；（2）用動(dòng)量觀點(diǎn)分析，即動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律。（3）用能量觀點(diǎn)分析，包括動(dòng)能定理和機(jī)械能（或能量）守恒定律。注意f洛永不做功。在這三大方法中應(yīng)首選能量觀點(diǎn)和動(dòng)量觀點(diǎn)進(jìn)行分析。典型例題分析：例1、如圖（甲）所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線

5、圈用細(xì)線掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心，且垂直于線圈的平面，當(dāng)線圈內(nèi)通以如圖所示方向電流時(shí)，線圈將怎樣運(yùn)動(dòng)？ 解析：本題采用等效分析法求解較為方便。方法一：把環(huán)形電流等效為很多段直線電流，條形磁鐵磁感線分布及上下兩小段的電流受安培力方向如圖乙所示，可見，線圈豎直方向合力為零，水平方向合力指向磁鐵。選取對(duì)稱的任兩小段分析，亦得此結(jié)論，所以線圈將向磁鐵平移。方法二：把條形磁鐵等效成如圖丙所示的環(huán)形電流，由圖可見，兩電流平行，方向相同，因此環(huán)形電流不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，只受吸引作用而向磁鐵平移。方法三：把環(huán)形電流等效為如圖所示的條形磁鐵，可見兩磁鐵只是相互吸引而沒有轉(zhuǎn)動(dòng)。例2、如圖（甲）所示，光滑平

6、行導(dǎo)軌寬為l，軌道平面與水平面成角，放在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感強(qiáng)度為B，質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放在軌道平面上，若保持棒ab靜止不動(dòng)，棒中應(yīng)通何方向多大的電流？ 解析：ab棒的受力情況如圖乙所示，要使ab靜止，安培力的方向必垂直磁感強(qiáng)度B，水平向右，由左手定則，可知電流方向是由a到b，再由共點(diǎn)力的平衡條件得：F=mgtan，又F=BIl，所以I=例3、如圖所示，一束電子（電量為e）以速度v垂直射入磁感強(qiáng)度為B，寬度為d的勻強(qiáng)磁場中，穿透磁場時(shí)，速度方向與電子原來入射方向的夾角為30°，則電子的質(zhì)量是_，穿透磁場的時(shí)間是_。解析：電子在磁場中，只受洛侖茲力作用，故其軌跡是圓弧一部分，又因?yàn)閒V，故圓心在電子射入和穿出磁場時(shí)受到洛侖茲力作用線的交點(diǎn)上，如圖O點(diǎn)由幾何知識(shí)知，弧AB所對(duì)應(yīng)的圓心角=30°，OB為半徑。r= =2d，又由r= 得m= ，又弧AB圓心角是30°。穿透時(shí)間t= T= × 。 例4、質(zhì)量為m電量為+q的小物塊，放在斜面上，斜面的傾角為，物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，設(shè)整個(gè)斜面置于磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示，斜面足夠長，物塊向下滑動(dòng)能達(dá)到的最大速度Vm是多少？解析：物塊下滑時(shí)受力分析見圖