高考物理專題復(fù)習(xí)――磁場(chǎng)

高中物理習(xí)——磁場(chǎng)此部分內(nèi)容為磁場(chǎng)，由基礎(chǔ)知識(shí)—專題知識(shí)組成，高考復(fù)習(xí)必備的資料！一、磁場(chǎng)

可編輯修改磁體是通過(guò)磁場(chǎng)對(duì)鐵一類物質(zhì)發(fā)作用的，磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，是物質(zhì)存在的另一種形式，是客觀在。小磁針的指南指北表明地球是一個(gè)大磁體磁體周圍空間存在磁場(chǎng)；電流周圍空間也存在磁場(chǎng)。電流周圍空間存在磁場(chǎng)，電流是量運(yùn)動(dòng)電荷形成的，所以運(yùn)動(dòng)電荷周圍空間也有磁場(chǎng)。靜止電周圍空間沒(méi)有磁場(chǎng)。磁場(chǎng)存在于磁體、電流、運(yùn)動(dòng)電周圍的空間。磁場(chǎng)是物質(zhì)存在的一種形式。磁場(chǎng)對(duì)磁體、電流有磁力作用。與用檢驗(yàn)電荷檢驗(yàn)電場(chǎng)存在一樣可以用小磁針來(lái)檢驗(yàn)磁場(chǎng)的存在。如圖所示為證明通電導(dǎo)線周有磁場(chǎng)存在——奧斯特實(shí)驗(yàn)，以及磁場(chǎng)對(duì)電流力的作用實(shí)驗(yàn)。1．地磁場(chǎng)地球本身是一個(gè)磁體，附近存在磁場(chǎng)叫地磁場(chǎng)，地磁的南極在地球北極附近，地磁的北極在地的南極附近。2．地磁體周圍的磁場(chǎng)分布與條形磁鐵周圍的磁場(chǎng)分布情況似。3．指南針?lè)旁诘厍蛑車闹改厢橃o止時(shí)能指南北，就是受到了地磁場(chǎng)作用的結(jié)果。4．磁偏角地球的地理兩極與地磁兩極并不合，磁針并非準(zhǔn)確地指南或指北，其間有一個(gè)交角，叫地磁偏，簡(jiǎn)稱磁偏角。可編輯修改說(shuō)明：地球上不同點(diǎn)的磁偏角的數(shù)值是同的。磁偏角隨地球磁極緩慢移動(dòng)而緩變化。地磁軸和地球自轉(zhuǎn)軸的夾角約為11°。二、磁場(chǎng)的方向在電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向是人們規(guī)定，同理，人們也規(guī)定了磁場(chǎng)的方向。規(guī)定：在磁場(chǎng)中的任意一點(diǎn)小磁針北極力的方向就是那一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。確定磁場(chǎng)方向的方法是：將一不受外力的小磁針?lè)湃氪艌?chǎng)需測(cè)定的位置，當(dāng)小磁針在該位置靜止時(shí)，小磁針N極的指向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場(chǎng)方向。磁體磁場(chǎng)：可以利用同名磁極相斥，異名磁相吸的方法來(lái)判定磁場(chǎng)方向。電流磁場(chǎng)：利用安培定則（也叫右手螺旋定）判定磁場(chǎng)方向。三、磁感線在磁場(chǎng)中畫出有方向的曲線表示感線，在這些曲線上，每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向同。（1）磁感線上每一點(diǎn)切線方向該點(diǎn)磁場(chǎng)方向相同。可編輯修改（2）磁感線特點(diǎn)磁感線的疏密反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，感線越密的地方表示磁場(chǎng)越強(qiáng)，磁感線越疏的地方表示磁場(chǎng)弱。磁感線上每一點(diǎn)的切線方向就是點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。磁場(chǎng)中的任何一條磁感線都是閉曲線，在磁體外部由N極到極，在磁體內(nèi)部由S極到N極。以下各圖分別為條形磁體、蹄形體、直線電流、環(huán)行電流的磁場(chǎng)說(shuō)明：①磁感線是為了形象地描述磁場(chǎng)在磁場(chǎng)中假想出來(lái)的一組有方向的曲線不是客觀存在于磁中的真實(shí)曲線。②磁感線與電場(chǎng)線類似，在空間能相交，不能相切，也不能中斷。四、幾種常見(jiàn)磁場(chǎng)1通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)（1）安培定則：右手握住導(dǎo)線讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的向就是磁感線環(huán)繞的方向，這個(gè)規(guī)律也叫右手螺定則。（2）磁感線分布如圖所示：說(shuō)明：①通電直導(dǎo)線周圍的磁感線是以線上各點(diǎn)為圓心的同心圓，實(shí)際上電流磁場(chǎng)應(yīng)為空間圖形。②直線電流的磁場(chǎng)無(wú)磁極。磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與距導(dǎo)線的距離有關(guān)離導(dǎo)線越近磁場(chǎng)越強(qiáng)，離導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場(chǎng)越弱。圖中的“×”號(hào)表示磁場(chǎng)方向垂進(jìn)入紙面示磁場(chǎng)方向垂直離開(kāi)紙面?？删庉嬓薷?．環(huán)形電流的磁場(chǎng)（1安培定則讓右手彎曲的四與環(huán)形電流的方向一致直的拇指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線磁感線的方向。磁感線分布如圖所示：幾種常用的磁感線不同畫法。說(shuō)明：環(huán)形電流的磁場(chǎng)類似于條形磁鐵磁場(chǎng)，其兩側(cè)分別是極和極。由于磁感線均為閉合曲線，所以內(nèi)、外磁感線條數(shù)相等，故環(huán)內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)，環(huán)外磁場(chǎng)弱。環(huán)形電流的磁場(chǎng)在微觀上可看成數(shù)根很短的直線電流的磁場(chǎng)的疊加。3．通電螺線管的磁場(chǎng)（1）安培定則：用右手握住螺管，讓彎曲時(shí)四指的方向跟電流方向一致，大拇指所指的方向是螺線管中心軸線上的磁感線方向。磁感線分布：如圖所示。幾種常用的磁感線不同的畫法。說(shuō)明：4可編輯修改通電螺線管的磁場(chǎng)分布：外部與形磁鐵外部的磁場(chǎng)分布情況相同，兩端分別為N極和S極。管（邊緣除外）是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)分布由S極指極環(huán)形電流宏觀上其實(shí)就是只有一的通電螺線管，通電螺線管則是由許多匝環(huán)形電流串聯(lián)而成。因此，通電螺線管的磁場(chǎng)也就是這些環(huán)形電磁場(chǎng)的疊加。不管是磁體的磁場(chǎng)還是電流的磁，其分布都是在立體空間的，要熟練掌握其立體圖、縱截面、橫橫面圖的畫法及轉(zhuǎn)換。4．勻強(qiáng)磁場(chǎng)（1）定義：在磁場(chǎng)的某個(gè)區(qū)域，如果各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向都相同，這個(gè)區(qū)域內(nèi)的磁叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)。（2）磁感線分布特點(diǎn)：間距相的平行直線。（3）產(chǎn)生：距離很近的兩個(gè)異磁極之間的磁場(chǎng)除邊緣部分外可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場(chǎng)；相隔一定離的兩個(gè)平行放置的線圈通電時(shí)，其中間區(qū)域的場(chǎng)也是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示：五、磁感應(yīng)強(qiáng)度1、磁感應(yīng)強(qiáng)度為了表征磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向我引入一個(gè)新的物理量磁感應(yīng)強(qiáng)度描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理用符“B表示。通過(guò)精確的實(shí)驗(yàn)可以知道，當(dāng)通直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，受到磁場(chǎng)對(duì)它的力的用。對(duì)于同一磁場(chǎng)，當(dāng)電流加倍時(shí)，通電導(dǎo)線到的磁場(chǎng)力也加倍，這說(shuō)明通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力與通過(guò)它的流強(qiáng)度成正比。而當(dāng)通電導(dǎo)線長(zhǎng)度加倍時(shí)，它受到磁場(chǎng)力也加倍，這說(shuō)明通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力與導(dǎo)線長(zhǎng)也成正。對(duì)于磁場(chǎng)中某處來(lái)說(shuō)，通電導(dǎo)線在該處受的磁場(chǎng)F與電電流強(qiáng)度I與線長(zhǎng)度L乘積的比值是一個(gè)恒量，它電流強(qiáng)度和導(dǎo)線長(zhǎng)度的大小均無(wú)關(guān)。在磁場(chǎng)中不同置，這個(gè)比值可能各不相同，因此，這個(gè)比值反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)。（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義電流元可編輯修改定義：物理學(xué)中把很短一段通電線中的電流與線長(zhǎng)度L乘積IL叫做電流元。理解：孤立的電流元是不存在的因?yàn)橐箤?dǎo)線中有電流，就必須把它連到電源上。（2）磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力①內(nèi)容：通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂時(shí)，它受力的大小與I和的乘積成正比。②公式：

。說(shuō)明：B為比例系數(shù)，與導(dǎo)線的長(zhǎng)度電流的大小都無(wú)關(guān)。不同的磁場(chǎng)中，B的值是不同的B應(yīng)為與電流垂直的值，即式成立條件為B直。磁感應(yīng)強(qiáng)度定義在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向通電直導(dǎo)線受到的安培力的作用F跟電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的積IL的比，叫做通電直導(dǎo)線所在處的磁場(chǎng)的感應(yīng)強(qiáng)度。公式：B=F/IL。（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位在國(guó)際單位制中，B的單位是特拉TB定義式可知：1特（）=（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，不僅有大小而且有方向，其方向即為該處磁場(chǎng)方向。小磁針靜止時(shí)N極所的方向規(guī)定為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，簡(jiǎn)稱磁場(chǎng)的方向。B是矢量，其方向就是磁場(chǎng)方向即小磁針靜止時(shí)N極指的方向。2、磁通量磁感線和電場(chǎng)線一樣也是一種形描述磁場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向分布的假想的線，磁感線上各點(diǎn)的切方向即該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向，磁感線的密疏反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。為了定量地確定磁感線的條數(shù)跟磁感強(qiáng)度大小的關(guān)系，規(guī)定：在垂直磁場(chǎng)方向每平方米積的磁感線的條數(shù)與該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。▎挝皇翘兀?shù)值同。這里應(yīng)注意的是一般畫磁感線可以按上述規(guī)定任意數(shù)來(lái)畫圖，這種畫法只能幫助我們了解磁感應(yīng)強(qiáng)度大??；向的分布，不能通可編輯修改過(guò)每平方米的磁感線數(shù)來(lái)得出磁應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)值。（1）磁通量的定義穿過(guò)某一面積的磁感線的條數(shù)，做穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量，用符號(hào)φ表示。物理意義：穿過(guò)某一面的磁感線數(shù)。（2）磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)按前面的規(guī)定穿過(guò)垂直磁場(chǎng)方單位面積的磁感線條數(shù)，等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，所以在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的面積S上的磁通量φ=BS。若平面S不跟磁場(chǎng)方向垂直，則把S平面投影到垂直磁場(chǎng)方向上。當(dāng)平面S與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，φ=0公式公式：Φ=BS。公式運(yùn)用的條件：a．勻強(qiáng)磁場(chǎng)；b．磁感線與平面直。（3）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，若磁感與平面不垂直，公式=BS的應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向的投影面積。此時(shí)，式中

即為面積S在垂直于磁感線方向投影，我們稱為“有效面積（3）磁通量的單位在國(guó)際單位中，磁通量的單位是伯Wb稱韋。磁通量是標(biāo)量，只有大小沒(méi)有方向。(4)磁通密度可編輯修改磁感線越密的地方，穿過(guò)垂直單面積的磁感線條數(shù)越多，反之越少，因此穿過(guò)單位面積的磁通——磁通密度，它反映了磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，在值上等于磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=。六、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1．安培分子電流假說(shuō)的內(nèi)容安培認(rèn)為，在原子、分子等物質(zhì)粒的內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個(gè)質(zhì)微粒都成為微小的磁體，分子的兩側(cè)相當(dāng)于個(gè)磁極。2．安培假說(shuō)對(duì)有關(guān)磁現(xiàn)象的解（1）磁化現(xiàn)象：一根軟鐵棒，未被磁化時(shí)，內(nèi)部各分子電流的取向雜亂無(wú)章，它們的磁場(chǎng)互抵消，對(duì)外不顯磁性；當(dāng)軟磁棒受到外界磁場(chǎng)的用時(shí)，各分子電流取向變得大致相同時(shí)，兩端顯示較強(qiáng)的磁性用，形成磁極，軟鐵棒就被磁化了。（2磁體的消磁磁體的高溫或烈敲擊即激烈的熱運(yùn)動(dòng)或機(jī)械運(yùn)動(dòng)影響下分子電流取向變得雜亂無(wú)章，磁體磁性消失。磁現(xiàn)象的電本質(zhì)磁鐵的磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)一樣，是由運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生的。說(shuō)明：①根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)理論，原由原子核和核外電子組成，原子核帶正電，核外電子帶負(fù)電，外電子在庫(kù)侖引力作用下繞核高速旋轉(zhuǎn)，形成子電流。在安培生活的時(shí)代，由于人們對(duì)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)尚不楚，所以稱為“假說(shuō)但是現(xiàn)在假設(shè)”已成為理。②分子電流假說(shuō)揭示了電和磁的質(zhì)聯(lián)系，指出了磁性的起源：一切磁現(xiàn)象都是由運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)的。安培力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力稱為培力。3．安培力的方向——左手定則（1）左手定則伸開(kāi)左手，使大拇指跟其余四個(gè)指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)，讓磁感穿過(guò)手心，讓可編輯修改伸開(kāi)的四指指向電流方向，那么拇指所指方向即為安培力方向。（2）安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、流I三者的方向關(guān)系：，，即安培力垂直于電和磁感線所在的平面，但B與I不一定垂直。判斷通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培時(shí)，注意一定要用左手，并注意各方向間的關(guān)系。③若已知B、I方向，則4．電流間的作用規(guī)律

方向確定；但若已知B（或I）

方向，則I（或B）方向不確定同向電流相互吸引，異向電流相排斥。安培力大小的公式表述當(dāng)B與I垂直時(shí)，F(xiàn)=BIL。當(dāng)B與I成角時(shí)，，是與夾角。推導(dǎo)過(guò)程：如圖所示，將B分解垂直電流的B2對(duì)電流的作用等效替代，

和沿電流方向的。

，B對(duì)I的作用可用B1、5．幾點(diǎn)說(shuō)明（1）通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直F=BIL最大；平行時(shí)最小F=0。（2對(duì)放入的通電導(dǎo)線來(lái)說(shuō)外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。（3）導(dǎo)線所處的磁場(chǎng)應(yīng)為勻磁場(chǎng)；在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，公式以把這樣的直線電流稱為直線電元

僅適用于很短的通電導(dǎo)線（我們（4）式中的L為導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)向的有效長(zhǎng)度。如圖所示，半徑為r的半圓形導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直置，當(dāng)導(dǎo)線中通以電流I時(shí)，導(dǎo)線的等效長(zhǎng)度，故安培力F=2BIr?？删庉嬓薷钠?、磁電式電流表1.電流表的構(gòu)造磁電式電流表的構(gòu)造如圖所示。蹄形磁鐵的兩極間有一個(gè)固定的圓柱形鐵芯，鐵芯外面套有一可以轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁框，在鋁框上繞有線圈。鋁框的軸上裝有兩個(gè)螺旋彈簧和一個(gè)指針，線圈的兩端分別接在這兩螺旋彈簧上，被測(cè)電流經(jīng)過(guò)這兩個(gè)彈簧流入線圈。2．電流表的工作原理如圖所示，設(shè)線圈所處位置的磁應(yīng)強(qiáng)度大小為，線圈長(zhǎng)度為，寬為d，匝數(shù)為n，當(dāng)線圈中有電流I時(shí)安培力對(duì)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生力矩：，培力的大小為：F=nBIL。故安培力的力矩小為M1=nBILd。當(dāng)線圈發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不論通過(guò)電圈轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都跟磁感線平行，安培力的力矩不。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)角時(shí)，這時(shí)指針偏為角兩彈簧產(chǎn)生阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的扭轉(zhuǎn)力矩為M2，對(duì)線圈，據(jù)力矩平衡有M1=M2。設(shè)彈簧材料的扭轉(zhuǎn)力矩與偏轉(zhuǎn)角正比，且為M2=k。由nBILd=k得。其中k、n、B、d是一定的，因此有

。由此可知電流表的工作原理是針的偏角的值可以反映的大小且電流表刻度是均勻的對(duì)不同的在可編輯修改刻度盤上標(biāo)出相應(yīng)的電流值，這就可以直接讀取電流值了。1斜角為的光滑導(dǎo)軌AB上端接入一電動(dòng)勢(shì)E=3V、內(nèi)阻不計(jì)的電源，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)=10cm，一個(gè)質(zhì)量為m=30g，電阻R=Ω的金屬棒水平置在導(dǎo)軌上若導(dǎo)軌周圍存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)合開(kāi)關(guān)S后金屬棒剛好靜止在導(dǎo)軌上，如圖所示求導(dǎo)軌周圍空間的磁場(chǎng)方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是多少解：合上開(kāi)關(guān)S后金屬棒上有電流流，由閉合電路歐姆定律I==6A金屬棒靜止在導(dǎo)軌上，它受到重mg和支持力N作用，因?qū)к壒饣?，僅此二力金屬棒不可能平，它必需受到垂直于導(dǎo)軌平面的安培力作用才平衡，根據(jù)題意和左手定則判斷出，磁場(chǎng)方向垂直軌面斜向下金屬棒受到磁場(chǎng)的安培力沿斜面向上，如圖所示。由進(jìn)一步受力分析得出若金屬平衡則受到的安培力F應(yīng)與重力沿斜面向下的分量mgsinθ小相等方相反。F=mgsinθ又因?yàn)镕=BIL，則可以解得B=2．如圖所示，在兩個(gè)傾角都為的光滑斜面上，各放一根相同的金屬棒，分別通有穩(wěn)恒電流I1和I2在兩通電可編輯修改金屬棒所在空間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等其中B1的方向豎直向上B2的向垂直于斜面斜向上。兩金屬棒處于平衡狀態(tài)，則I1∶I2等什么3.如圖所示長(zhǎng)60cm質(zhì)量為10g金屬棍ab兩用相同的彈簧懸掛起來(lái)放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中感應(yīng)強(qiáng)度為，方向垂直紙面向里，求：為使彈簧恰好不伸長(zhǎng)，金屬棍中入的電流大小和方向當(dāng)金屬棍中通以的電流，方向自，金屬棍下降1mm；若電流仍為，但方向改為自b向a，金棍下降多少（g取10m/s2）4、如圖4所示，環(huán)形金屬輕彈線圈，套在條形磁鐵中心位置，若將彈簧沿半徑向外拉，使其積增大，則穿過(guò)彈簧線圈所包圍面積的磁通量將（）可編輯修改A.增大B.減小C.不D.無(wú)法確定變化情況答案：B解析：圖5為條形磁鐵的磁場(chǎng)分，由于磁場(chǎng)的磁感線是閉合的曲線，在磁體內(nèi)部是由S極指向N極在磁體外部是由N極指向S極，且在磁外的磁感線分布在磁體四周很大的空間。穿過(guò)彈簧線圈的磁感線磁體內(nèi)部向上的，也有磁體外部向下的，實(shí)際穿過(guò)簧線圈的磁通量是合磁通量，即向上的磁通量與向下的磁通量差，當(dāng)彈簧線圈的面積增大后，穿過(guò)彈簧線圈向上磁通量沒(méi)有變化，而向下的磁通量增大，所以合磁通量減小，選。5、如圖6所示，矩形線圈abcd的面積S＝1×10－2m2其平面與磁場(chǎng)方向夾角θ＝30°，此時(shí)穿線圈的磁通量Φ1＝1×10－3Wb，求：該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；線圈以邊為軸，邊向左上由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60°角，求這時(shí)穿過(guò)線圈磁通量Φ2，上述過(guò)中磁通量變化了多少？若按（）中轉(zhuǎn)動(dòng)方向，線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)180°角的過(guò)程中，磁通量變化了多少？解析：首先沿著由b到a方向畫側(cè)視圖，如圖所：可編輯修改(1)設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為，Φ得：(2)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60°角，其線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，此時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量為：Φ2＝BS＝×1×10－3Wb變化的磁通量為：ΔΦ＝－＝(2×10－1×10－3)Wb＝1×10－3Wb(3)設(shè)線圈在初始位置時(shí)磁通量正，為：Φ1＝1×10－3Wb翻轉(zhuǎn)180°后，穿過(guò)線圈的磁通為負(fù)，為：Φ3＝－1×10－3Wb翻轉(zhuǎn)180°的過(guò)程中磁通量的變量為：ΔΦ＝｜－｜－3Wb6、有一面積為100cm2的金屬環(huán)，電阻為Ω，環(huán)中磁場(chǎng)變化規(guī)律如圖8所示，且磁場(chǎng)方向垂直于面向里，在t1到t2這段時(shí)間內(nèi)，環(huán)中流過(guò)的荷量是多少解析：因?yàn)棣担紹·S，當(dāng)S一定，ΔΦ＝ΔB·S由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為由圖象可知，在t1到t2這段時(shí)內(nèi)，ΔB＝根據(jù)閉合電路歐姆定律和電流的定義可得，流過(guò)環(huán)的電荷量為7、如圖9所示，豎直放置的長(zhǎng)導(dǎo)線通以恒定電流，有一矩形線框與導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，在下情況下線圈產(chǎn)生可編輯修改感應(yīng)電流的是（）A.導(dǎo)線中電流變大B.框向右平動(dòng)C.線框向下平動(dòng)D.線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)E.線框以直導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)答案：ABD解析：討論是否產(chǎn)生感應(yīng)電流，分析通電導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)分布情況，通電導(dǎo)線周圍的磁感線是系列同心圓，且由內(nèi)向外由密變疏，即越遠(yuǎn)離線磁感線越疏。對(duì)A選項(xiàng)，因增大而引起導(dǎo)線圍的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，故A正確。對(duì)B選項(xiàng)，因離開(kāi)直導(dǎo)線方向越，磁感線分布越疏（如圖乙所示此線框向右平動(dòng)時(shí)，穿過(guò)框的磁通量變小，故B正確。對(duì)C選項(xiàng)，由乙圖可知線框向下動(dòng)時(shí)穿過(guò)線框的磁通量不變，故C錯(cuò)。對(duì)D選項(xiàng)可用一些特殊位置來(lái)析，當(dāng)線框在如圖乙所示位置時(shí)，穿過(guò)線框的磁通量很大，當(dāng)框轉(zhuǎn)90°，穿過(guò)線框的磁通量最?。害担虼丝梢耘卸ň€框以軸轉(zhuǎn)時(shí)磁通量一定變化，故D正確。對(duì)E選項(xiàng)，先畫出俯視圖（如圖圖可看出線框繞直導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在任何一個(gè)位置穿過(guò)線框磁感線條數(shù)不變，因此無(wú)感應(yīng)電流，故E錯(cuò)。8、在做奧斯特實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列操中現(xiàn)象最明顯的是（）．沿電流方向放置磁針，使磁針導(dǎo)線的延長(zhǎng)線上．沿電流方向放置磁針，使磁針導(dǎo)線的正下方．電流沿南北方向放置在磁針的上方．電流沿東西方向放置在磁針的上方解析：將導(dǎo)線沿南北方向放置在磁場(chǎng)中處于靜止?fàn)顟B(tài)的磁針的正上方，通電時(shí)磁針發(fā)生明顯的轉(zhuǎn)，是由于南北方向放置的電流的正下方的磁恰好是東西方向。可編輯修改答案：C總結(jié)升華：做本實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先要慮到地磁場(chǎng)的影響。若導(dǎo)線東西放置，小磁針有可能不偏轉(zhuǎn)，致實(shí)驗(yàn)失敗。9、家用照明電路中的火線和零是相互平行的，當(dāng)用電器工作火線和零線都有電流時(shí)，它們將）A．相互吸引B．一會(huì)兒吸引，一會(huì)兒排斥C．相互排斥D．彼此不發(fā)生相互作用解析：火線與零線雖然都連接用器，且相互平行，但是當(dāng)用電器正常工作時(shí)，流過(guò)它們的電流向相反，并且時(shí)刻相反。再根據(jù)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)電流有作用力來(lái)判斷，因通過(guò)火線和零線的電流方向總相反的，根據(jù)平行導(dǎo)線中通以同向電流時(shí)相互吸引通以反向電流時(shí)相互排斥的結(jié)論可以得出C選項(xiàng)正確。答案：C總結(jié)升華：解此題的關(guān)鍵：一是電器正常工作時(shí)，通過(guò)火線和零線的電流方向總是相反的；二要掌握電流間相互作用的規(guī)律。10、磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量，它可以解為幾個(gè)分量。如果北半球某處地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)度大小為B，與水平方向的夾角為，那么該處地磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度的水平分量和豎直分量各為多大？如果地理南、北極和地磁北、南是重合的，那么在赤道上空磁場(chǎng)的豎直分量是多大在極地上地磁場(chǎng)的水平分量是多大？解析：本題從矢量角度考查了磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解。（1）因?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度大小為B，水平方向的夾角為，以地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平分量和直分量分別為：；

；（2）在赤道上空，因?yàn)榇鸢福?/p>

，故有；在極地上空因?yàn)椋?）

，故有?？偨Y(jié)升華：磁感應(yīng)強(qiáng)度的合成與分解應(yīng)該遵矢量的平行四邊形法則。為了描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱，我們引入了感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)新的物理量，對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度要領(lǐng)的學(xué)習(xí)可以結(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度的16可編輯修改定義來(lái)加深理解。11長(zhǎng)10cm的通電直導(dǎo)線，通的流，在磁場(chǎng)強(qiáng)弱、方向都一樣的空勻強(qiáng)磁場(chǎng)）中某受到的磁場(chǎng)力為N，則該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為（）A．等于4TB．大或等于TC．小于或等于4TD．上說(shuō)法都錯(cuò)誤解析：本題較深層次地考查了對(duì)感應(yīng)強(qiáng)度的定義式

的理解。式中電流應(yīng)為垂直于磁方向的電流。題目中沒(méi)有給出導(dǎo)線如何放置，導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直，則由磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式得出。導(dǎo)線放置時(shí)沒(méi)有與磁場(chǎng)垂直，此受磁場(chǎng)力為N，若把此導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直放置時(shí)，受到的磁場(chǎng)力大于N根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度定義式答案：B

可知，此處磁感應(yīng)強(qiáng)度將大于4T所以答案應(yīng)選。總結(jié)升華：據(jù)給定的磁場(chǎng)力（或感應(yīng)強(qiáng)度）求出磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁場(chǎng)力理解公式12、下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向說(shuō)法中，正確的是（）

成立的條件。．某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是一段通電導(dǎo)體放在該處時(shí)所受磁場(chǎng)力的方向．小磁針N極受磁場(chǎng)力的方向就該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向．垂直于磁場(chǎng)放置的通電導(dǎo)線的力方向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向．磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向解析：本題考查對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度方的理解。磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)的方向磁場(chǎng)方向也就是小磁針N極受力的方向。但電受力的方向不代表磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)方向。答案：BD總結(jié)升華：（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和小磁受力方向相同，但絕非電流的受力方向；17可編輯修改（2）磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的小和方向是確定的，和小磁針、電流的存在與否無(wú)關(guān)。13、關(guān)于磁場(chǎng)和磁感線的描述，列說(shuō)法中正確的是（）．磁極之間的相互作用是通過(guò)磁發(fā)生的，磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，也是一種客觀存在的物質(zhì)．磁感線可以形象地描述各磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向，它每一點(diǎn)的切線方向都和小磁針?lè)旁谠擖c(diǎn)靜止北極所指的方向一致．磁感線總是從磁鐵的N極出發(fā)到S終止的．磁感線可以用細(xì)鐵屑來(lái)顯示，而是真實(shí)存在的解析條形磁鐵內(nèi)部磁感線從S極C正確磁感線是為了形象描述磁場(chǎng)而假設(shè)的一組有向的閉合的曲線，實(shí)際上并不存在，所以選項(xiàng)正確；磁場(chǎng)是一種客觀存在的物質(zhì)，所以選A正確；磁感線每一點(diǎn)切線方向表示磁場(chǎng)方向，磁感線的疏密表示場(chǎng)的強(qiáng)弱，小磁針靜止時(shí)北極受力方向和北極指向均為磁場(chǎng)方，所以選正確答案：AB總結(jié)升華：磁場(chǎng)是一種客觀存在特殊物質(zhì)，磁感線雖是假想的閉合的曲線，但可形象地描述磁的強(qiáng)弱和方向。應(yīng)注意兩者的區(qū)別與關(guān)系。14、如圖所示，放在通電螺線管部中間處的小磁針，靜止時(shí)極指向右，試判定電源的正、負(fù)。解析：小磁針N極的指向即為該的磁場(chǎng)方向，所以螺線管內(nèi)部磁感線由。根據(jù)安培定則可斷出電流由電源的c端流出，d端流入，故電端正極d端為極。答案：c為正極d為負(fù)極誤區(qū)警示：不要錯(cuò)誤地認(rèn)為螺線端引小磁針的極相當(dāng)于條形磁鐵的S極，關(guān)鍵要分清線管內(nèi)、外部磁感線的方向。15、關(guān)于磁通量的下列說(shuō)法，正的是（）．磁通量是反映磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向物理量．某一面積上的磁通量是表示穿此面積的磁感線的總條數(shù)18可編輯修改．在磁場(chǎng)中所取的面積越大，該上磁通量越大．穿過(guò)任何封閉曲面的磁通量一為零解析：磁通量Φ是磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的面積S的積，即Φ=BS，亦表示穿過(guò)磁場(chǎng)中面積磁感線的總條數(shù)，Φ只有大小，沒(méi)有向，是標(biāo)量。由此可知選項(xiàng)錯(cuò)誤，B正確。磁通量Φ的大小由B共同決，所以面積大，Φ不一定大，由此可知選項(xiàng)C錯(cuò)誤。由于磁感線是閉合曲線，所以只要有磁感線穿入封閉曲面，一個(gè)球面，則該磁感線必從該曲面穿出，由此可知選項(xiàng)D正確答案：BD誤區(qū)警示：在該題中誤選A是為沒(méi)有理解磁通量是標(biāo)量，它的大小反映穿過(guò)某一面積的磁感線數(shù)，而在單位面積上穿過(guò)的磁感線條數(shù)的多少表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱；如果只注意決定磁通量大小因素之一的面積，視另外因素，如磁感應(yīng)強(qiáng)度及磁場(chǎng)方向和面積間的角，將會(huì)誤選。16、如圖所示線圈平面與水平方成角，磁感線豎直向下，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈面積為S，穿過(guò)線圈的磁通量Φ=________。解析：線圈平面abcd與磁感應(yīng)度B方向不垂直，不能直接用Φ=BS計(jì)算，處理時(shí)可以用不同的法。方法一：把S投影到與B垂直的向，即水平方向，如圖中故。

，，方法二：把B分解為平行于線圈面的分量顯然不穿過(guò)線圈，且

和垂直于線圈平面的分量，故

。

，答案：總結(jié)升華：在應(yīng)用Φ=BS計(jì)算磁量時(shí)，要特別注意這個(gè)條件，根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的方。17、如圖所示，一金屬直桿MN兩端接有導(dǎo)線，懸掛于線圈上方，與線圈軸線均處于豎直平面，為使MN垂直紙面19可編輯修改向外運(yùn)動(dòng)，可以（）．將a端接在電源正極，b、d接在電源負(fù)極．將b端接在電源正極，a、c接在電源負(fù)極．將a端接在電源正極，b、c接在電源負(fù)極．將a端接在交流電源的一b、d接在交流電源的另一端解析：本題主要考查兩個(gè)方面知：電流的磁場(chǎng)和左手定則。要求直桿MN垂直紙面向外運(yùn)動(dòng)，把桿所在處的磁場(chǎng)方向和直桿中電流畫出來(lái)，得A正確。若使a、c兩端（或b兩端）的電勢(shì)相對(duì)于另一、d或a、c的電勢(shì)的高低做同步變化，線圈磁與電流方向的關(guān)系跟上述兩種情況一樣，故也正確。答案：ABD總結(jié)升華：安培定則、左手定則往同時(shí)應(yīng)用。應(yīng)特別注意，安培定則是判斷電流的磁場(chǎng)方向，稱右手螺旋定則，而左手定則是用左手判斷電的受力情況的。18、如圖所示，導(dǎo)線abc為垂直線，其中電流為I，ab=bc=L導(dǎo)線所在的平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求導(dǎo)線abc所受安培的大小和方向。解析：方法一：ab段所受的安培力大Fab=BIL方向向右bc段所受的安培力大小Fbc=BIL，方向向，所以該導(dǎo)線所受安培力為這兩個(gè)力的合力，圖所示，，方向沿∠abc的角平分線向上。20方法二：abc受安培力等效于ac（有a→c的流）所受的安培力，即判斷為在紙面內(nèi)垂直于ac斜向。

可編輯修改L，方向同樣由等效電流ac答案：

方向沿∠abc的角平分線向上總結(jié)升華：對(duì)安培力公式

的正確理解是分析本題的關(guān)鍵。題中既可分段求解，然后求合力，又可采用等效方法直接求解。兩種方比較，第二種較簡(jiǎn)單、直觀。19、質(zhì)量為m=kg的通電細(xì)桿ab于傾角為

的平行放置的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的寬d=，桿ab與軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直且方向向下，如圖所示?，F(xiàn)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變器的觸頭，試求出為使桿ab靜止不動(dòng)，通過(guò)ab桿電流范圍為多少？解析：桿ab中的電流為a到b所受的安培力方向平行于導(dǎo)軌向上。當(dāng)電流較大時(shí)，導(dǎo)體有向上運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所受靜摩擦力向下；當(dāng)靜摩擦力達(dá)最大時(shí)，磁場(chǎng)力為最大值F1此時(shí)通過(guò)的電流最大為Imax；同理，當(dāng)電流最小時(shí)，應(yīng)該是導(dǎo)體受向上的靜摩擦，此時(shí)的安培力為，電流為Imin。正確地畫出兩種情況下的受力圖由平衡條件列方程求解。根據(jù)第一幅受力圖列式如下：；，。解上述方程得：Imax=A。根據(jù)第二幅受力圖，得：，；21可編輯修改，。解上述方程得：Imin=A。答案：A≤I≤A總結(jié)升華：必須先將立體圖轉(zhuǎn)換為平面圖，后對(duì)物體進(jìn)行受力分析，要注意安培力方向的確定。最后根平衡條件或物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)列出方程。注意靜摩擦力可以有不同的方向因而求解結(jié)果是一個(gè)范圍。八、洛倫茲力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受的力叫做倫茲力。1．洛倫茲力與安培力的關(guān)系（1）安培力是洛倫茲力的宏觀現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀解釋。電流是帶電粒子定向運(yùn)動(dòng)成的，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到磁場(chǎng)力（安培力）作用，提示了帶電粒子的定向運(yùn)動(dòng)的電荷數(shù)。（2）大小關(guān)系：2．洛倫茲力的方向——左手定

，式中的是導(dǎo)體中的定向運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)。伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進(jìn)入，使四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)拇指所指方向就是運(yùn)動(dòng)的正電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向。負(fù)電荷力的方向與正電荷受力的方向相反。3．洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小用公式

來(lái)計(jì)算，其中為電荷速度方向磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的夾角。當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)方向垂直時(shí)F=qvB；當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)方向平行時(shí)F=0；（3）當(dāng)電荷在磁場(chǎng)中靜止時(shí)F=0。4．洛倫茲力公式F=qvB的另一推導(dǎo)可編輯修改設(shè)導(dǎo)體內(nèi)單位長(zhǎng)度上自由電荷數(shù)n自由電荷的電荷量為q定向移動(dòng)的速度為v，設(shè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)的導(dǎo)線中的自由電荷在t時(shí)間內(nèi)全部通過(guò)截面A如圖所示，設(shè)通過(guò)的電荷量為Q，有Q=nqL=nq·vt。又因?yàn)?，，故。?/p>

安培力可以看作是作用在每個(gè)運(yùn)電荷上的洛倫茲力的合力，這段導(dǎo)線中含有的運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)目為n，所以洛倫茲。5.洛倫茲力的方向（1）洛倫茲力的方向可由左手則判定，決定洛倫茲力方向的因素有三個(gè)：電荷的電性（正、負(fù)度方、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向。當(dāng)電荷一定即電性一定時(shí)，其他兩個(gè)因素，如果只讓一個(gè)因素的方向相反，則洛倫茲力向必定相反；如果同時(shí)讓兩個(gè)因素的方向相反，則洛倫茲力方將不變。在電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂時(shí)，由左手定則可知，洛倫茲力的方向既與磁場(chǎng)方向垂直，與電荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直，即洛倫茲力垂直于v和B兩者決定的平面。電荷運(yùn)動(dòng)的方向v和B不一定垂，但洛倫茲力一定垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和速度v的方向。6．應(yīng)用洛倫茲力公式應(yīng)注意的題公式F=qvB僅適用于v⊥B的情，式中的電荷相對(duì)于磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度。當(dāng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向相或相反，即B平時(shí)，由實(shí)驗(yàn)可知F=0。所以只有當(dāng)B不行時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷才受洛倫茲力。當(dāng)荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向夾角為時(shí)，電荷所受洛倫茲力的計(jì)算式為F=Bqvsin。（3）當(dāng)v=0時(shí)，F(xiàn)=0。即磁場(chǎng)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)中的靜止電荷或運(yùn)動(dòng)電荷總有電場(chǎng)力作用是不的。7．洛倫茲力與安培力、電場(chǎng)力何區(qū)別和聯(lián)系（1）洛倫茲力與安培力的關(guān)系23可編輯修改洛倫茲力是單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)受到的力，而安培力是導(dǎo)體中所有定向移動(dòng)的自由電荷受到洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)；盡管安培力是自由電荷定向移動(dòng)受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，但也不能認(rèn)為安培力就簡(jiǎn)單地于所有定向移動(dòng)電荷所受洛倫茲力的和，一般有當(dāng)導(dǎo)體靜止時(shí)才能這樣認(rèn)為；洛倫茲力恒不做功，但安培力卻以做功。可見(jiàn)安培力與洛倫茲力既有緊密關(guān)、不可分割的聯(lián)系，也有顯著的區(qū)別。（2）洛倫茲力與電場(chǎng)力的比較這兩種力是帶電粒子在兩種不同場(chǎng)中受到的力，反映了磁場(chǎng)和電場(chǎng)都有力的性質(zhì)，但這兩種力區(qū)別也是十分明顯的。洛倫茲力

電場(chǎng)力僅在運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向與B不行時(shí)帶電粒子只要處在電場(chǎng)中定受到電場(chǎng)作用對(duì)象大小、方向特點(diǎn)

動(dòng)電荷才受到洛倫茲力F=qvBsin，方向與垂直，與垂，用左手定則判斷洛倫茲力永不做功

力F=qE，F(xiàn)的方向與E同向或反向電場(chǎng)力可做正（或負(fù)）功九、電視機(jī)顯像管的工作原理1．構(gòu)造電視機(jī)顯像管由電子槍、偏轉(zhuǎn)線和熒光屏三部分組成，如圖所示。2．原理陰極發(fā)射電子，經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)線圈（轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)和電子運(yùn)動(dòng)方向垂直）電子受洛倫茲力發(fā)生轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)后的電子打在熒光屏上，使熒光屏發(fā)。3．掃描可編輯修改在電視機(jī)顯像管的偏轉(zhuǎn)區(qū)有兩對(duì)圈，叫做偏轉(zhuǎn)線圈，偏轉(zhuǎn)線圈中通入大小、方向按一定規(guī)律變的電流，分別在豎直方向和水平方向產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)場(chǎng)，其方向、強(qiáng)弱都在不斷地變化，因此電子束打在熒光屏上光點(diǎn)就像下圖那樣不斷移動(dòng)，這種電視技術(shù)叫做掃。4．工作過(guò)程電視機(jī)顯像管發(fā)射電子，在加速場(chǎng)中被加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，電子束在光屏上掃描。電子束從最上一行到最下一行掃一遍，叫做一場(chǎng)，電視機(jī)中每秒要進(jìn)行50場(chǎng)掃描，加上人的視覺(jué)暫留以我們感到整個(gè)熒光屏都在發(fā)光。十、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)1．運(yùn)動(dòng)軌跡帶電粒子（不計(jì)重力）以一定的度入磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中：當(dāng)v時(shí)，帶電粒子將做勻速線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)v時(shí)，帶電粒子將做勻速周運(yùn)動(dòng)；當(dāng)v與B的夾角為θ（θ≠0°，90°，180°時(shí)，帶電粒子將做等螺距的螺旋線運(yùn)動(dòng)。2．軌道半徑和周期（時(shí)）如圖所示帶電粒子以速度v垂磁場(chǎng)方向入射，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)帶電粒子的質(zhì)量m所帶的電荷量為q。（1）軌道半徑：由于洛倫茲力供向心力，則有

，得到軌道半徑。25可編輯修改（2）周期：由軌道半徑與周期間的關(guān)系說(shuō)明：

可得周期。①由公式

知，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做勻速圓周動(dòng)的帶電粒子，其軌道半徑跟運(yùn)動(dòng)速率成正比。要注重對(duì)軌半徑的組合理解和變式理解，例是帶電粒子的動(dòng)量，

為比荷的倒數(shù)）②由公式

知，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做勻速圓周動(dòng)的帶電粒子，周期跟軌道半徑和運(yùn)動(dòng)速率均無(wú)關(guān)，而與比荷

成反比。十一、質(zhì)譜儀1．質(zhì)譜儀的作用及工作過(guò)程質(zhì)譜儀是利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)控制電運(yùn)動(dòng)的精密儀器，它是測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重工具。其結(jié)構(gòu)如甲圖所示，容器中含有電荷相同而質(zhì)量有微小差別的帶電粒子。經(jīng)過(guò)S1和S2之間的電場(chǎng)速，它們進(jìn)入磁場(chǎng)將沿著不同的半徑做圓周運(yùn)動(dòng)，到照相底片的不同地方，在底片上形成若干譜線狀的細(xì)條，叫質(zhì)譜線，每一條譜線對(duì)應(yīng)于一定的質(zhì)量。從譜線的置可以知道圓周的半徑，如果再已知帶電粒子的電荷量，就可算出它的質(zhì)量，這種儀器叫做質(zhì)譜儀。2．比荷的計(jì)算如圖乙所示，設(shè)飄入加速電場(chǎng)的電粒子帶電荷量、質(zhì)量為m，兩板間電壓為U、粒子出電場(chǎng)垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。在加電場(chǎng)中，由動(dòng)能定理得。粒子出電場(chǎng)時(shí)，速度。在勻強(qiáng)磁場(chǎng)26可編輯修改中軌道半徑。所以粒子質(zhì)量。若粒子電荷量q也未知通過(guò)質(zhì)譜儀可以求出該粒子的比荷（電荷量與質(zhì)量比）十二、回旋加速器

。1．直線加速器（多級(jí)加速器）如圖所示，電荷量為q的粒子經(jīng)n級(jí)速后，根據(jù)動(dòng)能定理獲得的動(dòng)能可以達(dá)到Ek=q(U1+U2+U3+…+Un)這種多級(jí)加速器通常叫做直線加速器目前已經(jīng)建成的直線加速器有幾千米甚至幾十千米長(zhǎng)。各加速的兩板之間用獨(dú)立電源供電，所以粒子從P2飛向P3、從P4飛P5……時(shí)不會(huì)減速。2．回旋加速器利用電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的加速作用磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的偏轉(zhuǎn)作用來(lái)獲得高能粒子，這些過(guò)程在回旋速器的核心部件——兩個(gè)D形盒和其間的窄縫完成，如圖所示。（1）磁場(chǎng)的作用：帶電粒子以一速度垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，并在洛倫茲力作用下做速圓周運(yùn)動(dòng)，其周期和速率、半徑均無(wú)關(guān)（入電場(chǎng)中加速。

帶電粒子每次進(jìn)入D形盒都動(dòng)相等的時(shí)間（半個(gè)周期）后平行電場(chǎng)方向進(jìn)電場(chǎng)的作用：回旋加速器的兩個(gè)盒之間的窄縫區(qū)域存在周期性變化的并垂直于兩D形盒正對(duì)面的勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電粒子經(jīng)過(guò)該區(qū)域時(shí)被速。交變電壓：為了保證帶電粒子每經(jīng)過(guò)窄縫時(shí)都被加速，使之能量不斷提高，須在窄縫兩側(cè)加跟帶電粒子在D形盒中運(yùn)動(dòng)周期相同的交變壓。27（4）帶電粒子的最終能量當(dāng)帶電粒子的速度最大時(shí)，其運(yùn)半徑也最大，由牛頓第二定律則，帶電粒子的最終動(dòng)能。

可編輯修改，得，若形盒的半徑R說(shuō)明：由上式可以看出，要使粒射出的動(dòng)能Ekm大，就要使磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B以及D形盒半徑R大，而與加速電壓U的大小無(wú)關(guān)（≠020、質(zhì)子（）和

粒子（）從靜止開(kāi)始經(jīng)相的電勢(shì)差加速后垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)，則這兩個(gè)粒子的動(dòng)能之比Ek1∶Ek2=______________道徑之比r1期之比。思路點(diǎn)撥：本題考查了帶電粒子電場(chǎng)加速后進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題。解析：粒子在電場(chǎng)中加速時(shí)，只電場(chǎng)力做功，由動(dòng)能定理得。故Ek1（q1U）∶（q2U）=q1∶q2=1∶2由

得。又由牛頓第二定律，粒子在磁感強(qiáng)度為的強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，則。故圓周半徑。所以。粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期。故答案：1∶21∶1

。28可編輯修改總結(jié)升華：理解粒子的動(dòng)能與電力做功之間的關(guān)系，掌握粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道徑和周期公式是解決此題的關(guān)鍵。21、一個(gè)負(fù)離子，質(zhì)量為m，電量大小為q，速率v直于屏S經(jīng)過(guò)小孔O射入存在著勻強(qiáng)磁的真空室中，如圖甲所示。磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，并垂直于圖中紙面向里。求離子進(jìn)入磁場(chǎng)后到達(dá)屏S上時(shí)的位置與的距離。如果離子進(jìn)入磁場(chǎng)后經(jīng)過(guò)時(shí)間t到達(dá)位置P，證明：直線OP與離子入射方向之間的夾角跟t的關(guān)系是。解析：（1）離子的初速度與勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直，在洛倫茲力作用下，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè)圓半徑為r則據(jù)牛頓第二定律可得：，解得。如圖乙所示，離子回到屏S上的置A與的距離為AO=2r，所以。（2）當(dāng)離子到位置P時(shí)，圓心：因?yàn)?，所以?2如圖所示，一束電子（電荷為）以速度v直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中穿過(guò)磁場(chǎng)時(shí)速度方向與電子原來(lái)入射方向的夾角為30°則電子的質(zhì)量______________，穿入磁場(chǎng)的時(shí)間是________________29可編輯修改解析：電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，只受倫茲力作用，故其軌跡是圓弧的一部分，又因F洛⊥v，故圓在電子穿入和穿出磁場(chǎng)時(shí)受到洛倫茲力方向的點(diǎn)上，如圖中點(diǎn)由幾何知識(shí)可知，sin30°=2d，又由r=mv/Be得

所對(duì)圓心角為半徑r。r=dm=2dBe/v。由于

所對(duì)圓心角是30°，因此穿過(guò)場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間，由于，故。答案：總結(jié)升華：對(duì)帶電粒子的勻速圓運(yùn)動(dòng)的求解，關(guān)鍵是畫出勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡，利用幾何知識(shí)出圓心及相應(yīng)的半徑，從而找到圓弧所對(duì)應(yīng)的心角。23一磁場(chǎng)寬度為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B，圖所示，一電荷質(zhì)量為m，帶電荷量為－q，不計(jì)重力，以一速度（方向如圖）射入磁場(chǎng)。若不使其從右邊界飛，則電荷的速度應(yīng)為多大？思路點(diǎn)撥：這是一道帶電粒子在界磁場(chǎng)中的極值問(wèn)題。若要粒子不從左邊界飛出，則當(dāng)達(dá)到最速度時(shí)，半徑最大，此時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，軌跡恰好和右邊界相切。可編輯修改解析：由幾何關(guān)系可求得最大半，即.所以。由牛頓第二定律得Bqv=mv2/r。所以。答案：總結(jié)升華：解答此類問(wèn)題的關(guān)鍵畫出粒子的軌跡，定出圓心，并根據(jù)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的初始條和射出條件找到極值（邊界）條件。確定半徑要用到幾何知識(shí)，且根據(jù)邊角關(guān)系來(lái)確定。24、如圖甲所示，在x軸的上方）存在著垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為。在點(diǎn)O一個(gè)離子源向x軸上方的各個(gè)方向發(fā)射出質(zhì)為m，荷量為q正離子，速率都為v，對(duì)那些在xy平面內(nèi)動(dòng)的離子，在磁場(chǎng)中可能到達(dá)的最大值為x=________，y=________思路點(diǎn)撥：不知道哪些離子將打最遠(yuǎn)是本題解答錯(cuò)誤的一個(gè)重要原因。解析：根據(jù)左手定則可以判斷出正離子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其偏轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)?，射到y(tǒng)上最遠(yuǎn)的離子是沿x軸負(fù)方向射出離子。而射到x上最遠(yuǎn)的離子是沿軸正方向射出的離子。兩束離子可能到達(dá)的最大x、y值恰好是圓周的直，如圖乙所示。答案：總結(jié)升華：①粒子在磁場(chǎng)中做勻圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)到達(dá)的最遠(yuǎn)點(diǎn)在以入射點(diǎn)為圓心，以軌道的直徑為徑的圓周上。②邊界上的入射狀態(tài)或某些特殊射方向，往往決定著帶電粒子的運(yùn)動(dòng)范圍（或邊界題中沿x負(fù)方向射入的粒子和沿著y