磁場專題三帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)

高三第一輪復(fù)習(xí)磁2005年12月2日1知識(shí)網(wǎng)絡(luò)磁場的產(chǎn)生磁體周圍產(chǎn)生磁場電流周圍產(chǎn)生磁場磁場的描述定量描述：磁感應(yīng)強(qiáng)度形象描述：磁感線幾種典型磁場的磁感線分布條形磁鐵蹄形磁鐵勻強(qiáng)磁場均勻輻向磁場直線電流環(huán)形電流通電螺線管地磁場磁場2005年12月2日2磁場對(duì)電流的作用大小B∥L，F(xiàn)=0B⊥L，F(xiàn)=BIL方向：左手定那么電流表的工作原理磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用大小v∥B，F(xiàn)=0v⊥B，F(xiàn)=Bqv方向：左手定那么帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)軌道半徑運(yùn)動(dòng)周期重要應(yīng)用質(zhì)譜儀盤旋加速器……2005年12月2日3一．磁場及其磁場的描述專題1、磁場的產(chǎn)生⑴磁體的周圍存在磁場〔與電場一樣是一種特殊物質(zhì)〕⑵電流〔運(yùn)動(dòng)電荷〕周圍存在磁場奧斯特實(shí)驗(yàn)?zāi)媳狈胖脤?dǎo)線通電后發(fā)生偏轉(zhuǎn)電流產(chǎn)生磁場電荷運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生磁場一、磁場的描述2005年12月2日42、磁場的根本性質(zhì)對(duì)放入其中的磁體、電流〔運(yùn)動(dòng)電荷〕有力的作用同名磁極相互排斥異名磁極相互吸引⑴⑵磁體對(duì)電流的作用⑶電流對(duì)電流的作用2005年12月2日53、磁體間相互作用的本質(zhì)磁場磁體磁體磁體或電流磁體或電流磁場2005年12月2日6總結(jié)：磁場的根本特性之一就是對(duì)處于其中的磁體、電流或運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用。磁極與磁極之間、磁體與電流之間、電流與電流之間的作用力都是通過自己的磁場而作用于對(duì)方的。５、磁場的方向：規(guī)定在磁場中任一點(diǎn)，小磁針靜止時(shí)N極指向〔即N極的受力方向〕就是該點(diǎn)的磁場方向?；蛐〈裴楴極的受力方向?！沧⒁猓翰皇请娏鞯氖芰Ψ较颉炒艌龅姆较蛐〈裴橃o止時(shí)N極指向N極的受力方向磁感線某點(diǎn)的切線方向磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向五個(gè)方向的統(tǒng)一：2005年12月2日76、磁感線⑴用來形象地描述磁場中各點(diǎn)的磁場方向和強(qiáng)弱的假想曲線

⑵磁感線上每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場方向，即小磁針N極在該點(diǎn)的受力方向或靜止時(shí)的指向⑶磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱⑷磁感線是封閉曲線〔和靜電場的電場線不同〕2005年12月2日8幾種磁場的磁感線：2005年12月2日9安培定那么〔右手螺旋定那么〕：對(duì)直導(dǎo)線，四指指磁感線方向；對(duì)環(huán)行電流，大拇指指中心軸線上的磁感線方向；對(duì)長直螺線管大拇指指螺線管內(nèi)部的磁感線方向。2005年12月2日10③通電直導(dǎo)線判斷方法：立體圖縱截面圖橫截面圖④環(huán)形電流判斷方法：立體圖縱截面圖橫截面圖2005年12月2日11⑤通電螺線管判斷方法電流安培定則（二）立體圖橫截面圖縱截面圖⑥地磁場１．地磁場的Ｎ極在地球的南端２．水平分量從南到北，豎直分量北半球垂直地面向下，南半球垂直地面向上；３．赤道平面，距離地面高度相等的點(diǎn)Ｂ的大小和方向相同．2005年12月2日127、磁感應(yīng)強(qiáng)度描述磁場的強(qiáng)弱與方向的物理量⑴定義：在磁場中垂直磁場方向的通電導(dǎo)線，受到的安培力跟電流和導(dǎo)線長度的乘積的比值。⑵表達(dá)式：單位：特斯拉〔T〕⑶矢量：方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場方向，即通過該點(diǎn)的磁感線的切線方向2005年12月2日13⑴電流磁場方向的判斷★在地球赤道上空有一小磁針處于水平靜止?fàn)顟B(tài)，突然發(fā)現(xiàn)小磁針N極向東偏轉(zhuǎn)，由此可知〔〕A．一定是小磁針正東方向上有一條形磁鐵的N極靠近小磁針B．一定是小磁針正東方向上有一條形磁鐵的S極靠近小磁針C．可能是小磁針正上方有電子流自南向北水平通過D．可能是小磁針正上方有電子流自北向南水平通過2005年12月2日14★一束電子流沿x軸正方向高速運(yùn)動(dòng)，如下圖，那么電子流產(chǎn)生的磁場在z軸上的點(diǎn)P處的方向是〔〕A．沿y軸正方向B．沿y軸負(fù)方向C．沿z軸正方向D．沿z軸負(fù)方向2005年12月2日15★以下說法中正確的選項(xiàng)是 〔〕A．磁感線可以表示磁場的方向和強(qiáng)弱B．磁感線從磁體的N極出發(fā)，終止于磁體的S極C．磁鐵能產(chǎn)生磁場，電流也能產(chǎn)生磁場D．放入通電螺線管內(nèi)的小磁針，根據(jù)異名磁極相吸的原那么，小磁針的N極一定指向通電螺線管的S極⑵磁感線2005年12月2日16⑶磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義★關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，以下說法中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是 〔〕A．由B=F/IL可知，B與F成正比，與IL成反比B．由B=F/IL可知，一小段通電導(dǎo)體在某處不受磁場力，說明此處一定無磁場C．通電導(dǎo)線在磁場中受力越大，說明磁場越強(qiáng)D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該處電流受力方向2005年12月2日17⑷磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量性★兩根長直通電導(dǎo)線互相平行，電流方向相同.它們的截面處于一個(gè)等邊三角形ABC的A和B處.如下圖，兩通電導(dǎo)線在C處的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值都是B，那么C處磁場的總磁感應(yīng)強(qiáng)度是〔〕A．2B B．BC．0 D．B2005年12月2日181、磁場對(duì)電流的作用力安培力⑴方向：左手定那么磁場方向判斷以下通電導(dǎo)線的受力方向電流方向電流方向安培力方向二．安培力及判定安培力作用下物理運(yùn)動(dòng)方向?qū)ｎ}2005年12月2日19判斷以下導(dǎo)線的電流方向或磁場方向或受力方向⑵大小F=BILB⊥I如B∥I那么F=0如B與I成任意角那么把L投影到與B垂直和平行的方向上與B垂直的為有效L為在磁場中的有效長度F=BILsinθB與I的夾角2005年12月2日202、通電導(dǎo)線在安培力作用下運(yùn)動(dòng)的定性判斷2005年12月2日213、電流在安培力作用下的定量計(jì)算問題★一圓形線圈，半徑為r，通以電流強(qiáng)度為I的電流，放在光滑水平面上，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向豎直向下，如圖所示（俯視圖），則線圈截面上張力大小為：（）A．2BIrB．0.5BIr

C．BIrD．不能求解★如圖，相距20cm的兩根光滑平行銅導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面傾角為θ=370，上面放著質(zhì)量為80g的金屬桿ab，整個(gè)裝置放在B=0.2T的勻強(qiáng)磁場中.(1)若磁場方向豎直向下，要使金屬桿靜止在導(dǎo)軌上，必須通以多大的電流.(2)若磁場方向垂直斜面向下，要使金屬桿靜止在導(dǎo)軌上，必須通以多大的電流。2005年12月2日22★如圖所示，有一金屬棒ab，質(zhì)量為m=5g，電阻R=1Ω，可以無摩擦地在兩條平行導(dǎo)軌上滑行。導(dǎo)軌間距離為d=10cm，電阻不計(jì)。導(dǎo)軌平面與水平面的夾角θ=30°，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向上。電源的電動(dòng)勢E=2V，內(nèi)電阻r=0.1Ω，試求變阻器取值是多少時(shí)，可使金屬棒靜止在導(dǎo)軌上?！锶鐖D所示，兩根平行光滑軌道水平放置，相互間隔d=0.1m，質(zhì)量為m=3g的金屬棒置于軌道一端.勻強(qiáng)磁場B=0.1T，方向豎直向下，軌道平面距地面高度h=0.8m，當(dāng)接通開關(guān)S時(shí)，金屬棒由于受磁場力作用而被水平拋出，落地點(diǎn)水平距離s=2m，求接通S瞬間，通過金屬棒的電量.Bhs2005年12月2日23★在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.08T，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，一根長l1=20cm，質(zhì)量m=24g的金屬橫桿水平地懸掛在兩根長均為24cm的輕細(xì)導(dǎo)線上，電路中通以圖示的電流，電流強(qiáng)度保持在2.5A，橫桿在懸線偏離豎直位置θ=30°處時(shí)由靜止開始擺下，求橫桿通過最低點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小。2005年12月2日24第二課時(shí)磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用一、洛侖茲力磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力1、大?。篎洛=Bqv當(dāng)B∥v時(shí)，電荷不受洛侖茲力當(dāng)B⊥v時(shí)，電荷所受洛侖茲力最大當(dāng)B與v成θ角時(shí)，F(xiàn)洛=Bqvsinθ2、方向：用左手定那么判斷F洛+v注意：四指的方向?yàn)檎姾傻倪\(yùn)動(dòng)方向，或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向。3、特點(diǎn)：洛侖茲力始終與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，只改變速度的方向，而不改變速度的大小，所以洛侖茲力不做功。4、洛侖茲力與安培力的關(guān)系洛侖茲力是安培力的微觀表現(xiàn)，安培力是洛侖茲力的宏觀表達(dá)2005年12月2日252、運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向垂直，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)⑴洛侖茲力提供向心力⑵軌道半徑：⑶周期：與v、r無關(guān)二、帶電粒子〔不計(jì)重力〕在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)1、運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向平行，做勻速直線運(yùn)動(dòng)⑷圓心、半徑、運(yùn)動(dòng)時(shí)間確實(shí)定①圓心確實(shí)定a、兩個(gè)速度方向垂直線的交點(diǎn)?！渤Ｓ迷谟薪绱艌龅娜肷渑c出射方向的情況下〕VO2005年12月2日26b、一個(gè)速度方向的垂直線和一條弦的中垂線的交點(diǎn)O②半徑確實(shí)定應(yīng)用幾何知識(shí)來確定?、圻\(yùn)動(dòng)時(shí)間：3、理解與穩(wěn)固★兩個(gè)粒子帶電量相等，在同一勻強(qiáng)磁場中只受磁場力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那么()A.假設(shè)速率相等，那么半徑相等B.假設(shè)速率相等，那么周期相等C.假設(shè)動(dòng)量大小相等，那么半徑相等D.假設(shè)動(dòng)能相等，那么周期相等2005年12月2日27★如圖所示，在長直導(dǎo)線中有恒電流I通過，導(dǎo)線正下方電子初速度v０方向與電流I的方向相同，電子將（）

A.沿路徑a運(yùn)動(dòng)，軌跡是圓

B.沿路徑a運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑越來越大

C.沿路徑a運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑越來越小

D.沿路徑b運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑越來越大★垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場僅限于寬度為d的條形區(qū)域內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q的粒子以一定的速度垂直于磁場邊界方向從a點(diǎn)垂直飛入磁場區(qū)，如圖所示，當(dāng)它飛離磁場區(qū)時(shí)，運(yùn)動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)θ角．試求粒子的運(yùn)動(dòng)速度v以及在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t．2005年12月2日28★.如下圖，甲是一個(gè)帶正電的小物塊，乙是一個(gè)不帶電的絕緣物塊．甲、乙疊放在一起置于粗糙水平面上，水平面上方有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場．現(xiàn)用一個(gè)水平恒力拉乙物塊，使甲、乙無相對(duì)滑動(dòng)地一起向左加速運(yùn)動(dòng)．在共同加速階段，以下說法中正確的選項(xiàng)是A.甲、乙兩物塊間的靜摩擦力不斷增大B.甲、乙兩物塊間的靜摩擦力不斷減小C.乙物塊與地面間的摩擦力大小不變D.乙物塊與地面間的摩擦力不斷減小甲乙F2005年12月2日294、帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動(dòng)問題分類解析OBSVθP圖1一、帶電粒子在半無界磁場中的運(yùn)動(dòng)MNO,LAO圖3P二、帶電粒子在圓形磁場中的運(yùn)動(dòng)BABdVV300O圖5三、帶電粒子在長足夠大的長方形磁場中的運(yùn)動(dòng)llr1OV+qV圖6四、帶電粒子在正方形磁場中的運(yùn)動(dòng)五、帶電粒子在環(huán)狀磁場中的運(yùn)動(dòng)2005年12月2日30★2005年12月2日312005年12月2日32★2005年12月2日33三、帶電體在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)1、帶電粒子在電場、磁場、重力場中的運(yùn)動(dòng)，簡稱帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)，一般具有較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)圖景。這類問題本質(zhì)上是一個(gè)力學(xué)問題，應(yīng)順應(yīng)力學(xué)問題的研究思路和運(yùn)用力學(xué)的根本規(guī)律?！舴治鰩щ娏Ｗ釉陔妶?、磁場中運(yùn)動(dòng)，主要是兩條線索：⑴力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。根據(jù)帶電粒子所受的力，運(yùn)用牛頓第二定律并結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求解。⑵功能關(guān)系。根據(jù)場力及其它外力對(duì)帶電粒子做功引起的能量變化或全過程中的功能關(guān)系，從而可確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況，這條線索不但適用于均勻場，也適用于非均勻場。因此要熟悉各種力做功的特點(diǎn)。◆帶電體在復(fù)合場中受力情況復(fù)雜運(yùn)動(dòng)情況多變，往往出現(xiàn)臨界問題，應(yīng)以題中“最大〞、“最高〞、“至少〞等詞語為突破口，挖掘隱含條件，根據(jù)臨界條件列出輔助方程，再與其它方程聯(lián)立求解。2005年12月2日34帶電粒子在電場磁場中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)：如用電場加速或減速粒子帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)〔當(dāng)帶電粒子的速度與磁場平行時(shí)〕帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)：垂直運(yùn)動(dòng)方向的力必定平衡偏轉(zhuǎn)：類似平拋運(yùn)動(dòng)，一般分解成兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)求解圓周運(yùn)動(dòng)：以點(diǎn)電荷為圓心運(yùn)動(dòng)或受裝置約束運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)〔當(dāng)帶電粒子的速度與磁場垂直時(shí)〕圓周運(yùn)動(dòng)：重力與電場力一定平衡，由洛倫茲力提供向心力一般的曲線運(yùn)動(dòng)2005年12月2日352、帶電體在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)問題分析⑴組合場〔電場與磁場沒有同時(shí)出現(xiàn)在同一區(qū)域〕★試質(zhì)譜儀2005年12月2日36★2005年12月2日37盤旋加速器2005年12月2日38⑵疊加場〔電場、磁場、重力場中只少有兩個(gè)同時(shí)出現(xiàn)在同一區(qū)域〕◆速度選擇器①任何一個(gè)存在正交電場的磁場的空間都可看作速度選擇器②速度選擇器只選擇速度而不選擇粒子的種類，只要v=E/B，粒子就能沿直線勻速通過選擇器，而與粒子的電性、電荷量、質(zhì)量無關(guān)?！膊挥?jì)重力〕③對(duì)于確定的