1、第八章 磁場高考目標磁場，磁感應(yīng)強度，磁感線 通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向 安培力，安培力的方向 勻強磁場中的安培力 說明：安培力的計算只限于電流與磁感應(yīng)強度垂直的情形第一講磁場及通電導(dǎo)線 在磁場中受到的力一、磁場、磁感應(yīng)強度1磁場(1)基本性質(zhì)：磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有的作用(2)方向：小磁針的n極所受磁場力的方向2磁感應(yīng)強度(1)物理意義：描述磁場(2)大?。篵(通電導(dǎo)線垂直于磁場)(3)方向：小磁針靜止時的指向(4)單位：特斯拉(t)3勻強磁場(1)定義：磁感應(yīng)強度的大小 、方向的磁場稱為勻強磁場(2)特點勻強磁場中的磁感線是疏密程度相同的、方向相同的平行直線距離很近

2、的兩個異名磁極之間的磁場和通電螺線管內(nèi)部中心軸線附近的磁場(邊緣部分除外)，都可以認為是勻強磁場二、磁感線及幾種常見的磁場分布1磁感線：在磁場中畫出一些曲線，使典線上每一點的 方向都跟這點的磁感應(yīng)強度的方向一致2磁感線的特點(1)磁感線是為了形象地描述磁場而人為假設(shè)的曲線，并不是客觀存在于磁場中的真實曲線(2)磁感線在磁體(螺線管)外部由 到 極，內(nèi)部由 極到 極，是 (3)磁感線的疏密表示磁場的 ，磁感線較密的地方磁場較強，磁感線較疏的地方磁場較弱(4)磁感線上任何一點的，都跟該點的磁場(磁感應(yīng)強度)方向一致(5)磁感線不能 ，也不能相切3幾種常見的磁場(1)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(如下圖

3、所示)(2)幾種電流周圍的磁場分布直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場特點無磁極、非勻強且距導(dǎo)線越遠處磁場與 磁鐵的磁場相似，管內(nèi)中心軸線附近為 磁場且磁場 ，管外為 磁場環(huán)形電流的兩側(cè)是n極和s極且離圓環(huán)中心越遠，磁場安培定則立體圖橫截面圖4.安培定則(1)直線電流和環(huán)形電流及通電螺線管的磁場磁感線的方向可以用 定則確定(2)對于通電直導(dǎo)線，可用 握住導(dǎo)線，大拇指指向 方向，彎曲的四指指向 的方向(3)對于環(huán)形電流和通電螺線管，則用彎曲的四指指向 環(huán)繞的方向，右手大拇指指向螺線管的磁感線的方向三、通電導(dǎo)線在磁場中受到的力安培力1安培力的大小(1)磁場和電流垂直時：f .(2)磁場和電

4、流平行時：f0.2安培力的方向(1)用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)讓磁感線從掌心進入，并使四指指向 的方向，這時拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受的方向(2)安培力的方向特點：fb，fi，即f垂直于 決定的平面四、磁電式電流表1基本組成部分：磁鐵和放在磁鐵兩極之間的 2工作原理：如圖所示，磁場的方向總沿著 均勻輻射地分布，在距軸線等距離處的磁感應(yīng)強度的大小總是的，保證b的大小不發(fā)生變化，且安培力的方向與線圈垂直當電流通過線圈時，導(dǎo)線受到安培力的作用，線圈轉(zhuǎn)動，螺旋彈簧變形，反抗線圈的轉(zhuǎn)動，電流越大，安培力就，螺旋彈簧的形變也就 。i與指針偏角

5、成正比，表盤刻度(均勻、不均勻)所以，從線圈偏轉(zhuǎn)的角度就能判斷通過電流的大小3優(yōu)、缺點：優(yōu)點是 高，能測出很弱的電流；缺點是線圈的導(dǎo)線很細，允許通過的電流 名師點睛一、磁感線和電場線的比較磁感線電場線不同點閉合曲線起始于正電荷，終止于負電荷相似點引入目的形象描述場而引入的假想線，實際不存在疏密場的強弱切線方向場的方向相交不能相交(電場中無電荷空間不相交)二、對磁感應(yīng)強度的理解1磁感應(yīng)強度由磁場本身決定，就像電場強度由電場本身決定一樣，跟該位置放不放通電導(dǎo)線無關(guān)2不能根據(jù)公式b就說b與f成正比，與il成反比3磁感應(yīng)強度b的定義式也是其度量式，但用來測量的小段通電導(dǎo)線必須垂直放入磁場，如果小段通電

6、直導(dǎo)線平行放入磁場，所受安培力為零，但不能說該點的磁感應(yīng)強度為零4磁感應(yīng)強度是矢量，其方向是放入其中的小磁針靜止時n極的指向，不是磁場中電流所受磁場力的方向，而是與受到磁場力的方向垂直三、應(yīng)用公式fbil時應(yīng)注意的問題因fbil是由b導(dǎo)出的，所以在應(yīng)用時要注意：(1)b與l垂直；(2)l是有效長度；(3)b并非一定為勻強磁場，但它應(yīng)該是l所在處的磁感應(yīng)強度如下圖甲所示折線abc中通入電流i，abbcl，折線所在平面與勻強磁場磁感應(yīng)強度b垂直abc受安培力等效于ac(通有ac的電流i)所受的安培力，即fbil，方向同樣由等效電流ac判斷為在紙面內(nèi)垂直于ac斜向上同理推知如圖乙所示，半圓形通電導(dǎo)線

7、受安培力fbi2r；如圖丙所示閉合的通電導(dǎo)線框受安培力f0.四、安培力做功的實質(zhì)能量的傳遞1安培力做正功：是將電源的能量傳遞給通電導(dǎo)線或轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的動能或其他形式的能2安培力做負功：是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，或儲存或再轉(zhuǎn)化為其他形式的能同學(xué)自測1.關(guān)于磁場和磁感線的描述，下列說法中正確的是()a磁感線可以形象地描述各點磁場的強弱和方向，它每一點的切線方向都和小磁針放在該點靜止時北極所指的方向一致b磁極之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的，磁場和電場一樣，也是一種客觀存在的特殊物質(zhì)c磁感線總是從磁鐵的北極出發(fā)，到南極終止的d磁感線就是細鐵屑連成的曲線2關(guān)于磁感應(yīng)強度b，下列說法中正確的是()a磁場中

8、某點b的大小，跟放在該點的試探電流元的情況有關(guān)b磁場中某點b的方向，跟放在該點的試探電流元所受磁場力方向一致c在磁場中某點的試探電流元不受磁場力作用時，該點的b值大小為零d在磁場中磁感線越密集的地方，磁感應(yīng)強度越大319世紀20年代，以塞貝克(數(shù)學(xué)家)為代表的科學(xué)家已認識到溫度差會引起電流，安培考慮到地球自轉(zhuǎn)造成了太陽照射后正面與背面的溫度差從而提出如下假設(shè)：地球磁場是由繞地球的環(huán)形電流引起的該假設(shè)中的電流方向是()a由西向東垂直磁子午線b由東向西垂直磁子午線c由南向北沿磁子午線 d由赤道向兩極沿磁子午線方向4.如右圖所示，直導(dǎo)線ab、螺線管c、電磁鐵d三者相距較遠，它們的磁場互不影響，當電鍵

9、s閉合后，則小磁針的北極n(黑色的一端)指示出的磁場方向正確的是()aabbccdd5(2009全國卷)如右圖所示，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強度大小為b的勻強磁場中，且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直線段ab、bc和cd的長度均為l，且abcbcd135.流經(jīng)導(dǎo)線的電流為i，方向如圖中箭頭所示導(dǎo)線abcd所受到的磁場的作用力的合力()a方向沿紙面向上，大小為(1)ilbb方向沿紙面向上，大小為(1)ilbc方向沿紙面向下，大小為(1)ilbd方向沿紙面向下，大小為(1)ilb6.(2010上海單科)如右圖，長為2l的直導(dǎo)線折成邊長相等，夾角為60的v形，并置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中，

10、磁感應(yīng)強度為b.當在該導(dǎo)線中通以電流強度為i的電流時，該v形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為()a0b0.5 bilcbild2bil題型一、安培定則的應(yīng)用及磁感應(yīng)強度的疊加例1、三個平行的直導(dǎo)線， 分別垂直地通過一個等腰直角三角形的三個頂點，如圖所示，現(xiàn)使每條通電導(dǎo)線在斜邊中點o所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的大小為b.則該處的實際磁感應(yīng)強度的大小和方向如何？反思總結(jié)：空間中磁場疊加，在某一點的磁場方向即該點的磁感應(yīng)強度的方向只有一個，即合磁場方向，應(yīng)用平行四邊形定則來求跟蹤發(fā)散11：如圖所示，s為一垂直紙面放置的通電直導(dǎo)線的橫截面，當通以垂直紙面向里的恒定電流i后，在距導(dǎo)線的軸線為r的a處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大

11、小為b，b、c、d是與a在同一圓周上的三點，現(xiàn)將導(dǎo)線放在豎直向上、磁感應(yīng)強度大小為b的勻強磁場中，以下關(guān)于a、b、c、d四點磁感應(yīng)強度的說法中正確的有()aa、c點的磁感應(yīng)強度均為0ba點的磁感應(yīng)強度大小為2b，豎直向上；c點的磁感應(yīng)強度為0cb點的磁感應(yīng)強度大小為b，和水平方向成45斜向右上方dd點的磁感應(yīng)強度大小為b，和水平方向成45斜向左下方題型二、通電導(dǎo)線在安培力作用下運動情況的判定例2、如右圖所示，把一重力不計的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動，當導(dǎo)線通入圖示方向電流i時，導(dǎo)線的運動情況是(從上往下看)()a順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降 b順時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升

12、c逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降 d逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升【思路點撥】首先明確常見磁場的磁感線分布情況，然后取“電流元”，用左手定則判定其受力方向，特別注意電流旋轉(zhuǎn)后，有了垂直于紙面的分量而導(dǎo)致向下受力反思總結(jié)：判定安培力作用下導(dǎo)體運動情況的常用方法電流元法分割為電流元安培力方向整段導(dǎo)體合力方向運動方向特殊位置法在特殊位置安培力方向運動方向等效法環(huán)形電流小磁針條形磁鐵通電螺線管多個環(huán)形電流結(jié)論法同向電流互相吸引，異向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢轉(zhuǎn)換研究對象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動或運動趨勢的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后

13、由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的作用力，從而確定磁體所受合力及運動方向.跟蹤發(fā)散21：如右圖所示，臺秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時臺秤讀數(shù)為f1，現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一導(dǎo)體棒，當導(dǎo)體棒中通以方向如圖所示的電流后，臺秤讀數(shù)為f2，則以下說法正確的是()a彈簧長度將變長b彈簧長度將變短cf1f2 df1f2題型三、與安培力相關(guān)的綜合問題例3、如右圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌相距為20 cm，金屬棒mn的質(zhì)量為10 g，電阻r8 ，勻強磁場的磁感應(yīng)強度b0.8 t，方向豎直向下，電源電動勢e10 v，內(nèi)阻r1 ，當開關(guān)s閉合時，mn恰好平衡，求

14、變阻器r1的取值為多少？(設(shè)45，g取10 m/s2)【思維點撥】找出通電導(dǎo)線所受的所有的力畫出通電導(dǎo)線受力分析的平面圖找出各個力之間的關(guān)系根據(jù)受力關(guān)系找出電流情況反思總結(jié)：求解通電導(dǎo)體在磁場中的力學(xué)問題的方法是：(1)選定研究對象；(2)變?nèi)S為二維，畫出平面受力分析圖，其中安培力的方向切忌跟著感覺走，要用左手定則來判斷，注意f安b、f安i；(3)根據(jù)力的平衡條件、牛頓第二定律列方程式進行求解跟蹤發(fā)散31：如右圖所示，用三條細線懸掛的水平圓形線圈共有n匝，線圈由粗細均勻、單位長度的質(zhì)量為2.5 g的導(dǎo)線繞制而成，三條細線呈對稱分布，穩(wěn)定時線圈平面水平，在線圈正下方放有一個圓柱形條形磁鐵，磁鐵

15、的中軸線oo垂直于線圈平面且通過其圓心o，測得線圈的導(dǎo)線所在處磁感應(yīng)強度大小為0.5 t，方向與豎直線成30角，要使三條細線上的張力為零，線圈中通過的電流至少為()a0.1 ab0.2 ac0.05 a d0.01 a1畫出下圖中通電導(dǎo)線棒ab所受的各個力的方向，若導(dǎo)線長為l，通過電流為i，磁感應(yīng)強度為b，寫出安培力的大小(導(dǎo)線棒光滑)_2.表面光滑的細導(dǎo)線做成的圓形閉合導(dǎo)線環(huán)固定在絕緣的水平面上，在環(huán)形導(dǎo)線上放置一直導(dǎo)線ab，直導(dǎo)線ab與環(huán)形導(dǎo)線相互絕緣，直導(dǎo)線中點與細導(dǎo)線環(huán)的圓心重合，如右圖所示，則當兩者通以圖示方向的電流時，直導(dǎo)線ab的運動情況是()a向m方向平動b向n方向平動c靜止不動

16、 d在環(huán)形導(dǎo)線上轉(zhuǎn)動3.如右圖所示，質(zhì)量為m、長為l的導(dǎo)體棒電阻為r，初始時靜止于光滑的水平軌道上，電源電動勢為e，內(nèi)阻不計勻強磁場的磁感應(yīng)強度為b，其方向與軌道平面成角斜向上方，電鍵閉合后導(dǎo)體棒開始運動，則()a導(dǎo)體棒向左運動b電鍵閉合瞬間導(dǎo)體棒mn所受安培力為bel/rc電鍵閉合瞬間導(dǎo)體棒mn所受安培力為belsin/rd電鍵閉合瞬間導(dǎo)體棒mn的加速度為belsin/mr4如下圖所示的電路中，電池均相同，當電鍵s分別置于a、b兩處時，導(dǎo)致mm與nn之間的安培力的大小分別為fa、fb，可判斷這兩段導(dǎo)線()a相互吸引， fafbb相互排斥， fafbc相互吸引， fafb d相互排斥，fafb

17、5(2011九江模擬)質(zhì)量為m的金屬導(dǎo)體棒置于傾角為的導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為，當導(dǎo)體棒通以垂直紙面向里的電流時，恰能在導(dǎo)軌上靜止如下圖所示的四個圖中，標出了四種可能的勻強磁場方向，其中棒與導(dǎo)軌間的摩擦力可能為零的是()6(2011泉州模擬)如右圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離l0.40 m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角37，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強度b0.50 t、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強磁場金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢e4.5 v、內(nèi)阻r0.50 的直流電源現(xiàn)把一個質(zhì)量m0.040 kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)

18、軌接觸的兩點間的電阻r02.5 ，金屬導(dǎo)軌電阻不計，g取10 m/s2，已知sin 370.60，cos 370.80，求：(1)通過導(dǎo)體棒的電流；(2)導(dǎo)體棒受到的安培力大??；(3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力思維拓展19安培力作用下平衡問題的處理方法一、安培力、重力、彈力作用下平衡問題的處理方法求解導(dǎo)體棒在安培力作用下的平衡問題時應(yīng)先進行受力分析，分析物體受哪幾個力的作用，在分析受力時不能漏掉安培力，同時要運用左手定則判斷出安培力的方向，再根據(jù)共點力平衡的條件列方程求解在解題時此類試題往往具有空間的立體結(jié)構(gòu)，為了便于理解常常要先畫出平面圖例1、如下圖所示，兩傾斜放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為l，電阻不

19、計，導(dǎo)軌平面與水平方向的夾角為，導(dǎo)軌上端接入一內(nèi)阻可忽略的電源，電動勢為e.一粗細均勻的金屬棒電阻為r，金屬棒水平放在導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌接觸良好欲使金屬棒靜止在導(dǎo)軌上不動，則以下說法正確的是()a可加豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為bb可加豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為bc所加勻強磁場磁感應(yīng)強度的最小值為bd如果在所加豎直向下電場下處于靜止狀態(tài)的金屬棒的直徑變?yōu)樵瓉淼亩?，金屬棒將沿?dǎo)軌向下滑動二、安培力、重力、彈力、摩擦力作用下平衡問題的處理方法解此類問題仍然要先進行受力分析，畫出平面圖但如果物體始終處于靜止狀態(tài)則摩擦力為靜摩擦力，靜摩擦力大小和方向具有可變性，在解題時可設(shè)定靜摩擦力的方向，選

20、取最大靜摩擦力作為臨界條件分別進行討論，然后列方程求解可得出所要求的范圍例2、如下圖所示，電源電壓e2 v，內(nèi)阻不計，豎直導(dǎo)軌電阻不計，金屬棒的質(zhì)量m0.1 kg，r0.5 ，它與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)0.4，有效長度為0.2 m，靠在導(dǎo)軌外面，為使金屬棒不動，施一與紙面夾角37且垂直于金屬棒向里的磁場(g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求：此磁場是斜向上還是斜向下？b的范圍是多少？第二講運動電荷在磁場中受到的力高考目標洛倫茲力，洛倫茲力的方向 洛倫茲力公式 帶電粒子在勻強磁場中的運動 說明：洛倫茲力的計算只限于速度與磁場方向垂直的情形一、洛倫茲力的大小和方向1洛倫茲力的大

21、小(1)vb時，洛倫茲力f .(0或180)(2)vb時，洛倫茲力f .(90)(3)v0時，洛倫茲力f .2洛倫茲力的方向(1)判定方法：應(yīng)用左手定則，注意四指應(yīng)指向電流的方向即正電荷運動的方向或負電荷運動的反方向(2)方向特點：fb，fv.即f垂直于 決定的平面(注意b和v可以有任意夾角)二、帶電粒子在勻強磁場中的運動1若vb，帶電粒子不受洛倫茲力，在勻強磁場中做 運動2若vb，帶電粒子僅受洛倫茲力作用，在垂直于磁感線的平面內(nèi)以入射速度v做運動(1)基本公式向心力公式：qvb .軌道半徑公式：r .周期、頻率和角速度公式：tf .2f .(2)t、f和的特點t、f和的大小與軌道半徑r和運行

22、速率v ，只與磁場的和粒子的有關(guān)名師點睛一、洛倫茲力與安培力相比較安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，但各自的表現(xiàn)形式不同，洛倫茲力對運動電荷永遠不做功，而安培力對通電導(dǎo)線可做正功，可做負功，也可不做功二、洛倫茲力與電場力相比較洛倫茲力f電場力f性質(zhì)磁場對在其中運動的電荷的作用力電場對放入其中電荷的作用力產(chǎn)生條件v0且v不與b平行電場中的電荷一定受到電場力的作用大小fqvb(vb)fqe力方向與場方向的關(guān)系一定是fb、fv正電荷受力方向與電場方向相同，負電荷受力方向與電場方向相反做功情況任何情況下都不做功可能做正功、負功，也可能不做功力f為零時場的情況f為零，b不一定為零f為零，e一定為零作用效果只改

23、變電荷運動的速度方向，不改變速度大小既可以改變電荷運動的速度大小，也可以改變電荷運動的方向特別提醒(1)電荷在電場中一定受電場力，而在磁場中不一定受洛倫茲力(2)洛倫茲力的方向與速度方向一定垂直，而電場力的方向與速度方向無必然聯(lián)系三、帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動問題1圓心的確定(1)基本思路：與速度方向垂直的直線和圖中弦的中垂線一定過圓心(2)兩種情形已知入射方向和出射方向時，可通過入射點和射出點分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖甲所示，圖中p為入射點，m為出射點)已知入射點和出射點的位置時，可以通過入射點作入射方向的垂線，連接入射點和出射點，作

24、其中垂線，這兩條垂線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖乙，p為入射點，m為出射點)2半徑的確定用幾何知識(勾股定理、三角函數(shù)等)求出半徑大小3運動時間的確定粒子在磁場中運動一周的時間為t，當粒子運動的圓弧所對應(yīng)的圓心角為時，其運動時間由下式表示：tt(或tt)4帶電粒子在不同邊界磁場中的運動(1)直線邊界(進出磁場具有對稱性， 如下圖)(2)平行邊界(存在臨界條件，如下圖)(3)圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如下圖)同學(xué)自測1.帶電荷量為q的粒子在勻強磁場中運動，下列說法中正確的是()a只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同b如果把q改為q，且速度反向，大小不變，則洛倫茲力的大小、方向均不變c洛

25、倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場方向一定與電荷運動方向垂直d粒子在只受到洛倫茲力作用下運動的動能，速度均不變2.如右圖所示，在一矩形區(qū)域內(nèi)，不加磁場時，不計重力的帶電粒子以某一初速度垂直左邊界射入，穿過此區(qū)域的時間為t.若加上磁感應(yīng)強度為b水平向外的勻強磁場，帶電粒子仍以原來的初速度入射，粒子飛出時偏離原方向60，利用以上數(shù)據(jù)可求出下列物理量中的()a帶電粒子的比荷b帶電粒子在磁場中運動的周期c帶電粒子的初速度d帶電粒子在磁場中運動的半徑3.(2011溫州市八校聯(lián)考)如右圖所示，一個靜止的質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子(不計重力)，經(jīng)電壓u加速后垂直進入磁感應(yīng)強度為b的勻強磁場中，粒子打至

26、p點，設(shè)opx，能夠正確反應(yīng)x與u之間的函數(shù)關(guān)系的是()4(2011鹽城、泰州聯(lián)考)如右圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的勻強磁場，三個質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子a、b、c，以不同的速率對準圓心o沿著ao方向射入磁場，其運動軌跡如圖所示，若帶電粒子只受磁場力的作用，則下列說法正確的是()aa粒子動能最大bc粒子速率最大cc粒子在磁場中運動時間最長d它們做圓周運動的周期tatb.三個質(zhì)子經(jīng)過附加磁場區(qū)域后能到達同一點s，則下列說法中正確的有()a三個質(zhì)子從s運動到s的時間相等b三個質(zhì)子在附加磁場以外區(qū)域運動時，運動軌跡的圓心均在oo軸上c若撤去附加磁場，a到達ss連線上的位置距s點最近d附加磁場方

27、向與原磁場方向相同5.如右圖所示，在一底邊長為2a，30的等腰三角形區(qū)域內(nèi)(d在底邊中點)，有垂直紙面向外的勻強磁場現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)過電勢差為u的電場加速后，從d點垂直于ef進入磁場，不計重力與空氣阻力的影響(1)若粒子恰好垂直于ec邊射出磁場，求磁場的磁感應(yīng)強度b為多少？(2)改變磁感應(yīng)強度的大小，粒子進入磁場偏轉(zhuǎn)后能打到ed板，求粒子從進入磁場到第一次打到ed板的最長時間是多少？思維拓展（選做）20處理帶電粒子在磁場中運動的臨界極值思維方法 一、放縮法帶電粒子以任意速度沿特定方向射入勻強磁場時，它們將在磁場中做勻速圓周運動，其軌跡半徑隨速度的變化而變化，

28、如圖所示，(圖中只畫出粒子帶正電的情景)，速度v0越大，運動半徑也越大可以發(fā)現(xiàn)這樣的粒子源產(chǎn)生的粒子射入磁場后，它們運動軌跡的圓心在垂直速度方向的直線pp上由此我們可得到一種確定臨界條件的方法：在確定這類粒子運動的臨界條件時，可以以入射點p為定點，圓心位于pp直線上，將半徑放縮作軌跡，從而探索出臨界條件，使問題迎刃而解，這種方法稱為“放縮法”例1、如圖所示，寬度為d的勻強有界磁場，磁感應(yīng)強度為b，mm和nn是磁場左右的兩條邊界線現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電粒子沿圖示方向垂直射入磁場中，45.要使粒子不能從右邊界nn射出，求粒子入射速率的最大值為多少？二、平移法帶電粒子以一定速度沿任意方向

29、射入勻強磁場時，它們將在磁場中做勻速圓周運動，其軌跡半徑相同，若射入初速度為v0，則圓周運動半徑為rmv0/(qb)，如圖所示同時可發(fā)現(xiàn)這樣的粒子源的粒子射入磁場后，粒子在磁場中做勻速圓周運動，圓心在以入射點p為圓心、半徑rmv0/(qb)的圓(這個圓在下面的敘述中稱為“軌跡圓心圓”)上由此我們也可以得到一種確定臨界條件的方法：確定這類粒子在有界磁場中運動的臨界條件時，可以將一半徑為rmv0/(qb)的圓沿著“軌跡圓心圓”平移，從而探索出臨界條件，這種方法稱為“平移法”例2、如右圖所示，真空室內(nèi)存在勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強度的大小b0.60 t，磁場內(nèi)有一塊平面感光板ab，板

30、面與磁場方向平行，在距ab的距離l16 cm處，有一個點狀的放射源s，它向各個方向發(fā)射粒子，粒子的速率都是v3.0106 m/s.已知粒子的電荷量與質(zhì)量之比5.0107 c/kg，現(xiàn)只考慮在圖紙平面中運動的粒子，求ab上被粒子打中的區(qū)域的長度第三講帶電粒子在復(fù)合場中的運動高考目標質(zhì)譜儀和回旋加速器 一、復(fù)合場1復(fù)合場是指電場、 和重力場并存，或其中某兩場并存，或分區(qū)域存在2三種場的比較力的特點功和能的特點重力場大?。篻 .方向： .重力做功與路徑 .重力做功改變物體的 .靜電場大?。篺 .方向：a.正電荷受力方向與場強方向 .b.負電荷受力方向與場強方向 .電場力做功與路徑 .w .電場力做功

31、改變 .磁場洛倫茲力f .方向符合 定則洛倫茲力不做功，不改變帶電粒子的 .3.帶電粒子在復(fù)合場中的運動分類(1)靜止或勻速直線運動：當帶電粒子在復(fù)合場中所受合外力為零時，將處于 狀態(tài)或做(2)勻速圓周運動：當帶電粒子所受的重力與電場力大小 ，方向 時，帶電粒子在洛倫茲力的作用下，在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)做 運動(3)當帶電體所受合力大小與方向均變化時，將做非勻變速曲線運動，這類問題一般只能用 關(guān)系來處理二、電場磁場分區(qū)域應(yīng)用實例1電視顯像管電視顯像管是應(yīng)用電子束 (填“電偏轉(zhuǎn)”或“磁偏轉(zhuǎn)”)的原理來工作的，使電子束偏轉(zhuǎn)的 (填“電場”或“磁場”)是由兩對偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的顯像管工作時，由發(fā)射電子

32、束，利用磁場來使電子束偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)電視技術(shù)中的 ，使整個熒光屏都在發(fā)光2質(zhì)譜儀(1)構(gòu)造：如下圖所示，由粒子源、 和照相底片等構(gòu)成(2)原理：粒子由靜止被加速電場加速，根據(jù)動能定理可得關(guān)系式 粒子在磁場中受洛倫茲力作用而偏轉(zhuǎn)，做勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律得關(guān)系式 由兩式可得出需要研究的物理量，如粒子軌道半徑、粒子質(zhì)量、比荷r ，m ， 3回旋加速器(1)構(gòu)造：如右圖所示，d1、d2是半圓金屬盒，d形盒的縫隙處接 電源d形盒處于勻強磁場中(2)原理：交流電的周期和粒子做圓周運動的周期 ，粒子在圓周運動的過程中一次一次地經(jīng)過d形盒縫隙，兩盒間的電勢差一次一次地反向，粒子就會被一次一次地加速由qv

33、b，得ekm ，可見粒子獲得的最大動能由 和d形盒 決定，與加速電壓三、電場磁場同區(qū)域并存應(yīng)用實例1速度選擇器如右圖所示，平行板中電場強度e的方向和磁感應(yīng)強度b的方向互相，這種裝置能把具有一定速度的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器帶電粒子能夠勻速沿直線通過速度選擇器的條件是 ，即v 2磁流體發(fā)電機根據(jù)左手定則，如圖中的b板是發(fā)電機的正極磁流體發(fā)電機兩極板間的距離為d，等離子體速度為v，磁場磁感應(yīng)強度為b，則兩極板間能達到的最大電勢差u.3電磁流量計工作原理：如圖所示，圓形導(dǎo)管直徑為d，用 制成，導(dǎo)電液體在管中向左流動，導(dǎo)電液體中的自由電荷(正、負離子)，在洛倫茲力的作用下橫向偏轉(zhuǎn)，a、b間出現(xiàn)

34、電勢差，形成電場，當自由電荷所受的 平衡時，a、b間的電勢差就保持穩(wěn)定，即qvbqeq，所以v ，因此液體流量qsv.4霍爾效應(yīng)：在勻強磁場中放置一個矩形截面的載流導(dǎo)體，當 與電流方向垂直時，導(dǎo)體在與磁場、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)了 ，這個現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)所產(chǎn)生的電勢差稱為霍爾電勢差，其原理如右圖所示名師點睛一、“磁偏轉(zhuǎn)”和“電偏轉(zhuǎn)”的比較電偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)條件帶電粒子以ve進入勻強電場帶電粒子以vb進入勻強磁場受力情況只受恒定的電場力只受大小恒定的洛倫茲力運動情況類平拋運動勻速圓周運動運動軌跡拋物線圓弧物理規(guī)律類平拋知識、牛頓第二定律牛頓第二定律、向心力公式基本公式lvt，yat2，a，ta

35、n at/vqvbm，rmv/(qb)t2m/(qb) tt/(2)，sin l/r做功情況電場力既改變速度方向，也改變速度的大小，對電荷要做功洛倫茲力只改變速度方向，不改變速度的大小，對電荷永不做功物理圖象二、帶電粒子在復(fù)合場中常見的運動形式1帶電粒子在復(fù)合場中所受的合外力為零時，粒子做勻速直線運動或靜止2當帶電粒子所受的合外力與運動方向在一條直線上時，粒子做變速直線運動3當帶電粒子受到的合外力大小恒定，方向始終和速度方向垂直時，粒子將做勻速圓周運動常見的形式是重力和電場力的合力為零，洛倫茲力充當向心力4當帶電粒子所受的合外力的大小、方向均不斷變化時，粒子將做變加速運動，此時一般只能用能量觀

36、點分析問題三、帶電粒子在復(fù)合場中運動的分析方法和思路1弄清楚復(fù)合場的組成一般是由磁場和電場復(fù)合，磁場重力場的復(fù)合，磁場、重力場、電場的復(fù)合，電場和磁場分區(qū)域存在2正確進行受力分析除重力、彈力、摩擦力外要特別關(guān)注電場力和磁場力的分析3確定帶電粒子的運動狀態(tài)注意運動情況和受力情況的結(jié)合進行分析4對于粒子連續(xù)經(jīng)過幾個不同場的情況，要分段進行分析、處理5畫出粒子的運動軌跡，靈活選擇不同的運動規(guī)律(1)當帶電粒子在復(fù)合場中做勻速直線運動時，根據(jù)受力平衡的方程求解(2)當帶電粒子在復(fù)合場中做勻速圓周運動時，應(yīng)用牛頓運動定律結(jié)合圓周運動進行求解(3)當帶電粒子做復(fù)雜的曲線運動時，一般用功能關(guān)系進行求解 同學(xué)

37、自測1.1930年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器，其原理如右圖所示這臺加速器由兩個銅質(zhì)d形盒d1、d2構(gòu)成，其間留有空隙下列說法正確的是()a離子由加速器的中心附近進入加速器b離子由加速器的邊緣進入加速器c離子從磁場中獲得能量d離子從電場中獲得能量2.如圖所示，光滑絕緣桿固定在水平位置上，使其兩端分別帶上等量同種正電荷q1、q2，桿上套著一帶正電小球，整個裝置處在一個勻強磁場中，磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向里，將靠近右端的小球從靜止開始釋放，在小球從右到左的運動過程中，下列說法中正確的是()a小球受到的洛倫茲力大小變化，但方向不變b小球受到的洛倫茲力將不斷增大c小球的加速度先減小后增大d小球的

38、電勢能一直減小3.(2011成都質(zhì)檢)如右圖所示，區(qū)域中存在著勻強磁場(磁感應(yīng)強度為b)和勻強電場(場強為e)，且兩者平行，但方向相反，質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子(不計重力)沿電場方向以初速度v0射入，下列說法中正確的是()a粒子所受洛倫茲力的方向垂直紙面向外b粒子速度方向保持不變c粒子所受電場力不變d粒子向右的最大位移為4.如圖所示，兩平行金屬板中間有相互正交的勻強電場和勻強磁場電場強度為e，磁感應(yīng)強度為b.一質(zhì)子沿極板方向以速度v0從左端射入，并恰好從兩板間沿直線穿過不計質(zhì)子重力，下列說法正確的是()a若質(zhì)子以小于v0的速度沿極板方向從左端射入，它將向上偏轉(zhuǎn)b若質(zhì)子以速度2v0沿極板方向從

39、左端射入，它將沿直線穿過c若電子以速度v0沿極板方向從左端射入，它將沿直線穿過d若電子以速度2v0沿極板方向從左端射入，它將沿直線穿過5.如右圖所示，質(zhì)量為m，帶電荷量為q的微粒以速度v與水平方向成45角進入勻強電場和勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里如果微粒做勻速直線運動則下列說法正確的是()a微粒受電場力、洛倫茲力、重力三個力作用b微粒受電場力、洛倫茲力兩個力作用c勻強電場的電場強度ed勻強磁場的磁感應(yīng)強度b題型一、帶電粒子在分離的勻強電場、勻強磁場中的運動例1、(18分)在如右圖所示的直角坐標系中，x軸的上方存在與x軸正方向成45角斜向右下方的勻強電場，場強的大小為e104 v/m.x軸的下

40、方有垂直于xoy面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小為b2102 t把一個比荷為2108 c/kg的正點電荷從坐標為(0,1)的a點處由靜止釋放電荷所受的重力忽略不計(1)求電荷從釋放到第一次進入磁場時所用的時間；(2)求電荷在磁場中做圓周運動的半徑(保留兩位有效數(shù)字)；(3)當電荷第二次到達x軸上時，電場立即反向，而場強大小不變，試確定電荷到達y軸時的位置坐標反思總結(jié)：解決帶電粒子在分離復(fù)合場運動問題的思路方法跟蹤發(fā)散11：如右圖所示，在平面直角坐標系xoy內(nèi)，第象限的等腰直角三角形mnp區(qū)域內(nèi)存在垂直于坐標平面向外的勻強磁場，yh區(qū)域有磁感應(yīng)強度也為b的垂直于紙面向里的勻強磁場一個電荷量為q

41、的油滴從圖中第三象限的p點得到一初速度，恰好能沿po作勻速直線運動(po與x軸負方向的夾角為37)，并從原點o進入第一象限(已知重力加速度為g，sin 370.6，cos 370.8)問：(1)油滴的電性(2)油滴在p點得到的初速度大小(3)油滴在第一象限運動的時間和離開第一象限處的坐標值反思總結(jié)：帶電粒子(體)在復(fù)合場中的運動問題求解要點(1)受力分析是基礎(chǔ)在受力分析時是否考慮重力必須注意題目條件(2)運動過程分析是關(guān)鍵在運動過程分析中應(yīng)注意物體做直線運動，曲線運動及圓周運動、類平拋運動的條件(3)根據(jù)不同的運動過程及物理模型選擇合適的物理規(guī)律列方程求解跟蹤發(fā)散21：(2010山東理綜)如圖所示，以兩虛線為邊界，中間存在平行紙面且與邊界垂直的水平電場，寬度為d，兩側(cè)為相同的勻強磁場，方向垂直紙面向里一質(zhì)量為m、帶電荷量q、重力不計的帶電粒子，以初速度v1垂直邊界射入磁場做勻速圓周運動，后進入