高中物理磁场知识点加例题Word文档格式.doc

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D．电流沿东西方向放置在磁针的正上方

知识点二磁场

1、定义：

磁场是磁体或运动电荷（或电流）周围存在的一种特殊物质，它能够传递磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间的相互作用，这种物质叫磁场。

⑴基本性质：

对放入其中的磁体或电流产生力的作用。

⑵其他性质：

①物质性：

磁体具有物质性，磁场虽然看不见、摸不着，却是客观存在的物质。

②方向性：

磁场中任一点，小磁针北极的受力方向，即小磁针静止时北极所指的方向，为该点的磁场方向。

2、安培分子电流假说：

在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流—分子电流，分子电流是每个物质都成为一个微小的磁体。

它揭示了任何磁现象的出现都是由运动电荷产生的。

3、地磁场：

地球是一个大磁体，地球周围存在的磁场叫地磁场．如图所示，地球磁体的N极（北极）位于地理南极附近，地球磁体的S极（南极）位于地理北极附近．

虽然地磁两极与地理两极并不重合，但它们的位置相对来说差别不是很大．因此，一般我们认为：

（1）在赤道正上方，距离地球表面高度相等的点，磁场的强弱相同，且方向水平向北．

（2）在南半球，地磁场方向指向北上方；

在北半球，地磁场方向指向北下方．

4、磁感线

在磁场中画一些有向曲线，曲线上任一点的切线方向表示该点的磁场方向，这样的曲线叫做磁感线。

（1）不是客观存在的，是人为引入的形象化直观工具；

（2）每一点切线方向表示该点磁场的方向，也就是磁感应强度的方向；

（3）是闭合的曲线，在磁体外部由N极至S极，在磁体的内部由S极至N，磁线不相切不相交；

（4）疏密程度表示磁场的强弱；

（5）磁感线和电场线的比较

名称

不同点

相同点

磁感线

闭合曲线

为了形象描述场而引入的假象曲线，实际并不存在；

场线的疏密可以描述场的强弱；

场线的切线方向表示场的方向；

场线不能相交。

电场线

始于正电荷，

止于负电荷

5、用安培定则来判断直线电流、环形电流、通电螺线管中电流的磁场方向。

A．右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向，示意图如图甲所示。

B．让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向，示意图如图乙所示。

C．右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，或拇指指向螺线管的N极，示意图如图丙所示．

6、磁感应强度

（1）磁感应强度用于描述磁场的强弱。

（2）在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线受到的磁场力F跟电流强度I和导线长度L的乘积IL的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度，用符号B表示。

①表示磁场强弱的物理量．是矢量．

②大小：

B=F/IL（电流方向与磁感线垂直时的公式），只是定义式。

③方向：

是磁感线的切线方向，即是小磁针N极受力方向；

④单位：

特斯拉（牛/安米），国际单位制单位符号T。

⑤点定B定：

就是说磁场中某一点定了，则该处磁感应强度的大小与方向都是定值。

⑥匀强磁场的磁感应强度处处相等。

⑦磁场的叠加:

空间某点如果同时存在两个以上电流或磁体激发的磁场,则该点的磁感应强度是各电流或磁体在该点激发的磁场的磁感应强度的矢量和,满足矢量运算法则，也即磁感应强度是矢量。

⑧磁感应强度B和电场强度E的比较

物理意义

定义式

场的叠加

单位

磁感应强度B

描述磁场的性质

矢量合成

电场强度E

描述电场的性质

7、匀强磁场

⑴定义：

强弱、方向处处相同的磁场

⑴磁感线特点：

间隔相等的平行直线

⑶实例：

距离很近的两个异名磁极之间磁场；

相隔一定距离的两个平行放置的通电线圈之间的磁场

【例1】根据安培假说的物理思想：

磁场来源于运动电荷．如果用这种思想解释地球磁场的形成，根据地球上空并无相对地球定向移动的电荷的事实．那么由此推断，地球总体上应该是：

（）

A.带负电B.带正电C.不带电D.不能确定

【例2】如图所示，正四棱柱abed一a'

b'

c'

d'

的中心轴线00'

处有一无限长的载流直导线，对该电流的磁场，下列说法中正确的是（）

A.同一条侧棱上各点的磁感应强度都相等

B.四条侧棱上的磁感应强度都相同

C.在直线ab上，从a到b，磁感应强度是先增大后减小

D.棱柱内任一点的磁感应强度比棱柱侧面上所有点都大

安培力、安培力的方向

1、定义：

通电导线受到磁场的作用力

2、大小决定因素：

电流的大小、磁场内导线的长度、导线相对磁场的位置

3、计算公式：

其中，θ为磁感应强度B与电流I的夹角，当θ=0º

时，F=0，当θ=90º

时，F=BIL。

4、特点：

同时垂直与电流方向和磁场方向，不管电流方向与磁场方向是否垂直，安培力方向总是垂直于电流方向与磁场方向决定的平面。

5、判定定则（左手定则）：

伸开左手，使拇指跟其余四个指头垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，把手放入磁场，让磁感线穿过手心，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向即为安培力方向。

弯曲导线的有效长度L等于连接两个端点线段的长度，相应的电流沿L由始端流向末端。

【例1】一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置，如图所示，已知电流元的电流I、长度L和受力F，则可以用表示磁感应强度B的是 （　　）

【例2】如图所示，长为2l的直导线拆成边长相等、夹角为60°

的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，当在该导线中通以大小为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为（ 

）

A．0 

B．0.5BIl 

C．BIl 

D．2BIl

【例3】如图所示，电源与竖直放置的光滑导轨相连，一金属导体棒靠在导轨外面，为使金属棒不动，我们在导轨所在空间内加磁场，则此磁场的方向可能是 

（ 

A．垂直于导轨所在平面指向纸内

B．垂直于导轨所在平面指向纸外

C．平行于导轨所在平面向右

D．与导轨所在平面成60°

角斜向下方，指向纸内

例3

洛仑兹力

运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力，它是安培力的微观表现。

2、公式：

当v与B垂直时，F=qvB

当v与B平行时，F=0

当v与B成θ角时，F=qvBsinθ

3、洛伦兹力方向的判定—左手定则

伸出左手使大拇指与其余四指垂直并与手掌处于同一平面内，将手放入磁场，让磁感线穿过手心，让伸开的四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动的反方向，即形成电流的方向），则大拇指所指的方向即洛仑兹力的方向。

1.洛伦兹力方向的理解

（1）洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面。

（2）当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化。

（3）用左手定则判定负电荷的磁场中运动所受的洛伦兹力时，要注意将四指指向电荷运动的反方向。

2洛伦兹力与电场力的比较

洛伦兹力

电场力

定义

磁场对在其中运动电荷的作用力

电场对放入其中电荷的作用力

产生

条件

磁场中静止电荷、沿磁场方向运动的电荷均不受洛伦兹力作用

电场中的电荷无论静止，还是沿任何方向运动都要受到电场力作用

方向

①由左手定则判定

②洛伦兹力方向一定垂直于磁场方向以及电荷运动方向（电荷运动方向与磁场方向不一定垂直）

①方向由电荷正负、电场方向决定

②正电荷受力方向与电场方向一致，负电荷受力方向与电场方向相反

大小

f=qvB（v⊥B）与电荷运动速度有关

F=qE与电荷运动速度无关

做功情况

一定不做功

可能做正功，可能做负功，也可能不做功

注意

事项

①B=0,f=0；

f=0，B不一定为零

②电荷正负

①E=0,F=0；

F=0,E=0

（1）洛伦兹力方向与速度方向一定垂直，而电场力的方向与速度方向无必然联系。

（2）安培力是洛伦兹力的宏观表现，但各自的表现形式不同，洛伦兹力对运动电荷永远不做功，而安培力对通电导线可做正功，可做负功，也可不做功。

带电粒子在匀强磁场中的运动

1．运动电荷所受的洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，所以洛伦兹力只改变速度方向，不改变速度大小，洛伦兹力对带电粒子不做功．

2．带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入磁场，在匀强磁场中做匀速圆周运动．

3．洛伦兹力提供带电粒子做圆周运动所需的向心力．

由牛顿第二定律得，则粒子运动的轨道半径，运动周期．

4．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，确定圆心和运动半径，画出粒子运动的轨迹

（1）圆心的确定：

画出粒子运动轨迹中任意两点（一般是射入和射出磁场的两点）的洛伦兹力的方向，两洛伦兹力延长线的交点即为圆心；

或利用一根弦的中垂线，结合一点洛伦兹力的延长线作出圆心位置．

（2）半径的确定和计算：

圆心确定以后，利用平面几何关系，求出该圆的半径．

（3）在磁场中运动时间的确定：

用几何关系求出运动轨迹所对应的圆心角，由公式求出粒子在磁场中运动的时间．

几种匀强磁场

（1）带电粒子在半无界磁场中的运动

O

B

S

v

θ

P

一个负离子，质量为m，电量大小为q，以速率v垂直于屏S经过小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中，如图所示。

磁感应强度B的方向与离子的运动方向垂直，并垂直于图1中纸面向里.

（1）求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离.

（2）如果离子进入磁场后经过时间t到达位置P，证明:

直线OP与离子入射方向之间的夹角θ跟t的关系是。

rv

R

O/

（2）穿过圆形磁场区。

画好辅助线（半径、速度、轨迹圆的圆心、连心线）。

偏角可由求出。

经历时间由得出。

注意：

由对称性，射出线的反向延长线必过磁场圆的圆心。

（3）穿过矩形磁场区。

一定要先画好辅助线（半径、速度及延长线）。

偏转角由sinθ=L/R求出。

侧移由R2=L2-（R-y）2解出。

注意，这里射出速度的反向延长线与初速度延长线的交点不再是宽度线段的中点，这点与带电粒子在匀强电场中的偏转结论不同！

【例】如图所示，一束电子（电量为e）以速度v垂直射入磁感强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30°

，则电子的质量是，穿透磁场的时