磁场学案Word格式.docx

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BS

C．若从初始位置转过90°

角，磁通量为零

D．若从初始位置转过180°

角，磁通量变化为2BS

一、磁感线的特点

磁感线

电场线

相

似

点

引入目的

都是为了形象的描述场而引入的假想曲线，实际不存在

疏密意义

都能定性描述场的强弱

切线方向

都表示该点场的方向

是否相交

都不相交

不同点

闭合曲线，外部由N→S，内部由S→N

起始于正电荷（或无穷远），终止于无穷远（或负电荷）

【例1】（广东高考）磁体之间的相互作用是通过磁场发生的．对磁场认识正确的是（　　）

A．磁感线有可能出现相交的情况

B．磁感线总是由N极出发指向S极

C．某点磁场的方向与放在该点小磁针静止时N极所指方向一致

D．若在某区域内通电导线不受磁场力的作用，则该区域的磁感应强度一定为零

二、对磁感应强度B的理解及磁感应强度B的叠加

1．磁感应强度由磁场本身决定，就像电场强度由电场本身决定一样，跟该位置放不放通电导线无关，因此不能根据公式B＝

说B与F成正比，与IL成反比．

2．磁感应强度B的定义式也是其度量式，但用来测量的小段通电导线必须垂直放入磁场，如果小段通电导线平行放入磁场，则所受安培力为零，但不能说该点的磁感应强度为零．

3．磁感应强度是矢量，其方向为放入其中的小磁针静止时N极的指向．

4．磁感应强度B与电场强度E的比较

电场强度E是描述电场强弱的物理量，磁感应强度B是描述磁场强弱的物理量．这两个物理量比较如下表所示：

磁感应强度B

电场强度E

物理意义

描述磁场强弱的物理量

描述电场性质的物理量

定义式

B＝

（通电导线与B垂直）

E＝

方向

磁感线切线方向，小磁针N极受力方向

电场线切线方向，放入该点正电荷受力方向

大小决定因素

由磁场决定，与检验电流无关

由电场决定，与检验电荷无关

场的叠加

合磁感应强度等于各磁场的B的矢量和

合场强等于各个电场的场强E的矢量和

单位

1T＝1N/（A·

m）

1V/m＝1N/C

【例2】下列关于磁感应强度大小的说法，正确的是（　　）

A．通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大

B．通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大

C．放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同

D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关

[针对训练1]　关于磁感应强度B，下列说法中正确的是（　　）

A．磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关

B．磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致

C．在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大小为零

D．在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大

【基础演练】

1．关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是（　　）

A．磁感线从磁体的N极出发，终止于S极

B．磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向

C．沿磁感线方向，磁场逐渐减弱

D．在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小

2．关于磁感应强度的概念，以下说法中正确的是（　　）

A．电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度B一定等于

B．电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度B可能大于或等于

C．磁场中电流元受力大的地方，磁感应强度一定大

D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线，受力的大小和方向无关

3．如图所示为通电螺线管的纵剖面图，“

”和“⊙”分别表示导线中的电流垂直纸面流进和流出，图中四个小磁针（涂黑的一端为N极）静止时的指向一定画错了的是（　　）

A．aB．b

C．cD．d

4．如图所示为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况，以O点为坐标原点，沿z轴正方向磁感应强度B大小的变化最有可能为（　　）

学案40磁场对电流的作用

1．把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用，关于安培力的方向，下列说法中正确的是（　　）

A．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同

B．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直

C．安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直

D．安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直，又跟电流方向垂直

2．下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是（　　）

3．关于通电导线所受安培力F的方向，磁感应强度B的方向和电流I的方向之间的关系，下列说法正确的是（　　）

A．F、B、I三者必须保持相互垂直

B．F必须垂直B、I，但B、I可以不相互垂直

C．B必须垂直F、I，但F、I可以不相互垂直

D．I必须垂直F、B，但F、B可以不相互垂直

4．一根长为0.2m、电流为2A的通电导线，放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是（　　）

A．0.4NB．0.2NC．0.1ND．0N

一、安培力大小的计算及其方向的判断

1．安培力大小

（1）当I⊥B时，F＝BIL

（2）当I∥B时，F＝0

注意：

（1）当导线弯曲时，L是导线两端的有效直线长度（如图所示）

（2）对于任意形状的闭合线圈，其有效长度均为零，所以通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零．

2．安培力方向：

用左手定则判断，注意安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B与I决定的平面．

【例1】如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°

.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力（　　）

A．方向沿纸面向上，大小为（

＋1）ILB

B．方向沿纸面向上，大小为（

－1）ILB

C．方向沿纸面向下，大小为（

D．方向沿纸面向下，大小为（

1．一根容易形变的弹性导线，两端固定．导线中通有电流，方向如图中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；

当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是（　　）

4.（广东高考）如图10所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F.为使F＝0，可能达到要求的方法的是（　　）

A．加水平向右的磁场B．加水平向左的磁场

C．加垂直纸面向里的磁场D．加垂直纸面向外的磁场

8．如图所示，金属杆MN水平固定于线圈上方，杆的两端接有导线，并与线圈轴线处于同一竖直平面内．现将四个接线柱a、b和c、d分别与直流电源的正、负极相接，下列说法中正确的是（　　）

A．MN将受到平行于纸面竖直向上或向下的安培力

B．将a、d接电源的正极，b、c接电源的负极，MN将受到垂直于纸面向外的安培力

C．将a、d接电源的负极，b、c接电源的正极，MN将受到垂直于纸面向外的安培力

D．将a、c接电源的负极，b、d接电源的正极，MN将受到垂直于纸面向外的安培力

学案41磁场对运动电荷的作用

1．关于安培力和洛伦兹力，下面说法中正确的是（　　）

A．洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力

B．安培力和洛伦兹力，其本质都是磁场对运动电荷的作用力

C．安培力和洛伦兹力，二者是等价的

D．安培力对通电导体能做功，但洛伦兹力对运动电荷不能做功

2．以下四个图是表示磁场磁感应强度B、负电荷运动的方向v和磁场对负电荷的洛伦兹力F之间的相互关系图，这四个图中画得正确的是（B、v、F两两垂直）（　　）

3．带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是（　　）

A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同

B．如果把＋q改为－q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变

C．洛伦兹力方向一定与电荷运动方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直

D．粒子在只受到洛伦兹力作用时运动的动能不变

4．一个质量为m、电荷量为q的粒子，在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，则下列说法中正确的是（　　）

A．它所受的洛伦兹力是恒定不变的

B．它的速度是恒定不变的

C．它的速度与磁感应强度B成正比

D．它的运动周期与速度的大小无关

5．如图所示，在边界PQ上方有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子同时从边界上的O点沿与PQ成θ角的方向以相同的速度v射入磁场中，则关于正、负电子，下列说法不正确的是（　　）

A．在磁场中运动的时间相同

B．在磁场中运动的轨道半径相同

C．出边界时两者的速度相同

D．出边界点到O点处的距离相等

一、对洛伦兹力的理解

1．洛伦兹力和安培力的关系

洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．

2．洛伦兹力方向的特点

（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）用左手定则判定负电荷在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．

3．洛伦兹力与电场力的比较

洛伦兹力

电场力

性质

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

v≠0且v不与B平行

电场中的电荷一定受到电场力作用

大小

F＝qvB（v⊥B）

F＝qE

力方向与场

方向的关系

一定是F⊥B，F⊥v与电荷电性无关

正电荷受力与电场方向相同，负电荷受力与电场方向相反

做功情况

任何情况下都不做功

可能做正功、负功，也可能不做功

力为零时

场的情况

F为零，B不一定为零

F为零，E一定为零

作用效果

只改变电荷运动的速度方向，不改变速度大小

既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向

【例1】（2009·

广东理基）带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用．下列表述正确的是（　　）

A．洛伦兹力对带电粒子做功

B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能

C．洛伦兹力的大小与速度无关

D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向

二、带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的分析方法

1．圆心的确定

如图甲、乙所示，试确定两种情况下圆弧轨道的圆心，并总结此类问题的分析方法．

总结　两种情况下圆心的确定分别采用以下方法：

（1）已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心（如图所示，图中P为入射点，M为出射点）．

（2）已知入射点和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心（如图所示，P为入射点，M为出射点）．

根据以上总结的结论可以分析下面几种常见的不同边界磁场中的运动规律：

①直线边界（进出磁场具有对称性，如图（a）、（b）、（c）所示）

②平行边界（存在临界条件，如图（a）、（b）、（c）所示）

③圆形边界（沿径向射入必沿径向射出，如图所示）

2．半径的确定

用几何知识（勾股定理、三角函数等）求出半径的大小．

3．运动时间的确定

粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间表示为：

t＝

T（或t＝

T）．

【例2】空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图中的正方形为其边界．一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射．这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子．不计重力．下列说法正确的是（　　）

A．入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同

B．入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同

C．在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同

D．在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大

三、带电粒子在有界匀强磁场中运动的临界问题

1．解决此类问题的关键是：

找准临界点．

2．找临界点的方法是：

以题目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等词语为突破口，借助半径R和速度v（或磁场B）之间的约束关系进行动态运动轨迹分析，确定轨迹圆和边界的关系，找出临界点，然后利用数学方法求解极值，常用结论如下：

（1）刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切．

（2）当速度v一定时，弧长（或弦长）越长，圆周角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长．

（3）当速率v变化时，圆周角越大，运动时间越长．

1．在高纬度地区的高空，大气稀薄，常出现五颜六色的弧状、带状或幕状的极其美丽壮观的发光现象，这就是我们常说的“极光”．“极光”是由太阳发射的高速带电粒子受地磁场的影响，进入两极附近时，撞击并激发高空中的空气分子和原子引起的．假如我们在北极地区忽然发现正上方的高空出现了射向地球的沿顺时针方向生成的紫色弧状极光（显示带电粒子的运动轨迹）．则关于引起这一现象的高速带电粒子的电性及弧状极光的弯曲程度的说法中，正确的是（　　）

A．高速粒子带负电B．高速粒子带正电

C．轨迹半径逐渐减小D．轨迹半径逐渐增大

2．真空中两根长直金属导线平行放置，其中一根导线中通有恒定电流．在两导线所确定的平面内，一电子从P点运动的轨迹的一部分如图11中的曲线PQ所示，则一定是（　　）

A．ab导线中通有从a到b方向的电流

B．ab导线中通有从b到a方向的电流

C．cd导线中通有从c到d方向的电流

D．cd导线中通有从d到c方向的电流

3．如图所示，一带负电的质点在固定的正的点电荷作用下绕该正电荷做匀速圆周运动，周期为T0，轨道平面位于纸面内，质点的速度方向如图中箭头所示．现加一垂直于轨道平面的匀强磁场，已知轨道半径并不因此而改变，则（　　）

A．若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将大于T0

B．若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将小于T0

C．若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将大于T0

D．若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将小于T0

4.如图所示，圆柱形区域的横截面．在没有磁场的情况下，带电粒子（不计重力）以某一初速度沿截面直径方向入射时，穿过此区域的时间为t；

若该区域加沿轴线方向的匀强磁场，磁感应强度为B，带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射，粒子飞出此区域时，速度方向偏转了

.根据上述条件可求得的物理量为（　　）

A．带电粒子的初速度

B．带电粒子在磁场中运动的半径

C．带电粒子在磁场中运动的周期

D．带电粒子的比荷

学案42带电粒子在匀强磁场中的运动

1．两个粒子，带电量相等，在同一匀强磁场中只受洛伦兹力而做匀速圆周运动（　　）

A．若速率相等，则半径必相等

B．若质量相等，则周期必相等

C．若动能相等，则周期必相等

D．若质量相等，则半径必相等

2．在回旋加速器中（　　）

A．电场用来加速带电粒子，磁场则使带电粒子回旋

B．电场和磁场同时用来加速带电粒子

C．在交流电压一定的条件下，回旋加速器的半径越大，则带电粒子获得的动能越大

D．同一带电粒子获得的最大动能只与交流电压的大小有关，而与交流电压的频率无关．

3．关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法中正确的是（　　）

A．带电粒子沿电场线方向射入，电场力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加

B．带电粒子垂直于电场线方向射入，电场力对带电粒子不做功，粒子动能不变

C．带电粒子沿磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加

D．不管带电粒子怎样射入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子动能不变

4.

（广东高考）1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示．这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是（　　）

A．离子由加速器的中心附近进入加速器

B．离子由加速器的边缘进入加速器

C．离子从磁场中获得能量

D．离子从电场中获得能量

5．质子（

H）和α粒子（

He）在同一匀强磁场中做半径相同的圆周运动．由此可知质子的动能E1和α粒子的动能E2之比E1∶E2等于（　　）

A．4∶1B．1∶1C．1∶2D．2∶1

二、带电粒子在分区域匀强电场、磁场中运动问题

“磁偏转”和“电偏转”的区别

电偏转

磁偏转

偏转条件

带电粒子以v⊥E进入匀强电场

带电粒子以v⊥B进入匀强磁场

受力情况

只受恒定的电场力

只受大小恒定的洛伦兹力

运动轨迹

抛物线

圆弧

物理规律

类平抛知识、牛顿第二定律

牛顿第二定律、向心力公式

基本公式

L＝vt

y＝

at2

a＝

tanθ＝at/v

qvB＝m

r＝mv/（qB）

T＝2πm/（qB）

t＝θT/（2π）

sinθ＝L/r

电场力既改变速度方向，也改变速度的大小，对电荷要做功

洛伦兹力只改变速度方向，不改变速度的大小，对电荷永不做功

物理图象