高考物理专题复习 磁场专题（一）

高考物理专题复习 磁场专题（一）一、 回顾旧知 回顾上节课恒定电流相关知识。 二、新课讲解 （一）考点1、 电流的磁场2、 磁感应强度、磁感线、地磁场3、 磁性材料、分子电流假说4、 磁场对通电直导线的作用、安培力、左手定则5、 磁场对运动电荷的作用、洛伦兹力，带电粒子在匀强磁场中的运动6、 质谱仪、回旋加速器（二）重难点 1、安培力的应用和带电粒子在磁场中的运动 2、带电粒子在复合场中的运动及应用，比如霍尔效应、质谱仪、回旋加速器等（三）易混点1、磁场与电场的对比；2、对较为复杂的空间方位关系，立体图和平面图的转化。三、知识点精讲 （一） 磁场及特性 和电场一样，磁场是一种以特殊形态场的形态存在着的物质；和电场不一样，电场是存在于电荷或带电体周围的物质，而磁场的场源则可以是如下三种特殊物体之一：磁体，电流，运动电荷，此三种磁场的场源都可以归结为同一种类型运动电荷。 作为一种特殊形态的物质，磁场应具备各种特性，物理学最为关心的是所谓的力的特性，即：磁场能对处在磁场中的磁极、电流及运动电荷施加力的作用。 为了量化磁场的力特性，我们引入磁感强度的概念，其定义方式为：取检验电流，长为l，电流强度为I，并将其垂直于磁场放置，若所受到的磁场力大小为F，则电流所在处的磁感强度为 B=F/(Il)。而对B的形象描绘是用磁感线：疏密反映B的大小，切线方向描绘了B的方向。（二）磁场的作用规律1、磁场对磁极的作用N(S)极处在磁场中，所受到的磁场力方向与磁极所在处的磁场方向相同（反）；同一磁极所在处磁感强度越大，所受磁场力越大；不同磁极处在磁场中同一处时，所受磁场力一般不同。2、磁场对电流的作用电流强度为I、长度为l的电流处在磁感强度为B的匀强磁场中时，所受到的作用称为安培力，其大小FB的取值范围为 0FBIlB当电流与磁场方向平行时，安培力取值最小，为零；当电流与磁场方向垂直时，安培力取值最大，为IlB。如果电流与磁场方向夹角为，可采用正交分解的方式来处理安培力大小的计算问题，而安培力的方向则是用所谓的“左手定则”来判断的。3、磁场对运动电荷的作用带电量为q、以速度在磁感强度为B的均强磁场中运动的带电粒子所受到的作用为称为洛仑兹力，其大小fB的取值范围为 0fBqB.当速度方向与磁场方向平行时，洛仑兹力取值最小，为零；当速度方向与磁场方向垂直时，洛仑兹力取值最大，为qB.如果速度方向与磁场方向夹角为，可采用正交分解的方式来处理洛仑兹力大小的计算问题。而洛仑兹力的方向则是用所谓的“左手定则”来判断的。磁场对运动电荷的洛仑兹力作用具备着如下特征，即洛仑兹力必与运动电荷的速度方向垂直，这一特征保证了“洛仑兹力总不做功”，把握住这一特征，对带电粒子在更为复杂的磁场中做复杂运动时的有关问题的分析是极有帮助的。 （三）带电粒子在磁场中的运动 电荷的匀强磁场中的三种运动形式如运动电荷在匀强磁场中除洛仑兹力外其他力均忽略不计（或均被平衡），则其运动有如下三种形式：1、当B时，所受洛仑兹力为零，做匀速直线运动；2、当B时，所受洛仑力充分向心力，做半径和周期分别为 R=，T= 的匀速圆周运动；3、当与B夹一般角度时，由于可以将正交分解为和（分别平行于和垂直于）B，因此电荷一方向以的速度在平行于B的方向上做匀速直线运动，另一方向以的速度在垂直于B的平面内做匀速圆周运动。此时，电荷的合运动在中学阶段一般不要求定量掌握。 （四）典型例题例1把电流强度均为I，长度均为l的两小段通电直导线分别置于磁场中的1、2两点处时，两小段通电直导线所受磁场力的大小分别为F1和F2，若已知1、2两点处磁感应强度的大小关系为B1B2，则必有（ ） AB1= BB2= CF1F2 D以上都不对分析：注意到磁场对通电导线的作用与直线和磁场方向的夹角有关。解答：磁感强度B的定义式B=中的F，应理解为检验电流（Il）垂直于B的方向放置时所受到的最大磁场力，而此题中两小段通电导线在1、2两点处是否垂直于B未能确定，因此A、B两选项中的等式不一定成立；另外，正因为磁场对电流的作用力大小除与B、I、l有关外，还与导线放置时与B的方向间关系有关，因此，无法比较F1和F2的大小，所以应选D。例2如图所示，直导线MN与矩形线框abcd在同一平面内，直导线中通有向上的电流I，矩形线框中通有沿递时针方向的电流I0，则直导线中电流I的磁场对通电矩形线框各边的安培力合力（ ）A大小为零 B大小不为零，方向向左C大小不为零，方向向右 D大小不为零，方向向上 应选C例3如图所示，有a、b、c、d四个离子，它们带等量同种电荷，质量不等，有ma=mbmc=md，以不等的速度abcd进入速度选择器后，有两种离子从速度选择器中射出，进入B2磁场，由此可判定（ ）A射向P1的是a离子 B射向P2的是b离子C射到A1的是c离子 D射到A2的是d离子 应选A。例4如图4所示，空间存在一个如图194（a）所示的变化电场和变化磁场，电场方向水平向右，即沿（b）图中的BC方向，磁场方向垂直于纸面。从t=1s末开始，从A点每隔2s有一个重力可以忽略的相同带电粒子沿AB方向以速度0射出，且均能击中C点，若=2，且粒子从A到C历时均小于1s，则E0与B0的比值为多大？分析：电偏转做的是类平抛运动，而磁偏转 做的是匀速圆周运动。解答：取=l，则=2l，AB=l。 图4由奇数秒末从A射出的粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径可由（rl）2+(l)2=r2求得为r=2l=m0/(qB0).由偶数秒末从A射出的粒子在匀强电场中做类平抛运动，于是又有 l=t2， l=0t.在此基础上便可求得=0.例5如图5所示，在y0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸面外，磁感应强度为B.一带正电的粒子以速度0从O点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角为.若粒子射出磁场的位置与O点的距离为l，求该粒子的电量和质量之比。 图5分析：注意到几何关系的确认。 解答：如图6所示，带电粒子射入磁场后，由于受到洛仑兹力的作用，粒子将沿图示的轨迹运动，从A点射出磁场，O、A间的距离为l.射出方向与x轴的夹角仍为，由洛仑兹力公式和牛顿定律可得， q0B=m 式中R为圆轨道的半径 解得R= 圆轨道的圆心位于OA的中垂线上，由几何关系可得=Rsin 联立上述两式，解得= 图6四、总结课堂，指出考点，布置作业！