高二物理磁场专题 知识网络：

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按照考纲的要求，本章内容可以分成三部分，即：基本概念 安培力；洛伦兹力 带电粒子在磁场中的运动；带电粒子在复合场中的运动。其中重点是对安培力、洛伦兹力的理解、熟练解决通电直导线在复合场中的平衡和运动问题、带电粒子在复合场中的运动问题。难点是带电粒子在复合场中的运动问题。

一.磁场和磁感线

1.磁场的产生：磁场是磁极、电流周围存在的一种物质，对放在磁场中的磁极、电流具

有力的作用.

注意：地球产生的磁场，如图1-1所示，地球的北极是地磁场的_____（南、北）极。 2.磁场的方向：规定在磁场中任一点小磁针N极受力的方向（或小磁针静止时N极的指向）.

3.磁感线：用来形象描述磁场的大小和方向的一系列________（闭合、不闭合）的________(相 交、不相交)曲线.用_________表示大小,用____________表示方向。 4.电流产生的磁场方向判断:安培定则(又叫____________定则) 5.常见磁场的磁感线:

1

图 1-1

例1:下列说法中正确的是 （ ）

A磁场和电场一样,是客观存在的特殊物质

B 磁感线总是从磁体的N 极出发,终止于磁体的S极 C．磁感线的方向就是磁场方向

D 磁感线和电场线一样都是闭合不相交的曲线

例2:两根非常接近且互相垂直的长直导线,当通以如图1-2所示的电流时,图中磁场方向 向外且最大的是第______区域. ω N 例3:如图1-3所示，带负电的橡胶环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，在环左O/ O

侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是 （ ）

S A．N极竖直向下 B．N极竖直向上

图1-3

C．N极沿轴线向左 D．N极沿轴线向右 二. 安培力和磁感应强度

1.安培力:F=________, F的方向:F___B;F___I。

具体判断方法:左手定则:伸开左手,让磁感线穿过掌心,四指沿着_____方向,大姆指指向_________方向.

常见结论:同向电流相互______，反向电流相互_______。

2.磁感应强度 定义式:B=_______,B的单位:________，是___(矢.标)量。注意：磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是存在的，与放入的电流I的大小、导线的长短L的大小无关，与电流受到的力也无关，即使不放入载流导体，它的磁感应强度也照样存在，因此不能说B与F成正比,或B与IL成反比。

2

图 1-2

例1:下列说法中正确的是（ ）

A.磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力F与导线的

F长度L、通过的电流I乘积的比值即B?

ILB.通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零

FC.磁感应强度B?只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与F、I、L以及通电导

IL体在磁场中的方向无关

D.通电导体所受磁场力的方向就是磁场的方向

例4:如图2-2所示，将一根长为l的直导线，由中点折成直角形放在磁感应强度为B的匀强磁场中，导线平面与磁感线垂直，当导线中通以电流I后，磁场对导线的作用力大小为（ ） A．2BIl C．

1 B．BIl

2BIl D．2BIl 2

例5:如图2-3所示,导体杆ab质量为m,电阻为R,静止在光滑倾角为θ斜 图 2-2 金属导轨上,导轨间距为d,电阻不计,匀强磁场的磁感强度大小为B,方向 竖直向上,电源内阻不计,则电源的电动势为____,欲使棒静止在斜面上且

图 2-3 对斜面无压力,则B的方向为_______.

例6:如图2-4所示,两根相互平行放置的长直导线a和b通有大小相等、方

b a 向相反的电流,a受到磁场力的大小为F1,当加入一与导线所在平面垂直的匀

I I 强磁场后,a受到的磁场力大小变为F2.则此时b受到的磁场力大小为（ ）

A．F2 B．F1－F2 C．F1+F2 D．2F1－F2 图 2-4 三.带电粒子在磁场中的运动

1.洛伦兹力的大小：当电荷运动的方向与磁场方向垂直时，F洛=______。

2.洛伦兹力的方向:用_____手定则来判断:用四指指向_____电荷的运动方向或负电荷运动的反方向,则大姆指所指的方向即为_______________方向.

3.带电粒子在磁场中的运动规律: 当电荷运动的方向与磁场方向垂直时,电荷的运动轨迹为_________; 其运动的向心力由______提供, 即F向=_______=________可得带电粒子做圆周运动的半径为R=______; 周期为T=_______;可见,运动周期T与______和________无关.

4.注意点:(1)洛伦兹力______(做,不做)功,比较:安培力____ (做,不做)功. (2)带电粒子在磁场中作匀速圆周运动所受的洛伦兹力大小不变,但方向时刻改变: F__v, F__B.因而______(不是,是)恒力. (3)带电粒子在磁场中作匀速圆周运动的周期与电荷的运动速度无关,与电荷的正负无关,只与电荷的荷质比有关.

5.圆心、半径及时间的确定方法:

（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。

(2) 已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，做其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心。

3

（2）用几何知识求得半径大小;

（3）找出圆心角大小，用t=__________,求时间.

6.注意圆周运动中有关对称规律．

(1)从同一边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角_________； (2)在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿________射出．

例1:下列说法中正确的是: ( )

A 运动电荷在磁场中一定受磁场力作用,在电场中一定受电场力作用 B 当运动电荷在某处不受磁场力作用时,该处的磁感应强度一定为零 C 电荷与磁场没有相对运动,则一定不会受到磁场的作用力

D 当电荷运动的方向与磁场的方向成θ时,洛伦兹力的方向仍与磁场方向垂直.

例2:（08年崇文二模）每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来，地磁场可以改变射线 中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要

的意义。假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，如图3-1所示， 图3- 1 在地磁场的作用下，它将 （ ）

A．向东偏转 B．向南偏转

C．向西偏转 D．向北偏转

例5:如图3-4所示,一电量为2×10-6库质量为4mg的电荷以10m/s的速度垂直一边进入长为4米宽为2米的匀强磁场区域的一顶点,并刚好从另一顶点区域射出,则该区域的匀强磁场大小为________.

图 3-4

例7:（09年朝阳一模）如图3-6所示，MN是一荧光屏，当带电粒子打到荧光屏上时，荧光屏能够发光。MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。P为屏上的一小孔，PQ与MN垂直。一群质量为m、带电荷量+q的粒子（不计重力），以相同的速率v，从P处沿垂直于磁场方向

??Q ??

射入磁场区域，且分布在与PQ夹角为θ的范围内，不计粒子间的相互作用。则以下说法正确的是

????（ ） B A．在荧光屏上将出现一个圆形亮斑，其半径为

mv qBM

?mvB．在荧光屏上将出现一个半圆形亮斑，其半径为

qB??θ ? P ? ???N

C．在荧光屏上将出现一个条形亮线，其长度为

2mv?1?cos?? qB图 3-6

2mvD．在荧光屏上将出现一个条形亮线，其长度为?1?sin??

qB

4