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1、第十五章 磁 场 第1课时 磁场 磁感应强度 磁通量第2课时 磁场对电流的作用力第3课时 洛仑兹力 带电粒子的圆周运动第4课时 带电粒子在复合场中的运动第5课时 磁场习题课一、磁场二、磁场的描述三、磁通量第1课时 磁场 磁感应强度 磁通量四、例题1 1、存在于磁极或电流周围的客观物质。基本特、存在于磁极或电流周围的客观物质。基本特 性是对放在其中的磁极或电流（运动电荷）有力性是对放在其中的磁极或电流（运动电荷）有力 的作用。的作用。2 2、安培的分子电流假说，揭示了磁现象的电本质、安培的分子电流假说，揭示了磁现象的电本质 就是运动电荷之间通过磁场而发生相互作用。（电就是运动电荷之间通过磁场而发
2、生相互作用。（电 流周围磁场；磁铁的磁场流周围磁场；磁铁的磁场环形分子电流磁场。环形分子电流磁场。 ）一、磁场二、磁场的描述1、磁感应强度 B=F/IL B=F/IL （适用于一小段通电导线垂直该处磁场放置）适用于一小段通电导线垂直该处磁场放置）是矢量，有大小、方向。其方向就是磁场方向。是矢量，有大小、方向。其方向就是磁场方向。-单位：特单位：特 1 1T=1N/A.mT=1N/A.m2、磁感线的性质 磁感线上任意一点的切线方向与此点磁场方向一致。磁感线上任意一点的切线方向与此点磁场方向一致。磁感线在磁体外部从北极出来进入南极，在磁体内部磁感线在磁体外部从北极出来进入南极，在磁体内部 从南极指
3、向北极，与外部磁感线相接形成封闭的曲线。从南极指向北极，与外部磁感线相接形成封闭的曲线。磁感线的疏密来反映磁感强度大小。磁感线的疏密来反映磁感强度大小。三、磁通量1、表示穿过某一面的磁感线的条数。2、的大小：B BS S时，时， BSBSB B与与S S不垂直时不垂直时, , BS BS 单位：单位：WbWb四、例题例例1 1、如图所示，矩形线圈面积为、如图所示，矩形线圈面积为S S，放在放在 匀强磁场匀强磁场B B中，开始处于水平位置甲，磁中，开始处于水平位置甲，磁 场与线圈平面法线的夹角为场与线圈平面法线的夹角为 ，当线圈绕当线圈绕 其一边顺时针转过其一边顺时针转过9090到达竖直位置乙的
4、到达竖直位置乙的 过程中，线圈中磁通量改变了多少？过程中，线圈中磁通量改变了多少？例例2 2、如图所示，、三个闭合线圈放在同一、如图所示，、三个闭合线圈放在同一 平面内，当线圈中有电流通过时，它们的磁通平面内，当线圈中有电流通过时，它们的磁通 量分别为量分别为a a、b b、c c，下列说法正确的是（）下列说法正确的是（）a ab bc c a ab bc ca ac cb b a ac cb b例例3 3、如图、如图, ,一根条形磁铁的一根条形磁铁的S S极插入处于同一水平面上极插入处于同一水平面上 的圆形线圈的圆形线圈S S1 1和和S S2 2,S ,S2 2的圆面积比的圆面积比S S1
5、 1的大的大. .关于穿过关于穿过S S1 1和和S S2 2的磁通量的磁通量, ,以下说法中哪些是正确的以下说法中哪些是正确的? ? （A A、D D）A A、穿过两个圆面的磁通量都向上；穿过两个圆面的磁通量都向上； B B、穿过两个圆面的磁通量都向下；穿过两个圆面的磁通量都向下； C C、穿过穿过S S2 2的磁通量大；的磁通量大； D D、穿过穿过S S1 1的磁通量大。的磁通量大。第2课时 磁场对电流的作用力一、安培力的大小二、安培力的方向三、例题一、安培力的大小1 1、公式：、公式：F FBILBIL 2 2、条件：、条件：通电导线垂直于磁场。通电导线垂直于磁场。 一般只适用于匀强磁
6、场或导线所在位置的各处一般只适用于匀强磁场或导线所在位置的各处 磁感应强磁感应强 度相同。度相同。3 3、通电导线与磁场不垂直、通电导线与磁场不垂直二、安培力的方向1 1、判定：左手定则、判定：左手定则2 2、F FB B， F FL L即即F F垂直于垂直于B B和和I I所决定的平面。所决定的平面。3 3、相互平行通电长直导线间的相互作用力。、相互平行通电长直导线间的相互作用力。三、例题导体运动的定性分析例例1 1、如图，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁的、如图，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁的 N N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的细心且垂直于线圈极附近，磁铁的轴线穿过线圈的细心且垂直于线
7、圈 平面，当线圈内通以如图方向的电流后，线圈将：平面，当线圈内通以如图方向的电流后，线圈将：A A 不动不动 B B 转动转动 C C 向左摆动向左摆动 D D 向右摆动向右摆动、导轨问题例例2 2、如图，电源电动势、如图，电源电动势2 2V V，内阻内阻0.50.5，水平导轨水平导轨 电阻可忽略。金属棒的质量电阻可忽略。金属棒的质量0.10.1KgKg，电阻电阻0.50.5，它它 与导轨间的动摩擦因数与导轨间的动摩擦因数0.40.4，有效长度为，有效长度为0.20.2mm， 现加一与水平面成现加一与水平面成3030且斜向上的磁场，为使金属且斜向上的磁场，为使金属 棒不滑动，问：棒不滑动，问：
8、B B 大小的范围是多少？大小的范围是多少？磁力矩例例3 3、有一根长为、有一根长为a a的金属棒，用长为的金属棒，用长为b b的两根金属的两根金属 细丝悬挂起来，并通以电流细丝悬挂起来，并通以电流I I，金属丝静止在某一匀金属丝静止在某一匀 强磁场中，磁感应强度为强磁场中，磁感应强度为B B，方向竖直向上。此时方向竖直向上。此时 金属丝与竖直方向的夹角为金属丝与竖直方向的夹角为 ，此时棒所受的磁力此时棒所受的磁力 矩为矩为 。 磁场对通电线圈的力矩作用：磁场对通电线圈的力矩作用：受到的磁力矩为 ：FFOaBFFOaBMm=第3课时 洛仑兹力 带电粒子的圆周运动一、洛仑兹力二、带电粒子在磁场中
9、的圆周运动三、例题一、洛仑兹力1 1、大小：、大小： f fBqvBqv （v vB B）2 2、方向：、方向： 左手定则判定（左手定则判定（f fB B，f fv v）四指指向电荷运动形成的电流方向：指向正电荷四指指向电荷运动形成的电流方向：指向正电荷 运动方向，与负电荷运动方向相反。运动方向，与负电荷运动方向相反。 v vB B时，时，f f0 0。3 3、洛仑兹力对运动电荷永远不做功。、洛仑兹力对运动电荷永远不做功。二、带电粒子在磁场中的圆周运动1 1、轨道半径：、轨道半径：r rmvmv/ /BqBqr rv v。2 2、运动周期：、运动周期：T T2m/Bq2m/BqT T与与v v
10、和和r r无关。无关。例4、如图所示，一个带正电q的小 带电体处于垂直纸面向里的匀强磁 场中，磁感应强度为B，若小带电 体的质量为m，为了使它对水平绝 缘面正好无压力，应该（ ）A使B的数值增大B使磁场以速率V=mg/qB向上移动C使磁场以速率V=mg/qB向右移动 D使磁场以速率V=mg/qB向左移动D三、例题例5、单摆摆长L ，摆球质量为m， 带有电荷q，在 垂直于纸面向里 的磁感应强度为B 的匀强磁场中摆 动，当其向左、 向右通过最低点 时，线上拉力大 小是否相等？单摆的一种振动情况 。 例6、同一种带电粒子以 不同的速度垂直射入匀强 磁场中，其运动轨迹如图 所示，则可知（1）带电粒子进
11、入 磁场的速度值有几个？（2）这些速度的大 小关系为 （3）三束粒子从O点 出发分别到达1、2、3点 所用时间关系为3个；v1 v2 v3；t1=t2=t3例7如图所示，一束电子以速度如图所示，一束电子以速度v v0 0垂直界面射入磁感垂直界面射入磁感 强度为强度为B B、宽度为宽度为d d的匀强磁场中的匀强磁场中 穿过磁场后的穿过磁场后的 速度方向与电子射入磁场时的速度方向夹角为速度方向与电子射入磁场时的速度方向夹角为3030， 则电子的质量为多大？穿过磁场所需时间为多少？则电子的质量为多大？穿过磁场所需时间为多少？注意1 1、带电粒子受电场力、带电粒子受电场力F FEqEq，与运动情况无关
12、；与运动情况无关； 只有运动的带电粒子才可能受到洛仑兹力作用。只有运动的带电粒子才可能受到洛仑兹力作用。2 2、洛仑兹力对粒子不做功，但电场力对粒子可能、洛仑兹力对粒子不做功，但电场力对粒子可能 做功；做功；3 3、合外力是变力时，常利用动能定理或能量守恒、合外力是变力时，常利用动能定理或能量守恒 定律解题定律解题四、实际应用1、速度选择器S1S2例8、水平放置的两平行板，距离为d，其间有 磁感强度为B的匀强磁场一质量为m，带电量为 q的粒子以水平速度V0射入两板中间，沿直 线飞过（不计粒子的重力），求电场强度E的 大小。现将磁感强度增大到B/，粒子将落到极 板上。求粒子落到极板上时的速度。金
13、属板置于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。当金属板置于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。当 一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正 电和带负电的粒子，而整体电性呈现中性），沿平行电和带负电的粒子，而整体电性呈现中性），沿平行 于金属板方向射入两金属板之间于金属板方向射入两金属板之间2、磁流体发电机3、电磁流量计例例9 9、如图所示为电磁流量计的示意图，直径为、如图所示为电磁流量计的示意图，直径为d d的非的非 磁性材料制成的圆筒状导管内，有导电液体流动，磁磁性材料制成的圆筒状导管内，有导电液体流动，磁 感强度为感强度为B B的匀强磁场垂直导
14、电液体流动方向穿过管的匀强磁场垂直导电液体流动方向穿过管 道。若测得管壁上、下两点道。若测得管壁上、下两点a a、b b间的电势差为间的电势差为U U，则则 管中导电液体的管中导电液体的流量流量QQ为多大？为多大？4、 质谱仪S1AS2S3ADUB5、回旋加速器A4A4v4A0v3v1A1A2A3A3A1A2v0v2A5v5A5一、处理方法带电体在磁场、电场、重力场中的运动是涉及力带电体在磁场、电场、重力场中的运动是涉及力 学、电磁学的典型的综合问题。通常表现为带电体在学、电磁学的典型的综合问题。通常表现为带电体在 磁场、电场、重力场中的直线运动或圆周运动，因为磁场、电场、重力场中的直线运动或
15、圆周运动，因为 这两个运动在中学阶段是可以处理的。这两个运动在中学阶段是可以处理的。1 1、注意挖掘题中的隐含条件；、注意挖掘题中的隐含条件；2 2、认真分析物理过程，弄清由于洛仑兹力随带电体、认真分析物理过程，弄清由于洛仑兹力随带电体 速度改变而变化后所引发的新情况；速度改变而变化后所引发的新情况；4 4、注意临界情况的出现及临界条件的分析，据此列出、注意临界情况的出现及临界条件的分析，据此列出 解题的关键方程。解题的关键方程。3 3、弄清待研究物体的瞬时状态是否有加速度，分析力、弄清待研究物体的瞬时状态是否有加速度，分析力 时特别要时特别要 注意有无洛仑兹力及其洛仑兹力的方向，以注意有无洛仑兹力及其洛仑兹力的方向，以 便列出正确的力便列出正确的力 学方程；学方程；二、例题例例1 1、如图所示，在如图所示，在x x轴上方有垂直于轴上方有垂直于
