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1、第1节 磁场的描述 磁场对电流的作用,一、磁场的性质 1. 来源：磁场是存在于磁体、_和运动电荷周围的一种特殊物质 2. 基本性质：磁场对放入磁场中的磁体、电流和运动电荷有_的作用 3. 方向：磁场中某点的磁场方向为该点小磁针_所受磁场力的方向 二、磁场的描述 1. 磁感应强度 (1)意义：描述磁场_的物理量 (2)定义：B_，式中通电直导线I与磁场方向垂直 (3)方向：小磁针静止时_所指的方向,条形磁铁 蹄形磁铁,2. 地磁场,4. 几种常见电流周围的磁场分布,四、磁场对电流的作用 1. 安培力的大小 安培力F_，如图所示，为B与I的夹角,(1)当B与I垂直时：安培力最大，FBIL. (2)
2、当B与I平行时：安培力最小，F0.,3. 磁电式电流表 线圈如图放置，磁场方向总沿着_均匀辐 射地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的 大小总是_的，线圈在安培力及螺旋弹簧 弹力作用下平衡，线圈转过的角度与所通过的电 流成正比,对磁感强度及磁感线的理解,2. 磁感应强度B与电场强度E的比较,3. 对磁感线的理解 (1)磁感线的特点 磁感线是为了形象地描述磁场而人为假设的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线. 磁感线在磁体(螺线管)外部由N极到S极，内部由S极到N极，是闭合曲线 磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线较密的地方磁场较强，磁感线较疏的地方磁场较弱 磁感线上任何一点的切线方向，都跟该点
3、的磁场(磁感应强度)方向一致 磁感线不能相交 (2)磁感线和电场线的比较,【点拨】 正确理解磁感应强度(由磁场本身决定)和安培力(FBILsin )的决定因素,解析：磁感应强度是表征磁场强弱的物理量，磁场中的某点的磁感应强度是一个确定的值，它由磁场本身决定的，与磁场中是否有通电导体，及导体的长度，电流强度的大小，以及磁场作用力的大小无关，A错误若电流方向与磁场方向在一条直线上，通电导体将不受到磁场力的作用，因此在某处磁场力为零，并不能说明该处的磁感应强度为零，B错误通电导体受到磁场力的方向垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，C错误通电导体处在一个没有磁场的空间，当然不受磁场力的作用，D正确
4、答案：D,解析：A选项根据磁感应强度的定义A选项正确B选项通电导线(电流I)与磁场平行时，磁场力为零，B选项错误C选项通电导线(电流I)必须与磁场垂直，C选项错误D选项B与F方向一定垂直，D选项错误 答案：A,判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动,要判定通电导体在安培力作用下的运动，首先必须清楚导体所在位置的磁场分布情况，然后才能结合左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向 现对几种常用的方法列表比较如下：,如图所示，把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线通过电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)( ) A. 顺时针方向转动，同时下降 B. 顺时针方
5、向转动，同时上升 C. 逆时针方向转动，同时下降 D. 逆时针方向转动，同时上升,解析：(1)电流元受力分析法：把直线电流等效为AO、BO两段电流元，蹄形磁铁磁感线分布以及两段电流元受安培力方向如图所示可见电线将逆时针转动,(2)特殊位置分析法：选导线转动90的特殊位置(如图的虚线位置)来分析，判定安培力方向向下故导线在逆时针转动的同时向下运动，所以C正确 答案：C 点睛笔记 判断通电导线(或线圈)在安培力作用下的运动方向时,可以有多种方法,具体选用哪一种,可以视情况而定.在本题中,除了已用到的两种方法外,还可以应用“转换研究对象法”,即假设导线固定不动,判断出蹄形磁铁的N、S极受力方向,从而
6、确定蹄形磁铁的转动方向,再根据实际情况,将结论反过来即可,2. (2010晋江高三月考)如图所示，把轻质导线圈 用细线挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的 圆心且垂直于线圈的平面当线圈内通过如图所示的电流时，线圈将怎样运动？,解析：(1)等效分析法：把环形电流等效成图(a)所示的条形磁铁，可见两条磁铁只是相互吸引而没有转动即线圈内磁铁平移 (2)结论分析法：把条形磁铁等效成图(b)所示的环形电流，由图可见两电流方向相同，故两环形电流没有转动，只是相互吸引，即线圈将向磁铁平移,答案：见解析,安培力的应用,1. 安培力的大小 常用公式FBIL，要求两两垂直，应用时要满足： (1)B与L垂直； (
7、2)L是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度； 如弯曲导线的有效长度L等于两端点所连线段的长度(如图所示),相应的电流方向沿L由始端流向末端. 因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，所以闭合线圈通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零 (3)B并非一定是匀强磁场，但一定是导线所在处的磁感应强度值,质量为m、长度为L的导体棒MN静止于水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成角斜向下，如图所示，求棒MN受到的支持力和摩擦力,解析：求解此题容易犯的错误是认为磁感应强度B与棒MN斜交成角实际上尽管磁感线与平面成角，但磁场方向与棒MN仍是垂直的由左手定则判断安培力的
8、方向时，要注意安培力的方向既垂直于电流方向又垂直于磁场方向，即垂直于电流方向和磁场方向所决定的平面，棒MN受力分析如图所示,点睛笔记 (1)解决有关通电导体在磁场中的平衡问题，关键是受力分析，只不过比纯力学中的平衡问题要多考虑一个安培力. (2)画好辅助图(如斜面)，标明辅助方向(如B的方向、I的方向等)是画好受力分析图的关键. (3)由于安培力、电流I、磁感应强度B的方向之间涉及到三维空间，所以在受力分析时要善于把立体图转化成平面图.,答案：BILcos mg BILsin ,解析：本题考查安培力大小的计算，导线有效长度为2Lsin 30L，所以该V型通电导线受到的安培力大小为BIL，C正确
9、 答案：C,在本章知识应用的过程中，容易出现的错误：运用安培定则、左手定则判断磁场方向和载流导线受力情况时出现错误；运用几何知识时出现错误；不善于分析多过程的物理问题,如图甲所示，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与磁场垂直，现给导线中通以垂直于纸面向外的电流，则下列说法正确的是 ( ) A. 磁铁对桌面的压力减小 B. 磁铁对桌面的压力增大 C. 磁铁对桌面的压力不变 D. 以上说法都不可能,【错解】 磁铁吸引导线而使磁铁、导线对桌面有压力，选B.,【答案】 A,【正解】 错在选择研究对象做受力分析上出现问题，也没有用牛顿第三定律来分析导线对磁铁的反作用力作用到哪
10、里通电导线置于条形磁铁上方使通电导线置于磁场中如图乙所示，由左手定则判断通电导线受到向下的安培力作用，同时由牛顿第三定律可知，磁铁对通电导线有向下作用的同时，通电导线对磁铁有反作用力，作用在磁铁上，方向向上，如图丙对磁铁做受力分析，由于磁铁始终静止，无通电导线时，FNmg，有通电导线后FNFmg，FNmgF，磁铁对桌面压力减小，选项A正确,第2节 磁场对运动电荷的作用,一、1. 运动电荷 2. Bqvsin 0 Bqv 3. 左手 4. 运动 磁场 二、1. 匀速直线 2. 洛伦兹力,洛伦兹力的理解,1. 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
11、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 2. 洛伦兹力与电场力的比较,带电量为q的粒子在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是( ) 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且速度方向反向，大小不变，则洛伦兹力的大小，方向均改变 C. 洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向不一定与电荷运动方向垂直 D. 粒子只受到洛伦兹力作用，运动的动能不变 【点拨】 (1)洛伦兹力的大小与磁场的强弱、电量的大小、速度的大小和速度方向与磁场方向的夹角都有关 (2)洛伦兹力的方向用左手定则判断，与磁场方向、带电粒子的速
12、度方向及带电粒子的电性都有关 (3)洛伦兹力一定与运动方向垂直，始终不做功，不改变速度大小，只改变速度方向,解析：洛伦兹力的大小与带电粒子速度大小有关，而且与粒子速度方向和磁场方向的夹角有关，A错误洛伦兹力的方向永远与粒子速度方向垂直，与电荷的电性有关若电性改变，速度大小不变，方向变为反方向，则洛伦兹力大小方向均不变，B错误洛伦兹力不做功，粒子动能不变，D正确电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角，C正确 答案：CD 点睛笔记 （1）利用左手定则判断洛伦兹力的方向时，四指必须与拇指垂直且指向正电荷运动的方向，对于负电荷四指应指向负电荷定向移动的反方向. （2）洛伦兹力是单个运动电荷在
13、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.,1. (2009广东理科基础)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 解析：根据洛伦兹力的特点可知洛伦兹力对带电粒子不做功，A错误、B正确根据FqvB，可知大小与速度有关，C错误洛伦兹力的效果就是改变物体的运动方向，不改变速度的大小，D错误 答案：B,带电粒子在有理想边界磁场中的运动,带电粒子在有理想边界的匀强磁场中做匀速圆周运动，其运动规律
14、是洛伦兹力做向心力，解题的关键是画粒子运动的示意图，确定圆心、半径及圆心角 1. 圆心的确定 (1)已知入射点、出射点、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(如图甲所示， 图中P为入射点，M为出射点),(2)平行边界：存在临界条件，如图所示,(3)圆形边界：沿径向射入必沿径向射出，如图所示,5. 三步法解题 (1)画轨迹：即确定圆心，用几何方法求半径并画出运动轨迹. (2)找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、入射方向、出射方向相联系，在磁场中运动的时间与周期相联系 (3)用规律：即牛顿第二定
15、律和圆周运动的规律，特别是周期公式和半径公式.,(2010曲阜模拟)如图所示，在y0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xOy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v0从O点射入磁场，入射方向在xOy平面内，与x轴正向的夹角为，不计重力若粒子射出磁场的位置与O点的距离为l，求该粒子的比荷？ 【点拨】 画出粒子的运动轨迹，利用圆周运动规律和几何知识求出粒子的比荷,解析：如图所示，带正电的粒子射入磁场后，由于受到洛伦兹力的作用，粒子将沿图虚线所示的轨迹运动，从A点射出磁场，O、A间的距离为l，射出磁场时速度的大小仍为v0，射出的方向与x轴的夹角仍为.,点睛笔记 求解带电粒子在有界磁
16、场中的运动问题时，要特别注意对称规律的应用. (1)直线边界：从同一边界射入的粒子又从同一边界射出时，速度方向与边界的夹角相等. (2)圆边界：沿半径方向射入圆形磁场区域内的带电粒子，必定沿半径方向射出.,答案：B,带点粒子在磁场中运动的多解问题成因分析,带电粒子电性不确定形成多解：受洛伦兹力作用的带电粒子，可能带正电，也可能带负电，在相同的初速度的条件下，正、负粒子在磁场中运动的轨迹不同，形成多解. 如图所示，带电粒子以速率v垂直进入匀强磁场，如果带正电，其轨迹为a；如果带负电，其轨迹为b. 2. 磁场方向不确定形成多解：有些题目只告诉了磁感应强度的大小，而未具体指出磁感应强度的方向，此时必须考虑因磁感应强度方向不确定而形成的多解如图所示，带正电粒子以速
