《（全国通用）2018届高考物理 专题九 磁场课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（全国通用）2018届高考物理 专题九 磁场课件（73页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、知识点一 磁场及其描述 1.磁场 (1)基本特性：对放入其中的磁体、电流和运动电荷都有_的作用. (2)方向：磁场中任一点小磁针_的受力方向为该处的磁场方向.,磁场力,北极(N极),2.磁感应强度,强弱,方向,北极(N极),3.磁感应强度与电场强度的比较,4.磁感线的特点 (1)是人为画出的，不是真实存在的. (2)是闭合曲线,在磁体的外部是从_极到_极,内部是从_极到_极. (3)磁感线的疏密表示磁场的_.,N,S,S,N,强弱,5.常见的磁场 (1)几种电流周围的磁场分布,越弱,最强,越弱,(2)地磁场 地磁场的N极在地球的地理_附近，S极在地球的地理_附近，磁感线分布如图所示.,南极,北
2、极,地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球南极指向北极；而竖直分量(By)则南北相反,在南半球垂直地面_,在北半球垂直地面_. 在赤道平面上,距离地球表面高度相等的各点,磁场强弱_，且方向水平_.,向上,向下,相同,向北,6.磁场方向规定 (1)磁感线在该点的切线方向. (2)磁场中任一点小磁针北极(N极)的受力方向(小磁针静止时N极的指向)为该处的磁场方向. (3)对磁体：外部(NS)，内部(SN)组成闭合曲线；这点与静电场电场线(不是闭合曲线)不同. (4)用安培(右手螺旋)定则判断. 7.磁通量 (1)定义：在匀强磁场中，磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量.
3、(2)公式：BS，是标量. (3)单位：韦伯(Wb)，1 Wb1 Tm2. (4)定性描述：可用穿过该面积的磁感线条数形象描述.,8.对磁通量的理解 (1)BS只适用于B与面垂直的情况，可理解为BSBScos ，如图甲所示. (2)S不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围内的有效面积，如图乙所示.,(3)磁通量与线圈的匝数无关. (4)当计算某个面内的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，相反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的磁通量，磁通量的正、负并不表示磁通量的方向，仅表示磁感线的贯穿方向.,【易错防范】 (1)磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该点的试
4、探电流元的情况无关( ) (2)垂直磁场放置的线圈面积减小时，穿过线圈的磁通量一定减小 ( ) (3)通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零( ) (4)磁感线越密的地方，磁场越强，穿过线圈的磁通量越大( ),知识点二 磁场对电流的作用 1.安培力的大小：F_(是I与B的夹角),BILsin ,(1)当90(IB)时，F_； (2)当0(IB)时，F0.,BIL,2.方向(左手定则)：掌心磁感线垂直穿过手心；四指指向_的方向；大拇指指向_的方向 (1)安培力的方向既与B垂直，又与I垂直，但B与I的方向不一定垂直. (2)当导线弯曲时，L是导线两端的有效直线长度(如图).,电流
5、,安培力,【易错防范】 (1)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 ( ) (2)安培力的方向总垂直于B和I决定的平面( ) (3)安培力一定不做功( ),知识点三 磁场对运动电荷的作用 1.洛伦兹力的方向 (1)判断方法：左手定则,掌心,正电荷运动,正电荷所受洛伦兹力,B和v,2.洛伦兹力的大小 F_，为v与B的夹角，如图所示.,qvBsin ,(1)vB时，0或180，洛伦兹力F_. (2)vB时，90，洛伦兹力F_. (3)v0时，洛伦兹力F_.,0,0,qvB,【名师助学】 (1)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)由于Fv，所以洛伦兹力永不做功
6、. (3)用左手定则判断负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力方向时，要注意将四 指指向电荷运动的反方向.,知识点四 带电粒子在匀强磁场中的运动（不计重力） 1.若vB 带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做_运动. 2.若vB 带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做_运动.,匀速直线,匀速圆周,【名师助学】 带电粒子在匀强磁场中的运动周期T的大小与轨道半径和运行速率v无关，只与磁场的磁感应强度B和粒子的比荷有关.,知识点五 带电粒子在组合场、复合场中运动的应用实例 1.速度选择器(如图所示),(1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相_.这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来
7、，所以叫做速度选择器. (2)带电粒子能够匀速沿直线通过速度选择器的条件是_，即v_.,垂直,qEqvB,2.回旋加速器 (1)基本构造：回旋加速器的核心部分是放置在磁场中的两个D形的金属扁盒 (如图所示)，其基本组成为：,粒子源 两个D形金属盒 匀强磁场 高频电源 粒子引出装置,相同,3.磁流体发电机 (1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能. (2)根据左手定则，如图所示中的B是发电机_.,正极,(3)磁流体发电机两极板间的距离为d，等离子体速度为v，磁场的磁感应强度为B，则两极板间能达到的最大电势差U_.,Bvd,平衡,同位素,因此，只要知道q、B、L与U，就可计
8、算出带电粒子的质量m.又因mL2，不同质量的同位素从不同处可得到分离，故质谱仪又是分离同位素的重要仪器.,6.霍尔效应 在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体,当磁场方向与电流方向垂直时,导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了_,这个现象称为霍尔效应.所产生的电势差称为霍尔电势差，其原理如图所示.,电势差,【易错防范】 (1)带电体在复合场中运动时，必须要考虑重力( ) (2)带电粒子在复合场中不可能处于静止状态( ) (3)带电粒子在一定的条件下，在复合场中可以做匀速圆周运动 ( ) (4)当正电荷在速度选择器中做匀速直线运动时，负电荷以同样大的速度不可能做匀速直线运动( ) (5)电磁
9、流量计测量的是液体的体积( ) (6)磁流体发电机两极板间的最大电势差为UBvd，其中v为电荷定向移动的速率( ),要点一 通电导线在安培力作用下的运动的判断方法 突破指南,【典例1】 (2015辽宁五校联考)如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2 ，则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是( ),A.FN1FN2，弹簧的伸长量减小 B.FN1FN2，弹簧的伸长量减小 C.FN1FN2，弹簧的伸长量增大 D.FN1FN2，弹簧的伸长量减小,
10、解析 采用“转换研究对象法”：由于条形磁铁的磁感线是从N极出发到S极，所以可画出磁铁在导线A处的一条磁感线，此处磁感应强度方向斜向左下方，如图，导线A中的电流垂直纸面向外，由左手定则可判断导线A必受 斜向右下方的安培力，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力的方向是斜向左上方，所以磁铁对斜面的压力减小，FN1FN2.同时，由于导线A比较靠近N极，安培力的方向与斜面的夹角小于90，所以电流对磁铁的作用力有沿斜面向下的分力，使得弹簧弹力增大，可知弹簧的伸长量增大，所以正确选项为C.,答案 C,要点二 安培力作用下的力学综合问题 突破指南,【典例2】 (2015河南郑州一中期中)(多选)如图所示，质量为m
11、、长度为L的直 导线用两绝缘细线悬挂于O、O，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为.则磁感应强度方向和大小可能为( ),【解题探究】 试画出四个选项中四种情形的直导线的受力分析图.,提示,答案 C,【借题发挥】 解决安培力相关力学问题的“两大关键” (1)要正确画出通电导体受力的平面图，电流方向和磁场方向表示要正确. (2)受力分析时安培力的方向必须用左手定则正确判定，注意安培力的方向既 跟磁感应强度的方向垂直，又和电流方向垂直.,要点三 带电粒子在匀强磁场中的运动 突破指南 1.圆心的确定 (1)已知粒子运动轨迹上两点的速度方向，作这两速度
12、的垂线，交点即为圆心. (2)已知粒子入射点、入射方向及运动轨迹对应的一条弦，作速度方向的垂线及弦的垂直平分线，交点即为圆心. (3)已知粒子运动轨迹上的两条弦，作出两弦的垂直平分线，交点即为圆心. (4)已知粒子在磁场中的入射点、入射方向和出射方向，延长(或反向延长)两速度方向所在直线使之成一夹角，作出这一夹角的角平分线，角平分线上到两直线距离等于半径的点即为圆心.,2.半径的确定 找到圆心以后，半径的确定和计算一般利用几何知识解直角三角形的办法.带电粒子在有界匀强磁场中常见的几种运动情形如图所示. (1)磁场边界：直线，粒子进出磁场的轨迹具有对称性，如图a、b、c所示.,(2)磁场边界：平
13、行直线，如图d所示. (3)磁场边界：圆形，如图e所示.,4.常用到的关系式如图所示,(1)速度的偏向角等于AB所对的圆心角. (2)偏向角与弦切角的关系：180，2；180，3602. (3)圆周运动中有关对称规律：如从同一直线边界射入的粒子，再从这一边界射出时,速度与边界的夹角相等；在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出.,【典例3】 (2015山东潍坊重点中学质检)如图所示，有界匀强磁场边界线SPMN， 速率不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场，其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直；穿过b点的粒子速度v2与MN成60角，设两粒子从S到a、b所需时间分别为t1和t2，则
14、t1t2为(重力不计)( ),A.13 B.43 C.11 D.32,答案 D,【借题发挥】 带电粒子在有界匀强磁场中的常用几何关系 (1)四个点：分别是入射点、出射点、轨迹圆心和入射速度直线与出射速度直线的交点. (2)三个角：速度偏向角、圆心角、弦切角，其中偏向角等于圆心角，也等于弦切角的2倍.,要点四 带电体在叠加场中的运动 突破指南 1.重力、电场力、洛伦兹力的比较,2.带电粒子在复合场中运动的分类 (1)带电粒子在复合场中无约束情况下的运动 磁场力、重力并存 a.若重力和洛伦兹力平衡，则带电粒子做匀速直线运动. b.若重力和洛伦兹力不平衡，则带电粒子将做复杂的曲线运动，因F洛不做功，
15、故机械能守恒，由此可求解问题. 电场力、磁场力并存(不计重力的微观粒子) a.若电场力和洛伦兹力平衡，则带电粒子做匀速直线运动. b.若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电粒子做复杂的曲线运动，因F洛不做功，可用动能定理求解问题.,电场力、磁场力、重力并存 a.若三力平衡，一定做匀速直线运动. b.若重力与电场力平衡，一定做匀速圆周运动. c.若合力不为零且与速度方向不垂直，做复杂的曲线运动，因F洛不做功，可用能量守恒定律或动能定理求解问题. (2)带电粒子在复合场中有约束情况下的运动 带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下，常见的运动形式有直线运动和圆周运动，此时解题要通过受力分析明确变力、恒力做功情况，并注意洛伦兹力不做功的特点，用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求出结果.,【典例4】 如图所示，两块水平放置、相距为d的长金属板接在电压可调的电源上.两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场.将喷墨打印机的喷口靠近上板下表面，从喷口连续不断喷出质量均为m、水平速度均为v0、 带相等电荷量的墨滴.调节电源电压至U，墨滴在电场区域恰能沿水平向右做匀速直线运动；进入电场、磁场共存区域后，最终垂直打
