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1、 磁 场知识网络：单元切块：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）. 图 1-13.磁感线：用来形象描述
2、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: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 图 1-2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NSOO/图1-3外且最大的是第_区域.例3:如图1-3所示，带负电的橡胶环绕轴OO以角速度匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是
3、（ ）AN极竖直向下 BN极竖直向上 CN极沿轴线向左 DN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。例1:下列说法中正确的是（ ）A.磁场中某一点的磁感
4、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与导线的长度L、通过的电流I乘积的比值即B.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C.磁感应强度只是定义式，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2:垂直于磁场长为0.2米的导线,通以3A的电流时,在与磁场方向垂直的情况下,它受到磁场的作用力是610-2N,则磁场的磁感应强度B是_T,当导线的长度在原位置的缩短为原来的一半时，磁感应强度为_T.例3:如图2-1所示,AB是两根通有大小相等,方向相反电流的直导线,则它们中垂线上C处的图
5、 2-1磁场方向为_；D处磁场方向为_。若B也为方向向内的电流,则C处的磁场方向为_；D处磁场方向为_。 例4:如图2-2所示，将一根长为的直导线，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（）图 2-2A B C DabII图 2-4例5:如图2-3所示,导体杆ab质量为m,电阻为R,静止在光滑倾角为斜金属导轨上,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对斜面无压力,则B的方向为_. 图 2-3例6:如图2-4所示,两根相互平行放置的长直导
6、线a和b通有大小相等、方向相反的电流,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（ ）AF2 BF1F2 CF1+F2 D2F1F2例7:如图2-5所示,长1米的水平直杆重6牛,在匀强磁场中通以2安的电图 2-5流后, 悬线与竖直方向成370的角,求该匀强磁场的最小值大小_。 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
7、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
8、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。（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
9、用力 D 当电荷运动的方向与磁场的方向成时,洛伦兹力的方向仍与磁场方向垂直. 例2: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图3- 1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，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3:如图3-2所示，正方形容器处在匀强磁场中，一束电子从a孔沿ab方向垂直 射入容器内的匀强磁场中，结果一部分电子从小孔c射出，一部分电子从小孔d射出，图 3-2则从c、d两孔射出的电子（ ）A速度之比 B在容器中运动
10、的时间之比C在容器中运动的加速度大小之比 D在容器中运动的加速度大小之比例4:如图3-3所示，质量为m电量为q的带电粒子以速度V垂直射入宽度范围为d 的匀图 3-3强磁场中,并偏转300后射出,则该区域的磁感强度大小为_. 图 3-4例5:如图3-4所示,一电量为210-6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_.例6:如图3-5所示,在y0的区域里存在垂直于纸面向外大小为B的匀强磁场,一带正电的粒子以速度VO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,若粒子射出磁场的位置与O
11、点的距离为L,则该粒子的电量和质量之比为_.图 3-5例7: 如图3-6所示，把中心带有小孔的平行放置的两个圆形金属板M和 N，连接在电压恒为U的直流电源上。一个质量为m，电荷量为q的微观正粒子，以近似于静止的状态，从M板中心的小孔进入电场，然后又从N板中心的小孔穿出，再进入磁感应强度为B的足够宽广的匀强磁场中运动。 求:(1)该粒子从N板中心的小孔穿出时的速度有多大？(2)该粒子在磁场中受到的洛仑兹力是多大？(3)若圆形板N的半径为，如果该粒子返回后能够直接打在圆形板N的右 侧表面上，那么该磁场的磁感应强度B至少为多大？图 3-6BQPMN例8:如图3-7所示，MN是一荧光屏，当带电粒子打到
12、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射入磁场区域，且分布在与PQ夹角为的范围内，不计粒子间的相互作用。则以下说法正确的是（ ）A在荧光屏上将出现一个圆形亮斑，其半径为B在荧光屏上将出现一个半圆形亮斑，其半径为图 3-7C在荧光屏上将出现一个条形亮线，其长度为D在荧光屏上将出现一个条形亮线，其长度为例9:如图3-8所示，图中圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，现有一电荷量为q、质量为m的正离子从a点沿圆形区域的直径射入，设正离子射出磁场区域的方向与入射方向的夹角为60，求此正离子在磁场区域内飞行的时间及射出磁场的位置。图 3-8例10:如图3-9所示，真空中有以（r，0）为圆心，半径为r的圆形匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里，在y= r的虚线上方足够大的范围内，有方向水平向左的匀强电场，电场强度的大小为E，从O点向不同方向发射速率相同的质子，质子的运动轨迹均在纸面内，且质子在磁场中的偏转半径也为r，已知质子的电荷量为q ，质量为m ，不计
