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1、 第十讲磁场考试要求内容基本要求略高要求较高要求磁场理解和磁场相关的基本概念，如磁感应强度、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向掌握通电直导线和通电线圈周围磁场的方向安培力掌握安培力的方向、大小计算安培力在复杂问题中应用安培力解决问题洛伦兹力掌握洛伦兹力的特点计算洛伦兹力的大小带电粒子在匀强磁场中的运动理解带电粒子在匀强磁场中的运动特点掌握带电粒子在磁场中的较复杂的运动会分析计算带电粒子在磁场、电场、复合场中的复杂运动质谱仪和回旋加速器清楚质谱仪和回旋加速器的原理进行相关计算知识点睛知识点1 磁场1磁场（1）磁体各部分强弱不同，磁性最强的区域叫做磁极. 能够自由转动的磁体，静止时指南的磁极
2、叫南极（极），指北的磁极叫北极（极）. 与电荷相似，自然界中总存在两个磁极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引.（2）电流周围存在磁场.（3）磁场：是磁极、电流和运动电荷周围存在的一种物质，对放在磁场中的磁极、电流有磁场力的作用磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的.2. 磁感应强度 （1）磁感应强度是用来表示磁场强弱和方向的物理量.（2）定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，受到的磁场力跟电流和导线长度的乘积的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度，用符号表示，即.磁感应强度的单位由和的单位决定，在国际单位制中，的单位是特斯拉，简称特，符号是，.
3、磁感应强度是矢量，磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向. 物理学中把小磁针静止时极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向.定义式是典型的比值定义法，与电场强度由电场本身决定一样，磁感应强度由磁场本身决定，跟该位置放不放通电导线及通电导线的电流大小等无关3. 磁感线（1）磁感线：在磁场中人为地画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都与该点的磁感应强度的方向一致. （2）磁感线和电场线的比较相似：磁感线和电场线都是为了形象描述场而引入的假想线，实际上不存在；磁感线和电场线都是用来描述场的方向和强弱的曲线，都用疏密来表示场的强弱；磁感线和电场线都不能相交，因为如果相交，在交
4、点会出现两个切线方向，与磁场或电场中某一点场的方向是唯一的相矛盾区别：磁感线是闭合的，而静电场的电场线起始于正电荷终止于负电荷，是不闭合的曲线4. 常见磁场（1）直线电流的磁场直线电流的磁场方向可用安培定则表示. 安培定则（右手螺旋定则）：右手握住导线，让伸直的大拇指所指方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕方向磁感线是以导线为轴心的同心圆，离通电导线越远，磁场越弱（2）环形电流的磁场安培定则：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向.两侧是极和极，离圆环中心越远，磁场越弱. 可视为单匝螺线管（3）通电螺线管的磁场可用环形电流的安
5、培定则来判定通电螺线管的磁场.通电螺线管的磁场与条形磁铁相似，两端分别为极和极，管内可看作匀强磁场，管外为非匀强磁场. 直线电流的磁场环形电流的磁场 通电螺线管的磁场 匀强磁场举例（4）匀强磁场磁感应强度的大小和方向处处相同的磁场匀强磁场的磁感线是分布均匀、方向相同的平行直线举例：距离很近的两个异名磁极之间的磁场（除边缘部分）；相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时，中间区域是匀强磁场.（5）地磁场：地磁场与条形磁铁的磁场相似，主要特点如下：地磁场的极在地球南极附近，极在地球北极附近. 地球的地理两极与地磁两极不重合. 磁感线分布如图所示地磁场的水平分量总是从地球南极指向北极，竖直分量在南半球
6、垂直地面向上，在北半球垂直地面向下.5. 磁通量（1）磁通量：设在磁感应强度为的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为，把与的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通. （2）公式：，平面与垂直. 若平面与不垂直，则要用这个面在垂直于磁场方向的投影面积与的乘积表示磁通量，.（3）单位：韦伯，简称韦，符号，（4）磁通量为标量，为了计算方便，有了“正”“负”之分. 任何一个面都有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入时磁通量为正，则从反面穿入时磁通量为负6. 安培分子电流假说（1）安培分子电流假说：在原子、分子等物质微粒的内部，存在一种环形电流，即分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体
7、，它的两极相当于两个磁极.（2）利用安培分子电流假说可以解释一些磁现象，如铁棒在外磁场中的磁化，磁体受到高温或猛烈撞击时会失去磁性.知识点2 磁场对电流的作用1. 安培力：通电导线在磁场中受到的力称为安培力，是磁场对电流的作用力.（1）方向用左手定则判定. 伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向安培力的方向与和所决定的平面垂直.（2）大小垂直于磁场放置、长为的一段导线，当通过的电流为时，它所受到的安培力为.当磁感应强度的方向与导线方向平行时，受力为零.当磁感应
8、强度的方向与导线方向成角时，安培力.2. 安培力作用下物体的运动方向（1）电流元法：把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定则判断出小段电流元受到的安培力的方向，再判断整段电流所受安培力的合力方向，从而确定导体的运动方向（2）特殊位置法：把通电导体转到一个便于分析的特殊位置后判断其安培力方向，从而确定运动方向（3）等效法：环形电流可等效为小磁针；通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁（4）利用结论：两通电导线平行时，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；两通电导线不平行时，有转到相互平行且方向相同的趋势3. 通电导线在磁场中的力学问题有两类：一是平衡问题；二是加速运动问题分析此类问题时，先画
9、出通电导线受力的侧视图，再根据相关力学知识求解. 4. 磁电式电流表磁电式电流表最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈线圈中通过的电流越大，安培力越大，指针偏转的角度也越大，根据指针偏转角度的大小可以判断电流的强弱. 线圈中通过电流的方向改变时，指针的偏转方向也会改变，由此可以判断电流的方向.例题精讲基础题【例1】 磁场中某区域的磁感线如图所示，则（ ）A. 、两处的磁感应强度的大小不等，B. 、两处的磁感应强度的大小不等，C. 同一通电导线放在处受力一定比放在处受力大D. 同一通电导线放在处受力一定比放在处受力小【例2】 如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡
10、板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为，现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线，电流方向如图，当加上电流后，台秤读数为，则以下说法正确的是（ ）A，弹簧长度将变长B，弹簧长度将变短C，弹簧长度将变长D，弹簧长度将变短中档题【例3】 通电直导线与圆形通电导线环固定放置在同一水平面上，通有如图所示的电流时，通电直导线受到水平向 的安培力作用当、中电流大小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线所受到的安培力方向水平向 【例4】 如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流时，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
11、时针方向转动，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【例5】 （2009重庆高考理综）在如图所示电路中，电池均相同，当电键S分别置于两处时，导线与之间的安培力的大小为、，判断这两段导线（ ）A. 相互吸引，B. 相互排斥，C. 相互吸引，D. 相互排斥，【例6】 （海淀区2008届期末考试）如图所示，两平行金属导轨间的距离，金属导轨所在的平面与水平面夹角，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场. 金属导轨的一端接有电动势、内阻的直流电源. 现把一个质量的导体棒放在金属导轨上，导体棒恰好静止. 导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨
12、接触的两点间的电阻，金属导轨电阻不计，取. 已知，求：（1）通过导体棒的电流；（2）导体棒受到的安培力大小；（3）导体棒受到的摩擦力. 知识点睛知识点3 磁场对运动电荷的作用1. 洛伦兹力：运动电荷在磁场中所受到的力叫洛伦兹力. 通电导线在磁场中受到的安培力是在导线中定向移动的电荷所受到的洛伦兹力的宏观表现2洛伦兹力的方向：用左手定则判定. 伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，且与手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动的反方向），此时拇指所指的方向是洛伦兹力的方向. 3. 洛伦兹力的大小（1）电荷量为的粒子以速度运动，速度方向与磁感应强度的方向夹角为
13、，则粒子受到的洛伦兹力大小为.（2）若与垂直，则.（3）若，则.知识点4 带电粒子在匀强磁场中的运动1. 运动电荷所受的洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，所以洛伦兹力只改变速度方向，不改变速度大小，洛伦兹力对带电粒子不做功2带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入磁场，在匀强磁场中做匀速圆周运动.3洛伦兹力提供带电粒子做圆周运动所需的向心力.由牛顿第二定律得，则粒子运动的轨道半径，运动周期.4带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，确定圆心和运动半径，画出粒子运动的轨迹（1）圆心的确定：画出粒子运动轨迹中任意两点（一般是射入和射出磁场的两点）的洛伦兹力的方向，两洛伦兹力延长线的交点即为圆心；或利用一根弦的中
14、垂线，结合一点洛伦兹力的延长线作出圆心位置 （2）半径的确定和计算：圆心确定以后，利用平面几何关系，求出该圆的半径 （3）在磁场中运动时间的确定：用几何关系求出运动轨迹所对应的圆心角，由公式求出粒子在磁场中运动的时间例题精讲基础题【例7】 如图，一质子以速度穿过相互垂直的电场和磁场区域没有偏转，即其轨迹为直线，则（）A若电子以相同的速度射入该区域，仍不会偏转B无论是何种带电粒子（重力不计），只要以相同的速度射入，均不会偏转C若质子入射速度小于，它将向下偏转，做类平抛运动D若质子入射速度大于，它将向上偏转，其轨迹既不是抛物线，又不是圆弧【例8】 （2009广东高考理科基础）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【例9】 （2008广东高考）带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹如图是在有匀强磁场云室中观察到的粒子的轨迹，和是轨迹上的两点，匀强磁场垂直纸面向里该粒子在运动时，其质量和电量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是（ ）A粒子先经过点，再经过点B粒子
