1、高二上期期末复习磁场第一部分 磁场的描述 磁场对电流的作用1磁场(1)基本特性：对处于其中的磁体、电流和运动电荷有 的作用。(2)方向：小磁针 极所受磁场力的方向。2磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的 和 。(2)大小：B (通电导线垂直于磁场)。(3)方向：小磁针静止时 的指向。(4)单位：特斯拉(T)。3磁通量(1)概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S和B的乘积。(2)公式： 。(3)单位：1 Wb 。4地磁场(1)地磁场的N极在地理 附近，地磁场的S极在地理 附近，磁感线分布如图。 (2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地理南极指向地理北极，而竖直分量(By)，在
2、南半球垂直地面向 ，在北半球垂直地面向 。赤道处的地磁场沿水平方指向 。5安培力的方向(1)左手定则：伸开左手，四指并拢，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内；让磁感线垂直穿过手心，四指指向沿 的方向，则 所指的方向就是通电导线所受安培力的方向。(2)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相 ，异向电流互相 。6安培力的大小当磁感应强度B的方向与导线方向成角时，F ，这是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况：(1)当磁场与电流 时，安培力最大，Fmax 。(2)当磁场与电流 时，安培力等于 。安培力常用公式FBIL，要求两两垂直，应用时要满足：(1)B与L垂直；(
3、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 (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 7.安培力作用下通电导体的运动方向的判定方法判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况，然后利用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或运动趋势的方向。现对五种常用的方法列表如下： 法把整段弯曲导线分为多段直线电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向 法通电导线转动
4、到某个便于分析的特殊位置时，判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向 法环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立。等效后再确定相互作用情况 法两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势 法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向练习11.指南针是我国古代的四大发明之一。当指南针静止时，其N极指向如图1虚线(南北向)所示，若
5、某一条件下该指南针静止时N极指向如图实线(N极北偏东向)所示。则以下判断正确的是()A可能在指南针上面有一导线东西放置，通有东向西的电流B可能在指南针上面有一导线东西放置，通有西向东的电流C可能在指南针上面有一导线南北放置，通有北向南的电流D可能在指南针上面有一导线南北放置，通有南向北的电流2已知龙岩市区地磁场的磁感应强度B约为4.0105 T，其水平分量约为3.0105 T。若龙岩市区一高层建筑安装了高50 m的竖直金属杆作为避雷针，在某次雷雨天气中，当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，经避雷针开始放电，某一时刻的放电电流为1.0105 A，此时地磁场对它的安培力方向和大小分别为()A方向向
6、东，大小约为150 N B方向向东，大小约为200 NC方向向西，大小约为150 N D方向向西，大小约为200 N3如图3所示线框abcd在竖直面内，可以绕固定的OO轴转动。现通以abcda电流，要使它受到磁场力后，ab边向纸外转动，cd边向纸里转动，则所加的磁场方向可能是() A垂直纸面向外 B竖直向上 C竖直向下 D在OO上方垂直纸面向里，在OO下方垂直纸面向外4.如图4所示，一个半径为R的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正交，环上各点的磁感应强度B大小相等，方向均与环面轴线方向成角(环面轴线为竖直方向)。若导线环上载有如图所示的恒定电流I，则下列说法正确的是()A导电圆环有收缩的趋
7、势 B导电圆环所受安培力方向竖直向上C导电圆环所受安培力的大小为2BIR D导电圆环所受安培力的大小为2BIRsin 5.如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2且I1I2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直。磁感应强度可能为零的点是()Aa点 Bb点Cc点 Dd点6.如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直斜面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，当通以图示方向电流I时，欲使导体棒静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强磁场，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向
8、左的过程中，下列说法中正确的是()A此过程中磁感应强度B逐渐增大 B此过程中磁感应强度B先减小后增大C此过程中磁感应强度B的最小值为 D此过程中磁感应强度B的最大值为7如图所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨CD、EF，导轨上放有一金属棒MN。现从t0时刻起，给棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，即Ikt，其中k为常量，金属棒与导轨始终垂直且接触良好。下列关于棒的速度v、加速度a随时间t变化的关系图像，可能正确的是()8.一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图所示。当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈L
9、1将()A不动 B顺时针转动C逆时针转动 D在纸面内平动9.将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一块条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看()A圆环顺时针转动，靠近磁铁 B圆环顺时针转动，远离磁铁C圆环逆时针转动，靠近磁铁 D圆环逆时针转动，远离磁铁10.如图8118，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B。当在该导线中通以电流大小为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为()A0B0.5BIlCBIl D2BIl第二部分 磁场对运动电荷的作用1
10、洛伦兹力： 电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力。2洛伦兹力的方向(1)判定方法：左手定则（线穿 、四指 、拇指 ） (2)方向特点：FB，Fv，即F垂直于B和v决定的 。3洛伦兹力的大小：F ，为v与B的夹角，如图所示。(1)vB时，洛伦兹力F 。(2)vB时，90，洛伦兹力F 。(3)v0时，洛伦兹力F 。4洛伦兹力的特点洛伦兹力不改变带电粒子速度的 ，或者说洛伦兹力对带电粒子 功。5粒子的运动性质(1)若v0B，则粒子 ，在磁场中做匀速直线运动。(2)若v0B，则带电粒子在匀强磁场中做 。半径和周期公式：(vB) R 、T 6质谱仪(1)构造：如图所示，由粒子源、 、 和照相底片等构成。
11、(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得关系式qUmv2。粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得关系式qvBm。由两式可得粒子轨道半径、粒子质量、比荷等。r ，m，。7回旋加速器 (1)构造：如图，D1、D2是半圆金属盒，D形盒的缝隙处接 电源。D形盒处于匀强磁场中。(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在做圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速，由qvB，得Ekm，可见粒子获得的最大动能由 和D形盒 决定，与加速电压 。练习2：1.如图所示，在竖直绝缘的平台上，一个带正电的
12、小球以水平速度v0抛出，落在地面上的A点，若加一垂直纸面向里的匀强磁场，则小球的落点()A仍在A点 B在A点左侧C在A点右侧 D无法确定2.如图所示，ABC为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB为倾斜直轨道，BC为与AB相切的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。质量相同的甲、乙、丙三个小球中，甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电。现将三个小球在轨道AB上分别从不同高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道的最高点，则()A经过最高点时，三个小球的速度相等B经过最高点时，甲球的速度最小C甲球的释放位置比乙球的高D运动过程中三个小球的机械能均保持不变3处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅
13、在磁场力作用下做匀速圆周运动。将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值()A与粒子电荷量成正比 B与粒子速率成正比C与粒子质量成正比 D与磁感应强度成正比4回旋加速器是加速带电粒子的装置，其主体部分是两个D形金属盒。两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中，a、b分别与高频交流电源两极相连接，下列说法正确的是()A离子从磁场中获得能量 B带电粒子的运动周期是变化的C离子由加速器的中心附近进入加速器 D增大金属盒的半径，粒子射出时的动能不变5. 两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图4。若不计粒子的重力，则下列说法正确的是
14、()Aa粒子带正电，b粒子带负电 Ba粒子在磁场中所受洛伦兹力较大Cb粒子动能较大 Db粒子在磁场中运动时间较长6如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成角(00区域内，有磁感应强度B1.0102 T的匀强磁场，方向与xOy平面垂直，在x轴上的P(10,0)点，有一放射源，在xOy平面内向各个方向发射速率v1.0104 m/s的带正电的粒子，粒子的质量为m1.61025 kg，电荷量为q1.61018 C，求带电粒子能打到y轴上的范围。11.如图所示，在坐标系xOy的第一、第三象限内存在相同的匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面
15、向里；第四象限内有沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E。一带电量为q、质量为m的粒子，自y轴上的P点沿x轴正方向射入第四象限，经x轴上的Q点进入第一象限，随即撤去电场，以后仅保留磁场。已知OPd，OQ2d。不计粒子重力。(1)求粒子过Q点时速度的大小和方向。(2)若磁感应强度的大小为一确定值B0，粒子将以垂直y轴的方向进入第二象限，求B0。(3)若磁感应强度的大小为另一确定值，经过一段时间后粒子将再次经过Q点，且速度与第一次过Q点时相同，求该粒子相邻两次经过Q点所用的时间。练习1： 1-5 C A B ABD C 6-10 AC BD B C C练习2： 1-5 C CD D C C 6-9 A BC D AD 10、 11、