1、高考资源网（） 您身边的高考专家第七天磁场知识回扣1 磁感应强度反映磁场的强弱和方向，其定义式为B，该定义式成立的前提是导线与磁场垂直2 电流在磁场中受到的力称为安培力，FILB，判断安培力的方向用左手定则：伸开左手，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，四指指向电流所指方向，则大拇指的方向就是导体受力的方向安培力方向特点：安培力方向总是垂直于B和I所决定的平面，但B和L不一定垂直3 运动电荷在磁场中受到的作用力称洛伦兹力，F洛qvB，判断洛伦兹力的方向用左手定则，特别要注意负电荷所受洛伦兹力方向的判断4 带电粒子在匀强磁场中的运动(1)洛伦兹
2、力充当向心力，qvBmr2mmr42mrf2ma.(2)圆周运动的半径r、周期T.5 速度选择器如图1所示，当带电粒子进入电场和磁场共存空间时，同时受到电场力和洛伦兹力作用，F电Eq，F洛Bqv0，若EqBqv0，有v0.即能从S2孔飞出的粒子只有一种速度，而与粒子的质量、电性、电荷量无关图16 电磁流量计如图2所示，一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动，导电流体中的自由电荷(正、负离子)在洛伦兹力作用下发生偏转，a、b间出现电势差当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定图2由qvBqEq可得v流量QSv.7 磁流体发电机如图3是磁流体发电
3、机，等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到A、B板上，产生电势差，设A、B平行金属板的面积为S，相距为L，等离子气体的电阻率为，喷入气体速度为v，板间磁场的磁感应强度为B，板外电阻为R，当等离子气体匀速通过A、B板间时，板间电势差最大，离子受力平衡：qE场qvB，E场vB，电动势EE场LBLv，电源内电阻r，故R中的电流I.图38 霍尔效应如图4所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流流过导体板时，在导体板上下侧面间会产生电势差，Uk(k为霍尔系数)图49 回旋加速器如图5所示，是两个D形金属盒之间留有一个很小的缝隙，有很强的磁场
4、垂直穿过D形金属盒D形金属盒缝隙中存在交变的电场带电粒子在缝隙的电场中被加速，然后进入磁场做半圆周运动图5(1)粒子在磁场中运动一周，被加速两次；交变电场的频率与粒子在磁场中圆周运动的频率相同T电场T回旋T(2)粒子在电场中每加速一次，都有qUEk.(3)粒子从边界射出时，都有相同的圆周半径R，有R.(4)粒子飞出加速器时的动能为Ek.在粒子质量、电荷量确定的情况下，粒子所能达到的最大动能只与加速器的半径R和磁感应强度B有关，与加速电压无关方法回扣1 安培力的性质和规律应用(1)公式FBIL中L为导线的有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端如图6所示，甲中：LL
5、，乙中：L2R(半圆环且半径为R)图6(2)安培力做功：做功的结果将电能转化成其他形式的能2 安培力方向的判断方法(1)电流元法：把整段通电导体等效为多段直线电流元，用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断整段导体所受合力的方向(2)特殊位置法：把通电导体或磁铁转换到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力的方向(3)等效法：环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可以等效成环形电流或通电螺线管，通电螺线管还可以等效成很多匝的环形电流来分析(4)利用结论法：两通电导线相互平行时，同向电流相互吸引，异向电流相互排斥；两者不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势(5)转
6、换研究对象法：因为通电导线之间、导线与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律，这样定性分析磁体在电流产生的磁场中的安培力问题时，可先分析电流在磁体的磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流产生的磁场的作用力，从而确定磁体所受合力3 带电粒子在匀强磁场中做圆周运动时圆心、半径及时间的确定方法(1)圆心的确定已知粒子运动轨迹上两点的速度方向，作这两速度的垂线，交点即为圆心已知粒子入射点、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
7、)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7所示图7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)所示磁场边界：平行直线，如图(d)所示磁场边界：圆形，如图(e)所示(3)时间的确定tT或tT或t其中为粒子运动的圆弧所对的圆心角，T为周期，v为粒子的速度，s为运动轨迹的弧长带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁场的速度方向之间的夹角叫速度偏向角，由几何关系知，速度偏向角等于圆弧轨迹对应的圆
8、心角，如图(d)、(e)所示习题精练1 在x轴上方有垂直于纸面的匀强磁场，同一种带电粒子从O点射入磁场当入射方向与x轴正方向的夹角45时，速度为v1、v2的两个粒子分别从a、b两点射出磁场，如图8所示，当60时，为了使速度为v3的粒子从a、b的中点c射出磁场，则速度v3应为()图8A.(v1v2) B.(v1v2)C.(v1v2) D.(v1v2)答案D解析当带电粒子入射方向与x轴正方向的夹角为45时，速度为v1、v2的两个粒子分别从a、b两点射出磁场，作出运动轨迹图(图略)，则有2r1cos 45Oa,2r2cos 45Ob；当为60时，为使速度为v3的粒子从c点射出磁场，有2r3cos 3
9、0Oc，而OcOa，联立解得r3(r1r2)，由r得，v3(v1v2)，则v3(v1v2)2 如图9甲所示，在空间中存在磁感应强度B4103 T，垂直纸面向里、宽度为d0.1 m的有界匀强磁场一比荷大小为5107 Ckg1的粒子自下边界的P点处以速度v2104 m/s，沿与下边界成30角的方向垂直射入磁场，不计粒子重力，则粒子在磁场中运动的时间为()图9A.105 s B.105 sC.105 s D.105 s答案AC解析带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T s105 s若粒子带正电，由左手定则判断可知，它将在磁场中逆时针旋转，轨迹如图中所示，由弦切角和圆心角之间的关系可知，此时圆弧所对的
10、圆心角为60，因此粒子在磁场中运动的时间为周期的，即t1105 s，选项A正确，B错误；若粒子带负电，由左手定则判断可知，它将在磁场中顺时针旋转，轨迹如图中所示，此时粒子将会从磁场的上边界射出磁场设轨迹半径为R，圆心O2距磁场下边界的距离为L，由几何关系得LRcos 30cos 30 m0.05 m，而磁场的宽度为0.1 m，因此圆心O2距磁场上边界的距离也是0.05 m，由对称性判断得知，粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为120，运动时间t2105 s，选项C正确，D错误3 如图10所示装置中，区域和中分别有竖直向上和水平向右的匀强电场，电场强度分别为E和；区域内有垂直平面向外的水平匀强磁场
11、，磁感应强度为B.一质量为m、带电荷量为q的带负电粒子(不计重力)从左边界O点正上方的M点以速度v0水平射入电场，经水平分界线OP上的A点与OP成60角射入区域的磁场中，并垂直竖直边界CD进入区域的匀强电场中求：图10(1)粒子在区域的匀强磁场中运动的轨迹半径；(2)O、M间的距离；(3)粒子从M点出发到第二次通过CD边界所经历的时间答案(1)(2)(3)解析(1)粒子的运动轨迹如图所示，其在区域的匀强电场中做类平抛运动，设粒子过A点时速度为v，由类平抛运动规律知v2v0粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得Bqvm，所以R(2)设粒子在区域的电场中运动时间为t1，加速度为a.则有qEma，v0tan 60at1，即t1O、M两点间的距离为Lat(3)设粒子在区域的磁场中运动时间为t2则由几何关系知t2设粒子在区域的电场中运动时间为t3，a则t32粒子从M点出发到第二次通过CD边界所用时间为tt1t2t3- 7 - 版权所有高考资源网