高考物理專題復(fù)習(xí) 磁場(chǎng)專題（一）

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1、高考物理專題復(fù)習(xí) 磁場(chǎng)專題（一） 一、 回顧舊知 回顧上節(jié)課恒定電流相關(guān)知識(shí)。 二、新課講解 （一）考點(diǎn) 1、 電流的磁場(chǎng) 2、 磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線、地磁場(chǎng) 3、 磁性材料、分子電流假說 4、 磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用、安培力、左手定則 5、 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用、洛倫茲力，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 6、 質(zhì)譜儀、回旋加速器 （二）重難點(diǎn) 1、安培力的應(yīng)用和帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 2、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)及應(yīng)用，比如霍爾效應(yīng)、質(zhì)譜儀、回旋加速器等 （三）易混點(diǎn) 1、磁場(chǎng)與電場(chǎng)的對(duì)比； 2、對(duì)較為復(fù)雜的空間方位關(guān)系，立體圖

2、和平面圖的轉(zhuǎn)化。 三、知識(shí)點(diǎn)精講 （一） 磁場(chǎng)及特性 和電場(chǎng)一樣，磁場(chǎng)是一種以特殊形態(tài)——場(chǎng)的形態(tài)——存在著的物質(zhì)；和電場(chǎng)不一樣，電場(chǎng)是存在于電荷或帶電體周圍的物質(zhì)，而磁場(chǎng)的場(chǎng)源則可以是如下三種特殊物體之一： ①磁體，②電流，③運(yùn)動(dòng)電荷，此三種磁場(chǎng)的場(chǎng)源都可以歸結(jié)為同一種類型——運(yùn)動(dòng)電荷。 作為一種特殊形態(tài)的物質(zhì)，磁場(chǎng)應(yīng)具備各種特性，物理學(xué)最為關(guān)心的是所謂的力的特性，即：磁場(chǎng)能對(duì)處在磁場(chǎng)中的磁極、電流及運(yùn)動(dòng)電荷施加力的作用。 為了量化磁場(chǎng)的力特性，我們引入磁感強(qiáng)度的概念，其定義方式為：取檢驗(yàn)電流，長(zhǎng)為l，電流強(qiáng)度為I，并將其垂直于磁場(chǎng)放置，若所受到的磁場(chǎng)力

3、大小為F，則電流所在處的磁感強(qiáng)度為 B=F/(Il)。而對(duì)B的形象描繪是用磁感線：疏密反映B的大小，切線方向描繪了B的方向。 （二）磁場(chǎng)的作用規(guī)律 1、磁場(chǎng)對(duì)磁極的作用 N(S)極處在磁場(chǎng)中，所受到的磁場(chǎng)力方向與磁極所在處的磁場(chǎng)方向相同（反）；同一磁極所在處磁感強(qiáng)度越大，所受磁場(chǎng)力越大；不同磁極處在磁場(chǎng)中同一處時(shí)，所受磁場(chǎng)力一般不同。 2、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 電流強(qiáng)度為I、長(zhǎng)度為l的電流處在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中時(shí)，所受到的作用稱為安培力，其大小FB的取值范圍為 0≤FB≤IlB 當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，安培力取值最小，為零；當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，安培力取值最大，為IlB

4、。如果電流與磁場(chǎng)方向夾角為θ，可采用正交分解的方式來處理安培力大小的計(jì)算問題，而安培力的方向則是用所謂的“左手定則”來判斷的。 3、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用 帶電量為q、以速度υ在磁感強(qiáng)度為B的均強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的帶電粒子所受到的作用為稱為洛侖茲力，其大小fB的取值范圍為 0≤fB≤qυB. 當(dāng)速度方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，洛侖茲力取值最小，為零；當(dāng)速度方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，洛侖茲力取值最大，為qυB.如果速度方向與磁場(chǎng)方向夾角為θ，可采用正交分解的方式來處理洛侖茲力大小的計(jì)算問題。而洛侖茲力的方向則是用所謂的“左手定則”來判斷的。 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的洛侖茲力作用具備著如下特征，即洛侖茲力必與

5、運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向垂直，這一特征保證了“洛侖茲力總不做功”，把握住這一特征，對(duì)帶電粒子在更為復(fù)雜的磁場(chǎng)中做復(fù)雜運(yùn)動(dòng)時(shí)的有關(guān)問題的分析是極有幫助的。 （三）帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 電荷的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的三種運(yùn)動(dòng)形式 如運(yùn)動(dòng)電荷在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中除洛侖茲力外其他力均忽略不計(jì)（或均被平衡），則其運(yùn)動(dòng)有如下三種形式： 1、當(dāng)υ∥B時(shí)，所受洛侖茲力為零，做勻速直線運(yùn)動(dòng)； 2、當(dāng)υ⊥B時(shí)，所受洛侖力充分向心力，做半徑和周期分別為 R=，T= 的勻速圓周運(yùn)動(dòng)； 3、當(dāng)υ與B夾一般角度時(shí)，由于可以將υ正交分解為υ∥和υ⊥（分別平行于和垂直于）B，因此電荷一方向以υ∥的速度在平行于B的方向上做勻速直

6、線運(yùn)動(dòng)，另一方向以υ⊥的速度在垂直于B的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，電荷的合運(yùn)動(dòng)在中學(xué)階段一般不要求定量掌握。 （四）典型例題 例1．把電流強(qiáng)度均為I，長(zhǎng)度均為l的兩小段通電直導(dǎo)線分別置于磁場(chǎng)中的1、2兩點(diǎn)處時(shí)，兩小段通電直導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的大小分別為F1和F2，若已知1、2兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小關(guān)系為B1＜B2，則必有（ ） A．B1= B．B2= C．F1＜F2 D．以上都不對(duì) 分析：注意到磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用與直線和磁場(chǎng)方向的夾角有關(guān)。 解答：磁感強(qiáng)度B的定義式B=中的F，應(yīng)理解為檢驗(yàn)電流（Il）垂直于B的方向放置時(shí)所受到的最大磁場(chǎng)力，

7、而此題中兩小段通電導(dǎo)線在1、2兩點(diǎn)處是否垂直于B未能確定，因此A、B兩選項(xiàng)中的等式不一定成立；另外，正因?yàn)榇艌?chǎng)對(duì)電流的作用力大小除與B、I、l有關(guān)外，還與導(dǎo)線放置時(shí)與B的方向間關(guān)系有關(guān)，因此，無法比較F1和F2的大小，所以應(yīng)選D。 例2．如圖所示，直導(dǎo)線MN與矩形線框abcd在同一平面內(nèi)，直導(dǎo)線中通有向上的電流I，矩形線框中通有沿遞時(shí)針方向的電流I0，則直導(dǎo)線中電流I的磁場(chǎng)對(duì)通電矩形線框各邊的安培力合力（ ） A．大小為零 B．大小不為零，方向向左 C．大小不為零，方向向右 D．大小不為零，方向向上 應(yīng)選C

8、 例3．如圖所示，有a、b、c、d四個(gè)離子，它們帶等量同種電荷，質(zhì)量不等，有ma=mb＜mc=md，以不等的速度υa＜υb＜υc＜υd進(jìn)入速度選擇器后，有兩種離子從速度選擇器中射出，進(jìn)入B2磁場(chǎng)， 由此可判定（ ） A．射向P1的是a離子 B．射向P2的是b離子 C．射到A1的是c離子 D．射到A2的是d離子 應(yīng)選A。 例4．如圖—4所示，空間存在一個(gè)如圖19—4（a）所示的變化電場(chǎng)和變化磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向右，即沿（b）圖中的BC方向，磁場(chǎng)方向垂直于紙面。從t=1s末開始，從A點(diǎn)每隔2s有一個(gè)重力可以忽略的相同帶電粒子

9、沿AB方向以速度υ0射出，且均能擊中C點(diǎn)，若=2，且粒子從A到C歷時(shí)均小于1s，則E0與B0的比值為多大？ 分析：電偏轉(zhuǎn)做的是類平拋運(yùn)動(dòng)，而磁偏轉(zhuǎn) 做的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 解答：取=l，則=2l，AB=l。 圖—4 由奇數(shù)秒末從A射出的粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)， 其軌道半徑可由 （r－l）2+(l)2=r2 求得為r=2l=mυ0/(qB0). 由偶數(shù)秒末從A射出的粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，于是又有 l=t2， l=υ0t. 在此基礎(chǔ)上便可求得=υ0. 例5．如圖—5所示，

10、在y＜0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于 xy平面并指向紙面外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一帶正電的粒子以速度υ0從O 點(diǎn)射入磁場(chǎng)，入射方向在xy平面內(nèi)，與x軸正向的夾角為θ.若粒子射出 磁場(chǎng)的位置與O點(diǎn)的距離為l，求該粒子的電量和質(zhì)量之比。 圖—5 分析：注意到幾何關(guān)系的確認(rèn)。 解答：如圖—6所示，帶電粒子射入磁場(chǎng)后，由于受到洛侖茲力的作用，粒子將沿圖示的軌跡運(yùn)動(dòng)，從A點(diǎn)射出磁場(chǎng)，O、A間的距離為l.射出方向與x軸的夾角仍為θ，由洛侖茲力公式和牛頓定律可得， qυ0B=m 式中R為圓軌道的半徑 解得R= 圓軌道的圓心位于OA的中垂線上，由幾何關(guān)系可得=Rsinθ 聯(lián)立上述兩式，解得= 圖—6 四、總結(jié)課堂，指出考點(diǎn)，布置作業(yè)！