高考物理專題復習 磁場專題（一）

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1、高考物理專題復習 磁場專題（一） 一、 回顧舊知 回顧上節(jié)課恒定電流相關知識。 二、新課講解 （一）考點 1、 電流的磁場 2、 磁感應強度、磁感線、地磁場 3、 磁性材料、分子電流假說 4、 磁場對通電直導線的作用、安培力、左手定則 5、 磁場對運動電荷的作用、洛倫茲力，帶電粒子在勻強磁場中的運動 6、 質譜儀、回旋加速器 （二）重難點 1、安培力的應用和帶電粒子在磁場中的運動 2、帶電粒子在復合場中的運動及應用，比如霍爾效應、質譜儀、回旋加速器等 （三）易混點 1、磁場與電場的對比； 2、對較為復雜的空間方位關系，立體圖

2、和平面圖的轉化。 三、知識點精講 （一） 磁場及特性 和電場一樣，磁場是一種以特殊形態(tài)——場的形態(tài)——存在著的物質；和電場不一樣，電場是存在于電荷或帶電體周圍的物質，而磁場的場源則可以是如下三種特殊物體之一： ①磁體，②電流，③運動電荷，此三種磁場的場源都可以歸結為同一種類型——運動電荷。 作為一種特殊形態(tài)的物質，磁場應具備各種特性，物理學最為關心的是所謂的力的特性，即：磁場能對處在磁場中的磁極、電流及運動電荷施加力的作用。 為了量化磁場的力特性，我們引入磁感強度的概念，其定義方式為：取檢驗電流，長為l，電流強度為I，并將其垂直于磁場放置，若所受到的磁場力

3、大小為F，則電流所在處的磁感強度為 B=F/(Il)。而對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）磁場的作用規(guī)律 1、磁場對磁極的作用 N(S)極處在磁場中，所受到的磁場力方向與磁極所在處的磁場方向相同（反）；同一磁極所在處磁感強度越大，所受磁場力越大；不同磁極處在磁場中同一處時，所受磁場力一般不同。 2、磁場對電流的作用 電流強度為I、長度為l的電流處在磁感強度為B的勻強磁場中時，所受到的作用稱為安培力，其大小FB的取值范圍為 0≤FB≤IlB 當電流與磁場方向平行時，安培力取值最小，為零；當電流與磁場方向垂直時，安培力取值最大，為IlB

4、。如果電流與磁場方向夾角為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、磁場對運動電荷的作用 帶電量為q、以速度υ在磁感強度為B的均強磁場中運動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. 當速度方向與磁場方向平行時，洛侖茲力取值最小，為零；當速度方向與磁場方向垂直時，洛侖茲力取值最大，為qυB.如果速度方向與磁場方向夾角為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。 磁場對運動電荷的洛侖茲力作用具備著如下特征，即洛侖茲力必與

5、運動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，對帶電粒子在更為復雜的磁場中做復雜運動時的有關問題的分析是極有幫助的。 （三）帶電粒子在磁場中的運動 電荷的勻強磁場中的三種運動形式 如運動電荷在勻強磁場中除洛侖茲力外其他力均忽略不計（或均被平衡），則其運動有如下三種形式： 1、當υ∥B時，所受洛侖茲力為零，做勻速直線運動； 2、當υ⊥B時，所受洛侖力充分向心力，做半徑和周期分別為 R=，T= 的勻速圓周運動； 3、當υ與B夾一般角度時，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、線運動，另一方向以υ⊥的速度在垂直于B的平面內做勻速圓周運動。此時，電荷的合運動在中學階段一般不要求定量掌握。 （四）典型例題 例1．把電流強度均為I，長度均為l的兩小段通電直導線分別置于磁場中的1、2兩點處時，兩小段通電直導線所受磁場力的大小分別為F1和F2，若已知1、2兩點處磁感應強度的大小關系為B1＜B2，則必有（ ） A．B1= B．B2= C．F1＜F2 D．以上都不對 分析：注意到磁場對通電導線的作用與直線和磁場方向的夾角有關。 解答：磁感強度B的定義式B=中的F，應理解為檢驗電流（Il）垂直于B的方向放置時所受到的最大磁場力，

7、而此題中兩小段通電導線在1、2兩點處是否垂直于B未能確定，因此A、B兩選項中的等式不一定成立；另外，正因為磁場對電流的作用力大小除與B、I、l有關外，還與導線放置時與B的方向間關系有關，因此，無法比較F1和F2的大小，所以應選D。 例2．如圖所示，直導線MN與矩形線框abcd在同一平面內，直導線中通有向上的電流I，矩形線框中通有沿遞時針方向的電流I0，則直導線中電流I的磁場對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 應選C

8、 例3．如圖所示，有a、b、c、d四個離子，它們帶等量同種電荷，質量不等，有ma=mb＜mc=md，以不等的速度υa＜υb＜υc＜υd進入速度選擇器后，有兩種離子從速度選擇器中射出，進入B2磁場， 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 應選A。 例4．如圖—4所示，空間存在一個如圖19—4（a）所示的變化電場和變化磁場，電場方向水平向右，即沿（b）圖中的BC方向，磁場方向垂直于紙面。從t=1s末開始，從A點每隔2s有一個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，若=2，且粒子從A到C歷時均小于1s，則E0與B0的比值為多大？ 分析：電偏轉做的是類平拋運動，而磁偏轉 做的是勻速圓周運動。 解答：取=l，則=2l，AB=l。 圖—4 由奇數(shù)秒末從A射出的粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動， 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射出的粒子在勻強電場中做類平拋運動，于是又有 l=t2， l=υ0t. 在此基礎上便可求得=υ0. 例5．如圖—5所示，

10、在y＜0的區(qū)域內存在勻強磁場，磁場方向垂直于 xy平面并指向紙面外，磁感應強度為B.一帶正電的粒子以速度υ0從O 點射入磁場，入射方向在xy平面內，與x軸正向的夾角為θ.若粒子射出 磁場的位置與O點的距離為l，求該粒子的電量和質量之比。 圖—5 分析：注意到幾何關系的確認。 解答：如圖—6所示，帶電粒子射入磁場后，由于受到洛侖茲力的作用，粒子將沿圖示的軌跡運動，從A點射出磁場，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，由幾何關系可得=Rsinθ 聯(lián)立上述兩式，解得= 圖—6 四、總結課堂，指出考點，布置作業(yè)！