选修3-1磁场复习ppt课件.ppt

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1、知识网络知识网络q磁场的产生磁场的产生v磁体周围产生磁场磁体周围产生磁场v电流周围产生磁场电流周围产生磁场v安培分子电流假说安培分子电流假说q磁场的描述磁场的描述v定量描述：磁感应强度定量描述：磁感应强度ILFB v形象描述：磁感线形象描述：磁感线q几种典型磁场几种典型磁场的磁感线分布的磁感线分布v条形磁铁条形磁铁v蹄形磁铁蹄形磁铁v匀强磁场匀强磁场v直线电流直线电流v环形电流环形电流v通电螺线管通电螺线管v地磁场地磁场磁磁 场场磁场对电流的作用磁场对电流的作用大小大小I B ，F安安=0I B ，F安安=BIL方向：左手定则方向：左手定则电流表的工作原理电流表的工作原理磁场对运动电荷的作用磁

2、场对运动电荷的作用大小大小vB，f洛洛=0vB， f洛洛=qvB方向：左手定则方向：左手定则带电粒子在带电粒子在匀强磁场中匀强磁场中做匀速圆周做匀速圆周运动运动轨道半径轨道半径qBmvr 运动周期运动周期qBmT2重要应用重要应用质谱仪质谱仪回旋加速器回旋加速器第一课时第一课时 磁场的描述、磁场对电流的作用磁场的描述、磁场对电流的作用1、磁场的产生、磁场的产生磁体的周围存在磁场（与电场一样是一种特殊物质）磁体的周围存在磁场（与电场一样是一种特殊物质）电流周围存在磁场电流周围存在磁场奥斯特实验奥斯特实验南北放置南北放置导线通电后导线通电后发生偏转发生偏转电流电流产生产生磁场磁场运动电运动电荷产生

3、荷产生磁场磁场2、磁场的基本性质：、磁场的基本性质：对放入其中的磁体、对放入其中的磁体、电流、运动电荷有力电流、运动电荷有力的作用的作用同名磁极相互排斥同名磁极相互排斥异名磁极相互吸引异名磁极相互吸引磁体磁体对电流对电流的作用的作用电流电流对电流对电流的作用的作用一、磁场的描述一、磁场的描述3、磁体间相互作用的本质、磁体间相互作用的本质磁体磁体磁场磁场磁体磁体磁体或电流磁体或电流磁体或电流磁体或电流4、磁现象的电本质、磁现象的电本质安培分子安培分子电流假说：电流假说：在原子、分子等物质微粒内部存在一种环形电流在原子、分子等物质微粒内部存在一种环形电流分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小分

4、子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。的磁体，它的两侧相当于两个磁极。解释磁化、解释磁化、消磁现象消磁现象不显磁性不显磁性显磁性显磁性磁化磁化消磁消磁总结：一切磁现象都是由电荷的运动产生的总结：一切磁现象都是由电荷的运动产生的磁场磁场5、磁场的方向：、磁场的方向：规定为小磁针规定为小磁针N极在磁场中的受力方向。或极在磁场中的受力方向。或小磁针小磁针静止时静止时N极所指的方向！极所指的方向！6、磁感线、磁感线用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的假想曲线假想曲线 磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，即小磁针磁

5、感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，即小磁针N N极极在该点的在该点的受力方向或静止时的指向受力方向或静止时的指向 磁感线的疏密表示磁场的强弱磁感线的疏密表示磁场的强弱 磁感线是磁感线是闭合闭合曲线（和静电场的电场线不同）曲线（和静电场的电场线不同） 几种磁场的磁感线几种磁场的磁感线条形磁铁条形磁铁蹄形磁铁蹄形磁铁通电直导线通电直导线判断方法：判断方法：立体图立体图纵截面图纵截面图横截面图横截面图环形电流环形电流判断方法：判断方法：立体图立体图纵截面图纵截面图横截面图横截面图通电螺线管通电螺线管判断方法判断方法电流电流安培定则（二）安培定则（二）立体图立体图横截面图横截面图纵截面图纵截面

6、图地磁场地磁场7、磁感应强度、磁感应强度 描述磁场的强弱与方向的物理量描述磁场的强弱与方向的物理量定义：在磁场中垂直磁场方向的通电导线，受到的安培力跟定义：在磁场中垂直磁场方向的通电导线，受到的安培力跟电流和导线长度的乘积的比值。电流和导线长度的乘积的比值。表达式：表达式：ILFB 单位：特斯拉（单位：特斯拉（T）矢量：方向为该点的磁场方向，即通过该点的磁感线的切线方向矢量：方向为该点的磁场方向，即通过该点的磁感线的切线方向8、理解与巩固、理解与巩固电流磁场方向的判断电流磁场方向的判断在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针磁

7、针N极向东偏转，由此可知（极向东偏转，由此可知（ ）A一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的N极靠近小磁针极靠近小磁针B一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的S极靠近小磁针极靠近小磁针C可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过D可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过 二、磁场对电流的作用力二、磁场对电流的作用力1、磁场对电流的作用力、磁场对电流的作用力安培力安培力方向：左手定则方向：左手定则磁场方向磁场方向电流方向电流方向电流方向电流方向

8、判断下列通电导线的受力方向判断下列通电导线的受力方向 安培力方向安培力方向判断下列导线的电流方向或磁场方向或受力方向判断下列导线的电流方向或磁场方向或受力方向 大小大小F=BILBI如如BI则则F=0如如B与与I成任意角则把成任意角则把L投影投影到与到与B垂直和平行的方向上垂直和平行的方向上与与B垂垂直的为直的为有效有效L为为在磁场中在磁场中的的有效长度有效长度F=BILsinB与与I的夹角的夹角2、通电导线在安培力作用下运动的定性判断、通电导线在安培力作用下运动的定性判断如图所示，有一金属棒如图所示，有一金属棒abab，质量为，质量为m m = 5g = 5g，电阻电阻R R = 1 = 1

9、，可以无摩擦地在两条平行导，可以无摩擦地在两条平行导轨上滑行。导轨间距离为轨上滑行。导轨间距离为d d = 10cm = 10cm，电阻不，电阻不计。导轨平面与水平面的夹角计。导轨平面与水平面的夹角=30=30，整，整个装置放在磁感应强度个装置放在磁感应强度B B = 0.4T = 0.4T的匀强磁场的匀强磁场中，磁场方向竖直向上。电源的电动势中，磁场方向竖直向上。电源的电动势E E = = 2V2V，内电阻，内电阻r r = 0.1 = 0.1，试求变阻器取值是，试求变阻器取值是多少时，可使金属棒静止在导轨上。多少时，可使金属棒静止在导轨上。如图所示，两根平行光滑轨道水平放置，如图所示，两根

10、平行光滑轨道水平放置，相互间隔相互间隔d d=0.1m=0.1m，质量为，质量为m m=3g=3g的金属棒置的金属棒置于轨道一端于轨道一端. .匀强磁场匀强磁场B B=0.1T=0.1T，方向竖直向，方向竖直向下，轨道平面距地面高度下，轨道平面距地面高度h h=0.8m=0.8m，当接通，当接通开关开关S S时，金属棒由于受磁场力作用而被水时，金属棒由于受磁场力作用而被水平抛出，落地点水平距离平抛出，落地点水平距离s s=2m=2m，求接通，求接通S S瞬瞬间，通过金属棒的电量间，通过金属棒的电量. .Bhs第二课时第二课时 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用一、洛仑兹力一、洛仑兹力磁场

11、对运动电荷的作用力磁场对运动电荷的作用力1、大小：、大小：F洛洛=qvB当当v B时，电荷不受洛仑兹力时，电荷不受洛仑兹力当当v B时，电荷所受洛仑兹力最大时，电荷所受洛仑兹力最大当当v与与B成成角时，角时，F洛洛=qvBsin2、方向：用左手定则判断、方向：用左手定则判断F洛洛+v注意：注意：四指的方向为正电荷的运动方向，或负电荷运动的反方向。四指的方向为正电荷的运动方向，或负电荷运动的反方向。3、特点：洛仑兹力始终与电荷运动方向垂直，只改变速度的方、特点：洛仑兹力始终与电荷运动方向垂直，只改变速度的方向，而不改变速度的大小，所以洛仑兹力不做功。向，而不改变速度的大小，所以洛仑兹力不做功。4

12、、洛仑兹力与安培力的关系、洛仑兹力与安培力的关系洛仑兹力是安培力的微观本质，安培力是洛仑兹力的宏观表现洛仑兹力是安培力的微观本质，安培力是洛仑兹力的宏观表现2、运动方向与磁场方向垂直，做匀速圆周运动、运动方向与磁场方向垂直，做匀速圆周运动洛仑兹力提供向心力洛仑兹力提供向心力rvmqvB2轨道半径：轨道半径：Bqmvr qBmT2周期：周期：与与v、r无关无关二、带电粒子（不计重力）在匀强磁场中的运动二、带电粒子（不计重力）在匀强磁场中的运动1、运动方向与磁场方向平行，做匀速直线运动、运动方向与磁场方向平行，做匀速直线运动圆心、半径、运动时间的确定圆心、半径、运动时间的确定圆心的确定圆心的确定a

13、、两个速度方向垂直线的交点。、两个速度方向垂直线的交点。（常用在有界磁场的入射与出射（常用在有界磁场的入射与出射方向已知的情况下）方向已知的情况下）VOb、一个速度方向的垂直线和一条弦、一个速度方向的垂直线和一条弦的中垂线的交点的中垂线的交点O半径的确定半径的确定应用几何知识来确定！应用几何知识来确定！运动时间：运动时间：Tt03603、理解与巩固、理解与巩固两个粒子带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速两个粒子带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动，则圆周运动，则( )( ) A. A.若速率相等，则半径相等若速率相等，则半径相等 B.B.若速率相等，则周期相等若速率

14、相等，则周期相等 C.C.若动量大小相等，则半径相等若动量大小相等，则半径相等 D.D.若动能相等，则周期相等若动能相等，则周期相等如图所示，在长直导线中有恒电流如图所示，在长直导线中有恒电流I I通过，导线正下方电子初通过，导线正下方电子初速度速度v v方向与电流方向与电流I I的方向相同，电子将（的方向相同，电子将（ ） A.A.沿路径沿路径 a a 运动，轨迹是圆运动，轨迹是圆B.B.沿路径沿路径 a a 运动，轨迹半径越来越大运动，轨迹半径越来越大C.C.沿路径沿路径 a a 运动，轨迹半径越来越小运动，轨迹半径越来越小 D.D.沿路径沿路径 b b 运动，轨迹半径越来越大运动，轨迹半

15、径越来越大垂直纸面向外的匀强磁场仅限于宽度为垂直纸面向外的匀强磁场仅限于宽度为d d的条形区域内，磁感应强度为的条形区域内，磁感应强度为B B一个质量一个质量为为m m、电量为、电量为q q的粒子以一定的速度垂直于的粒子以一定的速度垂直于磁场边界方向从磁场边界方向从a a点垂直飞入磁场区，如图点垂直飞入磁场区，如图所示，当它飞离磁场区时，运动方向偏转所示，当它飞离磁场区时，运动方向偏转角试求粒子的运动速度角试求粒子的运动速度v v以及在磁场中以及在磁场中运动的时间运动的时间t t4 4、带电粒子在有界磁场中运动问题分类解析、带电粒子在有界磁场中运动问题分类解析OBSVP图1一、带电粒子一、带电

16、粒子在半无界磁场在半无界磁场中的运动中的运动MNO,LAO图3P二、带电粒子二、带电粒子在圆形磁场中在圆形磁场中的运动的运动BABdVV300O图5三、带电粒子在三、带电粒子在长足够大的长方长足够大的长方形磁场中的运动形磁场中的运动llr1OV+qV图6四、带电粒子在正方四、带电粒子在正方形磁场中的运动形磁场中的运动五、带电粒子在环五、带电粒子在环状磁场中的运动状磁场中的运动三、三、带电体在复合场中的运动带电体在复合场中的运动1 1、带电粒子在电场、磁场、重力场中的运动，简称带电粒子在、带电粒子在电场、磁场、重力场中的运动，简称带电粒子在复合场中的运动，一般具有较复杂的运动图景。这类问题本质复

17、合场中的运动，一般具有较复杂的运动图景。这类问题本质上是一个力学问题，应顺应力学问题的研究思路和运用力学的上是一个力学问题，应顺应力学问题的研究思路和运用力学的基本规律。基本规律。分析带电粒子在电场、磁场中运动，主要是两条线索：分析带电粒子在电场、磁场中运动，主要是两条线索：力和运动的关系。根据带电粒子所受的力，运用牛顿第二定力和运动的关系。根据带电粒子所受的力，运用牛顿第二定律并结合运动学规律求解。律并结合运动学规律求解。功能关系。根据场力及其它外力对带电粒子做功引起的能功能关系。根据场力及其它外力对带电粒子做功引起的能量变化或全过程中的功能关系，从而可确定带电粒子的运动量变化或全过程中的功

18、能关系，从而可确定带电粒子的运动情况，这条线索不但适用于均匀场，也适用于非均匀场。因情况，这条线索不但适用于均匀场，也适用于非均匀场。因此要熟悉各种力做功的特点。此要熟悉各种力做功的特点。带电体在复合场中受力情况复杂运动情况多变，往往出现临带电体在复合场中受力情况复杂运动情况多变，往往出现临界问题，应以题中界问题，应以题中“最大最大”、“最高最高”、“至少至少”等词语为突等词语为突破口，挖掘隐含条件，根据临界条件列出辅助方程，再与其它破口，挖掘隐含条件，根据临界条件列出辅助方程，再与其它方程联立求解。方程联立求解。带电粒子带电粒子在电场磁在电场磁场中的运场中的运动动带 电 粒带 电 粒子 在

19、电子 在 电场 中 的场 中 的运动运动直线运动直线运动：如用电场加速或减速粒子：如用电场加速或减速粒子带 电 粒带 电 粒子 在 磁子 在 磁场 中 的场 中 的运动运动直线运动直线运动（当带电粒子的速度与磁（当带电粒子的速度与磁场平行时）场平行时）带 电 粒带 电 粒子 在 复子 在 复合 场 中合 场 中的运动的运动直线运动：直线运动：垂直运动方向的力必定平衡垂直运动方向的力必定平衡偏转偏转：类似平抛运动，一般分解成两：类似平抛运动，一般分解成两 个分运动求解个分运动求解圆周运动：圆周运动：以点电荷为圆心运动或受以点电荷为圆心运动或受装置约束运动装置约束运动圆周运动圆周运动（当带电粒子的

20、速度与磁场（当带电粒子的速度与磁场垂直时）垂直时）圆周运动：圆周运动：重力与电场力一定平重力与电场力一定平衡，由洛伦兹力提供向心力衡，由洛伦兹力提供向心力一般的曲线运动一般的曲线运动2、带电体在复合场中运动问题分析、带电体在复合场中运动问题分析组合场（电场与磁场没有同时出现在同一区域）组合场（电场与磁场没有同时出现在同一区域）试试质谱仪质谱仪名师名师1号号P293第第13题题回回旋旋加加速速器器叠加场（电场、磁场、重力场中只少有两个同时出现在同一区域）叠加场（电场、磁场、重力场中只少有两个同时出现在同一区域）速度选择器速度选择器任何一个存在正交电场的磁场的空间都可看任何一个存在正交电场的磁场的

21、空间都可看作速度选择器作速度选择器速度选择器只选择速度而不选择粒子的种类，速度选择器只选择速度而不选择粒子的种类，只要只要v=E/B，粒子就能沿直线匀速通过选择器，粒子就能沿直线匀速通过选择器，而与粒子的电性、电荷量、质量无关。（不计而与粒子的电性、电荷量、质量无关。（不计重力）重力）对于确定的速度选择器有确定的入口与出口。对于确定的速度选择器有确定的入口与出口。如图所示，在平行金属板间有匀强电场和匀强磁场，方向如图，如图所示，在平行金属板间有匀强电场和匀强磁场，方向如图，有一束正电荷沿中心线方向水平射入，却分成三束分别由有一束正电荷沿中心线方向水平射入，却分成三束分别由a a、b b、c c

22、三点射出，问可以确定的是这三束带电粒子的什么物理量不相三点射出，问可以确定的是这三束带电粒子的什么物理量不相同同?(?(重力不计重力不计) )磁流体发电机磁流体发电机磁流体发电机磁流体发电机进入磁场的粒子带正、负电荷进入磁场的粒子带正、负电荷当当Eq=Bqv时两板间电势差达到最大时两板间电势差达到最大电磁流量计电磁流量计流动的导电液体含有正、负离子流动的导电液体含有正、负离子U=Bdv流量指单位时间内流过的体积：流量指单位时间内流过的体积：Q=Sv当液体内的自由电荷所受电场力与洛当液体内的自由电荷所受电场力与洛仑兹力相等时，仑兹力相等时，a、b间的电势差稳定。间的电势差稳定。霍尔效应（磁强计）霍尔效应（磁强计）导体中通过电流时，在运动的电荷导体中通过电流时，在运动的电荷为电子，带负电；为电子，带负电；当电子所受电场力与洛仑兹力相等当电子所受电场力与洛仑兹力相等时，导体上、下侧电势差稳定。时，导体上、下侧电势差稳定。