2016届高考物理 专题九 磁场课件

安培定则
立ห้องสมุดไป่ตู้图
横截面图
纵截面图
(2)地磁场 北极 南极 附近，S极在地球的地理_____ ①地磁场的N极在地球的地理______
附近，磁感线分布如图所示.
②地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球南极指向北极；而竖直分量
向上 在北半球垂直地面______. 向下 (By)则南北相反,在南半球垂直地面_____,
qvBsin θ ，θ为v与B的夹角，如图所示. F＝_________
0 (1)v∥B时，θ＝0°或180°，洛伦兹力F＝___. qvB (2)v⊥B时，θ＝90°，洛伦兹力F＝____. 0 (3)v＝0时，洛伦兹力F＝___.
【名师助学】 (1)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化. (2)由于F⊥v，所以洛伦兹力永不做功. (3)用左手定则判断负电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力方向时，
知识点一 磁场及其描述
1.磁场
磁场力 的 (1)基本特性：对放入其中的磁体、电流和运动电荷都有_______ 作用. 北极(N极)的受力方向为该处的磁场 (2)方向：磁场中任一点小磁针_________ 方向.
2.磁感应强度 强弱
F B＝ IL
方向
北极(N极)
3.磁感应强度与电场强度的比较
磁感应强度 B 描述磁场的性 质 电场强度 E 描述电场的性质
况无关( √ )
(2)垂直磁场放置的线圈面积减小时，穿过线圈的磁通量一定减小 (× ) (3)通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为 零( × ) (4)磁感线越密的地方，磁场越强，穿过线圈的磁通量越大( × )
知识点二 磁场对电流的作用 BILsin θ θ是I与B的夹角) 1.安培力的大小：F＝________(
物理意义 定 义 式
共同点 都是用比值的形式定义 F F B＝IL，通电导 E＝ q ，E 与 F、q 不同点 线与 B 垂直，B 无关 与 F、I、L 无关 共同点 矢量 小磁针 N 极受力 放入该点的正电 不同点 方向 荷受力方向
方 向
共同点
都遵从矢量合成法则 合磁感应强度B合等
度B的矢量和
场
因此，只要知道q、B、L与U，就可计算出带电粒子的质量
m.又因m∝L2，不同质量的同位素从不同处可得到分离，故
质谱仪又是分离同位素的重要仪器.
6.霍尔效应 在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体,当磁场方向与电流方 电势差 向垂直时,导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了_______,
这个现象称为霍尔效应.所产生的电势差称为霍尔电势差，其原理
5.质谱仪
同位素 的仪器. (1)用途：质谱仪是一种测量带电粒子质量和分离_______
(2)原理：如图所示，离子源 A 产生质量为 m、电荷量为 q 的正离 子(所受重力不计).离子出来时速度很小(可忽略不计)，经过电压 为 U 的电场加速后进入 磁感应强度为 B 的匀强磁场中做匀速圆 周运动，经过半个周期到达记录它的照相底片 D 上，测得它在 D v2 1 2 上的位置到入口处的距离为 L，则 qU＝ mv －0，qBv＝m r ，L 2 qB2L2 ＝2r.联立求解得 m＝ . 8U
相同 ， ③在赤道平面上,距离地球表面高度相等的各点,磁场强弱______ 向北 且方向水平______.
6.磁场方向规定 (1)磁感线在该点的切线方向. (2)磁场中任一点小磁针北极(N极)的受力方向(小磁针静止时N极的 指向)为该处的磁场方向. (3)对磁体：外部(N→S)，内部(S→N)组成闭合曲线；这点与静电场 电场线(不是闭合曲线)不同. (4)用安培(右手螺旋)定则判断. 7.磁通量 (1)定义：在匀强磁场中，磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的 乘积叫做穿过这个面积的磁通量.
(3)磁通量与线圈的匝数无关. (4)当计算某个面内的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，相 反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个 平面内的磁通量，磁通量的正、负并不表示磁通量的方向，仅表示
磁感线的贯穿方向.
【易错防范】 (1)磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该点的试探电流元的情
(2)当导线弯曲时，L是导线两端的有效直线长度(如图).
【易错防范】
(1)闭合线圈通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和为零
( √ ) (2)安培力的方向总垂直于B和I决定的平面( √ ) (3)安培力一定不做功( × )
知识点三 磁场对运动电荷的作用 1.洛伦兹力的方向 (1)判断方法：左手定则
和弹簧的伸长量的说法中正确的是(
)
A.FN1＜FN2，弹簧的伸长量减小 B.FN1＝FN2，弹簧的伸长量减小 C.FN1＞FN2，弹簧的伸长量增大 D.FN1＞FN2，弹簧的伸长量减小
解析
采用“转换研究对象法”：由于条形磁铁的磁感线是从N
极出发到S极，所以可画出磁铁在导线A处的一条磁感线，此处
磁感应强度方向斜向左下方，如图，导线A中的电流垂直纸面向 外，由左手定则可判断导线A必受 斜向右下方的安培力，由牛顿 第三定律可知磁铁所受作用力的方向是斜向左上方，所以磁铁对 斜面的压力减小，FN1＞FN2.同时，由于导线A比较靠近N极，安
4.电磁流量计 工作原理： 如图所示， 圆形导管直径为 d， 用非磁性材料制成， 导电液体在管 中向左流动，导电液体中的自由电荷(正、负离 子)，在洛伦兹力的作用下横向偏转，a、b 间出现电势差，形
平衡 时，a、b 成电场 .当自由电荷所受的静电力和洛伦兹力 ______
U U 间的电势差就保持稳定，即：qvB＝qE＝q d ，所以 v＝dB，因 π d2 U π dU 此液体流量 Q＝Sv＝ ·Bd＝ . 4 4B
带电粒子在匀强磁场中的运动周期T的大小与轨道半径和运行速 率v无关，只与磁场的磁感应强度B和粒子的比荷有关.
知识点五 带电粒子在组合场、复合场中运动的应用实例 1.速度选择器(如图所示)
垂直 这种装置能把具 (1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相_____. 有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器.
的 叠 不同点 加
合电场强度等于
于各磁场的磁感应强 各个电场的电场 强度E的矢量和
单位
1 T＝1 N/(A· m)
1 V/m＝1 N/C
4.磁感线的特点 (1)是人为画出的，不是真实存在的. N极到__ S 极,内部是从__ S 极到__ N 极. (2)是闭合曲线,在磁体的外部是从__ 强弱 (3)磁感线的疏密表示磁场的______.
要注意将四 指指向电荷运动的反方向.
知识点四 带电粒子在匀强磁场中的运动（不计重力）
1.若v∥B 匀速直线 运动. 带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做__________ 2.若v⊥B 带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速 匀速圆周 运动. 度v做__________
【名师助学】
结论法
的直线电流相互作用时，有转动到平行且电流方向
相同的趋势.
转换研究 对象法 分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先 分析电流在磁体产生的磁场中所受的安培力，然后 由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力.
【典例1】 (2015·辽宁五校联考)如图所示，条形磁铁放在光滑斜 面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线 的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂 直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2 ，则下列关于压力
要点一 [突破指南]
通电导线在安培力作用下的运动的判断方法
把整段导线分为直线电流元，先用左手定则判 电流元法
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. 环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等
等效法
效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也
成立.
特殊 位置法
通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然 后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向. 同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；两不平行
qE＝qvB， (2)带电粒子能够匀速沿直线通过速度选择器的条件是________
E B 即v＝____.
2.回旋加速器
(1)基本构造：回旋加速器的核心部分是放置在磁场中的两个D形
的金属扁盒 (如图所示)，其基本组成为：
①粒子源 ②两个D形金属盒 ③匀强磁场 ④高频电源
⑤粒子引出装置
(2)工作原理 ①电场加速 qU＝Δ Ek； v2 qBr ②磁场约束偏转 qBv＝m r ，v＝ m ∝r； ③加速条件：高频电源的周期与带电粒子在 D 形盒中运动的周
(2)公式：Φ＝B· S，是标量.
(3)单位：韦伯(Wb)，1 Wb＝1 T·m2. (4)定性描述：可用穿过该面积的磁感线条数形象描述.
8.对磁通量的理解
(1)Φ＝B·S只适用于B与面垂直的情况，可理解为Φ＝B·S⊥＝
BScos θ，如图甲所示. (2)S不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围内的有效 面积，如图乙所示.
中，当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线 与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度方向和大小可能为( )
mg A.z 正向， IL tan θ mg C.z 负向， IL tan θ
mg B.y 正向， IL mg D.沿悬线向上， IL sin θ
【解题探究】 试画出四个选项中四种情形的直导线的受力分 析图. 提示
____进入 磁感线从掌心 正电荷运动 的方向 四指指向___________ 拇指指向____________________ 正电荷所受洛伦兹力 的方向
B和v 决定的平面.(注 (2)方向特点：F⊥B，F⊥v，即 F 垂直于_______
意：B 和 v 不一定垂直)
2.洛伦兹力的大小