第9讲 磁场

第9讲 磁场
知识点梳理
一、磁场：
1．磁场的方向：
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(不成闭合曲线)不同。

2．地磁场的磁感线分布特点：
地球是一个巨大的磁体、地磁的N 极在地理的南极附近，地磁的S 极在地理的北极附近。

3．磁感应强度： 定义式为IL F
B =。

（条件是匀强磁场）磁感应强度是矢量，单位是特斯拉，符号为T 。

二、安培力：
1．安培力的大小：计算公式：F ＝BIL ， 该公式一般只适用于匀强磁场。

2．安培力的方向：
安培力方向用左手定则判定：伸开左手，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使
伸开的四指指向电流方向，那么大拇指所指的方向就是通电导体在磁场中的受力方向。

3. 安培力的综合运用：
从能的转化看，安培力做了多少正功，就有多少电能转化为其他能量（如动能），安培力做了多少负功，表明就有多少机械能转化为电能。

三、洛伦兹力：
1．洛仑兹力的大小：计算式为F ＝qvB ，（条件为磁场B 与带电粒子运动的速度v 垂直）。

2．洛仑兹力的方向：
洛仑兹力的方向用左手定则判定：伸开左手，让磁感线垂直穿入掌心，四指指向正电荷的
运动方向，那么，大拇指所指的方向就是正电荷所受洛仑兹力的方向；如果运动电荷为负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向。

四、带电粒子在匀强磁场中的运动：
3．解题思路及方法：
（1）圆心的确定：因为洛伦兹力F 指向圆心，根据F ⊥v ，画出粒子运动轨迹中任意两点
（一般是射入和射出磁场的两点）的F 的方向，沿两个洛伦兹力F 画出延长线，两延长线的
交点即为圆心．或利用圆心位置必定在圆中一根弦的中垂线上，作出圆心位置。

（2）半径的确定和计算：利用平面几何关系，求出该圆的可能半
径（或圆心角）。

并注意以下两个重要的几何特点（如图所示）：
①粒子速度的偏向角ϕ等于圆心角α，并等于AB 线与切线的夹角
（弦切角θ）的2倍，即：t ωθαϕ===2；
②相对的弦切角θ相等，与相邻的弦切角'θ互补，即：πθθ='+。

（3）粒子在磁场中运动时间的确定：利用圆心角α与弦切角的关系，由公式t ＝
θ2πT （T ＝2πm qB
）可求出粒子在磁场中的运动时间。

五、带电粒子在复合场中的运动：
1. (2009·广东高考)在下图所示的电路中，电池均相同，当开关S 分别置于a 、b 两处时，导线
MM ′与NN ′之间的安培力的大小分别为f a 、f b ，可判断这两段导线 【单】 ( )
A.相互吸引，f a >f b
B.相互排斥，f a >f b
C.相互吸引，f a <f b
D.相互排斥，f a <f b
2. 如下图所示，通电导线均置于匀强磁场中，其中导线受安培力作用的是 【双】 ( )
和P2(板面垂直于纸面)的导线的一
3. 如图8所示，连接平行金属板P
部分CD和另一连接电池的回路的一部分GH平行，CD和GH均在纸平
面内，金属板置于磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，当一束等离子体
射入两金属板之间时，CD段导线将受到力的作用，下列判断正确的是
A.当等离子体从右侧射入时，CD受力的方向远离GH
B.当等离子体从右侧射入时，CD受力的方向指向GH 【双】()
C.当等离子体从左侧射入时，CD受力的方向远离GH
D.当等离子体从左侧射入时，CD受力的方向指向GH
4. 如图所示，一弓形线圈通以逆时针电流，在其圆弧的圆心处，垂直于纸面放
一直导线，当直导线通有指向纸内的电流时，线圈将【单】()
A.a端向纸内、b端向纸外转动，且靠近导线
D.b端向纸内、a端向纸外转动，且远离导线
C.b端向纸内、a端向纸外转动，且靠近导线
B.a端向纸内、b端向纸外转动，且远离导线
5. 质量为m的通电细杆放在倾角为θ的导轨上，导轨的宽度为d，杆与导轨间的动摩擦因数
为μ，有电流通过杆，杆恰好静止于导轨上，在如下图所示的A、B、C、D四个图中，杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是【双】()
6. 如图所示的虚线框为一长方形区域，该区域内有一垂直于纸面向里的匀强
磁场，一束电子以不同的速率从O点垂直于磁场方向、沿图中方向射入磁
场后，分别从a、b、c、d四点射出磁场，比较它们在磁场中的运动时间t a、
t b、t c、t d，其大小关系是【单】()
A.t a<t b<t c<t d
B.t a＝t b＝t c＝t d
C.t a＝t b<t c<t d
D.t a＝t b>t c>t d
7. (2008·广东高考)带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动
轨迹.右图所示是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹，a和b是轨迹上
的两点，匀强磁场B垂直于纸面向里.该粒子在运动时，其质量和电荷量不变，
而动能逐渐减少，下列说法正确的是【双】()
A.粒子先经过a 点，再经过b 点
B.粒子先经过b 点，再经过a 点
C.粒子带负电
D.粒子带正电
8. 在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方有一根通有如图所示
电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则阴极射线将【单】 ( )
A.向上偏转
B.向下偏转
C.向纸里偏转
D.向纸外偏转
9. 如图所示，一水平导线通以电流I ，导线下方有一电荷，初速度方向与电流平
行，关于电荷的运动情况，下述说法中可能正确的是 【双】 ( )
A.沿路径a 运动，其轨迹半径越来越大
B.沿路径a 运动，其轨迹半径越来越小
C.沿路径b 运动，其轨迹半径越来越小
D.沿路径b 运动，其轨迹半径越来越大
10. 地球大气层外部有一层复杂的电离层，既分布有地磁场，也分布有
电场.假设某时刻在该空间中有一小区域存在如图7所示的电场和磁场；
电场的方向在纸面内斜向左下方，磁场的方向垂直于纸面向里.此时一带
电宇宙粒子，恰以速度v 垂直于电场和磁场射入该区域，不计重力作用，
则在该区域中，有关该带电粒子的运动情况可能的是 【双】 ( )
A.仍做直线运动
B.立即向左下方偏转
C.匀变速直线运动
D.可能做匀速圆周运动
11. (2010·江门模拟)1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如
图8所示，这台加速器由两个铜质D 形盒D 1、D 2构成，其间留有空隙，下列说
法正确的是 【双】 ( )
A.离子由加速器的中心附近进入加速器
B.离子由加速器的边缘进入加速器
C.离子从磁场中获得能量
D.离子从电场中获得能量
12. 如图所示，在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电场的场强为E ，方向竖
直向下，磁场的磁感应强度为B ，方向垂直于纸面向里，一质量为m 的带电粒子，
在场区内的一竖直平面内做匀速圆周运动，则可判断该带电质点 【单】( )
A.带有电荷量为mg E
的正电荷 B.沿圆周逆时针运动 C.运动的角速度为Bg E D.运动的速率为E B
13. 如图所示，有一混合正离子束先后通过正交电场、磁场区域Ⅰ和
匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ
后偏转半径又相同，则说明这些正子具有相同的 【单】 ( )
A.动能
B.质量
C.电荷量
D.比荷
14. 一重力不计的带电粒子以水平初速度v 0(v 0<E /B )先后穿过宽度相同且紧邻在一起的有明
显竖直边界的匀强电场E和匀强磁场B，如图甲所示，电场和磁场对粒子总共做功W1；
若把电场和磁场叠加且边界重合，如图乙所示，该粒子仍以水平初速度v0穿过叠加场区，电场和磁场对粒子总共做功W2，比较W1、W2的大小【单】()
A. 一定是W1＝W2
B. 一定是W1>W2
C. 一定是W1<W2
D. 可能是W1>W2，也可能是W1<W2
15. 如图5所示，粗糙的足够长的竖直木杆上套有一个带电的小球，整个
装置处在由水平匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场组成的足够大的
复合场中，小球由静止开始下滑，在整个运动过程中小球的v－t图象如图
所示，其中正确的是【单】()
16. 如图9所示，一个带正电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘
杆上，整个装置处于方向如图所示的匀强磁场中，现给滑环一个
水平向右的瞬时速度v，使其开始运动，则滑环在杆上的运动情
况可能的是【双】()
A.始终做匀速运动
B.始终做减速运动，最后静止于杆上
C.先做加速运动，最后做匀速运动
D.先做加速运动，后做减速运动
答案解析：
1、答案：D
2、答案：BD
3、答案：AD
4、答案：A
5、答案：CD
6、答案：D
7、答案：AC
8、答案：B
9、答案：AC 10、答案：AB 11、答案：AD 12、答案：C 13、答案：D 14、答案：B 15、答案：C 16、答案：AB。