高二物理选修3-1第三章《磁场》复习提纲

高二物理选修3－1第三章《磁场》复习提纲
一、知识要点
1.磁场的产生⑴磁极周围有磁场。

(2)电流周围有磁场（奥斯特）。

2.磁场的基本性质
磁场对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用(对磁极一定有力的作用；对电流只是可能有力的作用，当电流和磁感线平行时不受磁场力作用)。

这一点应该跟电场的基本性质相比较。

3.磁感应强度 IL
F B （条件是匀强磁场中，或ΔL 很小，并且L ⊥B ）。

4.磁感线
⑴用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线。

磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，也就是在该点小磁针静止时N 极的指向。

磁感线的疏密表示磁场的强弱。

⑵磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同）。

⑶要熟记常见的几种磁场的磁感线：
⑷安培定则（右手螺旋定则）：对直导线，四指指磁感线方向；对环行电流，大拇指指中心轴线上的磁感线方向；对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。

5.磁通量
如果在磁感应强度为B 的匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，其面积为S ，则定义B 与S 的乘积为穿过这个面的磁通量，用Φ表示。

Φ是标量，但是有方向（进该面或出该面）。

单位为韦伯，符号为W b 。

1W b =1T ∙m 2=1V ∙s=1kg ∙m 2/(A ∙s 2)。

可以认为磁通量就是穿过某个面的磁感线条数。

在匀强磁场磁感线垂直于平面的情况下，B =Φ/S ，所以磁感应强度又叫磁通密度。

在匀强磁场中，当B 与S 的夹角为α时，有Φ=BS sin α。

二、安培力 （磁场对电流的作用力）
1.安培力方向的判定
⑴用左手定则。

⑵用“同性相斥，异性相吸”（只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时）。

⑶用“同向电流相吸，反向电流相斥”（反映了磁现象的电本质）。

.
只要两导线不是互相垂直的，都可以用“同向电流相吸，反向电流相斥”判定相互作用的磁场力的方向；当两导线互相垂直时，用左手定则判定。

2.安培力大小的计算：F =BLI
地球磁场 通电直导线周围磁场 通电环行
三、洛伦兹力
1.洛伦兹力
运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力，它是安培力的微观表现。

计算公式： F=qvB 。

条件是v 与B 垂直。

2.洛伦兹力方向的判定 在用左手定则时，四指必须指电流方向（不是速度方向），即正电荷定向移动的方向；对负电荷，四指应指负电荷定向移动方向的反方向。

3.洛伦兹力大小的计算
带电粒子在匀强磁场中仅受洛伦兹力而做匀速圆周运动时，洛伦兹力充当向心力， 一带质量为m 电量为q 的电荷以速度为v 垂直进入一次磁感应强度为B 的磁场后作匀速圆周运动（不考虑粒子重力），请你推导带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径r 和周期T 的表达式。

四、带电粒子在混合场中的运动
1．速度选择器
正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器。

带电粒子必须以唯一
确定的速度（包括大小、方向）才能匀速（或者说沿直线）通过速度选
择器。

否则将发生偏转。

这个速度的大小可以由洛伦兹力和电场力的平衡得出：qvB=Eq ，
B
E v 。

在本图中，速度方向必须向右。

（1）这个结论与离子带何种电荷、电荷多少都无关。

（2）若速度小于这一速度，电场力将大于洛伦兹力，带电粒子向电场力方向偏转，电场力做正功，动能将增大，洛伦兹力也将增大，粒子的轨迹既不是抛物线，也不是圆，而是一条复杂曲线；若大于这一速度，将向洛伦兹力方向偏转，电场力将做负功，动能将减小，洛伦兹力也将减小，轨迹是一条复杂曲线。

2．质谱仪
3．回旋加速器
（1）有关物理学史知识和回旋加速器的基本结构和原理
（2）带电粒子在两D 形盒中回旋周期等于两盒狭缝之间高频电场
的变化周期，粒子每经过一个周期，被电场加速二次
（3）带电粒子在回旋加速器内运动，决定其最终能量的因素：
由于D 形金属盒的大小一定，所以不管粒子的大小及带电量如何，粒子最终从加速器内设
出时应具有相同的旋转半径。

由牛顿第二定律得qvB =m r v 2 得E k n =m
r B q 22
22 可见，粒子获得的能量与回旋加速器的直径有关，直径越大，粒子获得的能量就越大。

4．带电微粒在重力、电场力、磁场力共同作用下的运动
（1）带电粒子在复合场中运动时,如果是受到合力为零,则该粒子一定做匀速直线运动.反之,带电粒子在复合场中如果做匀速直线运动,则该粒子受到的合力也一定为零.
（2）如果带电粒子在复合场中做的是非匀速直线运动,则该粒子所受的合力一定与物体的运动方向在同一条直线上.
（3）带电微粒在三个场共同作用下做匀速圆周运动。

必然是电场力和重力平衡，而洛伦兹力充当向心力。

备考训练：
1．关于磁场和磁感线的下列说法中，正确的是 （ ）
A ．磁极对磁极、电流对电流及磁极对电流的作用力都是通过磁场发生的
B ．磁感线总是从磁体北极出发，到磁体南极终止
C ．磁场中某点的磁场方向就是小磁针在该点时北极的指向
D ．磁场中某点磁场方向就是小磁针北极在该点的受力方
2．下列说法中正确的是（ ）
A ．磁感线可以表示磁场的方向和强弱
B ．磁感线从磁体的N 极出发，终止于磁体的S 极
C ．磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场
D ．放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的N 极一定指向通电螺线管的S 极方向
3．关于磁感应强度，下列说法中错误的是（ ）
A ．由
B =
IL
F 可知，B 与F 成正比，与IL 成反比 B ．由B=IL F 可知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明此处一定无磁场 C ．通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强
D ．磁感应强度的方向就是该处电流受力方向
4．一束电子流沿x 轴正方向高速运动，如图所示，则电子流产生的磁场在z 轴上的点P 处的方向是（ ）
A ．沿y 轴正方向
B ．沿y 轴负方向
C ．沿z 轴正方向
D ．沿z 轴负方向
5．两根长直通电导线互相平行，电流方向相同.它们的截面处于一个等边三角形ABC 的A 和B 处.如图所示，两通电导线在C 处的磁场的磁感应强度的值都是B ，则C 处磁场的总磁感应强度是（ ）
A ．2
B B ．B
C ．0
D ．3B
6．两导线互相垂直且互相绝缘，两导线中电流强度大小相等，方向如图示，则a 、b 、c 、d 四个区域中，磁场较强的两个区域是 （ ）
A ．区域a 和b
B ．区域b 和d
C ．区域a 和d
D ．区域b 和c
第4题图 第5题图 第6题图
7．磁铁在高温下或者受到敲击时会失去磁性，根据安培的分子电流假说，其原因是 （ ）
A ．分子电流消失
B ．分子电流的取向变得大致相同
C ．分子电流的取向变得杂乱
D ．分子电流的强度减弱
8. 【例】 一个带电微粒在图示的正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆
周运动。

则该带电微粒必然带_____，旋转方向为_____。

若已知圆半径为r ，电场强度为E 磁感应强度为B ，则线速度为_____。

9 .质量为m 带电量为q 的小球套在竖直放置的绝缘杆上，球与杆间的动摩擦因数为μ。

匀强电场平行纸面向右和匀强磁场垂直纸面向外如图所示，电场强度为E ，磁感应强度为B 。

小球由静止释放后沿杆下滑。

设杆足够长，电场和磁场也足够大， 求运动过程中小球的最大加速度和最大速度。

14：如图所示，导体棒ab 质量为m ，电阻为R ，放在与水平面夹角为a 的倾斜金属导轨上，导轨间距为d ，电阻不计，系统处于竖直向上磁感应强度为B 的匀强磁场中，电池内阻不计.问：（1）导体光滑时，电源电动势E 为多大才能使导体棒静止在导轨上？
（2）若导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，且不通电时导体杆不能静止在导轨上，要使杆静止在导轨上，E 应为多大？
a d c b
I
I。