第三章 磁場(chǎng)

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1、 第三章 電磁感應(yīng) 磁場(chǎng) （產(chǎn)生：由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生，存在于磁體或通電導(dǎo)體周圍的一種特殊物質(zhì) '概啟''性質(zhì):對(duì)處在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電荷（或通電導(dǎo)體）有力的作用 （意義:表征磁場(chǎng)性質(zhì)的物理量 磁感應(yīng)強(qiáng)度｛定義式：B=^（ B丄L） （定量描述 磁場(chǎng)彳描述' 〔形象描述:磁感線 〔方向：小磁針靜止時(shí)理極所指的方向 磁通量：g=BS（ B_LS） 外部:N->S 內(nèi)部:S—N 磁體磁場(chǎng) '電流磁場(chǎng)——安培定則（左手螺旋定則） （大?。篎= TLBsin 9, tJ為衛(wèi)與］的夾角，L為有效長(zhǎng)度 '安九力'方向:由左手定則判斷 （大小：F=qQBsin 0, &為目

2、與孚的夾角 萬向：由左手定則判斷 特點(diǎn):洛倫茲力不做功 〔洛倫茲力彳特例:沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入磁場(chǎng)的帶電粒子，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周 運(yùn)動(dòng)5血=機(jī)匚八=迢，丁=歴 I應(yīng)用:質(zhì)譜儀、回旋加速器 專題?整合區(qū) 歸納同類專題熟練解題技巧 一、通電導(dǎo)體在安培力作用下運(yùn)動(dòng)的判斷四法 （1）電流元法：把整段通電導(dǎo)體等效為許多小段的直線電流元，用左手定則判斷出每小 段電流元所受安培力的方向，從而判斷整段通電導(dǎo)體所受合力方向． （2）特殊位置法：把通電導(dǎo)體或磁鐵轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置后再判斷安培力的方 向． （3）等效法：環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵，條形磁鐵也可以等效

3、成環(huán) 形電流或通電螺線管，通電螺線管也可以等效成很多匝的環(huán)形電流． ⑷利用結(jié)論法：①兩通電導(dǎo)線相互平行時(shí)無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，同向電流相互吸引，反向電流 相互排斥；②兩者不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向相同的趨勢(shì). 【例1如圖1所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈 的圓心且垂直線圈平面.當(dāng)線圈內(nèi)通以圖示方向的電流后，線圈的運(yùn)動(dòng)情況是 （ ） 圖1 A. 線圈向左運(yùn)動(dòng) B. 線圈向右運(yùn)動(dòng) C. 從上往下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D. 從上往下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 二、安培力作用下導(dǎo)體的平衡 (1) 分析安培力的方向應(yīng)牢記安培力方向既跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直又跟電流方向

4、垂直； (2) 一般是先把立體圖改畫成平面圖，并將題中的角度、電流的方向、磁場(chǎng)的方向標(biāo)注 在圖上，然后根據(jù)平衡條件列方程. 【例2 如圖2所示，光滑導(dǎo)軌與水平面成a角，導(dǎo)軌寬L.勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.金屬桿 長(zhǎng)為L(zhǎng),質(zhì)量為m,水平放在導(dǎo)軌上.當(dāng)回路總電流為I］時(shí)，金屬桿正好能靜止.求： 圖2 ⑴這時(shí)B至少多大？ B的方向如何？ (2)若保持B的大小不變而將B的方向改為豎直向上，應(yīng)把回路總電流I2調(diào)到多大才能 使金屬桿保持靜止？ 答案 (1)mgsin a/I1L 垂直于導(dǎo)軌平面向上 (2)I1/cos a 三、帶電粒子在疊加場(chǎng)或組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 正確分析帶電粒子的受力

5、情況和運(yùn)動(dòng)情況，明確運(yùn)動(dòng)過程和運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，選擇恰當(dāng)?shù)囊?guī)律 解答 1.帶電粒子在組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 要依據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)過程的先后順序和受力特點(diǎn)辨別清楚在電場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng)，在磁場(chǎng)中做 什么運(yùn)動(dòng)． 2．帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) （1）當(dāng)帶電粒子（帶電體）在疊加場(chǎng)中做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)平衡條件列方程求解． （2）當(dāng)帶電粒子（帶電體）在疊加場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往同時(shí)應(yīng)用牛頓第二定律和平 衡條件列方程求解． （3）當(dāng)帶電粒子（帶電體）在疊加場(chǎng)中做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，常選用動(dòng)能定理或能量守恒 定律列方程求解． 【例3在如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)共存的區(qū)域內(nèi)（不計(jì)重力），電子可能沿水平方向向 右做直線運(yùn)

6、動(dòng)的是 （ ） E 廠 ? E X X X * * ? x x b x ? B B XXX a X X X ? ■9 B XXX ? " ° X X X ? ? ? A B C D 答案 BC 【例4 如圖3所示的直角坐標(biāo)系xOy中,，<0,,>0的區(qū)域內(nèi)有沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),，三0 的區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，x軸上P點(diǎn)坐標(biāo)為（一L,0）, y軸上M 點(diǎn)

7、的坐標(biāo)為（0, ^3^L）.有一個(gè)帶正電的粒子從P點(diǎn)以初速度v沿y軸正方向射入勻強(qiáng) 電場(chǎng)區(qū)域，經(jīng)過M點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，然后經(jīng)x軸上的C點(diǎn)（圖中未畫出）運(yùn)動(dòng)到坐 v 答案 0 厶 3 ( 厶 2 2 鞏固提升 1．（通電導(dǎo)體在安培力作用下運(yùn)動(dòng)方向的判斷）如圖所示，用絕緣細(xì)線懸掛一個(gè)導(dǎo)線框，導(dǎo) 線框是由兩同心半圓弧導(dǎo)線和直導(dǎo)線ab、cd（ab、cd在同一條水平直線上）連接而成的閉 合回路，導(dǎo)線框中通有圖示方向的電流，處于靜止?fàn)顟B(tài)．在半圓弧導(dǎo)線的圓心處沿垂直 于導(dǎo)線框平面的方向放置一根長(zhǎng)直導(dǎo)線P.當(dāng)P中通以方向向外的電流時(shí) （） A. 導(dǎo)線框?qū)⑾蜃髷[動(dòng) B. 導(dǎo)

8、線框?qū)⑾蛴覕[動(dòng) C. 從上往下看，導(dǎo)線框?qū)㈨槙r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D. 從上往下看，導(dǎo)線框?qū)⒛鏁r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 2.（安培力作用下導(dǎo)體的平衡）傾角為a的光滑斜面上，放一根長(zhǎng)L、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒， 通以如圖所示方向電流I,為使其靜止在斜面上，可加一個(gè)強(qiáng)度、方向適當(dāng)?shù)膭驈?qiáng)磁場(chǎng), 這磁場(chǎng)可能是 A. 垂直于斜面向上，B=mgsin a/IL B. 垂直于斜面向下，B=mgsin a/IL C. 豎直向下，B=mgtan a/IL D. 水平向左，B=mg/IL () 3.（帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)）如圖所示，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng), 一束電子流以初速度 v 從水平方向射入，為

9、了使電子流經(jīng)過磁場(chǎng)時(shí)不偏轉(zhuǎn)（不計(jì)重力）， 則磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)必須同時(shí)存在一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向是 （ ） A. B/v,豎直向上 C. Bv,垂直于紙面向里 B. B/v,水平向左 D. Bv,垂直于紙面向外 4.（帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)）如圖所示的空間分為I、II、III三個(gè)區(qū)域，各邊界面相互 平行，1區(qū)域存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E=1.0X104 V/m,方向垂直邊界面向右.II、III 區(qū)域存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向分別為垂直紙面向外和垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度分別 為 B]=2.0 T, B2=4.0 T.三個(gè)區(qū)域?qū)挾确謩e為 d] = 5.0 m、d2=d3 =

10、6.25 m, —質(zhì)量 m = 1.0X10-8 kg、電荷量q=1.6X10-6 C的粒子從O點(diǎn)由靜止釋放，粒子的重力忽略不 計(jì)．求： （1）粒子離開I區(qū)域時(shí)的速度大小v； （2） 粒子在II區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t； （3） 粒子離開III區(qū)域時(shí)速度與邊界面的夾角a o tx!—；xi:xi——x< -X X X X d3x X X 2X 一 X X XDO X R-:x—：lx::x::x —X: X XI X ;:x