高中物理选修3-1磁场-复习-提纲+例题课件.ppt

1、 物理3-1磁磁 场场 复复 习习1PPT课件一、磁场的产生一、磁场的产生1 1、产生：、产生：磁体（磁极）、电流（运磁体（磁极）、电流（运动电荷）动电荷）2 2、电本质、电本质：磁体磁体安培分子电流假说安培分子电流假说电流电流所有磁场都是运动电荷（电流）产生所有磁场都是运动电荷（电流）产生分子电流大小：分子电流大小：R2qVTqI 2PPT课件3 3、磁现象：、磁现象：磁极间相互作用：磁极间相互作用：同名相斥、异名相吸同名相斥、异名相吸电流间相互作用：电流间相互作用：同向相吸，反向相斥同向相吸，反向相斥磁场对电流作用：安培力磁场对电流作用：安培力左手左手定则定则磁场对运动电荷作用：洛伦兹力磁

2、场对运动电荷作用：洛伦兹力3PPT课件二、二、磁感线磁感线1 1、：、：2 2、特点：、特点：对于磁体：对于磁体：外部外部NS，内部，内部SN-右手螺旋定则右手螺旋定则（安培定则）（安培定则）B线疏密程度线疏密程度 B大小大小B线的切线线的切线 B方向方向不相交，不中断，闭合不相交，不中断，闭合3 3、常见电流的磁场、常见电流的磁场（磁感线）：（磁感线）：直线电流直线电流（电流的磁效应）（电流的磁效应）奥斯特奥斯特4PPT课件、环形电流、环形电流、螺线管电流、螺线管电流5PPT课件4 4、常见（磁体）的磁场、常见（磁体）的磁场：、匀强磁场：、匀强磁场：、条形磁铁：、条形磁铁：、蹄形磁铁：、蹄形

3、磁铁：BB6PPT课件、地磁场：地磁场：同条形磁铁同条形磁铁:地磁场地磁场N极极在地理在地理南极南极，S极极在在地理北极地理北极赤道赤道B水平向北水平向北南半球南半球B斜向上，北半球斜向上，北半球B斜向下斜向下7PPT课件三、三、磁感应强度磁感应强度B B1 1、定义式：、定义式：2 2、单位：、单位：特斯拉（特斯拉（T T）3 3、矢量性：、矢量性：-定量描述磁场的强弱定量描述磁场的强弱)(,BIILFB磁感应强度磁感应强度B B的方向：（磁场方向）的方向：（磁场方向）（规定）小磁针（规定）小磁针N极的受力方向极的受力方向（静止时（静止时N极指向）极指向）磁感线的切线磁感线的切线8PPT课件

4、五、五、磁场对电流的作用磁场对电流的作用1 1、安培力：、安培力：大小：大小：方向：方向：左手定则左手定则、一般情况，、一般情况，F=ILB=ILB、当、当IB，F最大，最大，F=ILB、当、当IB，F=09PPT课件3 3、解题一般步骤：、解题一般步骤：判断安培力方向判断安培力方向其它力受力分析其它力受力分析注意选择视图（视角）注意选择视图（视角）将立体受力图应转化成平面图将立体受力图应转化成平面图列力学方程：列力学方程：列列电学辅助方程电学辅助方程:解方程及必要的讨论（解方程及必要的讨论（“答答”）平衡方程平衡方程牛二方程（动能定理）牛二方程（动能定理）F=ILBQ=Itu=IR .10P

5、PT课件L LL LL LL L11PPT课件 如图所示，导线abc为垂直折线,其中电流为I,ab=bc=L,导线拓在的平面与匀强磁场垂直,匀强磁场的磁感应强度为B,求导线abc所受安培力的大小和方向.abcBILFabc2BILFabBILFbc12PPT课件13PPT课件安培力作用下物体的运动情况分析安培力作用下物体的运动情况分析画出导线所在处的磁场方向画出导线所在处的磁场方向确定电流方向确定电流方向根据左手定则确定受安培力的方向根据左手定则确定受安培力的方向根据受力情况判断运动情况根据受力情况判断运动情况14PPT课件15PPT课件1 1、把一重力不计的通电直导线水平放在蹄、把一重力不计

6、的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动自由转动，当导线通入图示方向电流当导线通入图示方向电流I I时，导线的运动时，导线的运动情况是情况是(从上往下看从上往下看)（）A.A.顺时针方向转动，同时下降顺时针方向转动，同时下降B.B.顺时针方向转动，同时上升顺时针方向转动，同时上升C.C.逆时针方向转动，同时下降逆时针方向转动，同时下降D.D.逆时针方向转动，同时上升逆时针方向转动，同时上升I IC C16PPT课件电流微元法电流微元法F F方向方向 BF F方向方向BIBF F 特殊位置法分特殊位置法分析运动析运动I17PPT课件SN等效法分析运动

7、等效法分析运动NS2、如图所示，在条形磁铁、如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现图示方向流动时，将会出现()A线圈向磁铁平移线圈向磁铁平移 B线圈远离磁铁平移线圈远离磁铁平移 C从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁 D从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁电流微元法电流微元法 特殊位置法特殊位置法FFFF I I方向方向 I I方向方向D18PPT课件NS等效法：等效法：分

8、析运动分析运动3、如图两个同样的导线环同轴平行悬挂，、如图两个同样的导线环同轴平行悬挂，相隔一小段距离，当同时给两导线环通以相隔一小段距离，当同时给两导线环通以同向电流时，两导线环将：同向电流时，两导线环将：()A、吸引、吸引 B、排斥、排斥C、保持静止、保持静止 D、边吸引边转动、边吸引边转动结论法：结论法：同向电流互相吸引同向电流互相吸引A ANNSS19PPT课件NSF（1）绳子拉力）绳子拉力_ (变大变大,变小变小,不变不变)（2）桌面对磁铁的支持力）桌面对磁铁的支持力_（3）桌面对磁铁的摩擦力）桌面对磁铁的摩擦力_ (有有,无无).变大变大变小变小无无NSF桌面对磁铁有无摩擦力桌面对

9、磁铁有无摩擦力_ (有有,无无)方向方向_.有有水平向右水平向右Ff20PPT课件 此题可以采用电流元法，也可采用等效法法一：等效法法一：等效法把通电线圈等效成小磁针由安培定则，线圈等效成小磁针后，左端是N极,右端是S极，同名磁极相吸斥，线圈向右运动21PPT课件法二：电流元法法二：电流元法如图所示，取其中的上、下两小段分析，根据其中心对称性线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向右运动【题后反思】在用电流元法分析问题时，要在对称的特殊位置选取电流元22PPT课件 5、如图所示，一条劲度系数较小的金属弹簧处于、如图所示，一条劲度系数较小的金属弹簧处于 自由状态，当弹簧通以电流时，弹簧将（自由状态

10、，当弹簧通以电流时，弹簧将（）.纵向收缩，径向膨胀；纵向收缩，径向膨胀；.纵向伸长，径向收缩；纵向伸长，径向收缩；.纵向收缩，径向收缩；纵向收缩，径向收缩；.纵向伸长，径向膨胀。纵向伸长，径向膨胀。A A推论分析法推论分析法S N IB2B1B1B2F2F2S N IB2B1B1B2F2F2S N IB2B1B1B2F2F2S N IB2B1B1B2F2F2S N IB2B1B1B2F2F2S N IB2B1B1B2F2F2S N IB2B1B1B2F2F2F1F1S N IB2B1B1B2F2F2F1F1S N IB2B1B1B2F2F2F1F1S N IB2B1B1B2F2F2F1F1S

11、N IB2B1B1B2F2F2F1F1S N IB2B1B1B2F2F2纵向纵向23PPT课件变式训练变式训练2 (2011年哈师大附中高二期中年哈师大附中高二期中)如图如图3414所示，两根垂直纸面、平行且固定放置所示，两根垂直纸面、平行且固定放置的直导线的直导线M和和N，通有同向等值电流；沿纸面，通有同向等值电流；沿纸面与直导线与直导线M、N等距放置的另一根可自由移动等距放置的另一根可自由移动的通电导线的通电导线ab，则通电导线，则通电导线ab在安培力作用下在安培力作用下运动的情况是运动的情况是()图图3414A沿纸面逆时针转动沿纸面逆时针转动B沿纸面顺时针转动沿纸面顺时针转动Ca端转向纸

12、外，端转向纸外，b端转向纸里端转向纸里Da端转向纸里，端转向纸里，b端转向纸外端转向纸外D24PPT课件三、安培力作用下导体运动方向的判断三、安培力作用下导体运动方向的判断如果通电导体放置在非匀强磁场中，则不能够如果通电导体放置在非匀强磁场中，则不能够运用运用FBIL进行定量的计算，但可用进行定量的计算，但可用FBIL和左手定则进行定性的讨论，常用的方法有以和左手定则进行定性的讨论，常用的方法有以下几种：下几种：1电流元分析法电流元分析法把整段电流等效分成很多段直线电流元，先用把整段电流等效分成很多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方左手定则判断出每小段电流元所受安培力的

13、方向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定运动方向，注意一般取对称的两段电流后确定运动方向，注意一般取对称的两段电流元分析元分析25PPT课件2等效分析法等效分析法环形电流可以等效为小磁针环形电流可以等效为小磁针(或条形磁铁或条形磁铁)，条，条形磁铁也可等效成环形电流，通电螺线管可以形磁铁也可等效成环形电流，通电螺线管可以等效成很多的环形电流来分析等效成很多的环形电流来分析3特殊位置分析法特殊位置分析法根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置判断其运动方向，然后推广到一般位置

14、4结论法结论法两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；势，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势且电流方向相同的趋势26PPT课件安培力作用下物体的平衡问题安培力作用下物体的平衡问题【例例】在倾斜角为在倾斜角为的光滑斜面上，置的光滑斜面上，置一通有电流一通有电流I，长为，长为L，质，质 量为量为m的导的导 体棒，如图所示，在竖直向上的磁场中体棒，如图所示，在竖直向上的磁场中静止，则磁感应强度静止，则磁感应强度B为为 _

15、.FBFNmgmgFNFILtanmgBtanmgBILF 27PPT课件引申引申1：欲使它静止在斜面上欲使它静止在斜面上,外加磁场的磁感应外加磁场的磁感应强度强度B的最小值为的最小值为_,方向方向_.引申引申2：欲使它静止在斜面上欲使它静止在斜面上,且对斜且对斜面无压面无压 力力,外加磁场的磁感应强度外加磁场的磁感应强度B的的最小值为最小值为 _,方向方向_.mgFNF ImgBILmgBmgBILFsinsin方向垂直斜面向上方向垂直斜面向上 IFBILmgBmgBIL 水平向左水平向左28PPT课件四、安培力作用下的平衡问题四、安培力作用下的平衡问题1安培力作为通电导体所受的外力参与受力

16、分安培力作为通电导体所受的外力参与受力分析，产生了通电导体在磁场中的平衡、加速及做析，产生了通电导体在磁场中的平衡、加速及做功问题，这类问题与力学知识联系很紧密，解题功问题，这类问题与力学知识联系很紧密，解题时把安培力等同于重力、弹力、摩擦力等性质力；时把安培力等同于重力、弹力、摩擦力等性质力；对物体进行受力分析时，注意安培力大小和方向对物体进行受力分析时，注意安培力大小和方向的确定；求解时注意对力学中静力学、动力学及的确定；求解时注意对力学中静力学、动力学及功和能等有关知识的综合应用功和能等有关知识的综合应用29PPT课件2在安培力作用下的物体平衡的解决步骤和前面在安培力作用下的物体平衡的解

17、决步骤和前面学习的共点力平衡相似，一般也是先进行受力分学习的共点力平衡相似，一般也是先进行受力分析，再根据共点力平衡的条件列出平衡方程，其析，再根据共点力平衡的条件列出平衡方程，其中重要的是在受力分析过程中不要漏掉了安培中重要的是在受力分析过程中不要漏掉了安培力力3与闭合电路欧姆定律相结合的题目，主要应用：与闭合电路欧姆定律相结合的题目，主要应用：(1)闭合电路欧姆定律；闭合电路欧姆定律；(2)安培力公式安培力公式FILB；(3)物体平衡条件物体平衡条件30PPT课件特别提醒：特别提醒：(1)安培力作为一种性质力，在受力分析时要单独安培力作为一种性质力，在受力分析时要单独分析，不可与其他力混为

18、一谈分析，不可与其他力混为一谈(2)为方便对问题的分析和便于列方程在受力分为方便对问题的分析和便于列方程在受力分析时先将立体图画成平面图，即面成俯视图、剖析时先将立体图画成平面图，即面成俯视图、剖面图或侧视图等面图或侧视图等31PPT课件如图所示，金属杆如图所示，金属杆ab的质量为的质量为m，长为，长为L，通过的电流为通过的电流为I，处在磁感应强度为，处在磁感应强度为B的匀的匀强磁场中，结果强磁场中，结果ab静止在水平导轨上。若静止在水平导轨上。若磁场方向与水平导轨成磁场方向与水平导轨成角，求：角，求：（1）棒）棒ab受到的摩擦力；受到的摩擦力；（2）棒对导轨的压力。）棒对导轨的压力。Bab3

19、2PPT课件NBG GF FN NF F安安33PPT课件六、六、洛伦兹力洛伦兹力1 1、磁场力：、磁场力：2 2、洛伦兹力大小：、洛伦兹力大小：安培力：安培力：洛伦兹力：洛伦兹力：磁场对电流作用（宏观）磁场对电流作用（宏观）一般位置，一般位置，f=qVB=qVB 当当VB，f最大，最大，f=qVB当当VB，f=0与正电荷速度同向与正电荷速度同向与负电荷速度反向与负电荷速度反向注意四指方向：（电流方向）注意四指方向：（电流方向）磁场对运动电荷作用（微观）磁场对运动电荷作用（微观）3 3、洛伦兹力方向：、洛伦兹力方向：左手定则（类似安培力）左手定则（类似安培力）34PPT课件七、七、带电粒子在匀

20、强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动1 1、当、当V VB：f=0，匀速运动匀速运动2 2、当、当V VB：洛伦兹力总是垂直速度，永远不会做功洛伦兹力总是垂直速度，永远不会做功qVBf 35PPT课件运动周期：运动周期：运动性质：匀速圆周运动（运动性质：匀速圆周运动（f为向心力）为向心力）轨道半径：轨道半径：RVmqVB2 mVRqB 2mTqB RV VRT与与、无无关关VR2T 36PPT课件3 3、解题思路、解题思路：（匀速圆周运动）：（匀速圆周运动）圆心半径的确定：圆心半径的确定：运动轨迹中任两点的切线的垂线交点即为圆心运动轨迹中任两点的切线的垂线交点即为圆心飞行时间的确定：飞行时

21、间的确定：周期、圆心角周期、圆心角 回旋角等于偏向角回旋角等于偏向角 运动时间：运动时间：t=（/360）T37PPT课件八、八、综合应用实例分析综合应用实例分析1 1、速度选择器：、速度选择器：与粒子的质量、电量及正负无关与粒子的质量、电量及正负无关EBVEqEqqVBqVBEB qVBEq BEV 2 2、质谱仪：、质谱仪：测定荷质比、元素鉴定分析测定荷质比、元素鉴定分析rVmqVBqUmV2122 22r2BUmq 38PPT课件3 3、回旋加速器：、回旋加速器：不不变变，当当回回qBm2TrV 极板间交变电场周期极板间交变电场周期T等于等于回旋周期回旋周期T回回交变电场中的（加速）运动

22、时间忽略交变电场中的（加速）运动时间忽略qBmVR mRBqmVEk2212222 粒子获得能量：粒子获得能量：qUN 2N为回旋周期数为回旋周期数dRqBmNNTt 2 ：粒粒子子飞飞行行时时间间（回回旋旋）39PPT课件（二）、回旋加速器（二）、回旋加速器V0V1V2V3V4V51、带电粒子在两、带电粒子在两D形盒中回旋周期等于形盒中回旋周期等于两盒狭缝之间高频电两盒狭缝之间高频电场的变化周期，粒子场的变化周期，粒子每经过一个周期，被每经过一个周期，被电场加速二次电场加速二次2、将带电粒子在狭缝之间的运动首尾连接、将带电粒子在狭缝之间的运动首尾连接起来是一个初速度为零的匀加速直线运动起来是

23、一个初速度为零的匀加速直线运动40PPT课件3、带电粒子每经电场加速一次，回旋半径、带电粒子每经电场加速一次，回旋半径就增大一次，每次增加的动能为就增大一次，每次增加的动能为 所有各次半径之比为：所有各次半径之比为：.3214、对于同一回旋加速器，其粒子的回旋的、对于同一回旋加速器，其粒子的回旋的最大半径是相同的。最大半径是相同的。qUKEmRqBmvEqBmv221R2222由最大半径得：qUEn2回旋周数：nTt 所需时间：41PPT课件三、三、综合应用类型题归纳综合应用类型题归纳1 1、直线运动、直线运动：2 2、圆周运动：、圆周运动：受力平衡受力平衡匀速直线运动匀速直线运动如：速度选择

24、器、霍尔效应、磁流体、电磁流量如：速度选择器、霍尔效应、磁流体、电磁流量计计（只讨论匀强磁场）（只讨论匀强磁场）匀强电场、磁场、重力场中：匀强电场、磁场、重力场中：匀速圆周运动匀速圆周运动mgEqEqmg rVmqVBT2 42PPT课件4 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、带电粒子在一、带电粒子在半无界磁场中的半无界磁场中的运动运动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+

25、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43PPT课件一、两个具体问题：一、两个具体问题：1 1、圆心的确定、圆心的确定（1）已知两个速度）已知两个速度方向方向：可找到两条：可找到两条半径，其交点是圆心。半径，其交点是圆心。（2）已知）已知入射方向入射方向和和出射点出射点的位置：的位置：通过入射点作入射方向的垂线，连接入通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作中垂线，交点是圆心。射点和出射点，作中垂线，交点是圆心。2 2、运动时间的确定：、运动时间的确定：2tT关键：确定圆心、半径、圆心角关键

26、：确定圆心、半径、圆心角44PPT课件CDBv 如图所示，在如图所示，在B=9.1x10-4T的匀强磁场中，的匀强磁场中，C、D是垂直是垂直于磁场方向的同一平面上的两于磁场方向的同一平面上的两点，相距点，相距d=0.05m。在磁场中。在磁场中运动的电子经过运动的电子经过C点时的速度点时的速度方向与方向与CD成成=300角，并与角，并与CD在同一平面内，问：在同一平面内，问：(1)若电子后来又经过若电子后来又经过D点，则电子的速度大小是多少？点，则电子的速度大小是多少？(2)电子从电子从C到到D经历的时间是多少？经历的时间是多少？(电子质量电子质量me=9.1x10-31kg，电量，电量e=1.

27、6x10-19C)8.0 x106m/s 6.5x10-9s1、带电粒子在无界磁场中的运动、带电粒子在无界磁场中的运动45PPT课件【例【例1】如图直线如图直线MN上方有磁感应强度为上方有磁感应强度为B的匀强磁场。正、负电子同时从同一点的匀强磁场。正、负电子同时从同一点O以以与与MN成成30角的同样速度角的同样速度v射入磁场（电子射入磁场（电子质量为质量为m，电荷为，电荷为e），它们从磁场中射出时），它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少？相距多远？射出的时间差是多少？MNBOvBemvs2答案为射出点相距答案为射出点相距Bqmt34时间差为时间差为关键是找圆心、找半径和用对称。关键是

28、找圆心、找半径和用对称。2、带电粒子在半无界磁场中的运动、带电粒子在半无界磁场中的运动46PPT课件练习练习1.一个负离子，质量为一个负离子，质量为m，电量大小为，电量大小为q，以速率，以速率v垂直于屏垂直于屏S经过小孔经过小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中，射入存在着匀强磁场的真空室中，如图所示。磁感应强度如图所示。磁感应强度B的方向与离子的运动方向垂直，的方向与离子的运动方向垂直，并垂直于图并垂直于图1中纸面向里中纸面向里.（1）求离子进入磁场后到达屏）求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与上时的位置与O点的距点的距离离.（2）如果离子进入磁场后经过时间）如果离子进入磁场后经过时间t到达位置

29、到达位置P，证明，证明:直线直线OP与离子入射方向之间的夹角与离子入射方向之间的夹角跟跟t的关系是的关系是 tmqB2OBSvP47PPT课件【例【例2】一个质量为一个质量为m电荷量为电荷量为q的带电粒子从的带电粒子从x轴上轴上的的P（a，0）点以速度）点以速度v，沿与，沿与x正方向成正方向成60的方向的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射轴射出第一象限。求匀强磁场的磁感应强度出第一象限。求匀强磁场的磁感应强度B和射出点和射出点的坐标。的坐标。y x oBv v a O/aqmvBBqmvar23,32得射出点坐标为（射出点坐标为（0，）a

30、348PPT课件例：一束电子（电量为例：一束电子（电量为e）以速度）以速度V0垂直射入磁感应强垂直射入磁感应强度为度为B，宽为，宽为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与电子原来入射方向成电子原来入射方向成300角，求：电子的质量和穿过磁角，求：电子的质量和穿过磁场的时间。场的时间。Bv0e d2dBe/v0d/3v0小结：小结：1、两洛伦兹力的交点即圆心、两洛伦兹力的交点即圆心2、偏转角：初末速度的夹角。、偏转角：初末速度的夹角。3、偏转角、偏转角=圆心角圆心角3、穿过矩形磁场区的运动、穿过矩形磁场区的运动49PPT课件例：两板间（长为例：两板间（长为L L，

31、相距为，相距为L L）存在匀强磁场，带）存在匀强磁场，带负电粒子负电粒子q、m以速度以速度V V0 0从方形磁场的中间射入，要从方形磁场的中间射入，要求粒子最终飞出磁场区域，则求粒子最终飞出磁场区域，则B B应满足什么要求？应满足什么要求？Bv0qmLLhttp:/ 如图中圆形区域内存在垂直如图中圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为度为B，现有一电量为，现有一电量为q，质量为，质量为m的正离子从的正离子从a点点，设正离子射出磁场区域，设正离子射出磁场区域的方向与入射方向的夹角为的方向与入射方向的夹角为600，求此正离子在磁场区域内飞行的求此正离子在磁场区域内飞行的时间及射出磁场时的位置。时间及射出磁场时的位置。aoRr2tanBqmtr vRvO/O51PPT课件52PPT课件