磁场
一．知识点梳理
考试要点
基本概念
一、磁场和磁感线（三合一）
1、磁场的来源：磁铁和电流、变化的电场
2、磁场的基本性质：对放入其中的磁铁和电流有力的作用
3、磁场的方向（矢量）
方向的规定：磁针北极的受力方向，磁针静止时N极指向。
4、磁感线：切线～～磁针北极～～磁场方向
5、典型磁场——磁铁磁场和电流磁场（安培定则（右手螺旋定则））
6、磁感线特点：①客观不存在、②外部N极出发到S，部S极到N极③闭合、不相交、
④描述磁场的方向和强弱
二．磁通量（Φ韦伯Wb 标量）
通过磁场中某一面积的磁感线的条数，称为磁通量，或磁通
二．磁通密度（磁感应强度B 特斯拉T 矢量）
大小：通过垂直于磁感线方向的单位面积的磁感线的条数叫磁通密度。
S
B
Φ
= 1 T = 1 Wb / m2
方向：B的方向即为磁感线的切线方向
意义：1、描述磁场的方向和强弱
2、由场的本身性质决定
三．匀强磁场
1、定义：B的大小和方向处处相同，磁感线平行、等距、同向
2、来源：①距离很近的异名磁极之间
②通电螺线管或条形磁铁的部，边缘除外
四．了解一些磁场的强弱
永磁铁―10－3 T，电机和变压器的铁芯中―0.8～1.4 T
超导材料的电流产生的磁场―1000T，地球表面附近―3×10－5～7×10－5 T
比较两个面的磁通的大小关系。如果将底面绕轴L旋转，则磁通量如何变
化？
地球磁场通电直导线周围磁场通电环行导
N S
L
Ⅱ 磁场对电流的作用——安培力
一．安培力的方向 ——（左手定则）伸开左手，使大拇指与四指在同一个平面，并跟四指垂直，让磁感线穿入手心，使四指指向电流的流向，这时大拇指的方向就是导线所受安培力的方向。（向里和向外的表示方法（类比射箭））
规律：（1）左手定则
（2）F ⊥B ，F ⊥I ，F 垂直于B 和I 所决定的平面。但B 、I 不一定垂直
安培力的大小与磁场的方向和电流的方向有关，两者夹角为900时，力最大，夹角为00时，力＝0。猜想由90度到0度力的大小是怎样变化的 二．安培力的大小：匀强磁场，当B ⊥ I 时，F ＝ B I L
在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，电流所受的安培力等于磁感应将度B 、电流I 和导线的长度L 三者的乘积
在非匀强磁场中，公式F ＝BIL 近似适用于很短的一段通电导线 三．磁感应强度的另一种定义 匀强磁场，当B ⊥ I 时，IL
F B 练习
有磁场就有安培力（×） 磁场强的地方安培力一定大（×） 磁感线越密的地方，安培力越大（×） 判断安培力的方向
I
不受力
Ⅲ电流间的相互作用和等效长度 一．电流间的相互作用
总结：通电导线有转向电流同向的趋势
二．等效长度 推导：
水平方向：向左＝F 1 sin α ＝ BIL 1 sin α ＝ B I h 向右＝F 2 sin β ＝ BIL 2 sin β ＝ B I h ?
水平方向平衡
竖直方向：左导 F 1 cos α ＝ BIL 1 cos α 右导 F 2 cos β ＝ BIL 2 cos β ? F ＝ B I L
推广：等效长度为导线两端连线的长度 一 ．洛伦兹力的方向——左手定则：
四指指向正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向
F
同向吸引
F
同向排斥
F
转向同向， 同时靠近
转向同向， 同时靠近
L
S
大拇指指向洛伦兹力的方向 f ⊥ B f ⊥ v
4、q 、v 、B 三者有一个或三个“反向”，则f 变向 若有两个“反向”则f 反向不变
（1）电荷静止，f ＝0（2）v ∥B ，f ＝0（3）v ⊥B ，f 最大
二．洛伦兹力的大小
已知：I ⊥ B 匀强、导线截面积s 、 电荷电量q 、电荷定向移动速率v 单位体积电荷数n 、导线长度L
有：nqsv I = BIL F = 三．洛伦兹力不做功 1、判断三种粒子电荷的正负
2、三个完全相同的金属带电球，同一高度，同时下落
（1）落地速度V 1 ＝ V 3 ＜ V 2 （2）下落时间 t 1 ＝ t 2 ＜ t 3
v
F
v
力向里
v qvB f nsL
F
f B 条件=?=
?
v
e
2
f = 2eBv
⊥
E
B
A
B
四、带 电 粒 子 的 圆 周 运 动 1、运动状态
v ⊥ 匀强B ，忽略重力
f ⊥ v ，洛伦兹力不做功，速率不变 f ＝ q v B ，充当向心力 2．轨道半径和周期
半径qB
mv
r r mv qvB =?=2 周期qB
m T qB mv
r v
r T ππ22=?=
= 周期与速率无关，对于确定的磁场，周期取决于荷质比。 五、电流表构造：
蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地福向分布的．
（2）铝框上绕有线囵，铝框转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针． 六、安培分子电流假说
导体中的电流是由大量的自由电子的定向移动而形成的，而电
流的周国又有磁场，所以电流的磁场应该是由于电荷的运动产生的．那么，磁铁的磁场是否也是由电荷的运动产生的呢？
安培提出在磁铁中分子、原于存在着一种环形电流一一分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体．
磁铁的分子电流的取向大致相同时，对外显磁性；磁铁的分子电流取向杂乱无章时，对外不显磁性。
近代的原子结构理论证实了分子电流的存在．
根据物质的微观结构理论，微粒原子由原子核和核外电子组成，原子核带正电，核外电子带负电，电子在库仑力的作用下，绕核高速旋转，形成分子电流．可见，磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的 三种场力的特点
1、重力的特点：其大小为mg ，方向竖直向下；做功与路径无关，与带电粒子的质量及起、讫点的高度差有关
2、电场力的特点：大小为qE ，方向与E 的方向及电荷的种类有关；做功与路径无关，与带电粒子的带电量及起、终点的电势差有关
3、洛伦兹力的特点：大小与带电粒子的速度、磁感应强度、带电量及速度与磁感应强度间
匀速圆周运动
的夹角有关，方向垂直于B和V决定的平面；无论带电粒子在磁场中做什么运动，洛伦兹力都不做功
一、速度选择器的原理
1、原理图
2、带电粒子的受力特点：电场力F与洛仑兹力f方向相反
3、带电粒子匀速通过速度选择器的条件：带电粒子匀速通过速度选择器是指粒子从S1水平射入，沿直线匀速通过叠加场区，并从S2水平射出。
从力的角度看，电场力F与洛仑兹力f平衡，即BqV
qE=推出
B
E
V=
二．质谱仪——分离同位素测定荷质比的仪器
经速度选择器的各种带电粒子，射入偏转磁场（B′），不同电性，
不同荷质比的粒子就会沉积在不同的地方．由qE=qvB，
R
v
m
B
qv
2
='s=2R，联立，得不同粒子的荷质比
即与沉积处离出口的距离s成反比．
三、磁流体发电机
磁流体发电——高速的等离子流射入平行板中间的匀强磁场区
域，在洛仑兹力作用下使正、负电荷分别聚集在A、B两板，于
是在板间形成电场．当板间电场对电荷的作用力等于电荷所受的
洛仑兹力时，两板间形成一定的电势差．合上电键S后，就能对
负载供电．
由qvB=qE 和U=Ed，得两板间的电势差（电源电动势）为ε=U=vBd．即决定于两板间距，板间磁感强度和入射离子的速度．
＋
V
f
F
U
加速电场
带电粒子束
V
◎
◎
＋
－
偏转电场E
× × × × ×
× × × × ×
× × × × ×
× × × × ×
偏转磁场B
＋q
S2
S1
四、电磁流量计
如图所示为电磁流量计的示意图，直径为d 的非磁性材料制成的圆形导管，有可以导电的液体流动，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直液体流动方向而穿过一段圆形管道。若测得管壁a 、b 两点的电势差为U ，试求管中液体的流量Q 为多少m 3/s 解qVB d U q =； V d Q 241π= 得 B
dU Q 4π= 五、霍尔效应
如图所示，厚度为h ，宽度为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A 和下侧面A ’会产生电势差。这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时，电势差U 、电流I 的B 的关系为：
d
IB
K
U =式中的比例系数K 称为霍尔系数。 霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场。横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的静电力。当静电力与洛仑兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。 六、测定电子的比荷
在实验中，汤姆生采用了如图所示的阴
极射线管，从电子枪C 出来的电子经过
A 、
B 间的电场加速后，水平射入长度为L 的D 、E 平行板间，接着在荧光屏F 中
心出现荧光斑。若在D 、E 间加上方向向下、场强为E 的匀强电场，电子将向
上偏转；如果再利用通电线圈在D 、E
电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为
B 的匀强磁场（图中未画出）荧光斑恰好回到荧光屏中心。接着再去掉电场，电子向下偏转，偏转角为θ。 七、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
1932年美国物理学家应用了带电粒子在磁场中运动的特点发明了回旋加速器，其原理如图所示。A 0处带正电的粒子源发出带正电的粒子以速度v 0垂直进入匀强磁场，在磁场中匀速转动半个周期，到达A 1时，在A 1 A 1/处造成向上的电场，粒子被加速，速率由v 0增加到v 1，然后粒子以v 1在磁场中匀速转动半个周期，到达A 2/时，在A 2/ A 2处造成向下的电场，粒子又一次被加速，速率由v 1增加到v 2，如此继续下去，每当粒子经过A A /的交界面时都是它被加速，从而速度不断地增加。带电粒子在磁场中作匀速圆周运动的周期为qB
T ｍ
π2=
，为
× × × × ×
× × × × ×
高中物理《磁场》典型题(经典推荐) 一、单项选择题 1．下列说法中正确的是（ ） A ．在静电场中电场强度为零的位置，电势也一定为零 B ．放在静电场中某点的检验电荷所带的电荷量q 发生变化时，该检验电荷所受电场力F 与其电荷量q 的比值保持不变 C ．在空间某位置放入一小段检验电流元，若这一小段检验电流元不受磁场力作用，则该位置的磁感应强度大小一定为零 D ．磁场中某点磁感应强度的方向，由放在该点的一小段检验电流元所受磁场力方向决定 2．物理关系式不仅反映了物理量之间的关系，也确定了单位间的关系。如关系式U=IR ，既反映了电压、电流和电阻之间的关系，也确定了V （伏）与A （安）和Ω（欧）的乘积等效。现有物理量单位：m （米）、s （秒）、N （牛）、J （焦）、W （瓦）、C （库）、F （法）、A （安）、Ω（欧）和T （特） ，由他们组合成的单位都与电压单位V （伏）等效的是( ) A ．J/C 和N/C B ．C/F 和/s m T 2? C ．W/A 和m/s T C ?? D ．ΩW ?和m A T ?? 3．如图所示，重力均为G 的两条形磁铁分别用细线A 和B 悬挂在水平的天 花板上，静止时，A 线的张力为F 1，B 线的张力为F 2，则（ ） A ．F 1 =2G ，F 2=G B ．F 1 =2G ，F 2>G C ．F 1<2G ，F 2 >G D ．F 1 >2G ，F 2 >G 4．一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1s 时间内均匀地增大到原来的两倍，接着保持增大后的磁感应强度不变，在1s 时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半，先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为（ ） A ．1/2 B ．1 C ．2 D ．4 5．如图所示，矩形MNPQ 区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场，有5个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁场，在纸面内做匀速圆周运动，运动轨迹为相应的圆弧，这些粒子的质量，电荷量以及速度大小如下表所示，由以上信息可知，从图中a 、b 、c 处进入
高考物理最新电磁学知识点之磁场难题汇编附答案 一、选择题 1．电荷在磁场中运动时受到洛仑兹力的方向如图所示，其中正确的是（）A．B．C．D． .其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两2．回旋加速器是加速带电粒子的装置 个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加 速,两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,如图所示,要增大带电粒子射出时的动能,则 下列说法中正确的是( ) A．减小磁场的磁感应强度 B．增大匀强电场间的加速电压 C．增大D形金属盒的半径 D．减小狭缝间的距离 3．如图甲是磁电式电流表的结构图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布。线圈中a、b两条导线长度均为l，未通电流时，a、b处于图乙所示位置，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B。通电后，a导线中电流方向垂直纸面向外，大小为I，则（） A．该磁场是匀强磁场 B．线圈平面总与磁场方向垂直 C．线圈将逆时针转动 D．a导线受到的安培力大小始终为BI l 4．笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件．当显示屏开启时磁体远离霍 尔元件，电脑正常工作：当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状
态．如图所示，一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为υ．当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭．则元件的（） A．前表面的电势比后表面的低 B．前、后表面间的电压U与υ无关 C．前、后表面间的电压U与c成正比 D．自由电子受到的洛伦兹力大小为eU a 5．下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（） A．图甲是通电导线周围存在磁场的实验。这一现象是物理学家法拉第通过实验首先发现B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生大量热量，从而冶炼金属C．图丙是李辉用多用电表的欧姆挡测量变压器线圈的电阻刘伟手握线圈裸露的两端协助测量，李辉把表笔与线圈断开瞬间，刘伟觉得有电击说明欧姆挡内电池电动势很高 D．图丁是微安表的表头，在运输时要把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理 6．教师在课堂上做了两个小实验，让小明同学印象深刻。第一个实验叫做“旋转的液体”，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，把它们分别与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水，如果把玻璃皿放在磁场中，液体就会旋转起来，如图甲所示。第二个实验叫做“振动的弹簧”，把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，通电后，发现弹簧不断上下振动，如图乙所示。下列关于这两个趣味实验的说法正确的是（） A．图甲中，从上往下看，液体沿顺时针方向旋转
寒假磁场题组练习 题组一 1．如图所示，在xOy平面内，y ≥ 0的区域有垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m、带电量大小为q的粒子从原点O沿与x轴正方向成60°角方向以v0射入，粒子的重力不计，求带电粒子在磁场中运动的时间和带电粒子离开磁场时的位置。 在着沿ad方向的匀强电场，场强大小为E，一粒子源不断地从a处的小孔沿 ab方向向盒内发射相同的带电粒子，粒子的初速度为v0，经电场作用后恰好 从e处的小孔射出，现撤去电场，在盒子中加一方向垂直于纸面的匀强磁场， 磁感应强度大小为B（图中未画出），粒子仍恰好从e孔射出。（带电粒子的重 力和粒子之间的相互作用均可忽略不计） （1）所加的磁场的方向如何？ （2）电场强度E与磁感应强度B的比值为多大？ 题组二 4．如图所示的坐标平面内，在y轴的左侧存在垂直纸面向外、磁感应强度大小B1 = T的匀强磁场，在y 轴的右侧存在垂直纸面向里、宽度d = m的匀强磁场B2。某时刻一质量m = ×10-8 kg、电量q = +×10-4 C的带电微粒（重力可忽略不计），从x轴上坐标为（ m，0）的P点以速度v = ×103 m/s沿y轴正方 向运动。试求： （1）微粒在y轴的左侧磁场中运动的轨道半径； （2）微粒第一次经过y轴时速度方向与y轴正方向的夹角； （3）要使微粒不能从右侧磁场边界飞出,B2应满足的条件。 5．图中左边有一对平行金属板，两板相距为d，电压为U；两板之间有匀强磁场，磁场应强度大小为B0，
方向平行于板面并垂直于纸面朝里。图中右边有一边长为a 的正三角形区域EFG （EF 边与金属板垂直），在此区域内及其边界上也有匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面朝里。假设一系列电荷量为q 的正离子沿平行于金属板面，垂直于磁场的方向射入金属板之间，沿同一方向射出金属板之间的区域，并经EF 边中点H 射入磁场区域。不计重力。 （1）已知这些离子中的离子甲到达磁场边界EG 后，从边界EF 穿出磁场，求离子甲的质量。 （2）已知这些离子中的离子乙从EG 边上的I 点（图中未画出）穿出磁场，且GI 长为3a /4，求离子乙的质量。 （3）若这些离子中的最轻离子的质量等于离子甲质量的一半，而离子乙的质量是最大的，问磁场边界上什么区域内可能有离子到达。 题组三 7．如图所示，在一个圆形区域内，两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布 在以直径A 2A 4为边界的两个半圆形区域I 、II 中，A 2A 4与A 1A 3的夹角为60°。一质量为m 、带电荷量为＋q 的粒子以某一速度从I 区的边缘点A 1处沿与A 1A 3成30°角的方向射入磁场，随后该粒子以垂直于A 2A 4的方向经过圆心O 进入II 区，最 后再从A 4处射出磁场。已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t ，求I 区和II 区中磁感应强度的大小（忽略粒子重力）。 8．如图所示，在以O 为圆心，内外半径分别为R 1和R 2的圆环区域内，存在辐射状电场和垂直纸面的匀强磁场，内外圆间的电势差U 为常量，R 1＝R 0，R 2＝3R 0，一电荷量为+q ，质量为m 的粒子从内圆上的A 点进入该区域，不计重力。 （1）已知粒子从外圆上以速度射出，求粒子在A 点的初速度的大小； （2）若撤去电场，如图（b ）,已知粒子从OA 延长线与外圆的交点C 以速度射出，方向与OA 延长线成45°角，求磁感应强度的大小及粒子在磁场中运动的时间； （3）在图（b ）中，若粒子从A 点进入磁场，速度大小为，方向不确定，要使粒子一定能够从外圆射出，磁感应强度应小于多少？ A 23
高中物理新课程磁现象和磁场教学设 计案例 高中物理新课程磁现象和磁场教学设计案例 发布者：李昌茂 内容:选修3-1第三章《磁现象和磁场》(普通高中课程标准实验教科书) 教材分析 磁现象和磁场是新教材中磁场章节的第一节课，从整个章节的知识安排来看，本节是此章的知识预备阶段，是本章后期学习的基础，是让学生建立学习磁知识兴趣的第一课，也是让学生建立电磁相互联系这一观点很重要的一节课，为以后学习电磁感应等知识提供铺垫。整节课主要侧重要学生对生活中的一些磁现象的了解如我国古代在磁方面所取得的成就、生活中熟悉的地磁场和其他天体的磁场（太阳、月亮等），故本节课首先应通过学生自己总结生活中与磁有关的现象。电流磁效应现象和磁场对通电导线作用的教育是学生树立起事物之间存在普遍联系观点的重要教学点，是学生在以后学习物理、
研究物理问题中应有的一种思想和观点。 学生分析 磁场的基本知识在初中学习中已经有所接触，学生在生活中对磁现象的了解也有一定的基础。但磁之间的相互作用毕竟是抽象的，并且大部分学生可能知道电与磁的联系，但没有用一种普遍联系的观点去看电与磁的关系，也没有一种自主的能力去用物理的思想推理实验现象和理论的联系。学生对磁场在现实生活中的应用是比较感兴趣的，故通过多媒体手段让学生能了解地磁场、太阳的磁场和自然界的一些现象的联系（如黑子、极光等），满足学生渴望获取新知识的需求。 教学目标 一、知识与技能 1、让学生自己总结生活中与磁有关的现象，了解现实生活中的各种磁现象和应用，培养学生的总结、归纳能力。 2、通过实验了解磁与磁、磁与电的相互作用，掌握电流磁效应现象。使学生具有普遍联系事物的能力，培养观察实验能力和分析、推理等思维能力。
磁场 第一节我们周围的磁现象 知识点回顾： 1、地磁场 （1）地球磁体的北（N）极位于地理南极附近，地球磁体的南（S）极位于地理北极附近。（2）地球磁体的磁场分布与条形磁铁的磁场相似。 （3）地磁两极与地理两极并不完全重合，存在偏差。 2、磁性材料 （1）按去磁的难易程度划分可分为硬磁性材料和软磁性材料。 （2）按材料所含化学成分划分可分为和。 （3）硬磁性材料剩磁明显，常用来制造等。 （4）软磁性材料剩磁不明显，常用来制造等。 知识点1：磁现象 一切与磁有关的现象都可称为磁现象。磁在我们的生活、生产和科技中有着广泛的应用，归纳大致分为： （1）利用磁体对铁、钴、镍等磁性物质的吸引力； （2）利用磁体对通电线圈的作用力； （3）利用磁化现象记录信息。 知识点2：地磁场（重点） 地球由于本身具有磁性而在其周围形成的磁场叫地磁场。关于地磁场的起源，目前还没有令人满意的答案。一种观点认为，地磁场是由于地核中熔融金属的运动产生的，而且熔融金属运动方向的变化会引起地磁场方向的变化。科学研究发现，从地球形成迄今的漫长年代里，地磁极曾多次发生极性倒转的现象。 地磁场具有这样的特点： （1）地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近； （2）地磁场与条形磁铁产生的磁场相似，但地磁场磁性很弱； （3）地磁场对宇宙射线的作用，保护生命（极光、宇宙射线的伤害）；地磁场对生物活动的影响（迁徙动物的走南闯北如信鸽，但候鸟南飞确是受气候的影响的，不是磁场）拓展： 地磁两极与地理两极并不重合，存在地磁偏角。这种现象最早是由我国北宋的学者沈括在《梦溪笔谈》中提出的，比西方早400多年。 并不是所有的天体都有和地球一样的磁性，如火星就没有磁性 知识点3：磁性材料 磁性材料一般指铁磁性物质。按去磁的难易程度，磁性材料可分为硬磁性材料和软磁性材料。硬磁性材料具有很强的剩磁，不易去磁，一般用于制造永磁体，如扬声器、计算机硬盘、信用卡、饭卡等；软磁性材料没有明显的剩磁，退磁快，常用于制造电磁铁、电动机、发电机、磁头等。 易忽略点：怎样区分磁性材料 如何判断给定的物体是采用硬磁性材料还是软磁性材料是学习中容易出错的地方。解决此类问题关键有两点： 1、明确所给物体的功能和原理； 2、熟悉这两种磁性材料的特点。
高中物理磁场大题 一．解答题（共30小题） 1．如图甲所示，建立Oxy坐标系，两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称，极板长度和板间距均为l，第一四象限有磁场，方向垂直于Oxy平面向里．位于极板左侧的粒子源沿x轴间右连续发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子在0～3t0时间内两板间加上如图乙所示的电压（不考虑极边缘的影响）．已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时刻经极板边缘射入磁场．上述m、q、l、t0、B为已知量．（不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况） （1）求电压U0的大小． （2）求t0时进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径． （3）何时射入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短？求此最短时间．2．如图所示，在xOy平面内，0＜x＜2L的区域内有一方向竖直向上的匀强电场，2L＜x＜3L的区域内有一方向竖直向下的匀强电场，两电场强度大小相等．x＞3L 的区域内有一方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场．某时刻，一带正电的粒子从坐标原点以沿x轴正方向的初速度v0进入电场；之后的另一时刻，一带负电粒子以同样的初速度从坐标原点进入电场．正、负粒子从电场进入磁场时速度方向与电场和磁场边界的夹角分别为60°和30°，两粒子在磁场中分别运动半周后在某点相遇．已经两粒子的重力以及两粒子之间的相互作用都可忽略不计，两粒子带电量大小相等．求： （1）正、负粒子的质量之比m1：m2； （2）两粒子相遇的位置P点的坐标；
（3）两粒子先后进入电场的时间差． 3．如图所示，相距为R的两块平行金属板M、N正对着放置，s1、s2分别为M、N板上的小孔，s1、s2、O三点共线，它们的连线垂直M、N，且s2O=R．以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场．D为收集板，板上各点到O点的距离以及板两端点的距离都为2R，板两端点的连线垂直M、N板．质量为m、带电量为+q的粒子，经s1进入M、N间的电场后，通过s2进入磁场．粒子在s1处的速度和粒子所受的重力均不计． （1）当M、N间的电压为U时，求粒子进入磁场时速度的大小υ； （2）若粒子恰好打在收集板D的中点上，求M、N间的电压值U0； （3）当M、N间的电压不同时，粒子从s1到打在D上经历的时间t会不同，求t的最小值． 4．如图所示，直角坐标系xoy位于竖直平面内，在?m≤x≤0的区域内有磁感应强度大小B=4.0×10﹣4T、方向垂直于纸面向里的条形匀强磁场，其左边界与x轴交于P点；在x＞0的区域内有电场强度大小E=4N/C、方向沿y轴正方向的条形匀强电场，其宽度d=2m．一质量m=6.4×10﹣27kg、电荷量q=﹣3.2×10?19C 的带电粒子从P点以速度v=4×104m/s，沿与x轴正方向成α=60°角射入磁场，经电场偏转最终通过x轴上的Q点（图中未标出），不计粒子重力．求：
0 0.05 I /A U /V 0.10 0.15 0.20 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0.25 高中物理实验难题集 1.用测力探头和计算机组成的实验装置来测定单摆摆动过程中摆线受到的拉力(单摆摆角小于 5o)，计算机屏幕上得 到如图a 所示的F –t 图象。然后将单摆挂在测力探头上，使单摆保持静止，得到如图b 所示的F –t 图象。那么： （1）、此单摆的周期为 0.8s 秒。 （2）、设摆球在最低点时Ep=0，已测得当地重力加速度为g ，单摆的周期用T 表示，那么测得此单摆摆动时的机械能E 的表达式是：（ BD ） 2某学习小组通过实验来研究电器元件Z 的伏安特性曲线。他们在实验中测得电器元件Z 两端的电压与通过它的电流 的数据如下表： 现备有下列器材：A ．内阻不计的6V 电源； B ．量程为0～3A 的理想电流表； C ．量程为0～0.6A 的理想电流表； D ．量程为0～3V 的理想电压表； E ．阻值为0～10Ω，额定电流为3A 的滑动变阻器； F ．电键和导线若干。 （1）这个实验小组在实验中电流表选的是 C 。（填器材前面的字母） （2）分析上表内实验数据可知，在方框内画出实验电路图 （3）利用表格中数据绘出的电器元件Z 的伏安特性曲线 如图所示，分析曲线可知该电器元件Z 的电阻随 U 变大而 变大 （填“变大”、“变小”或“不变” ）； （4）若把用电器Z 接入如图所示的电路中时，电流表的读数为0.10A ，已知A 、B 两端电压恒为1.5V ，则定值电阻R 0阻值为____10____Ω。 U /V 0.0 0.2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 I /A 0.000 0.050 0.100 0.150 0.180 0.195 0.205 0.215 A R 0 Z A B A Z A V 甲 Z A V 乙
一、 磁场 知识要点 1.磁场的产生 ⑴磁极周围有磁场。 ⑵电流周围有磁场（奥斯特）。 安培提出分子电流假说（又叫磁性起源假说），认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的。（不等于说所有磁场都是由运动电荷产生的。） ⑶变化的电场在周围空间产生磁场（麦克斯韦）。 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 ）。 磁感应强度是矢量。单位是特斯拉，符号为T ，1T=1N/(A ?m)=1kg/(A ?s 2 ) 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?m2=1V?s=1kg?m2/(A?s2)。 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 sinα。 地球磁场通电直导线周围磁场通电环行导线周围磁场
第三章磁场 全章教学设计 全章教学内容分析 我们生活在磁的世界里，但是磁对我们来说，依然相当神秘。本章从磁现象和电流磁效应导入磁场，首先介绍了磁场的性质及描述，进而研究磁场对通电导线和运动电荷的作用力。最后介绍带电粒子在磁场中的运动。全章的知识结构始终遵循“从充满问题的现象入手，从实验中发现本质，从本质中体会应用”这一思路。 磁场对电流的作用——安培力在本章中起着承上启下的作用，它不仅是磁场性质的重要体现，而且是学习电流表工作原理和推导洛伦兹力公式的基础，还是电磁感应动态分析的重要组成部分。在洛伦兹力公式的处理上，教材从“磁场对电流有力的作用”和“电流是由电荷的定向移动形成的”这两个事实出发，提出磁场对运动电荷有作用力的设想，然后用实验来验证，在此基础上引入洛伦兹力概念，并借助电流的微观模型推导洛伦兹力。一般情况下，带电粒子在磁场中的运动比较复杂，它被广泛运用于探索物质的微观结构图相互作用并且在现代科技中有着广泛的应用。教材结合显像管、质谱仪、回旋加速器应用实例主要介绍了带电粒子垂直进入匀强磁场中的匀速圆周运动，旨在让学生掌握粒子运动与控制的研究方法。 课标要求 1．内容标准 (1)列举磁现象在生活和生产中的应用。了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。关注与磁相关的现代技术发展。 例1：观察计算机磁盘驱动器的结构，大致了解其工作原理。 (2)了解磁场，知道磁感应强度和磁通量。会用磁感线描述磁场。 例2：了解地磁场的分布、变化，及其对人类生活的影响。 (3)会判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向。 (4)通过实验认识安培力，会判断安培力的方向。会计算匀强磁场中安培力的大小。 例3：利用电流天平或其他简易装置，测量或比较磁场力。 例4：了解磁电式电表的结构和工作原理。 (5)通过实验认识洛伦兹力。会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。了解电子束的磁偏转原理及其在科学技术中的应用。 例5：观察阴极射线在磁场中的偏转。 例6：了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。 (6)认识电磁现象的研究在社会发展中的作用。 2．活动建议 (1)用电磁继电器安装一个自动控制电路。 (2)观察电视显像管偏转线圈的结构，讨论控制电子束偏转的原理。 知识版块及知识结构 磁场的概念→磁场的描述→磁场对通电导线的作用力→磁场对运动电荷的作用力→带电粒子在匀强磁场中的运动 知识结构图
随堂练习 一．选择题（共6小题） 1．（2013?黑龙江模拟）如图所示，直导线中通有方向向右的电流，在该导线正下方有一个电子正以速度v向右运动。重力忽略不计，则电子的运动情况将是（） A．电子向上偏转，速率不变 B．电子向下偏转，速率改变 C．电子向下偏转，速率不变 D．电子向上偏转，速率改变 2．（2012?通州区模拟）空间中存在着竖直向下的匀强磁场，如图所示，一带正电粒子（不计重力）垂直于磁场方向以初速度v射入磁场后，运动轨迹将（） A．向上偏转B．向下偏转 C．向纸面内偏转D．向纸面外偏转 3．（2011?江苏校级学业考试）如图所示，关于对带电粒子在匀强磁场中运动的方向描述正确的是（） A．B． C．D． 4．（2018秋?佛山期末）如图所示，在半径为R的圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，ab是圆的直径，磁场的磁感应强度为B，一质量为m、带电量为q的粒子从a点射入磁场，速度大小为v、方向与ab成30°角时，恰好从b点飞出磁场，则粒子在磁场中运动的时间为（）
A ．2πR 3v B ．2πR v C ．2πm qB D ．πm 6qB 5．（2019?江苏三模）如图所示为回旋加速器示意图，利用回旋加速器对12H 粒子进行加速，此时D 形盒中的磁场的磁感应强度大小为B ，D 形盒缝隙间电场变化周期为T ，加速电压为U ．忽略相对论效应和粒子在D 形盒缝隙间的运动时间，下列说法正确的是（ ） A ．保持 B 、U 和T 不变，该回旋加速器可以加速质子 B ．只增大加速电压U ， 12H 粒子获得的最大动能增大 C ．只增大加速电压U ，12H 粒子在回旋加速器中运动的时间变短 D ．回旋加速器只能加速带正电的粒子，不能加速带负电的粒子 6．（2018秋?益阳期末）如图所示，在正交的匀强电场和磁场的区域内（磁场水平向里），有一离子恰能沿直线飞过此区域（不计离子重力）（ ） A ．若离子带正电，E 方向应向下 B ．若离子带负电，E 方向应向上 C ．若离子带正电，E 方向应向上 D ．不管离子带何种电， E 方向都向上 二．多选题（共2小题） 7．（2014秋?阳泉期末）在下图所示的四幅图中，正确标明了带正电的粒子所受洛伦兹力F 方向的是（ ） A ． B ．
《磁场》学习效果自我评估检测题一 班级 姓名 一、选择题（本题共8小题，每小题至少有一答案正确,) １、如图所示，一束带负电粒子沿着水平方向向右飞过磁针正上方, 磁针Ｎ极将………（ ) A 、向纸内偏转 B 、向纸外偏转 C 、不动 D 、无法确定 2、下列说法正确的是………………………………………………………………………( ） A 、磁感线上某点切线方向就是该点磁感强度方向 B 、沿着磁感线方向磁感强度越来越小 C 、磁感线越密的地方磁感强度越大 D 、磁感线是客观存在的真实曲线 3、下列说法正确的是………………………………………………………………………（ ) A 、一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处磁感强度为零 B 、由IL F B = 可知，磁感强度大小与放入该处的通电导线I 、L 的乘积成反比 Ｃ、因为IL F B =，故导线中电流越大,其周围磁感强度越小 D 、磁感强度大小和方向跟放在磁场中通电导线所受力的大小和方向无关 ４、关于洛伦兹力,以下说法正确的是……………………………………………………( ) A 、带电粒子运动时不受洛伦兹力作用，则该处的磁感强度为零 Ｂ、磁感强度、洛伦兹力、粒子的速度三者之间一定两两垂直 C 、洛伦兹力不会改变运动电荷的速度 D 、洛伦兹力对运动电荷一定不做功 5、在回旋加速器中……………………………………………………………………………（ A 、电场用来加速带电粒子，磁场则使带电粒子旋转 B 、电场和磁场同时用来加速带粒子 Ｃ、在确定的交流电源下，回旋加速器的半径越大，同一带电粒子获得的动能越大 D 、同一带电粒子得到的最大动能只与交流电源的电压大小有关,而与电源的频率无关 6、如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在它的正中央上方固定一直导线,导线与磁场垂直，若给导线通以垂直于纸面向里的电流，则………………………………………（ ) A 、磁铁对桌面压力增大 B 、磁场对桌面压力减小 C 、桌面对磁铁没有摩擦力 Ｄ、磁铁所受合力不为零 7、如图,a 、b 、c 、ｄ是四根长度相同，等间距地被竖直固定在同一平面上的通电长直导线,当它们通以大小相等,方向如图的电流时，各导线所受磁场力的合力情况是( ） Ａ、导线ａ受力方向向左 B 、导线ｂ受力方向向左 C 、导线c 受力方向向左 D 、导线d 受力方向向右 ８、一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场,粒子的一段径迹如图所示，径迹上的每一小段都可近似看成圆弧，由于带电粒子使沿途的空气电离,粒子的能量逐渐减小,(电荷不变），从图中可以确定…………………………………………………………（ ) v N I
2．如图所示,带正电的物块Ａ放在不带电的小车B上,开始时都静止,处于垂直纸面向里的匀强磁场中．ｔ=0时加一个水平恒力Ｆ向右拉小车B，t=t1时A相对于B开始滑动．已知地面是光滑的.ＡＢ间粗糙，A带电量保持不变，小车足够长．从ｔ＝0开始A、B的速度﹣时间图象,下面哪个可能正确(） A. Ｂ． C. D． 解答：解:分三个阶段分析本题中A、B运动情况： 开始时A与B没有相对运动,因此一起匀加速运动.A所受洛伦兹力向上,随着速度的增加而增加,对A 根据牛顿第二定律有：ｆ=ｍa．即静摩擦力提供其加速度，随着向上洛伦兹力的增加,因此Ａ与Ｂ之间的压力减小，最大静摩擦力减小,当A、B之间的最大静摩擦力都不能提供Ａ的加速度时,此时ＡB将发生相对滑动. 当Ａ、B发生发生相对滑动时,由于向上的洛伦兹力继续增加,因此A与Ｂ之间的滑动摩擦力减小,故Ａ的加速度逐渐减小,Ｂ的加速度逐渐增大． 当A所受洛伦兹力等于其重力时，A与B恰好脱离，此时Ａ将匀速运动,B将以更大的加速度匀加速运动. 综上分析结合v﹣t图象特点可知ABＤ错误，Ｃ正确．故选C. ３.如图所示，纸面内有宽为L水平向右飞行的带电粒子流，粒子质量为m，电量为+q，速率为v0,不考虑粒子的重力及相互间的作用,要使粒子都汇聚到一点，可以在粒子流的右侧虚线框内设计一匀强磁场区域，则磁场区域的形状 及对应的磁感应强度可以是哪一种（)(其中B0＝,A、Ｃ、Ｄ选项中曲线均为半径是L 的圆弧,B选项中曲线为半径是的圆） A. B．Ｃ. D. 解答:解:由于带电粒子流的速度均相同，则当飞入Ａ、B、C这三个选项中的磁场时，它们的轨迹对应的半径均相同.唯有Ｄ选项因为磁场是2B０，它的半径是之前半径的2倍.然而当粒子射入B、C两选项时,均不可能汇聚于同一点.而D选项粒子是向上偏转,但仍不能汇聚一点.所以只有Ａ选项，能汇聚于一点． 故选:Ａ
磁场 一．知识点梳理 考试要点 基本概念 一、磁场和磁感线（三合一） 1、磁场的来源：磁铁和电流、变化的电场 2、磁场的基本性质：对放入其中的磁铁和电流有力的作用 3、磁场的方向（矢量） 方向的规定：磁针北极的受力方向，磁针静止时N极指向。
4、磁感线：切线～～磁针北极～～磁场方向 5、典型磁场——磁铁磁场和电流磁场（安培定则（右手螺旋定则）） 6、磁感线特点：①客观不存在、②外部N极出发到S，部S极到N极③闭合、不相交、 ④描述磁场的方向和强弱 二．磁通量（Φ韦伯Wb 标量） 通过磁场中某一面积的磁感线的条数，称为磁通量，或磁通 二．磁通密度（磁感应强度B 特斯拉T 矢量） 大小：通过垂直于磁感线方向的单位面积的磁感线的条数叫磁通密度。 S B Φ = 1 T = 1 Wb / m2 方向：B的方向即为磁感线的切线方向 意义：1、描述磁场的方向和强弱 2、由场的本身性质决定 三．匀强磁场 1、定义：B的大小和方向处处相同，磁感线平行、等距、同向 2、来源：①距离很近的异名磁极之间 ②通电螺线管或条形磁铁的部，边缘除外 四．了解一些磁场的强弱 永磁铁―10－3 T，电机和变压器的铁芯中―0.8～1.4 T 超导材料的电流产生的磁场―1000T，地球表面附近―3×10－5～7×10－5 T 比较两个面的磁通的大小关系。如果将底面绕轴L旋转，则磁通量如何变 化？ 地球磁场通电直导线周围磁场通电环行导 N S L
Ⅱ 磁场对电流的作用——安培力 一．安培力的方向 ——（左手定则）伸开左手，使大拇指与四指在同一个平面，并跟四指垂直，让磁感线穿入手心，使四指指向电流的流向，这时大拇指的方向就是导线所受安培力的方向。（向里和向外的表示方法（类比射箭）） 规律：（1）左手定则 （2）F ⊥B ，F ⊥I ，F 垂直于B 和I 所决定的平面。但B 、I 不一定垂直 安培力的大小与磁场的方向和电流的方向有关，两者夹角为900时，力最大，夹角为00时，力＝0。猜想由90度到0度力的大小是怎样变化的 二．安培力的大小：匀强磁场，当B ⊥ I 时，F ＝ B I L 在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，电流所受的安培力等于磁感应将度B 、电流I 和导线的长度L 三者的乘积 在非匀强磁场中，公式F ＝BIL 近似适用于很短的一段通电导线 三．磁感应强度的另一种定义 匀强磁场，当B ⊥ I 时，IL F B 练习 有磁场就有安培力（×） 磁场强的地方安培力一定大（×） 磁感线越密的地方，安培力越大（×） 判断安培力的方向 I 不受力
第三章第一节磁现象和磁场 【课前预习纲要】 【预习导学】 1、在初中我们已接触了一些磁有关的知识，生活中有哪些与磁有关的现象和应 用？ 2、磁场的基本特性是什么？ 3、磁感线的作用是什么？磁感线的方向是怎样规定的？ 4、指南针的原理是什么？ 【基础自测】 1、一根条形磁铁从中间断开后，每半段磁铁磁极的个数是（） A．一个 B．两个 C．零 D．上述三种都可能 2、下列说法中错误的是（） A．磁感线是磁场中实际存在的曲线 B．磁体周围的磁感线都是从磁体北极出来回到磁体的南极 C．磁场虽然看不见，摸不到，在磁体周围确实存在着磁场 D．磁感线是一种假想曲线，是不存在的 3、条形磁铁周围存在着磁场，在右图中能正确表示所 在点磁感线方向的小磁针是（） A.小磁针A、B B.小磁针B、C C.小磁针C、D D.小磁针A、D 4、地球是一个大磁体，它的磁场分布情况与一个条形磁铁的磁场分布情况相似，以下说法正确的是( ) A.地磁场的方向是沿地球上经线方向的 B.地磁场的方向是与地面平行的 C.地磁场的方向是从北向南方向的 D.在地磁南极上空，地磁场的方向是竖直向下的 【课内学习纲要】 【要点简析】 一．磁现象 1．磁性：磁铁能吸引铁、钴、镍等物质，磁体的这种性质叫做磁性． 2．磁体：具有磁性的物质叫磁体． 3．磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极．每个磁体都有两个磁极 4．磁体的指向性：可以在水平面上自由转动的条形磁体或小磁针静止时，总是一端指南，另一端指北；指南的磁极叫南极，用“S”表示，指北的磁极叫北
极，用“N”表示． 5．磁极间的作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引． 6．磁化：一些物体在或的作用下会获得这种现象叫做磁化．7.像软铁之类的物质获得磁性后磁性易消失，称之为软磁体；钢获得磁性后磁性不易消失，称之为硬磁体。实验室用的永磁体应该用磁体材料。 二．磁场 1.磁场：磁体或通电导体的周围存在的一种特殊物质，能够传递磁体 与磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之 间的_________。 2.基本性质：对放入其中的_____或_________产生力的作用。 3.产生： (1)磁体周围。 (2)通电导体的周围——电流的磁效应。 三、地球的磁场 1.地磁场 地球本身是一个_____，在其周围产生的磁场叫做地磁场。 2.地磁两极和地理两极的关系 地磁南极(S极)在地理____附近，地磁北极(N极)在地理___附近，二者并不重合。 【典例精析】 一、磁现象和电流的磁效应 例1：物理实验都需要有一定的控制条件。奥斯特做电流磁效应实验时，应排除地磁场对实验的影响。关于奥斯特的实验，下列说法中正确的是( ) A.该实验必须在地球赤道上进行 B.通电直导线应该竖直放置 C.通电直导线应该水平东西方向放置 D.通电直导线应该水平南北方向放置 练习1：实验表明：磁体能吸引一元硬币，对这种现象的解释正确的是( ) A.硬币一定是铁做的，因为磁体能吸引铁 B.硬币一定是铝做的，因为磁体能吸引铝 C.磁体的磁性越强，能够吸引的物质种类越多 D.硬币中含有磁性材料，磁化后能被吸引 二、探究磁场及磁场的基本性质 例2: 下列关于磁场的说法中正确的是( ) A.磁体周围的磁场看不见、摸不着，所以磁场不是客观存在的 B.将小磁针放在磁体附近，小磁针会发生偏转是因为受到磁场力的作用 C.磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互 作用都是通过磁场发生的 D.当磁体周围撒上铁屑时才能形成磁场，不撒铁屑磁场就消失 练习2：关于磁场，下列说法中正确的是( ) A.磁场和电场一样，都是客观存在的特殊物质 B.磁场对处在其中的磁体有磁场力的作用
一. 质谱仪问题 1.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具．它的构造原理如图所示，离子源S产生带电量为q的某种正离子，离子射出时的速度很小，可以看作是静止的，离子经过电压U加速后形成离子束流，然后垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，沿着半圆周运动而到达记录它的照相底片P上．实验测得：它在P上的位置到入口处S1的距离为a，离子束流的电流为I．请回答下列问题： （1）在时间t内射到照相底片P上的离子的数目为多少？ （2）单位时间穿过入口处S1离子束流的能量为多少？ （3）试证明这种离子的质量为． 2.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示．离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场(加速电场极板间的距离为d、电势差为U) 加速，然后垂直进入磁感应强度为B的有界匀强磁场中做匀速圆周运动，最后到达 记录它的照相底片P上．设离子在P上的位置与入口处S1之间的距离为x. (1)求该离子的荷质比． (2)若离子源产生的是带电量为q、质量为m1和m2的同位素离子(m1> m2)，它们分 别到达照相底片上的P1、P2位置(图中末画出)，求P1、P2间的距离△x。 (3)若第(2)小题中两同位素离子同时进入加速电场，求它们到达照相底片上的时间差△t(磁场边界与靠近磁场边界的极板间的距离忽略不计)． 二. 弧形轨迹问题 1.如图所示，一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O，方向垂直磁场向里射入一速度方向跟ad边夹角θ=30°、大小为v0的带正电粒子，已知粒子质量为m，电量为q，ad边长为L，ab边足够长，粒子重力不计，求： （1）粒子能从ab边上射出磁场的v0大小范围． （2）如果带电粒子不受上述v0大小范围的限制，求粒子在磁场中运动的最 长时间． 2.如图所示，在矩形abcd区域内存在着匀强磁场，甲、乙两带电粒子从顶角c处沿cd方向射入磁场，甲从p处射出，乙从q处射出，已知甲的比荷是乙的比荷的2倍，cp连线和cq连线与cd边分别成60°和30°角，不计两粒子的重力．
2018高三物理几种类型磁场难题及解析 1、一个质量为m，带电量为q的带电粒子（不计重力），以初速v0沿X轴正方向运动，从图中原点O处开始进入一个 边界为圆形的匀强磁场中，已知磁场方向垂直于纸面，磁感强度大小为B.粒子飞出磁场区域后,从P处穿过Y轴,速度方向与Y轴正方向的夹角为θ=300, 如图所示,求： （1）圆形磁场的最小面积。 （2）粒子从原点O处开始进入磁场到达P点经历的时间。 2、如图所示，在空间中固定放置一绝缘材料制成的边长为L的刚性等边三边形框架△DEF，DE边上S点（） 处有一发射带正电的粒子源，发射粒子的方向皆在图中截面内且垂直于DE边向下.发射的电量皆为q，质量皆为m,但速度v有各种不同的值．整个空间充满磁感应强度大小为B，方向垂直截面向里的均匀磁场。设粒子与△DEF 边框碰撞时没有能量损失和电量传递。求： （1）带电粒子速度的大小为v时，做匀速圆周运动的半径 （2）带电粒子速度ｖ的大小取那些数值时，可使S点发出 的粒子最终又垂直于DE边回到S点? （3）这些粒子中，回到S点所用的最短时间是多少? 3、如图甲所示为电视机中显象管示意图，电子枪中灯丝加热阴极而逸出电子，这些电子再经加速电场加速后，从O 点进入由磁偏转线圈产生的偏转磁场中，经偏转磁场后打到荧光屏MN上，使荧光屏发出荧光形成图象。不计逸出电子的初速度和重力。已知电子质量为m,电量为e,加加速电场的电压为U。偏转线圈产生的磁场分布在边长为L 的正方形abcd区域内，磁场方向垂直纸面，且磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。在每个周期内磁感应强
度都是从-B均匀变化到B。磁场区域的左边界的中点与O点重合，ab边与OO′平行，右边界bc与荧光屏之间的距离为S。由于磁场区域较小，且电子运动的的速度很大，所以在每个电子通过磁场区域的过程中，可认为磁感应强度不变，即为稳定的匀强磁场，不计电子之间的相互作用。 1）求电子射出电场时的速度大小。 2）为使所有的电子都能从磁场的bc 边射出，求偏转线圈产生磁场的磁感应强度的最大值。 3）荧光屏上亮线的最大长度是多少？ 4、如图（a）所示，在x≥0的区域内有如图（b）所示大小不变、方向随时间周期性变化的磁场，磁场方向垂直纸面 向外时为正方向。现有一个质量为m，电量为q的带正电的粒子（不计重力），在t=0时刻从坐标原点O以速度v 沿与x轴正方向成30°射入磁场，粒子运动一段时间后到达P点，此时粒子的速度与x轴正方向的夹角仍为30°。 如图（a）所示 （1）若B0为已知量，试求带电粒子在磁场中运动的轨道半径R和周期T0的表达式。 （2）若B0为未知量，但已知P点的坐标为（a,0），带电粒子第一次通过x轴时就经过P点，求磁场变化周期T 应满足的条件。 （3）若B0为未知量，但已知P点的坐标为（a,0），且带电粒子通过P点的时间大于T/2，求磁感应强度B0和磁场变化周期T。 5、如图所示，在一个圆形区域内，两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形 区域Ⅰ、Ⅱ中，A2A4与A1A3的夹角为60o。一质量为m、带电量为+q的粒子以某一速度从Ⅰ区的边缘点A1处沿与A1A3成30o角的方向射入磁场，随后该粒子以垂直于A2A4的方向经过圆心O进入Ⅱ区，最后再从A4处射出磁场。已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t，求Ⅰ区和Ⅱ区中磁感应强度的大小（忽略粒子重力）。
专题:磁场计算题（附答案详解） 1、如图所示，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动，自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直．已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1，并在磁场边界的N点射出；乙种离子在MN的中点射出；MN长为l.不计重力影响和离子间的相互作用．求： (1)磁场的磁感应强度大小；(2)甲、乙两种离子的比荷之比． 2、如图所示，在y>0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E；在y<0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场．一个氕核11H和一个氘21H先后从y轴上y＝h点以相同的动能射出，速度方向沿x轴正方向．已知11H进入磁场时，速度方向与x轴正方向的夹角为60°，并从坐标原点O处第一次射出磁场.11H的质量为m，电荷量为q.不计重力．求： (1)11H第一次进入磁场的位置到原点O的距离；(2)磁场的磁感应强大小； (3)21H第一次离开磁场的位置到原点O的距离．3、一足够长的条状区域内存在匀强电场和匀强磁场，其在xOy平面内的截面如图所示：中间是磁场区域，其边界与y轴垂直，宽度为l，磁感应强度的大小为B，方向垂直于xOy平面；磁场的上、下两侧为电场区域，宽度均为l′，电场强度的大小均为E，方向均沿x轴正方向；M、N为条状区域边界上的两点，它们的连线与y轴平行．一带正电的粒子以某一速度从M点沿y轴正方向射入电场，经过一段时间后恰好以从M点入射的速度从N点沿y轴正方向射出．不计重力．(1)定性画出该粒子在电磁场中运动的轨迹； (2)求该粒子从M点入射时速度的大小；(3)若该粒子进入磁场时的速度方向恰好与x轴正方向的夹角为 π 6，求该粒子的比荷及其从M点运动到N点的时间． 4、如图所示，竖直放置的平行金属板板间电压为U，质量为m、电荷量为＋q的带电粒子在靠近左板的P点，由静止开始经电场加速，从小孔Q射出，从a点进入磁场区域，abde是边长为2L的正方形区域，ab边与竖直方向夹角为45°，cf与ab平行且将正方形区域等分成两部分，abcf中有方向垂直纸面向外的匀强磁场B1，defc中有方向垂直纸面向里的匀强磁场B2，粒子进入磁场B1后又从cf 上的M点垂直cf射入磁场B2中(图中M点未画出)，不计粒子重力，求：(1)粒子从小孔Q射出时的速度；(2)磁感应强度B1的大小； (3)磁感应强度B2的取值在什么范围内，粒子能从边界cd间射出．