最新24-25 磁场对运动电荷的作用+磁性材料 (2)

磁场场知识点总结1. 磁场的产生磁场的产生有两种方式，一是由运动电荷产生，二是由变化电场产生。

对于第一种情况，当电流通过导线时，周围就会产生磁场。

这也解释了为什么有电流的导线周围会出现磁场。

对于第二种情况，根据麦克斯韦方程组，当电场发生变化时，就会产生磁场。

例如，当电流变化时，就会产生磁场。

2. 磁场的性质磁场有以下一些基本性质：(1) 磁场是二维的：磁场是弧线的，不存在磁场的起点或终点，也就是说，磁场是一个连续的有向线。

(2) 磁场的大小：磁场的大小用磁感应强度B来表示，单位是特斯拉(T)。

(3) 磁场的方向：磁场的方向由磁感线给出，磁感线的方向就是磁场的方向。

磁感线从磁场的北极指向南极。

(4) 磁场的作用：磁场对运动的电荷有力的作用，它使电荷受到安培力的作用，即受力方向垂直于速度方向和磁感线的平面。

(5) 磁场的特性：磁场有吸引和排斥的特性，不同磁极之间会产生磁力作用。

3. 磁感应强度磁感应强度B是描述磁场强度大小的物理量。

在真空中，磁场的磁感应强度与电场的电感应强度一样，都是标量。

磁感应强度的方向指示着磁场的方向。

使用特斯拉(T)作为单位。

磁感应强度与电流的关系由安培定律给出，即B=μ0I/(2πr)，其中B为磁感应强度，μ0是真空中的磁导率，I是电流，r是电流所在导线的距离。

4. 磁场的产生与磁矩磁场是由磁矩产生的。

磁矩是一个磁性材料在外加磁场中所受的力矩最大值。

根据磁矩的方向，可以分为顺磁性和抗磁性。

当物质内的磁矩和外加磁场相互平行时，称为顺磁性，否则称为抗磁性。

5. 磁场的测量磁场的测量可以采用磁感应强度计或霍尔感应计。

磁感应强度计是一种通过测量磁感应强度大小来测量磁场的仪器，而霍尔感应计是一种通过霍尔元件的霍尔效应来测量磁感应强度大小的仪器。

6. 磁场的应用磁场在生产和生活中具有很多应用，例如电磁铁、电磁感应、永磁材料、磁共振技术等等。

其中，电磁铁是一种人造磁场的产生装置，是将电线的电流转换成磁力的装置。

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课时达标第25讲磁场对运动电荷的作用[解密考纲］考查带电粒子在匀强磁场中的运动，对学生综合分析能力要求较高．1．（多选)电视显像管上的图像是电子束打在荧光屏的荧光点上产生的．为了获得清晰的图像,电子束应该准确地打在相应的荧光点上．电子束飞行过程中受到地磁场的作用,会发生我们所不希望的偏转．从电子枪射出后自西向东飞向荧光屏的过程中,关于电子由于受到地磁场的作用的运动情况（重力不计)正确的是（AC）A．电子受到一个与速度方向垂直的变力B．电子在竖直平面内做匀变速曲线运动C．电子向荧光屏运动的过程中速率不发生改变D．电子在竖直平面内的运动是匀变速直线运动解析电子在飞行过程中受到地磁场洛伦兹力的作用，洛伦兹力是变力而且不做功，所以电子向荧光屏运动的速率不发生改变，选项A、C正确．又因为电子在自西向东飞向荧光屏的过程中，所受的地磁场磁感应强度的水平分量可视为定值，故电子在竖直平面内所受洛伦兹力大小不变、方向始终与速度方向垂直,电子在竖直平面内的运动并不是匀变速直线运动或匀变速曲线运动,选项B、D错误．2．垂直纸面的长直导线P、Q通有大小相等、方向如图所示的恒定电流，MN是P、Q连线的中垂线，O为垂足，现使负电荷a、b、c、d从O点以速度v向M、N、P、Q四个方向开始运动，则( D)A．a在O点所受洛伦兹力的方向垂直于纸面向外B．b在O点所受洛伦兹力的方向垂直于纸面向里C．c离开O点后所受洛伦兹力的方向垂直于纸面向外D．d离开O点后所受洛伦兹力的方向垂直于纸面向里解析两导线在O点产生的合磁感应强度为零，在O点a、b不受洛伦兹力，两导线在PO 段产生的合磁场方向水平向左，在QO段产生的合磁场方向水平向右，c、d离开O点后所受洛伦兹力的方向均垂直于纸面向里，选项D正确．3．(2017·湖南长沙模拟）（多选)如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中,带电小球A 与B在同一直线上，其中小球B带正电荷并被固定，小球A与一水平放置的光滑绝缘板C接触（不黏连）而处于静止状态．若将绝缘板C沿水平方向抽去后，以下说法正确的是（AB)A．小球A仍可能处于静止状态B．小球A将可能沿轨迹1运动C．小球A将可能沿轨迹2运动D．小球A将可能沿轨迹3运动解析小球A最初处于静止状态，对其受力分析，受重力、弹力(可能为零)、库仑力,因重力竖直向下,故库仑力向上，可知小球A带正电．若绝缘板对小球的弹力为零,则撤去绝缘板后，重力和库仑力仍大小相等而方向相反,故小球A仍处于静止状态，选项A正确．若库仑力大于重力，小球A会向上做加速运动，则可由左手定则判断选项B正确．4．如图所示,一个带负电的物体从粗糙斜面顶端滑到底端,速度为v0，若加上一个垂直纸面指向外的磁场，则滑到底端时( B)A．v变大B．v变小C．v不变D．不能确定，v的变化解析由于带负电的物体沿斜面下滑时受到垂直斜面向下的洛伦兹力作用，故物体对斜面的正压力增大，斜面对物体的滑动摩擦力增大．由于物体克服摩擦力做功增大,所以物体滑到底端时v变小，选项B正确．5．（2017·浙江宁波一模）如图所示,圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场,两个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b以不同的速率沿着AO方向对准圆心O射入磁场,其运动轨迹如图．若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是（B）A．a粒子速率较大B．b粒子速率较大C．b粒子在磁场中运动时间较长D．a、b粒子在磁场中运动时间一样长解析由洛伦兹力提供向心力可知，速度越大,转动半径越大，因此b粒子的速率较大,选项B正确，选项A错误；转动圆心角越大,运动时间越长，因此应该是a粒子在磁场中运动时间较长，选项C、D错误．6．(2017·广东广州模拟）如图所示,半径为R的圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场,P为磁场边界上的一点．大量质量为m、电荷量为q的正粒子,在纸面内沿各个方向以相同速率v从P点射入磁场．这些粒子射出磁场时的位置均位于PQ劣弧上,PQ圆弧长等于磁场边界周长的13.不计粒子重力和粒子间的相互作用，则该匀强磁场的磁感应强度大小为( D)A．3mv2qRB．错误!C．错误!D．错误!解析这些粒子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律可得qvB＝错误!;从Q点离开磁场的粒子是这些粒子中离P点最远的粒子，由图中几何关系可知：该粒子轨迹圆的圆心O′、磁场圆的圆心O和点P形成一个直角三角形,由几何关系可得r＝R cos 30°＝错误!R.两方程联立可得B＝错误!，选项D正确,选项A、B、C错误．7．如图所示是某离子速度选择器的原理示意图，在一半径为R的绝缘圆柱形筒内有磁感应强度为B的匀强磁场，方向平行于轴线．在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔M、N，现有一束速率不同、比荷均为k的正、负离子，从M孔以α角入射，一些具有特定速度的离子未与筒壁碰撞而直接从N孔射出（不考虑离子间的作用力和重力)．则从N孔射出的离子（B)A．是正离子，速率为错误!B．是正离子，速率为错误!C．是负离子,速率为错误!D．是负离子，速率为错误!解析根据左手定则可判断出，从N孔射出的离子是正离子，选项C、D可先被排除;从N 孔射出的离子在磁场中做匀速圆周运动，其运动轨迹所对圆心角等于入射离子运动方向的偏向角2α，如图所示,根据几何关系可求出，离子做圆周运动的轨道半径r＝错误!,再根据洛伦兹力提供向心力有qvB＝错误!，可解得v＝错误!，综上分析，只有选项B正确．8．(多选)如图所示，直角三角形ABC中存在一匀强磁场,比荷相同的两个粒子沿AB方向自A点射入磁场，分别从AC边上的P、Q两点射出，则（BD)A．从P射出的粒子速度大B．从Q射出的粒子速度大C．从P射出的粒子,在磁场中运动的时间长D．两粒子在磁场中运动的时间一样长解析根据图象可知，从Q射出的粒子轨道半径大，根据公式r＝错误!可知，当粒子比荷相同时，轨道半径大的表示入射速度大，选项A错误，选项B正确；两粒子入射点的速度方向与运动轨迹圆弧对应的弦之间的夹角即弦切角均为∠A，其运动轨迹对应的圆心角均为2∠A，所以它们在磁场中的运动时间均是各自运动周期的错误!倍（其中∠A单位取rad）,又根据公式T＝错误!可知,两粒子的运动周期相等,所以两粒子在磁场中运动的时间一样长,选项C错误，选项D正确．9．(多选）利用如图所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子，图中板MN上方是磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，板上有两条宽度分别为2d和d的缝，两缝近端相距为L.一群质量为m、电荷量为q，具有不同速度的粒子从宽度为2d的缝垂直于板MN 进入磁场，对于能够从宽度为d的缝射出的粒子,下列说法正确的是（BC）A．粒子带正电B．射出粒子的最大速度为错误!C．保持d和L不变，增大B，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大D．保持d和B不变,增大L，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大解析根据题意，粒子进入磁场后向右偏转，所受洛伦兹力方向向右，根据左手定则，粒子应带负电，选项A错误;粒子能够从右边缝中射出,则最大半径为错误!＋错误!，最小半径为错误!，由于洛伦兹力充当向心力，所以qvB＝m错误!,可得：v max＝错误!，v min＝错误!，所以，v max－v min＝3qBd2m.分析可得,选项B、C正确，D错误．10．如图所示,直径分别为D和2D的同心圆处于同一竖直面内，O为圆心,GH为大圆的水平直径．两圆之间的环形区域(Ⅰ区）和小圆内部(Ⅱ区)均存在垂直圆面向里的匀强磁场．间距为d的两平行金属极板间有一匀强电场，上极板开有一小孔．一质量为m、电荷量为＋q的粒子由小孔下方错误!处静止释放，加速后粒子以竖直向上的速度v射出电场,由H点紧靠大圆内侧射入磁场，不计粒子的重力．（1）求极板间电场强度的大小；（2）若粒子运动轨迹与小圆相切，求Ⅰ区磁感应强度的大小．解析（1)设极板间电场强度的大小为E，对粒子在电场中的加速运动，由动能定理得qE·错误!＝错误!mv2，①由①式得E＝错误!。

磁场中的电荷运动引言:磁场是自然界中一种重要的物理现象，它与电荷运动密切相关。

在磁场中，电荷受到力的作用而发生运动，这种运动既有基本的直线运动，也有旋转运动。

电荷在磁场中的运动规律深深吸引了科学家们的注意。

本文将探讨磁场中的电荷运动规律，并从实际应用的角度来解析其重要性。

I. 磁场中的电荷直线运动在磁场中，电荷受到洛伦兹力的作用，从而发生直线运动。

洛伦兹力的大小与电荷、磁场强度和电荷速度有关。

当电荷以速度v运动时，垂直于磁场B的方向上，它将受到一个指向另一方向的洛伦兹力。

这个力的大小由洛伦兹力公式F = qvB*sinθ给出，其中q是电荷的大小，v是速度，B是磁场强度，θ是运动方向与磁场方向之间夹角的余弦。

具体而言，当电荷运动的速度与磁场方向垂直时，洛伦兹力最大，这时电荷将被迫绕着磁场线做圆周运动。

而当电荷速度与磁场方向平行时，洛伦兹力为零，电荷将继续保持直线运动。

因此，磁场可以改变电荷运动的轨迹，使其发生偏转。

这一原理广泛应用于带电粒子的加速器、粒子分离器等技术中。

II. 磁场中的电荷旋转运动除了直线运动，磁场还可以使电荷发生旋转运动。

当电荷在磁场中运动时，如果其速度方向与磁场方向不平行，就会受到洛伦兹力的作用，从而产生力矩。

这个力矩使电荷发生旋转，形成磁矩。

与直线运动不同，磁矩的大小与电荷的大小以及运动速度和旋转半径有关。

磁矩的方向与电荷运动的速度和旋转轴垂直。

它的大小由磁矩公式μ = qvR*sinθ给出，其中μ是磁矩的大小，qv是电荷的动量，R是旋转半径，θ是磁矩与磁场方向之间夹角的余弦。

磁矩的产生与物体的内部结构密切相关。

例如，元素中的电子可以视为带电粒子，它们在磁场中的旋转运动形成了元素的磁性。

磁矩的研究不仅可以揭示物体的内部结构，还有助于开发磁性材料以及在医学诊断和储存技术中的应用。

III. 应用与发展磁场中的电荷运动规律在许多领域都有重要应用。

其中一个典型的例子是磁共振成像（MRI）技术。

第一章安培力与洛伦兹力磁场对运动电荷的作用力课后篇素养形成必备知识基础练1.电荷量为+q的粒子在匀强磁场中运动,下列说法正确的是()A.只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同B.如果把+q改为-q,且速度大小不变、方向相反,则洛伦兹力的大小、方向均不变C.洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直D.粒子在只受洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变,而且与粒子速度的方向有关,又由于洛伦兹力的方向永远与粒子的速度方向垂直,速度方向不同时洛伦兹力的方向也不同,所以A选项错误。

因为改为-q且速度反向时所形成的电流方向与原+q运动形成的电流方向相同,由左手定则可知洛伦兹力方向不变,再由F=qvB知大小不变,所以B选项正确。

电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角,所以C选项错误。

因为洛伦兹力总与速度方向垂直,因此洛伦兹力不做功,粒子动能不变,但洛伦兹力可改变粒子的运动方向,使粒子速度的方向不断改变,所以D选项错误。

2.一束混合粒子流从一发射源射出后,进入如图所示的磁场,分离为1、2、3三束粒子流,不考虑重力及粒子间的相互作用,则下列选项不正确的是()A.1带正电B.1带负电C.2不带电D.3带负电,带正电的粒子向左偏,即粒子1;不偏转说明不带电,即粒子2;带负电的粒子向右偏,即粒子3,故选B。

3.如图所示,一束电子流沿管的轴线进入螺线管,忽略重力,电子在管内的运动应该是()A.当从a端通入电流时,电子做匀加速直线运动B.当从b端通入电流时,电子做匀加速直线运动C.不管从哪端通入电流,电子都做匀速直线运动D.不管从哪端通入电流,电子都做匀速圆周运动v∥B,F洛=0,电子做匀速直线运动。

4.如图所示,在竖直绝缘的水平台上,一个带正电的小球以水平速度v0抛出,落在地面上的A点,若加一垂直纸面向里的匀强磁场,小球仍能落到地面上,则小球的落点()A.仍在A点B.在A点左侧C.在A点右侧D.无法确定,小球此时受到了斜向上的洛伦兹力的作用,小球在竖直<g,故小球在空中做曲线运动的时间将增加,同时水平方向上加速,故落方向的加速度a y=mg-qvBcosθm点应在A点的右侧,选项C正确。

第2讲磁场对运动电荷的作用主干梳理对点激活知识点1 洛伦兹力、洛伦兹力的方向 I洛伦兹力公式 n 1.定义：_01运动电荷在磁场中所受的力称为洛伦兹力。

2. 方向(1) 判定方法：应用左手定则，注意四指应指向正电荷运动方向或负电荷运动 的反方向。

⑵方向特点：F 丄B , F 丄V 。

即F 垂直于02 B 和 v 所决定的平面。

(注意B 和 v 可以有任意夹角)。

由于F 始终03垂直于v 的方向，故洛伦兹力永不做功。

3. 洛伦兹力的大小：F = qvBsin B其中B 为电荷运动方向与磁场方向之间的夹角。

⑴当电荷运动方向与磁场方向垂直时， F = qvB 。

(2) 当电荷运动方向与磁场方向平行时，F = 0。

(3) 当电荷在磁场中静止时，F = 0。

知识点2 带电粒子在匀强磁场中的运动 n1. 两种特殊运动⑴若v // B ,带电粒子以入射速度v 做丽匀谏直线运动(2)若v 丄B ,带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速度 周运动。

2. 基本公式向心力公式： qvB = m* = m 罕2「。

3. 导出公式注意：T 、f 和①的大小与轨道半径r 和运行速率v 无关，只与磁场的［03 磁感v 做l~02匀速圆(1)轨道半径:mvBq (2)周期: 2 n r qB应强度B和粒子的「04比荷m有关。

比荷m相同的带电粒子，在同样的匀强磁场中----- m mT、f、3相同。

「双基夯实一堵点疏通1 .带电粒子在磁场中运动时，一定会受到磁场力的作用。

（）2. 洛伦兹力的方向垂直于B和v决定的平面，洛伦兹力对带电粒子永远不做功。

（）2 n3. 根据公式T=晋，说明带电粒子在匀强磁场中的运动周期T与v成反比。

（）4. 用左手定则判断洛伦兹力方向时，四指指向电荷的运动方向。

（）5. 带电粒子在磁场中运动时的轨道半径与粒子的比荷成正比。

（）6. 当带电粒子进入匀强磁场时，若v与B夹角为锐角，带电粒子的轨迹为螺旋线。

磁场的十大作用一、磁场的基本概念磁场是一种物理现象，指的是周围空间中存在磁力的区域。

它由磁铁、电流或磁体等产生，可以对物质产生各种作用。

磁场的作用是广泛而深远的，下面将介绍磁场的十大作用。

二、电磁感应磁场的一个重要作用是产生电磁感应。

当磁场发生变化时，会在周围产生感应电流。

这一现象是电磁感应定律的基础，也是电磁能量转换的重要途径。

1. 磁场感应电流当一个导体在磁场中运动或磁场发生变化时，会在导体中产生感应电流。

这一现象被广泛应用于发电机、变压器等设备中，实现了能量的转换和传输。

2. 电磁感应定律电磁感应定律描述了磁场变化引起感应电动势的大小与方向的关系。

它为电磁感应现象提供了定量的描述，是电磁学的重要基础。

三、磁力对运动带电粒子的作用磁场对运动带电粒子产生力的作用是磁场的重要特性之一。

磁场通过洛伦兹力对带电粒子施加作用，影响其运动轨迹和速度。

1. 洛伦兹力洛伦兹力是描述磁场对带电粒子产生力的物理量。

它的大小与带电粒子的电荷量、速度以及磁场的强度和方向有关。

洛伦兹力在粒子加速器、磁共振成像等领域有着广泛的应用。

2. 磁场对粒子轨迹的影响磁场对带电粒子的轨迹有明显的影响。

在磁场中，带电粒子将沿着螺旋线运动，轨迹的半径与粒子的质量、电荷量、速度和磁场的强度有关。

这一特性被应用于粒子加速器、质谱仪等设备中。

四、磁场对物质的磁化作用磁场对物质的磁化作用是磁场的重要应用之一。

磁场可以使某些物质具有磁性，形成磁体。

1. 磁化过程磁化是指在磁场中，物质内部的微观磁矩发生定向排列的过程。

磁场对物质的磁矩施加力矩，使其发生定向排列，形成磁性。

2. 磁性材料磁性材料是指能够被磁场磁化的物质。

根据磁化后的磁性，可以将磁性材料分为铁磁性、顺磁性和抗磁性材料。

磁性材料在电磁设备、储存介质等方面有重要应用。

五、磁场对电流的作用磁场对电流的作用是磁场与电流相互作用的结果，也是电磁学的重要内容。

1. 安培力安培力是指磁场对电流产生的力。

磁力的力量探索磁场对物体的作用磁力，作为一种重要的物理力量，对物体的作用具有广泛的应用和深远的影响。

磁场是磁力的载体，它能够引发物体之间的相互作用，产生一系列有趣而神奇的现象。

本文将探索磁场对物体的作用，并进一步展示磁力的力量。

1. 磁场对磁性物质的吸引和排斥作用磁性物质受到磁场的强烈吸引和排斥。

当一块磁铁靠近另一块磁铁时，它们会相互吸引，这是由于磁铁所具有的两极性。

同样是由于磁场的作用，两个相同极性的磁铁则会产生排斥效应，它们互相努力保持距离。

2. 磁场对非磁性物质的影响即使不是磁性物质，非磁性物质仍然受到磁场的影响。

当磁场通过物体时，物体内部会感受到一个由电场引起的磁场力，从而导致物体发生磁化，即临时产生磁性。

这种现象称为感应磁化，是磁场对非磁性物质的作用一种重要体现。

3. 磁场对电荷的影响磁场还对电荷具有明显的影响。

当电荷运动时，它会受到磁场力的作用，发生偏转。

根据洛伦兹力定律，一个带电粒子在磁场中受到的力与其电荷、速度和磁场强度之间存在着一定的关系。

这种力的作用使得电荷沿着曲线轨迹运动，形成了所谓的磁场轨迹。

4. 磁场对电流的影响电流与磁场之间也存在着紧密的联系。

在电流通过一个闭合电路时，磁场会围绕着电流流向形成一个环绕磁场。

这就是我们熟知的安培环路定律。

根据该定律，电流所产生的磁场对电流自身产生一定的作用，即使电流所在的物体是导体或者电磁铁。

5. 磁场对电磁波的调制磁场还能影响电磁波的行为。

通过调整磁场的方向和强度，可以对电磁波的传播进行调制。

磁场的作用使得电磁波在传输过程中发生偏转，这种现象常见于无线电技术和通信领域。

总结起来，磁场对物体的作用是多种多样的。

它既可以诱使磁性物质相互吸引或排斥，也可以通过感应磁化作用影响非磁性物质。

此外，磁场对电荷和电流的影响表现出多种现象，如偏转、运动轨迹和磁场形成。

此外，磁场还能对电磁波进行调制。

通过深入研究磁场的科学原理和应用技术，我们可以更好地理解和利用磁力的力量。