磁场复习案

一、洛伦兹力1．定义：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力．2．大小：(1)在磁场中当运动电荷的速度方向与磁场垂直时，洛伦兹力的大小F＝qvB.(2)当运动电荷的速度v的方向与磁感应强度B的方向平行时，洛伦兹力的大小F＝0.(3)当电荷运动方向与磁场方向夹角为θ时，洛伦兹力的大小F＝qvBsin θ.(4)推导：洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．由安培力公式可以推导出洛伦兹力公式．3．洛伦兹力的方向(1)运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力的方向可用左手定则来判定．伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿入手心，四指指向正电荷的运动方向(或负电荷运动的反方向)，拇指所指的方向就是运动电荷所受的洛伦兹力的方向．(2)洛伦兹力的方向总是垂直于速度和磁场所在的平面．但v和B不一定垂直二、带电粒子在匀强磁场中的运动(不计重力)1．若带电粒子运动方向与磁场方向平行，则粒子不受洛伦兹力作用，做匀速直线运动.2．若带电粒子运动方向与磁场方向互相垂直，则粒子将做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，其运动周期T＝2πm/qB (与速度大小无关)，轨道半径r＝mv/qB.3．由于洛伦兹力始终和速度方向互相垂直，所以洛伦兹力对运动的带电粒子不做功.图831三、质谱仪与回旋加速器1．质谱仪构造和工作原理(1)结构：如图831所示，质谱仪由粒子源、加速电场、匀强磁场和照相底片组成．2．回旋加速器的构造和工作原理(1)构造：如图832所示，回旋加速器由两个半圆的D形盒组成，D形盒处于匀强磁场中，为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能量不断提高，要在狭缝处加一个交变电压．图8321．如何处理带电粒子在匀强磁场中的圆周运动？解答：带电粒子在匀强磁场中的圆周运动是高中物理的一个难点，也是高考的热点．解这类问题既要用到物理中的洛伦兹力、圆周运动的知识，又要用到数学平面几何中的圆及解析几何知识．带电粒子在匀强磁场中做圆周运动问题的分析思路归纳如下：(1)确定圆所在的平面．由左手定则和立体几何知识可知，粒子做匀速圆周运动的轨迹在洛伦兹力f与速度v的方向所确定的平面内．(2)确定圆心的位置．根据洛伦兹力f始终与速度v的方向垂直这一特点，画出粒子运动轨迹上任两点(一般是射入与射出有界磁场的两点)的洛伦兹力方向(即垂直于这两点速度的方向)，其延长线的交点即为圆心．(5)注意圆周运动中有关对称规律．如从同一边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等；在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出．(6)带电粒子在有界磁场中运动的极值问题．掌握下列结论，再借助数学方法分析．①刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切．②当速度v一定时，弧长越长，则圆心角越大，带电粒子在有界磁场中运动的时间越长．③当速率v变化时，圆心角越大，运动时间越长．2．什么原因使洛伦兹力问题出现多解？解答：带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由于多种因素的影响，常使问题形成多解．多解形成原因一般包含下述几个方面．(1)带电粒子电性不确定而形成多解受洛伦兹力作用的带电粒子，可能带正电荷，也可能带负电荷，在相同的初速度下，正、负粒子在磁场中运动轨道不同，会形成双解．(2)磁场方向不确定而形成多解有些题目只告诉了磁感应强度大小，而未具体指出磁感应强度的方向，此时必须考虑磁感应强度的方向不确定而形成的多解．(3)临界状态不唯一而形成多解带电粒子在洛伦兹力作用下飞越有界磁场时，由于粒子运动轨迹是圆弧，因此，它可能穿过去了，也可能转过一角度后从入射界面飞出．(4)运动的重复性而形成多解带电粒子在部分是电场、部分是磁场的空间中运动时，运动往往具有往复性，因而形成多解．3．为什么带电粒子经回旋加速器加速后的最终能量与加速电压无关？解答：加速电压越高，带电粒子每次加速的动能增量越大，回旋半径也增加越多，导致带电粒子在D形盒中的回旋次数越少。

基础课1磁场的描述及磁场对电流的作用知识点一、磁场磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向1．磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用.(2）方向：小磁针的N极所受磁场力的方向。

2．磁感线在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的切线方向跟这点的磁感应强度方向一致.3．几种常见的磁场(1)常见磁体的磁场（如图1所示）图1(2)电流的磁场知识点二、磁感应强度1．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的强弱和方向。

（2)大小：B＝错误!（通电导线垂直于磁场)。

(3）方向：小磁针静止时N极的指向。

(4）单位：特斯拉(T)。

2．匀强磁场（1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场.（2）特点：疏密程度相同、方向相同的平行直线.知识点三、安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力1．安培力的大小(1)磁场和电流垂直时：F＝BIL。

（2)磁场和电流平行时：F＝0。

2．安培力的方向图2左手定则判断：(1)伸出左手，让拇指与其余四指垂直，并且都在同一个平面内.（2）让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流方向。

(3)拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。

[思考判断］(1）磁场中某点磁感应强度的大小,跟放在该点的试探电流元的强弱有关。

（）（2）磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致。

（）(3)在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大。

() (4）相邻两条磁感线之间的空白区域磁感应强度为零。

（)（5)将通电导线放入磁场中,若不受安培力,说明该处磁感应强度为零。

（)(6)由定义式B＝FIL可知，电流强度I越大，导线L越长，某点的磁感应强度就越小。

()(7）安培力可能做正功，也可能做负功.（）答案(1)×(2）×（3）√(4）×(5）×（6)×（7)√磁场及安培定则的应用1．理解磁感应强度的三点注意（1）磁感应强度由磁场本身决定，因此不能根据定义式B＝FIL认为B与F成正比，与IL成反比。

准兑市爱憎阳光实验学校高三物理第一轮复习：磁场根本性质；磁场对电流的作用【本讲信息】一. 教学内容：1. 磁场根本性质2. 磁场对电流的作用【要点扫描】磁场根本性质〔一〕磁场1、磁场：磁场是存在于磁体、运动电荷周围的一种物质．它的根本特性是：对处于其中的磁体、电流、运动电荷有力的作用．2、磁现象的电本质：所有的磁现象都可归结为运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用．〔二〕磁感线为了描述磁场的强弱与方向，人们想象在磁场中画出的一组有方向的曲线．1、疏密表示磁场的强弱．2、每一点切线方向表示该点磁场的方向，也就是磁感强度的方向．3、是闭合的曲线，在磁体外部由N极至S极，在磁体的内部由S极至N极．磁线不相切不相交。

4、匀强磁场的磁感线平行且距离相．没有画出磁感线的地方不一没有磁场．5、安培那么：拇指指向电流方向，四指指向磁场的方向．注意这里的磁感线是一个个圆，每点磁场方向是在该点的切线方向。

*熟记常用的几种磁场的磁感线：〔三〕磁感强度1、磁场的最根本的性质是对放入其中的电流或磁极有力的作用，电流垂直于磁场时受磁场力最大，电流与磁场方向平行时，磁场力为零。

2、在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的磁场力F跟电流强度I和导线长度L的乘积IL的比值，叫做通电导线所在处的磁感强度．①表示磁场强弱的物理量．是矢量．②大小：ILFB 〔电流方向与磁感线垂直时的公式〕．③方向：左手那么：是磁感线的切线方向；是小磁针N极受力方向；是小磁针静止时N极的指向．不是导线受力方向；不是正电荷受力方向；也不是电流方向．④单位：牛/安米，也叫特斯拉，单位制单位符号T．⑤点B：就是说磁场中某一点了，那么该处磁感强度的大小与方向都是值．⑥匀强磁场的磁感强度处处相．⑦磁场的叠加：空间某点如果同时存在两个以上电流或磁体激发的磁场，那么该点的磁感强度是各电流或磁体在该点激发的磁场的磁感强度的矢量和，满足矢量运算法那么。

〔四〕磁通量与磁通密度1、磁通量Φ：穿过某一面积磁力线条数，是标量．2、磁通密度B：垂直磁场方向穿过单位面积磁力线条数，即磁感强度，是矢量．3、二者关系：B＝Φ/S〔当B与面垂直时〕，Φ＝BScosθ，Scosθ为面积垂直于B方向上的投影，θ是B与S法线的夹角．磁场对电流的作用〔一〕安培力1、安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力．说明：磁场对通电导线中向移动的电荷有力的作用，磁场对这些向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力．2、安培力的计算公式：F＝BILsinθ〔θ是I与B的夹角〕；通电导线与磁场方向垂直时，即θ＝90°，此时安培力有最大值；通电导线与磁场方向平行时，即θ＝0°，此时安培力有最小值，F=0N；0°＜B＜90°时，安培力F介于0和最大值之间。

带电粒子在磁场中运动专题一【学习目标】熟练画出带电粒子以大小相同而方向不定的速度射入匀强磁场的运动轨迹，并进行相关计算。

【课堂讲练】一、例1、如图，在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向里。

许多质量为m带电量为＋q的粒子，以相同的速率v 沿位于纸面内的各个方向，由小孔O射入磁场区域。

不计重力，不计粒子间的相互影响。

下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中R＝mv/Bq。

哪个图是正确的？A． B.C. D.针对训练1、如图，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度的大小B=0.60T，磁场内有一块平面感光板ab，板面与磁场方向平行，在距ab的距离l=16cm处，有一个点状的α放射源S，它向各个方向发射α粒子，α粒子的速度都是v=3.0×106m/s，已知α粒子的电荷与质量之比为5.0×107C/kg，现只考虑在图纸平面中运动的α粒子，求ab上被α粒子打中的区域的长度．例2、 （2010·全国卷Ⅰ·26）如图，在0x ≤≤区域内存在与xy 平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B.在t=0时刻，一位于坐标原点的粒子源在xy 平面内发射出大量同种带电粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向与y轴正方向的夹角分布在0～180°范围内。

已知沿y 轴正方向发射的粒子在0t t =时刻刚好从磁场边界上,)P a 点离开磁场。

求：⑴ 粒子在磁场中做圆周运动的半径R 及粒子的比荷q ／m;⑵ 此时刻仍在磁场中的粒子的初速度方向与y 轴正方向夹角的取值范围；⑶ 从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间。

针对训练2、（2011广东第35题）（18分）如图（a ）所示，在以O 为圆心，内外半径分别为1R 和2R 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，1020,3R R R R ==,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。

磁场单元复习教案一、教学目标：1.理解什么是磁场以及磁场的特性；2.掌握如何计算磁场强度和磁场能量；3.能够解决与磁场有关的问题。

二、教学重点：1.理解磁场的概念；2.掌握磁场强度和磁场能量的计算方法；3.理解磁场与电流和磁性物质的关系。

三、教学难点：1.理解磁场的作用和应用；2.掌握通过磁场解决实际问题的方法。

四、教学过程：1.复习磁场的概念及其特性：a.引导学生回顾磁场的定义，即物质周围存在着力场，能使具有磁性的物质受力；b.讲解磁场的特性，如磁场的方向、形状、大小等。

2.复习磁场强度和磁场能量的计算方法：a.提示学生回忆磁场强度的定义和计算方法；b.教授磁场能量的计算方法，提供相关实例进行讲解。

3.复习磁场与电流的关系：a.引导学生回忆安培定律，即电流周围存在着磁场；b.讲解电流产生的磁场的特性，如方向、大小等。

4.复习磁场与磁性物质的关系：a.提示学生回忆磁性物质受力的特点，即在磁场中可以受到力的作用；b.讲解磁性物质的磁化过程和磁场对磁性物质的作用；5.复习磁场的作用和应用：a.教授磁场对电流的作用，如电磁感应和磁力；b.讲解磁场在实际生活中的应用，如电磁铁、电动机等。

6.解决与磁场有关的问题：a.给学生提供一些与磁场有关的问题，让他们应用所学知识解决；b.引导学生思考如何利用磁场解决实际问题，鼓励他们展开讨论。

五、课堂实践：1.在黑板上绘制磁场的示意图，让学生根据图形判断磁场的方向；2.提供几个实例，让学生计算磁场强度和磁场能量；3.指导学生进行实验，探究电流对磁场的影响；4.给学生提供一些与磁场有关的问题，让他们分组讨论并给出解决方案。

六、教学反思：本节课通过复习磁场的概念和特性，加深学生对基本概念的理解；通过教授磁场的计算方法，提高学生的计算能力；通过讲解磁场与电流和磁性物质的关系，引导学生探索磁场的作用和应用。

通过此次复习教案，学生对磁场的理解能力得到了提升，对磁场的应用能力有了进一步的掌握。

第3节 带电粒子在复合场中的运动带电粒子在组合场中的运动 [讲典例示法]带电粒子在电场和磁场的组合场中运动，实际上是将粒子在电场中的加速与偏转，跟在磁场中偏转两种运动有效组合在一起，有效区别电偏转和磁偏转，寻找两种运动的联系和几何关系是解题的关键。

当带电粒子连续通过几个不同的场区时，粒子的受力情况和运动情况也发生相应的变化，其运动过程则由几种不同的运动阶段组成。

[典例示法] (2018·全国卷Ⅱ)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π6，求该粒子的比荷及其从M 点运动到N 点的时间。

[解析] (1)粒子在电场中的轨迹为抛物线，在磁场中为圆弧，上下对称，如图(a)所示。

图(a)(2)设粒子从M 点射入时速度的大小为v 0，进入磁场的速度大小为v ，方向与电场方向的夹角为θ，如图(b )，速度v 沿电场方向的分量为v 1。

图(b)根据牛顿第二定律有qE ＝ma ① 由运动学公式有l ′＝v 0t ② v 1＝at ③ v 1＝v cos θ④设粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径为R ，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得qvB ＝mv 2R⑤ 由几何关系得l ＝2R cos θ ⑥ 联立①②③④⑤⑥式得v 0＝2El ′Bl。

⑦(3)由运动学公式和题给数据得 v 1＝v 0cot π6⑧联立①②③⑦⑧式得q m ＝43El ′B 2l2⑨设粒子由M 点运动到N 点所用的时间为t ′，则t ′＝2t ＋2⎝ ⎛⎭⎪⎫π2－π62πT ⑩式中T 是粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期， T ＝2πmqB⑪由③⑦⑨⑩⑪式得t ′＝Bl E ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫1＋3πl 18l ′。

【备考2022】高考物理一轮复习学案10.3 电磁感应定律的综合运用(2)右手定则的研究对象为闭合回路的一部分导体，适用于一段导线在磁场中做切割磁感线运动。

2.对电源的理解(1)在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体相当于电源，如切割磁感线的导体棒、有磁通量变化的线圈等，这种电源将其他形式的能转化为电能。

(2)判断感应电流和感应电动势的方向，都是把相当于电源的部分根据右手定则或楞次定律判定的。

实际问题中应注意外电路电流由高电势处流向低电势处，而内电路则相反。

3．导体棒在匀强磁场运动过程中的变与不变(1)外电阻的变与不变若外电路由无阻导线和定值电阻构成，导体棒运动过程中外电阻不变；若外电路由考虑电阻的导线组成，导体棒运动过程中外电阻改变。

(2)内电阻与电动势的变与不变切割磁感线的有效长度不变，则内电阻与电动势均不变。

反之，发生变化。

处理电磁感应区别安培定则、左手定则、右手定则的关键是抓住因果关系(1)因电而生磁(I→B)→安培定则(判断电流周围磁感线的方向)。

(2)因动而生电(v、B→I感)→右手定则(闭合回路的部分导体切割磁感线产生感应电流)。

(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则(磁场对电流有作用力)。

核心素养二对电路的理解(1)内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈，外电路由电阻、电容等电学元件组成。

(2)在闭合电路中，相当于“电源”的导体两端的电压与真实的电源两端的电压一样，等于路端电压，而不等于感应电动势。

核心素养三图像问题2.解决图像问题的一般步骤(1)明确图像的种类，即是B­t图像还是Φ­t图像，或者E­t图像、I­t图像等。

(2)分析电磁感应的具体过程。

(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系。

(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式。

(5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等。

磁场复习学案姓名班级主题内容要求考点磁场及描述1．电流的磁场Ⅰ2．磁感应强度，磁感线，地磁场Ⅱ3．磁性材料，分子电流假说Ⅰ磁场对电流的作用力4．磁场对通电直导线的作用，安培力，左手定则Ⅱ5．磁电式电表原理Ⅰ磁场对运动电荷的作用力6．磁场对运动电荷的作用，洛伦兹力，带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ7．质谱仪，回旋加速器Ⅰ重点本章的重点是：描述磁场特性的基本物理量——磁感应强度，表达磁场对电流和运动电荷作用规律的基本公式和基本定则——安培力公式、洛伦兹力公式和左手定则．难点本章的难点是：磁感应强度的定义、洛伦兹力公式的导出、带电粒子在匀强磁场中的运动以及带电粒子在复合场中运动问题的分析方法等等，是教学中的难点，在教学中要十分注意讨论问题的逻辑和思想方法．热点纵观近几年高考，涉及本章知识点的题目年年都有，考查次数最多的是与洛伦兹力有关的带电粒子在匀强磁场或复合场中的运动，其次是与安培力有关的通电导体在磁场中的加速或平衡问题．一、磁现象天然磁石和人造磁铁都叫做永磁体，它们能吸引铁质物体的性质-叫磁性．如磁铁能吸引铁屑、铁钉等物质．磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极．能够自由转动的磁体，静止时指南的磁极叫做南极(S极)，指北的磁极叫做北极(N极)．自然界中的磁体总存在着两个磁极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．二、电流的磁效应丹麦物理学家奥斯特的贡献是发现了电流的磁效应．著名的奥斯特实验是把导线沿南北方向放置在指南的磁针上方，通电时磁针转动．三、磁场磁体与磁体之间、磁体与通电导线之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的．磁体的周围、电流的周围存在磁场．四、地球的磁场地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指向南北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角，简称磁偏角．一、磁感应强度的意义描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量．二、磁感应强度的方向1．磁感应强度的定义：描述磁场强弱的物理量．2．磁感应强度的方向：小磁针静止时N 所指的方向规定为该点的磁感应强度方向，简称为磁场方向．3．磁感应强度是矢量．三、磁感应强度的大小1．电流元：在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫做电流元．2．定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线所受的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫做通电导线所在处的磁感应强度，用B来表示．3．定义式：B＝F IL．单位：特斯拉，简称特，符号是T ．1 T＝1N A·m．一、磁感线1．在磁场中画出的一些曲线，曲线上每一点的切线都跟这点的磁感应强度的方向一致．2．在磁体的两极附近，磁场较强，磁感线较密．二、几种常见的磁场1．直线电流的磁场(1)磁感线是围绕电流的一圈圈的外疏内密的同心圆．(2)判断方法：磁感线的方向可以用安培定制（右手螺旋定则）确定．(3)安培定则：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流的方向一致，弯曲四指所指的方向就是磁感线环绕的方向．2．环形电流和通电螺线管的磁场环形电流安培定则的用法：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向．三、安培分子电流假说1．内容：在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的 磁体，它的两侧相当于两个 磁极 ．如图甲所示．2．对有关磁现象的解释(1)磁化：软铁棒未被磁化前，内部分子电流取向 杂乱无章 ，磁场相互抵消，对外界不显磁性，在外界磁铁的磁化下，内部各分子电流 取向一致 ，形成磁极．如图乙所示．(2)失磁：由于激烈的分子热运动或机械运动使分子电流取向变得 杂乱无章 的结果． 四、匀强磁场1．定义：磁感应强度的 大小 、 方向 处处相同的磁场． 2．磁感线特点：匀强磁场的磁感线是一些 间隔相同的平行 直线． 五、磁通量1．定义：设在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S ，则B 与S 的乘积叫做穿过这个面积的 磁通量 ，简称磁通．用字母Φ表示磁通量． 2．定义式： Φ＝BS3．单位： 韦伯 ，简称韦 ，符号Wb ,1 Wb ＝1 T·m 2 ．比较项目磁感线电场线相 似 点意义形象地描述磁场方向和相对强弱而假想的线 形象地描述电场方向和相对强弱而假想的线方向线上各点的切线方向即该点的磁场方向，是磁针N 极受力方向 线上各点的切线方向即该点的电场方向，是正电荷受电场力的方向疏密 表示磁场强弱表示电场强弱特点在空间不相交、不中断 在空间不相交不中断不同点 是闭合曲线静电场中，电场线始于正电荷或无穷远处，止于负电荷或无穷远处，是不闭合的曲线一、安培力的方向1．安培力：磁场对 通电导线 的作用力． 2．方向——遵守左手定则二、几种常见的磁场的分布特点及安培定则 1．常见永磁体的磁场(如图)3．安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于__B和I 决定的平面．安培力大小的计算1．当B与I垂直时，F＝BIL．2．当B与I在同一直线上时，F＝0．电场力安培力研究对象点电荷电流元受力特点正电荷受力方向与电场方向相同，负电荷相反安培力方向与磁场方向和电流方向都垂直判断方法结合电场线方向和电荷正、负判断用左手定则判断一、洛伦兹力1．概念：运动电荷在磁场中受到的力．2．洛伦兹力的方向(1)左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．(2)负电荷受力方向与正电荷受力方向相反．3．洛伦兹力的大小一般公式：F＝qvB sinθ，其中θ是带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角．①当θ＝90°时，即v的方向与B的方向垂直时，F＝qvB，洛伦兹力最大．②当θ＝0°，即v的方向与B的方向平行时，F＝0，洛伦兹力最小．．洛伦兹力的作用效果特点由于洛伦兹力总是垂直于电荷运动方向，因此洛伦兹力总是不做功．它只能改变运动电荷的速度(即动量)的方向，不能改变运动电荷的速度(或动能)的大小电场力洛伦兹力作用对象静止或运动的电荷运动的电荷力的大小F电＝qE，与v无关F洛＝qvB sinα，与v有关，当B与v平行时，F洛＝0力的方向平行于电场方向同时垂直于速度方向和磁场方向对运动电荷的作用效果改变速度大小、方向，对运动电荷做功(除非初、末状态位于同一等势面)只改变运动电荷的速度方向，对运动电荷不做功一、带电粒子在匀强磁场中的运动1．实验探究(1)不加磁场时，电子束的径迹是一条直线(1)洛伦兹力不改变带电粒子速度的大小，或者说洛伦兹力对带电粒子不做功．(2)沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做圆周运动．洛伦兹力方向总与速度方向垂直，正好起到了提供向心力的作用．一、速度选择器如图所示，粒子所受的电场力FE＝qE，所受的洛伦兹力FB＝qvB，则由匀速运动的条件FE＝FB可得，v＝E/B，即满足比值的粒子都沿直线通过，与粒子的正负无关．除此之外，还应注意以下两点：1．若v＞EB或v＜EB，粒子都将偏离直线运动．粒子若从右侧射入，则不可能匀速通过电磁场，这说明速度选择器不仅对粒子速度的大小有选择，而且对速度的方向也有选择．2．要想使F E与F B始终相反，应将v、B、E三者中任意两个量的方向同时改变，但不能同时改变三个或者任一个方向，否则将破坏速度选择功能．2．加速：带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理得：qU ＝12m v2．①二、质谱仪1．原理图：如图所示：3．偏转：带电粒子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：Bqv ＝mv2r．②4．半径与质量关系：由①②两式可以求出粒子的半径r、质量m、比荷qm等．其中由r＝1B2mU质量变化．1．构造图：如图所示．回旋加速器的核心部件是两个 D 型盒 ．2．周期：高频交流电的周期与带电粒子在D 形盒中的运动周期 相同．粒子每经过一次加速，其轨道半径就大一些，粒子绕圆周运动的周期 不变 ． 3．最大动能：由qvB ＝mv 2r 和E K ＝12mv 2得E K ＝q 2B 2r 22m ，当r ＝R 时，有最大动能E km ＝q 2B 2R 22m (R 为D 形盒的半径)，即粒子在回旋加速器中获得的最大动能与q 、m 、B 、R 有关，与加速电压无关．(1)磁场的作用带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，周期T ＝2πmqB ，由此看出其周期与速率、半径均无关，带电粒子每次进入金属盒都运动相等的时间(半个周期)后平行电场方向进入电场，(2)电场的作用回旋加速器两个半圆形金属盒之间的缝隙区域存在周期性变化的并且垂直于两金属盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速． (3)交变电压的周期为保证带电粒子每次经过缝隙时都被加速，使之能量不断提高，需在缝隙两侧加上跟带电粒子在半圆形金属盒中运动周期相同的交变电压． 三、磁流体发电机如图是磁流体发电机，其原理是：等离子体喷入磁场B ，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到A 、B 板上，产生电势差．设板间距离为l ，当等离子体以速度v 匀速通过A 、B 板间时，A 、B 板上聚集的电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势．此时离子受力平衡：E 场q ＝Bqv ，即E 场＝Bv ，故电源电动势E ＝E 场l ＝Blv ．三、电磁流量计如图所示，一圆形导管直径为d ，用非磁性材料制成，其中可以导电的液体向左流动，导电流体中的自由电荷(正负离子)在洛伦兹力作用下横向偏转，a 、b 间出现电势差，当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a 、b 间的电势差就保持稳定，由Bqv ＝U d q ，可得v ＝U Bd ，流量Q ＝Sv ＝πd 24·U Bd ＝πdU4B．、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．当电流按如图方向通过导体板时，在导体板的上侧面A 和下侧面A ′之间会产生电势差，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 和B 的关系为U ＝k IBd，式中的比例系数k 称为霍尔系数．一、带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的分析1．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径和周期 (1)带电粒子做匀速圆周运动的受力特征： F 洛＝F 向，即qvB ＝m v 2r ，所以轨迹半径r ＝mvqB ．(2)运动的周期：T ＝2πr v ＝2πmqB2．带电粒子在匀强磁场中做圆周(或部分圆周)运动的圆心、半径及时间的确定 (1)圆心的确定．带电粒子进入有界磁场后，其轨迹是一段圆弧，确定圆弧的圆心是解决问题的关键．在解决实际问题中，确定圆心的位置通常有如下两种方法：①已知带电粒子的入射方向和出射方向时，通过入射点和出射点作入射方向和出射方向的垂线，两条垂线的交点即粒子轨迹的圆心，如左下图所示．②已知入射方向和出射点的位置，可以通过入射点作入射方向的垂线，再做入射点和出射点连线的中垂线，两条垂线的交点就是粒子运动轨迹的圆心．如右上图所示． (2)运动半径的确定．做入射点、出射点对应的半径(或圆周上的其他点)，并作适当的辅助线建立直角三角形，利用直角三角形的边角关系结合r ＝mvqB 求解．(3)运动时间的确定．粒子在磁场中运动一周的时间为周期T ＝2πm /qB ，当粒子在有界磁场中运动的圆弧对的圆心角为α时，粒子在有界磁场中运动时间为t＝α360°T或t＝α2π公式t＝α360°T中的α以“度”为单位，公式t＝α2πT中的α以“弧度”为单位，两式中的T为粒子在无界磁场中运动的周期．由以上两式可知，带电粒子在有界磁场中运动的时间随转过的圆心角的增大而增大，与轨迹的长度无关．如图所示，带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁场的速度方向间的夹角φ叫做粒子的偏向角．偏向角φ等于入射点与出射点间的圆弧所对应的圆心角α，即φ＝α，如图所示．同时，入射点与出射点间的圆弧对应的圆心角α等于入射点与出射点间的弦与入射速度方向间夹角θ的2倍，即2θ＝α．3．有界磁场的径迹问题．(1)磁场边界的类型如图所示．(2)与磁场边界的关系．①刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切．②当速度v一定时，弧长(或弦长)越长，圆周角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长．③当速率v变化时，圆周角越大的，运动的时间越长．(3)有界磁场中运动的对称性．①从某一直线边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等；②在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出．垂直电场线进入匀强电场(不计重力)垂直磁感线进入匀强磁场(不计重力)受力情况恒力F＝Eq；大小、方向不变洛伦兹力F＝Bqv；大小不变，方向随v的改变而改变运动类型类平抛运动匀速圆周运动或其一部分运动轨迹抛物线圆或圆的一部分垂直电场线进入匀强电场(不计重力)垂直磁感线进入匀强磁场(不计重力)轨迹图象求解方法处理横向偏移y 和偏转角φ要通过类平抛运动的规律求解 横向偏移y 和偏转角φ要结合圆的几何关系通过圆周运动的讨论求解 决电磁场问题把握三点：(1)明确电磁场偏转知识及磁场中做圆周运动的对称性知识； (2)画轨迹示意图，明确运动性质； (3)注意两个场中运动的联系．例一、在平面直角坐标xOy 中，第Ⅰ象限存在沿y 轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B ．一质量为m 、电荷量为q 的带正电的粒子从y 轴正半轴上的M 点以速度v 0垂直于y 轴射入电场，经x 轴上的N 点与x 轴正方向成θ＝60°角射入磁场，最后从y 轴负半轴上的P 点垂直于y 轴射出磁场，如图所示．不计粒子重力，求(1)M 、N 两点间的电势差UMN ；(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r ； (3)粒子从M 点运动到P 点的总时间t ．如图1所示，套在很长的绝缘直棒上带电的小球，其质量为m 、带电荷量为Q ，小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放在匀强电场和匀强磁场中，电场强度是E ，磁感应强度是B ，小球与棒的动摩擦因数为μ，求小球由静止沿棒下滑的最大加速度和最大速度．【答案】(1)3m v 22q(2)2m v 0qB(3)(33＋2π)m3qB答案：a max ＝g v max ＝mg ＋μQEμQB。