磁場復(fù)習(xí)與鞏固（提高）一、目標(biāo)與策略 明確學(xué)習(xí)目標(biāo)及主要的學(xué)習(xí)方法是提高學(xué)習(xí)效率的首要條件，要做到心中有數(shù)！學(xué)習(xí)目標(biāo)：l 熟悉幾種常見磁場：例如條形磁體的磁場、蹄形磁體的磁場、直線電流、環(huán)形電流及通電螺線管的磁場、勻強磁場的磁場等，能夠畫出這些磁場的磁感線，由此弄清磁場強弱和方向的分布情況，這是認(rèn)識磁現(xiàn)象，解決磁的相關(guān)問題的基礎(chǔ)。l 理解磁場的基本性質(zhì)以及磁感應(yīng)強度的定義，弄安培力的大小和方向的決定因素，掌握安培力大小的計算公式F=BILsin，能夠熟練地運用左手定則判斷安培力的方向。l 理解洛倫茲力和安培力的關(guān)系，能夠熟練地計算帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動問題。l 將磁場與靜電場重力場進(jìn)行對比和類比，找出它們的異同點，能夠熟練地運用它們各自的特點去解決綜合性問題。l 將牛頓運動定律、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律以及解決動力學(xué)問題的方法、技巧遷移到本章，順利地解決：在安培力作用下的運動問題、帶電粒子在洛倫茲力作用下的圓周運動和帶電粒子或帶電物體在復(fù)合場中的運動問題。l 理解電場、磁場的理論在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的運用，并能解決相關(guān)的一些簡單的問題。重點難點：l 物體在安培力作用下的運動問題。l 帶電粒子在洛倫茲力作用下的圓周運動和帶電粒子或帶電物體在復(fù)合場中的運動問題。學(xué)習(xí)策略：l 要注重基礎(chǔ)知識的復(fù)習(xí)，理解和體會各知識點間的內(nèi)在聯(lián)系，建立知識結(jié)構(gòu)，形成知識網(wǎng)絡(luò)，逐步體會各知識點的地位、作用、分清主次，理解理論的實質(zhì)，這是提高能力的基礎(chǔ)。l 分析安培力和洛倫茲力作用下的物體的運動問題，做好受力分析和運動的情景分析是解決此類問題的關(guān)鍵。如有關(guān)安培力的力電綜合題往往涉及到三維立體空間問題，如果我們變?nèi)S為二維便可變難為易，迅速解題。對帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動的問題，畫出運動軌跡后可通過幾何關(guān)系尋找半徑和圓心。二、學(xué)習(xí)與應(yīng)用“凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢”。科學(xué)地預(yù)習(xí)才能使我們上課聽講更有目的性和針對性。我們要在預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，認(rèn)真聽講，做到眼睛看、耳朵聽、心里想、手上記。知識回顧復(fù)習(xí)構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)，能從整體上把握學(xué)習(xí)內(nèi)容，找出各部分知識之間的關(guān)聯(lián)，加深對它們內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識。相關(guān)內(nèi)容請學(xué)習(xí)網(wǎng)校資源ID：#33909#400822磁感應(yīng)強度，要求I、B，矢量，與F、I無關(guān)，是用比值定義的物理量磁通量，S是 于B方向上的投影面積，標(biāo)量，有正負(fù)之分物理量磁感線：用來描述磁場的人為曲線，方向、疏密各代表不同的物理意義幾種典型的磁場的磁感線分布：直線電源、環(huán)形電流、通電螺線管、勻強磁場形象描述描述產(chǎn)生： 電荷產(chǎn)生磁場磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。磁場對直線電流的作用：方向：定則磁場對通電線圈的作用，磁力矩直線電流間的相互作用：同向 ，反向 安培力磁場對運動電荷的作用F=qvB，此式只適用于v、B的情況v、B不垂直時，F(xiàn)=qvBsin，是 夾角方向：定則特點：洛倫茲力對帶電粒子永遠(yuǎn)不做帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動，質(zhì)譜儀、回旋加速器洛倫茲力相互作用磁場知識要點預(yù)習(xí)和課堂學(xué)習(xí)認(rèn)真閱讀、理解教材，嘗試把下列知識要點內(nèi)容補充完整，帶著自己預(yù)習(xí)的疑惑認(rèn)真聽課學(xué)習(xí)。請在虛線部分填寫預(yù)習(xí)內(nèi)容，在實線部分填寫課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容。課堂筆記或者其它補充填在右欄。詳細(xì)內(nèi)容請學(xué)習(xí)網(wǎng)校資源ID：#33910#400822要點一、幾種常見磁場及磁感線的畫法（一）幾種常見磁場（請參看網(wǎng)校資源ID：397352）（二）對磁感線的理解（1）磁感線的特點：磁感線上任一點的方向表示該點的磁場方向，即小磁針極受力方向或小磁針時北極指向。磁感線的表示磁場強弱，即磁感應(yīng)強度大小。（2）直流電流、通電螺線管、環(huán)形電流的磁場方向可用定則判斷。（3）磁感線雖然能用實驗?zāi)M其形狀，但實際不存。在條形磁鐵外部，磁感線由N極出發(fā)，進(jìn)入到S極，內(nèi)部由極回到極，形成閉合的曲線。（4）直線電流周圍磁場離導(dǎo)線越近，磁場越；離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁場越。要點二、磁感應(yīng)強度和磁通量（一）對磁感應(yīng)強度方向的理解（1）磁感應(yīng)強度的方向即磁場的方向。磁場的方向是有規(guī)定的，即在磁場中某點的磁場方向規(guī)定為小磁針N極受力的方向，與S極受力的方向相反。（2）在磁場中不同位置，磁場往往具有不同的方向。（3）磁感應(yīng)強度是矢量，遵循平行四邊形定則。如果空間同時存在兩個或兩個以上的磁場時，某點的磁感應(yīng)強度B是各磁感應(yīng)強度的和。（二）對磁感應(yīng)強度的意義和定義的理解（1）通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時，它受力的大小既與導(dǎo)線的長度L成正比，又與導(dǎo)線中的電流I成正比，即與I和L的乘積IL成正比，用公式表示為F= 式中B是比例系數(shù)，它與導(dǎo)線的長度和電流的大小都沒有關(guān)系。B正是我們尋找的表征磁場強弱的物理量磁感應(yīng)強度。由此，在導(dǎo)線與磁場垂直的最簡單情況下 磁感應(yīng)強度B的單位由F、I和L的單位共同決定。（2）在定義式中，通電導(dǎo)線必須于磁場方向放置。因為磁場中某點通電導(dǎo)線受力的大小，除和磁場強弱有關(guān)以外，還和導(dǎo)線的方向有關(guān)。導(dǎo)線放入磁場中的方向不同，所受磁場力也不相同。通電導(dǎo)線受力為零的地方，磁感應(yīng)強度B的大小為零。（3）磁感應(yīng)強度B的大小只取決于磁場本身的性質(zhì)，與F、IL關(guān)。（4）通電導(dǎo)線受力的方向不是磁場磁感應(yīng)強度的方向。（5）磁感應(yīng)強度的定義式也適用于非勻強磁場，這時L應(yīng)很短很短，IL稱作“電流元”，相當(dāng)于靜電場中的“點電荷”。（三）對磁通量的理解（1）磁通量的定義公式=BS中的B應(yīng)是勻強磁場的磁感應(yīng)強度，S是與磁場方向 的面積，因此可以理解為=BS。如果平面與磁場方向不垂直，應(yīng)把面積S投影到與磁場垂直的方向上，求出投影面積S，代入到=BS中計算。如圖所示通過面S的磁通量=BS= 。注意：應(yīng)避免硬套公式=BSsin或=BScos。（2）磁通量的變化一般有下列三種情況：磁感應(yīng)強度B不變，有效面積S變化，則=t0=。磁感應(yīng)強度B變化，磁感線穿過的有效面積S不變，則=t-0=。磁感應(yīng)強度B和回路面積S同時發(fā)生變化的情況，則=t0。（3）注意的問題平面S與磁場方向不垂直時，要把面積S投影到與磁場垂直的方向上，即求出有效面積?？梢园汛磐坷斫鉃榇┻^面積S的磁感線的凈條數(shù)，相反方向穿過面積S的磁感線可以互相抵消。當(dāng)磁感應(yīng)強度和回路面積同時發(fā)生變化時，=t0，而不能用=BS計算。要點三、安培力（一）對安培力方向的理解（1）安培力的方向總是垂直于方向和方向所決定的平面。在判斷時首先確定磁場與電流所確定的平面，從而判斷出安培力的方向在哪一條直線上，然后再根據(jù)左手定則判斷出安培力的具體方向。（2）當(dāng)電流方向跟磁場方向不垂直時，安培力的方向仍垂直電流與磁場所決定的平面，所以仍可用左手定則來判斷安培力的方向，只是磁感線不再垂直穿過手心。（3）注意區(qū)別安培力的方向和電場力的方向與場的方向的關(guān)系，安培力的方向總是與磁場的方向，而電場力的方向與電場的方向。（二）對安培力大小的理解計算安培力大小時，要注意理解和靈活應(yīng)用公式F=ILB和F=ILBsin。（1）公式F=ILB中L指的是“長度”。當(dāng)B與I垂直時，F(xiàn)最大，F(xiàn)=ILB；當(dāng)B與I平行時，F(xiàn)=0。彎曲導(dǎo)線的長效長度，等于連接兩端點直線的長度（如圖甲）；相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端。（2）若磁場和電流成角時，如圖乙所示。將磁感應(yīng)強度B正交分解成B=Bsin和B=Bcos，而對電流是沒有作用的。F=BIL=BILsin，即F=BILsin。（3）安培力公式一般用于勻強磁場，或通電導(dǎo)線所處區(qū)域B的大小和方向相同。如果導(dǎo)線各部分所處位置B的大小、方向不相同，應(yīng)將導(dǎo)體分成若干段，使每段導(dǎo)線所處的范圍B的大小和方向近似相同，求出各段導(dǎo)線受的磁場力，然后再求合力。要點四、洛倫茲力（一）對洛倫茲力大小的理解洛倫茲力F= （1）只有相對于磁場 的電荷才可能受到洛倫茲力的作用，v理解為電荷相對于磁場運動的速度，相對于磁場靜止的電荷 受洛倫茲力作用，這一點與電場有根本的不同。（2）當(dāng)vB時，電荷雖然相對于磁場運動但不受洛倫茲力作用。（3）當(dāng)vB時，F(xiàn)=最大。（4）F=qB（vsin）=qv（Bsin），（vsin）理解為速度垂直B的分量，（Bsin）可以理解為B垂直于v的分量。（二）對洛倫茲力方向的理解由定則判斷洛倫茲力的方向，使用時注意到負(fù)電荷受力方向的判斷四指指向負(fù)電荷運動的方向。（1）洛倫茲力的方向永遠(yuǎn)垂直于速度的方向，垂直于磁場的方向，垂直于 方向和方向所決定的平面，磁場的方向和速度的方向不一定垂直。（2）電荷相對于磁場不同的運動方向可能對應(yīng)相同的洛倫茲力的方向。（三）洛倫茲力的特點洛倫茲力永遠(yuǎn)垂直于速度的方向，不改變速度的大小，只改變速度的。（1）洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功，不改變帶電粒子的動能。（2）洛倫茲力能夠改變運動狀態(tài)產(chǎn)生加速度。（3）洛倫茲力的大小和方向都隨著速度的大小和方向而變化，這一點對分析電荷的運動情況非常重要。要點五、帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動（不計重力）（一）力學(xué)方程：（二）軌跡半徑和周期，。，T與v無關(guān)，與軌跡半徑無關(guān)。（三）帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動的時間：，為軌跡對應(yīng)的 角。要點六、帶電粒子在正交場中的運動實例（一）速度選擇器： （二）霍爾效應(yīng)：（三）電磁流量計：，（四）磁流體發(fā)電機：說明：以上幾個實例之共性是：運動的電荷在洛倫茲力和電場力的作用下處于 狀態(tài)，即。形區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入的粒子，必沿 向射出。經(jīng)典例題-自主學(xué)習(xí)認(rèn)真分析、解答下列例題，嘗試總結(jié)提升各類型題目的規(guī)律和技巧，然后完成舉一反三。無星號題目要求同學(xué)們必須掌握，為基礎(chǔ)題型，一個星號的題目綜合性稍強。更多拔高題型和分析請到網(wǎng)校學(xué)習(xí)網(wǎng)校資源ID：#33917#400822類型一：磁場對電流的作用安培力方向的判斷例1、如圖所示，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于線圈平面。當(dāng)線圈內(nèi)通以如圖所示方向的逆時針方向電流時，線圈如何運動？【思路點撥】環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵；條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流或通電螺線管?？偨Y(jié)升華： 舉一反三【變式】 如圖所示，兩個完全相同的線圈套在同一水平光滑絕緣圓柱上，但能自由移動，若兩線圈內(nèi)通以大小不等的同向電流，則它們的運動情況是：（ ）A都繞圓柱轉(zhuǎn)動B以不等的加速度相向運動C以相等的加速度相向運動D以相等的加速度相背運動總結(jié)升華： 類型二：在安培力作用下的物體的平衡例2、(2014 山東名校質(zhì)檢)如圖所示，一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒MN兩端分別放在兩個固定的光滑圓形導(dǎo)軌上，兩導(dǎo)軌平行且間距為L，導(dǎo)軌處在豎直方向的勻強磁場中，當(dāng)導(dǎo)體棒中通一自右向左的電流I時，導(dǎo)體棒靜止在與豎直方向成37角的導(dǎo)軌上，取sin 370.6，cos 370.8，求：(1)磁場的磁感應(yīng)強度B；(2)每個圓導(dǎo)軌對導(dǎo)體棒的支持力大小FN?？偨Y(jié)升華： 舉一反三【變式】如圖所示，有一電阻阻值不計、質(zhì)量為m的金屬棒ab可在兩條軌道上滑動，軌道寬為L，軌道平面與水平面間的夾角為，置于垂直軌道平面向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B金屬棒與軌道間的最大靜摩擦力為重力的k倍，回路中電源電動勢為E，內(nèi)阻不計，軌道電阻也不計問：調(diào)動變阻器滑片在什么阻值范圍內(nèi)，金屬棒恰能靜止在軌道上？ 類型三：帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)例3、如圖所示，在一個圓形區(qū)域內(nèi)，兩個方向相反且都垂直于紙面的勻強磁場分布在以直徑A2A4為邊界的兩個半圓形區(qū)域、中，A2A4與A1A3的夾角為60。一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子以某一速度從區(qū)的邊緣點A1處沿與A1A3成30角的方向射入磁場，隨后該粒子以垂直于A2A4的方向經(jīng)過圓心進(jìn)入?yún)^(qū)，最后再從A4處射出磁場。已知該粒子從射入磁場到射出磁場所用的時間為t，求區(qū)和區(qū)中磁感應(yīng)強度的大小。（忽略粒子重力）思路點撥：以某些位置粒子速度的方向為依據(jù)，畫出半徑，定出軌跡的圓心做出完美的軌跡圖，充分利用好幾何關(guān)系是解決此類問題的關(guān)鍵?？偨Y(jié)升華： 舉一反三【變式】如圖，兩個共軸的圓筒形金屬電極，外電極接地，其上均勻分布著平行于軸線的四條狹縫a、b、c和d，外筒的外半徑為r0，在圓筒之外的足夠大區(qū)域中有平行于軸線方向的均勻磁場，磁感強度的大小為B，在兩極間加上電壓，使兩圓筒之間的區(qū)域內(nèi)有沿半徑向外的電場，一質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子，從緊靠內(nèi)筒且正對狹縫a的S點出發(fā)，初速為零。如果該粒子經(jīng)過一段時間的運動之后恰好又回到出發(fā)點S，則兩電極之間的電壓U應(yīng)是多少？（不計重力，整個裝置在直空中）類型四：電荷在復(fù)合場中的運動例4、空間存在水平方向互相正交的勻強電場和勻強磁場，其大小分別為、B=1 T，方向如圖所示。有一個質(zhì)量為m=2.0106 kg、帶正電荷Q=2.0106 C的粒子在空間做直線運動，試求其速度的大小和方向（g取10 m / s2）。思路點撥：先分析重力是否可以忽略，再根據(jù)題目所設(shè)情景做直線運動判斷粒子是否受到洛倫茲力。洛倫茲力F2的大小與速度的大小有關(guān)，方向與速度的方向有關(guān)，只要確定了洛倫茲力的大小和方向，就可確定速度的大小和方向?？偨Y(jié)升華： 舉一反三【變式1】（2014 全國卷）如圖，在第一象限存在勻強磁場，磁感應(yīng)強度方向垂直于紙面(xy平面)向外；在第四象限存在勻強電場，方向沿x軸負(fù)向在y軸正半軸上某點以與x軸正向平行、大小為v0的速度發(fā)射出一帶正電荷的粒子，該粒子在(d，0)點沿垂直于x軸的方向進(jìn)入電場不計重力若該粒子離開電場時速度方向與y軸負(fù)方向的夾角為，求：(1 )電場強度大小與磁感應(yīng)強度大小的比值；(2)該粒子在電場中運動的時間總結(jié)升華： 【變式2】如圖所示，一根粗糙的長豎直絕緣桿，套有一個質(zhì)量為m，帶正電q的小球，勻強電場E與勻磁磁場B互相垂直，E和B都與桿垂直，當(dāng)小球由靜止開始下落后（ )A小球加速度不斷減小，最后為零B小球加速度先增加后減小，最