磁场第一轮复习PPT课件.ppt
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1、第十一章第十一章2006-121.考考纲要求要求1 1 1 1vv电电流的磁流的磁流的磁流的磁场场.2 2 2 2vv磁感磁感磁感磁感应强应强度、磁感度、磁感度、磁感度、磁感线线、地磁、地磁、地磁、地磁场场.3 3 3 3vv磁性材料、分子磁性材料、分子磁性材料、分子磁性材料、分子电电流假流假流假流假说说4 4 4 4vv磁磁磁磁场对场对通通通通电导线电导线的作用的作用的作用的作用.安培力安培力安培力安培力.左手左手左手左手定定定定则则5 5 5 5vv磁磁磁磁电电式式式式电电表原理表原理表原理表原理 6 6 6 6vv磁磁磁磁场对场对运运运运动电动电荷的作用荷的作用荷的作用荷的作用.洛洛洛洛
2、仑兹仑兹力力力力.带带电电粒子在匀粒子在匀粒子在匀粒子在匀强强磁磁磁磁场场中的运中的运中的运中的运动动7 7 7 7vv质谱仪质谱仪.回旋加速器回旋加速器回旋加速器回旋加速器 只要求掌握直只要求掌握直导线跟跟B B平行或垂直两种情况下的安培力平行或垂直两种情况下的安培力只要求掌握只要求掌握v v跟跟B B平行或垂直两种情况下的洛平行或垂直两种情况下的洛仑磁力磁力说明:明:2.知知识结构构磁磁磁磁场场磁磁磁磁场场的的的的产产生生生生永磁体磁永磁体磁永磁体磁永磁体磁场场电电流磁流磁流磁流磁场场直直直直线电线电流磁流磁流磁流磁场场通通通通电电螺螺螺螺线线管磁管磁管磁管磁场场定定定定义义:B=F/IL
3、B=F/IL单单位位位位:特(特(特(特(T T)矢量性:矢量性:矢量性:矢量性:B B的方向即磁的方向即磁的方向即磁的方向即磁场场方向;方向;方向;方向;B B、F F、L L的方的方的方的方向关系由左手定向关系由左手定向关系由左手定向关系由左手定则则确定。确定。确定。确定。磁感磁感磁感磁感线线意意意意义义:磁感磁感磁感磁感线线的疏密的疏密的疏密的疏密表示磁表示磁表示磁表示磁场强场强弱;弱;弱;弱;磁感磁感磁感磁感线线的切的切的切的切线线方向表示磁方向表示磁方向表示磁方向表示磁场场方向。方向。方向。方向。安培力安培力安培力安培力F=BILF=BIL方向:左手定方向:左手定方向:左手定方向:左
4、手定则则洛洛洛洛仑兹仑兹力力力力f=BqVf=BqV方向:左手定方向:左手定方向:左手定方向:左手定则则带电带电粒子在磁粒子在磁粒子在磁粒子在磁场场中的运中的运中的运中的运动动只受洛只受洛只受洛只受洛仑仑力,且力,且力,且力,且B Bv v时时有:有:有:有:Bqv=mvBqv=mv2 2/R/RR=mv/Bq;R=mv/Bq;T=2m/BqT=2m/Bq磁磁磁磁感感感感强强度度度度磁磁磁磁场场的的的的性性性性质质3.第一部分第一部分第一部分第一部分 磁磁磁磁场场的基本概念的基本概念的基本概念的基本概念1 1、磁、磁场的的产生生磁体的周磁体的周围存在磁存在磁场(与(与电场一一样是一种特殊物是一
5、种特殊物质)电流周流周围存在磁存在磁场奥斯特奥斯特实验南北放置南北放置导线通通电后后发生偏生偏转电流流产生生磁磁场电荷运荷运动产生生磁磁场2 2、磁、磁场的基本性的基本性质对放入其中的放入其中的磁体磁体磁体磁体、电电流流流流有力的作用有力的作用同名磁极相互排斥同名磁极相互排斥异名磁极相互吸引异名磁极相互吸引磁体磁体对电流的作用流的作用电流流对电流流的作用的作用4.3 3、磁体、磁体间相互作用的本相互作用的本质磁体磁体磁磁场磁体磁体磁体或磁体或电流流磁体或磁体或电流流4 4、磁、磁现象的象的电本本质安培分子安培分子电流假流假说:在原子、分子等物在原子、分子等物质微粒内部存在一种微粒内部存在一种环
6、形形电流流分子分子电流,分子流,分子电流使每个物流使每个物质微粒都成微粒都成为微小微小的磁体,它的两的磁体,它的两侧相当于两个磁极。相当于两个磁极。解解释磁化、磁化、消磁消磁现象象不不显磁性磁性显磁性磁性磁化磁化消磁消磁总结:一切磁:一切磁现象都是由象都是由电电荷的运荷的运荷的运荷的运动动产生的生的磁磁场5.5 5、磁、磁场的方向:的方向:规定定为小磁小磁针N N N N极极极极在磁在磁场中的受力方向。或中的受力方向。或小磁小磁针静止静止时N N N N极极极极所指的方向!所指的方向!6 6、磁感、磁感线用来形象地描述磁用来形象地描述磁场中各点的磁中各点的磁场方向和方向和强弱的假想曲弱的假想曲
7、线 磁感磁感线上每一点的切上每一点的切线方向就是方向就是该点的磁点的磁场方向,即小磁方向,即小磁针N N极在极在该点的受力方向或静止点的受力方向或静止时的指向的指向 磁感磁感线的疏密表示磁的疏密表示磁场的的强弱弱 磁感磁感线是封是封闭曲曲线(和静(和静电场的的电场线不同)不同)几种磁几种磁场的磁感的磁感线条形磁条形磁条形磁条形磁铁铁蹄形磁蹄形磁蹄形磁蹄形磁铁铁2006-126.通通通通电电直直直直导线导线判判断断方方法法:立体立体图纵截面截面图横截面横截面图环环形形形形电电流流流流判判断断方方法法:立体立体图纵截面截面图横截面横截面图7.通通通通电电螺螺螺螺线线管管管管判判断断方方法法电流流安
8、培定安培定则(二)(二)立体立体图横截面横截面图纵截面截面图地磁地磁地磁地磁场场2006-128.例例1 1、步步高、步步高P P178 178 应用用2-1 2-1 例例1 1 例例2 2、步步高、步步高P P178 178 应用用3-1 P3-1 P179 179 例例2 27 7、磁感、磁感应强度度 描述磁描述磁场的的强弱与方向的物理量弱与方向的物理量定定义:在磁:在磁场中垂直磁中垂直磁场方向的通方向的通电导线,受到的安培力跟,受到的安培力跟电流和流和导线长度的乘度的乘积的比的比值。表达式:表达式:单位:特斯拉(位:特斯拉(T T)矢量:方向矢量:方向为该点的磁点的磁场方向,即通方向,即
9、通过该点的磁感点的磁感线的切的切线方向方向例例3 3、步步高步步高P P179179 例例3 P3 P177177 应用用1-11-1例例4 4、步步高步步高P P179179 例例4 42006-129.第二部分第二部分第二部分第二部分 磁磁磁磁场对电场对电流的作用力流的作用力流的作用力流的作用力 磁磁磁磁电电式式式式仪仪表表表表1 1、磁、磁场对电流的作用力流的作用力安培力安培力方向:左手定方向:左手定则磁磁场方向方向电流方向流方向电流方向流方向判断下列通判断下列通电导线的受力方向的受力方向 安培力方向安培力方向判断下列判断下列导线的的电流方向或磁流方向或磁场方向或受力方向方向或受力方向
10、2006-1210.大小大小F=BILF=BILBIBI如如BIBI则F=0F=0如如B B与与I I成任意角成任意角则把把L L投影投影到与到与B B垂直和平行的方向上垂直和平行的方向上与与B B垂垂直的直的为有效有效L L为在磁在磁场中中的的有效有效长度度F=BILsinF=BILsinB B与与I I的的夹角角2 2、通、通电导线在安培力作用下运在安培力作用下运动的定性判断的定性判断2006-1211.随堂:随堂:步步高步步高P P181181 例例1 12006-1212.3 3 3 3、电电流在安培力作用下的定量流在安培力作用下的定量流在安培力作用下的定量流在安培力作用下的定量计计算
11、算算算问题问题例例1 1:如如图,相距,相距20cm20cm的两根光滑平行的两根光滑平行铜导轨,导轨平面平面倾角角为=37=370 0,上面放着,上面放着质量量为80g80g的金属杆的金属杆abab,整个装置放在,整个装置放在B B=0.2T=0.2T的匀的匀强磁磁场中中.(1)(1)若磁若磁场方向方向竖直向下,要使金属杆直向下,要使金属杆静止在静止在导轨上,必上,必须通以多大的通以多大的电流流.(2)(2)若磁若磁场方向垂直斜面向下,要使金方向垂直斜面向下,要使金属杆静止在属杆静止在导轨上,必上,必须通以多大的通以多大的电流。流。例例2 2:如如图所示,有一金属棒所示,有一金属棒abab,质
12、量量为m m=5g5g,电阻阻R R=1=1,可以无摩擦地在两条平行,可以无摩擦地在两条平行导轨上滑行。上滑行。导轨间距离距离为d d=10cm=10cm,电阻不阻不计。导轨平面与水平面的平面与水平面的夹角角=30=30,整个,整个装置放在磁感装置放在磁感应强度度B B=0.4T=0.4T的匀的匀强磁磁场中,中,磁磁场方向方向竖直向上。直向上。电源的源的电动势E E=2V=2V,内,内电阻阻r r=0.1=0.1,试求求变阻器取阻器取值是多少是多少时,可使金属棒静止在可使金属棒静止在导轨上。上。2006-1213.例例3 3:在磁感在磁感应强度度B B=0.08T=0.08T,方向,方向竖直向
13、下的匀直向下的匀强磁磁场中,一根中,一根长l l1 1=20cm=20cm,质量量m m=24g=24g的金属横杆水平地的金属横杆水平地悬挂在两根挂在两根长均均为24cm24cm的的轻细导线上,上,电路中通以路中通以图示的示的电流,流,电流流强度保持在度保持在2.5A2.5A,横杆在,横杆在悬线偏离偏离竖直位置直位置=30=30处时由静止开始由静止开始摆下,下,求横杆通求横杆通过最低点的瞬最低点的瞬时速度大小。速度大小。例例4 4:如如图所示,两根平行光滑所示,两根平行光滑轨道水平放道水平放置,相互置,相互间隔隔d=0.1md=0.1m,质量量为m=3gm=3g的金属的金属棒置于棒置于轨道一端
14、道一端.匀匀强磁磁场B=0.1TB=0.1T,方向,方向竖直向下,直向下,轨道平面距地面高度道平面距地面高度h=0.8mh=0.8m,当,当接通开关接通开关S S时,金属棒由于受磁,金属棒由于受磁场力作用而力作用而被水平抛出,落地点水平距离被水平抛出,落地点水平距离s=2ms=2m,求接,求接通通S S瞬瞬间,通,通过金属棒的金属棒的电量量.B Bh hs s随堂:步步高随堂:步步高P P180180181181 应用用1-11-1、例、例2 22006-1214.4 4、电流表的工作原理流表的工作原理构造:由构造:由辐向均匀向均匀分布的分布的磁磁场和放入其中的可和放入其中的可转动的的线圈圈组
15、成。(如成。(如图)工作原理工作原理 线圈中有圈中有电流流时,受磁,受磁场力的作用而力的作用而转动,当磁,当磁场力矩与力矩与弹簧的扭簧的扭转力矩相等力矩相等时,线圈停止圈停止转动;且有;且有II,因此由,因此由电流表指流表指针的的偏偏转角度可得角度可得电流大小,且流大小,且电流表刻度是均匀的。流表刻度是均匀的。2006-1215.第三部分第三部分第三部分第三部分 磁磁磁磁场对场对运运运运动电动电荷的作用荷的作用荷的作用荷的作用一、洛一、洛仑兹力力磁磁场对运运动电荷的作用力荷的作用力1 1、大小:、大小:F F洛洛=Bqv=Bqv(v v为电荷相荷相对B B的速度)的速度)当当BvBv时,电荷不
16、受洛荷不受洛仑兹力力当当BvBv时,电荷所受洛荷所受洛仑兹力最大力最大当当B B与与v v成成角角时,F F洛洛=Bqvsin=Bqvsin2 2、方向:用左手定、方向:用左手定则判断判断F洛洛+v注意:注意:四指的方向四指的方向为正正电荷的运荷的运动方向,或方向,或负电荷运荷运动的反方向。的反方向。3 3、特点:洛、特点:洛仑兹力始力始终与与电荷运荷运动方向垂直,只改方向垂直,只改变速度的方速度的方向,而不改向,而不改变速度的大小,所以洛速度的大小,所以洛仑兹力不做功。力不做功。4 4、洛、洛仑兹力与安培力的关系力与安培力的关系洛洛仑兹力是安培力的微力是安培力的微观表表现,安培力是洛,安培力
17、是洛仑兹力的宏力的宏观体体现步步高步步高P P183183应用用1-11-12006-1216.2 2、运、运动方向与磁方向与磁场方向垂直,做匀速方向垂直,做匀速圆周运周运动洛洛仑兹力提供向心力力提供向心力轨道半径:道半径:周期:周期:与与v v、r r无关无关二、二、带电粒子(不粒子(不计重力)在匀重力)在匀强磁磁场中的运中的运动1 1、运、运动方向与磁方向与磁场方向平行,做匀速直方向平行,做匀速直线运运动圆心、半径、运心、半径、运动时间的确定的确定圆心的确定心的确定a a、两个速度方向垂直、两个速度方向垂直线的交点。的交点。(常用在有界磁(常用在有界磁场的入射与出射的入射与出射方向已知的情
18、况下)方向已知的情况下)随堂:随堂:步步高步步高P P184184应用用2-12-1VO2006-1217.b b、一个速度方向的垂直、一个速度方向的垂直线和和一条弦的中垂一条弦的中垂线的交点的交点O O半径的确定半径的确定应用几何知用几何知识来确定!来确定!运运动时间:vvoc c、粒子在磁、粒子在磁场中运中运动的角度关系的角度关系例例1 1、如如图所示所示带正正电的粒子以速度的粒子以速度v v垂直垂直磁磁场边界界进入匀入匀强磁磁场,试分析粒子的运分析粒子的运动情况。情况。vv若粒子若粒子进入磁入磁场的速度方向与的速度方向与边界成界成 角,角,则运运动情况又将如何?情况又将如何?(单边界界)
19、2006-1218.应用用1 1:(20012001上海物理)上海物理)如如图所示,所示,在在y0y0的区域内存在匀的区域内存在匀强磁磁场,磁,磁场方方向垂直于向垂直于xyxy平面并指向平面并指向纸面外,磁感面外,磁感应强度度为B B。一。一带正正电的粒子以速度的粒子以速度v v0 0从从O O点射入磁点射入磁场,入射方向在,入射方向在xyxy平面内,与平面内,与x x轴正向的正向的夹角角为。若粒子射出磁。若粒子射出磁场时的位置与的位置与O O点的距离点的距离为L L,求,求该粒子的粒子的电量和量和质量之比量之比q/mq/m。yxOB2:2:(19991999年全国)年全国)一个一个负离子,离
20、子,质量量为m m,电量大小量大小为q q,以速率,以速率v v垂直于屏垂直于屏S S经过小孔小孔O O射射入存在着匀入存在着匀强磁磁场的真空室中,如的真空室中,如图所示。所示。磁感磁感应强度度B B的方向与离子的运的方向与离子的运动方向垂直,方向垂直,并垂直于并垂直于图中中纸面向里面向里.(1 1)求离子)求离子进入磁入磁场后到达屏后到达屏S S上上时的位置的位置与与O O点的距离点的距离.(2 2)如果离子)如果离子进入磁入磁场后后经过时间t t到达位到达位置置P P,证明明:直直线OPOP与离子入射方向之与离子入射方向之间的的夹角角跟跟t t的关系是的关系是=qBt/2m=qBt/2m。
21、2006-1219.例例2 2、垂直垂直纸面向外的匀面向外的匀强磁磁场仅限于限于宽度度为d d的条形区域内,磁感的条形区域内,磁感应强度度为B B一个一个质量量为m m、电量量为q q的粒子以一的粒子以一定的速度垂直于磁定的速度垂直于磁场边界方向从界方向从a a点垂点垂直直飞入磁入磁场区,如区,如图所示,当它所示,当它飞离离磁磁场区区时,运,运动方向偏方向偏转角角试求求粒子的运粒子的运动速度速度v v以及在磁以及在磁场中运中运动的的时间t t(双双边界界)2006-1220.应用:用:(20042004天津理天津理综)钍核核 发生衰生衰变生成生成镭核核 并并放出一个粒子。放出一个粒子。设该粒子
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