考点05 磁场【考点串讲PPT】 -2024-2025学年高二物理上学期期末考点大串讲（粤教版2019必修第三册+选择性必修第二册第一、二章）

考点03 磁场 高二物理期末复习 粤教版（2019） 一、磁场 磁感线 1.磁极之间的相互作用：同名磁极相互 ，异名磁极相互 . 2.奥斯特实验：把导线放置在小磁针的 ，通电时磁针发生了转动. 实验意义：奥斯特实验发现了电流的 ，即电流可以产生磁场，首次揭示了 的联系. 3.磁场：磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，是通过 发生的，磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的客观存在的 . 排斥 吸引 上方 磁效应 电与磁 磁场 物质 1.磁场的方向：物理学规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时 所指方向就是该点磁场的方向. 2.磁感线 (1)定义：在磁场中画出一些有方向的曲线，曲线上每一点的 都跟这点磁场的方向一致，这样的曲线就叫作磁感线. (2)特点 ①磁感线的 表示磁场的强弱.磁场强的地方，磁感线 ；磁场弱的地方，磁感线 . ②磁感线上某点的 表示该点磁场的方向. N极 切线方向 疏密 较密 较疏 切线方向 一、磁场 磁感线 例题1.(多选)下列关于磁场的说法正确的是 A.磁场最基本的性质是对处于其中的磁体或电流有力的作用 B.磁场是看不见、摸不着、实际不存在的，是人们假想出来的一种物质 C.磁场是客观存在的一种特殊的物质 D.磁场的存在与否决定于人的思想，想其有则有，想其无则无 AC 1.直线电流的磁场 安培定则：如图甲所示，用 握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致， 所指的方向就是磁感线环绕的方向. 直线电流周围的磁感线分布情况如图乙所示. 右手 弯曲的四指 二、安培定则 2.环形电流的磁场 安培定则：如图甲所示，让右手 与环形电流的方向一致， 就是环形导线轴线上磁场的方向. 弯曲的四指 伸直的拇指所指的方向 3.通电螺线管的磁场 安培定则：如图所示，用右手握住螺线管，让弯曲的四指与___________ 一致，伸直的拇指所指的方向就是 磁场的方向. 螺线管电流 的方向 螺线管轴线上 例题2.下列各图中，电流及其产生的磁场方向均正确的是 C 例题3.两根非常靠近且互相垂直并互相绝缘的长直导线，当通以如图2所示方向的电流时，电流所产生的磁场在导线所在平面内的哪个区域内方向是一致且向里的 A.区域Ⅰ B.区域Ⅱ C.区域Ⅲ D.区域Ⅳ A 三、磁感应强度 1.电流元：很短一段通电导线中的电流I与导线长度l的乘积Il. 2.定义：一段通电直导线 放在磁场中所受的力与导线中的电流和导线的长度的 的比值，叫作磁感应强度. 垂直 乘积 3.定义式：B＝ . 4.单位： ，简称 ，符号为 . 5.磁感应强度是表征磁场 的物理量. 6.磁感应强度是矢量，它的方向就是该处小磁针静止时 所指的方向. 特斯拉 特 T 强弱 N极 例4　关于磁感应强度，下列说法中正确的是 A.由B＝ 可知，B与F成正比，与Il成反比 B.通电导线放在磁场中的某点，那点就有磁感应强度，如果将通电导线 拿走，那点的磁感应强度就为零 C.通电导线所受磁场力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受磁场 力的地方一定不存在磁场 D.磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定，其大小和方向是唯一确 定的，与是否放入通电导线无关 √ 1.定义：匀强磁场中 和与磁场方向 的平面面积S的乘积.即Φ＝BS. 2.拓展：磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的____________ 与磁感应强度B的乘积表示磁通量. 3.单位：国际单位是 ，简称韦，符号是Wb，1 Wb＝ . 磁感应强度B 垂直 投影面积S′ 韦伯 1 T·m2 4.引申：B＝ ，表示磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量. 四、磁通量 1.安培力： 在磁场中受的力. 2.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 ，并使四指指向 的方向，这时 的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向. 3.安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：F⊥B，F⊥I，即F垂直于 所决定的平面. 通电导线 从掌心垂直进入 电流 拇指所指 B与I 五、安培力的方向 1. 于磁场B的方向放置的长为l的通电导线，当通过的电流为I时，所受安培力为F＝ . 2.当磁感应强度B的方向与 方向成θ角时，公式F＝ . 垂直 IlB 电流 IlBsin θ 六、安培力的大小 3.公式F＝IlBsin θ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响. 4.公式F＝IlBsin θ中θ是B和I方向的夹角 (1)当θ＝90°时，即B⊥I，sin θ＝1，公式变为F＝IlB. (2)当θ＝0°时，即B∥I，F＝0. 公式F＝IlBsin θ中l指的是导线在磁场中的“有效长度”， 弯曲导线的有效长度l，等于连接两端点直线的长度(如图所示)；相应的电流沿导线由始端流向末端. 推论：对任意形状的闭合平面线圈，当线圈平面与磁场方向垂直时，线圈的有效长度l＝0，故通电后线圈在匀强磁场中所受安培力的矢量和一定为零，如图所示. BD 例题5.(左手定则的应用)如图所示，表示磁场对直线电流的作用力示意图中正确的是 例题6.(安培力的分析应用)(2020·泉州市高二期末)如图12所示，材质相同、粗细均匀的正方形导体框ABCD，垂直放置于匀强磁场中，将CD两点接到电源两端，CD段受到的安培力大小为F，则此时导体框受到的安培力的合力大小为 √ 七、洛伦兹力 1.洛伦兹力 (1)定义： 在磁场中受到的力. (2)与安培力的关系：通电导线在磁场中受到的安培力是 的宏观表现. 2.洛伦兹力的方向 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 从掌心垂直进入，并使 指向正电荷运动的方向，这时 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.负电荷受力的方向与正电荷受力的方向 . 运动电荷 洛伦兹力 磁感线 四指 拇指 相反 3.洛伦兹力的大小 (1)当v与B成θ角时，F＝ . (2)当v⊥B时，F＝ . (3)当v∥B时，F＝ . qvBsin θ qvB 0 2.显像管的原理 (1)电子枪发射 .(2)电子束在磁场中 . (3)荧光屏被电子束撞击时发光. 3.扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在 ，使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断移动. 1.显像管的构造：如图1所示，由电子枪、 和荧光屏组成. 偏转线圈 高速电子 偏转 不断变化 例7　如图所示， 在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，有一足够长的绝 缘细棒OO′在竖直面内垂直磁场方向放置，细棒与水 平面间的夹角为α，一质量为m、带电荷量为＋q的圆环 A套在OO′棒上，圆环与棒间的动摩擦因数为μ，且μ<tan α，重力加速度为g.现让圆环A由静止开始下滑，试问圆环在下滑过程中： (1)圆环A的最大加速度为多大？获得最大加速度时的速度为多大？ 解析　由于μ<tan α，所以环将由静止开始沿棒下滑， 环A沿棒运动的速度为v1时，受到重力mg，洛伦兹力 qv1B、棒的弹力FN1和摩擦力Ff1＝μFN1， 根据牛顿第二定律，对沿棒的方向有mgsin α－Ff1＝ma 垂直棒的方向有FN1＋qv1B＝mgcos α 所以当FN1＝0，即Ff1＝0时，a有最大值am，且am＝gsin α， 此时qv1B＝mgcos α (2)圆环A能够达到的最大速度为多大？ 解析　设当环A的速度达到最大值vm时，环受棒的弹力为FN2，方向垂直于棒向下，摩擦力为Ff2＝μFN2，此时应有a＝0，即 mgsin α＝Ff2 FN2＋mgcos α＝qvmB 八、带电粒子在匀强磁场中的运动 1.若v∥B，带电粒子以速度v做匀速直线运动，其所受洛伦兹力F＝ . 2.若v⊥B，此时初速度方向、洛伦兹力的方向均与磁场方向 ，粒子在垂直于 方向的平面内运动. (1)洛伦兹力与粒子的运动方向 ，只改变粒子速度的 ，不改变粒子速度的 . (2)带电粒子在垂直于磁场的平面内做 运动， 力提供向心力. 0 垂直 磁场 垂直 方向 大小 匀速圆周 洛伦兹 无关 九、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期 1.圆心的确定 圆心位置的确定通常有以下两种基本方法： (1)已知入射方向和出射方向时，可以过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图2甲所示，P为入射点，M为出射点). (2)已知入射方向和出射点的位置时，可以过入 射点作入射方向的垂线，连线入射点和出射点， 作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道 的圆心(如图乙所示，P为入射点，M为出射点). 图2 2.半径的确定 半径的计算一般利用几何知识解直角三角形.做题时一定要作好辅助线，由圆的半径和其他几何边构成直角三角形.由直角三角形的边角关系或勾股定理求解. 3.粒子在匀强磁场中运动时间的确定 确定圆心角时，利用好几个角的关系，即圆心角＝偏向角＝2倍弦切角. 例8　如图，在坐标系的第一和第二 象限内存在磁感应强度大小分别为 B和B、方向均垂 直于纸面向外的匀强磁场.一质量为m、电荷量为q(q>0) 的粒子垂直于x轴射入第二象限，随后垂直于y轴进入 第一象限，最后经过x轴离开第一象限.粒子在磁场中运动的时间为 √ 1.质谱仪构造：主要构件有加速 、偏转 和照相底片. 2.运动过程(如图1) 十、质谱仪 图1 电场 磁场 qU (2)垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，做匀速圆周运动，r＝_____， 可得r＝___________. 3.分析：从粒子打在底片D上的位置可以测出圆周的半径r，进而可以算出粒子的 . 比荷 1.回旋加速器的构造：两个D形盒，两D形盒接 流电源，D形盒处于垂直于D形盒的匀强 中，如图2. 2.工作原理 (1)电场的特点及作用 特点：两个D形盒之间的窄缝区域存在 的电场. 作用：带电粒子经过该区域时被 . 十一、回旋加速器 图2 交 磁场 周期性变化 加速 (2)磁场的特点及作用 特点：D形盒处于与盒面垂直的 磁场中. 作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做 运动，从而改变运动 ， 圆周后再次进入电场. 匀强 匀速圆周 方向 半个 例题9　(2019·济南市模拟)速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束，其运动轨迹如图5所示，其中S0A＝ S0C，则下列说法正确的是 图5 √ 解析　由左手定则可判定甲束粒子带负电，乙束粒子带正电，A错误； 由题图可知r甲<r乙， 所以甲束粒子的比荷大于乙束粒子的比荷，B正确； 若甲、乙两束粒子的电荷量相等， 导学探究　回旋加速器中磁场和电场分别起什么作用？对交流电源的周期有什么要求？带电粒子获得的最大动能由哪些因素决定？ 二、回旋加速器 答案　磁场的作用是使带电粒子回旋，电场的作用是使带电粒子加速. 交流电源的周期应等于带电粒子在磁场中运动的周期. 当带电粒子速度最大时，其运动半径也最大， 所以要提高带电粒子获得的最大动能，则应尽可能增大磁感应强度B和D形盒的半径rm. THANKS 感谢观看 A.F B.F C.2F D.3F 答案　gsin α　　 解得v1＝ 答案　 解得vm＝ 2.由r＝和T＝，可得T＝______.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与轨道半径和运动速度 . 1.由qvB＝m，可得r＝_____. (1)粒子在匀强磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动轨迹的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间t＝T(或t＝T). (2)当v一定时，粒子在匀强磁场中运动的时间t＝，l为带电粒子通过的弧长. A. B. C. D. (1)带电粒子经过电压为U的加速电场加速， ＝mv2. A.甲束粒子带正电，乙束粒子带负电 B.甲束粒子的比荷大于乙束粒子的比荷 C.能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于 D.若甲、乙两束粒子的电荷量相等，则甲、乙两束 粒子的质量之比为3∶2 由qE＝B1qv知能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于，C错误； 粒子在磁场中做圆周运动满足B2qv＝m，即＝， 由＝知＝＝，D错误. 即rm＝，可得Ekm＝， $$