课件21张PPT。第1讲 磁现象和磁场第三章 磁 场1.了解磁现象，知道磁场的概念，明确磁体之间、磁体与通电导体
之间、通电导体与通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的.
2.了解电流的磁效应及其发现过程，体会奥斯特发现的重要意义.
3.了解地磁场的分布情况和地磁两极的特点．目标定位二、磁场栏目索引一、磁现象对点检测 自查自纠一、磁现象知识梳理1.磁性：磁体吸引 物体的性质.
2.磁极：磁体上磁性 的区域.
(1)北极：自由转动的磁体，静止时指 的磁极，又叫N极.
(2)南极：自由转动的磁体，静止时指 的磁极，又叫S极.
(3)同名磁极相互 ，异名磁极相互 .铁质最强北南排斥吸引答案3.电流的磁效应
(1)奥斯特实验
将导线沿 方向放置在磁针的上方，通电时磁针发生了转动.
(2)奥斯特实验发现了电流的 ，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系.南北磁效应答案典例精析例1 如图1所示，一根条形磁铁，左端为S极，右端
为N极.下列表示从S极到N极磁性强弱变化情况的图象
中正确的是( )图1解析 条形磁铁两极磁性最强，中间磁性最弱，故磁性强弱变化曲线如C选项所示.C解析答案例2 如图2所示，能自由转动的小磁针水平放置在桌面上.当有一束带电粒子沿与磁针指向平行的方向从小磁针上方水平飞过时，所能观察到的现象是( )
A.小磁针不动
B.若是正电荷飞过，小磁针会发生偏转
C.若是负电荷飞过，小磁针会发生偏转
D.若是一根通电导线，小磁针会发生偏转图2解析 电流是由运动电荷产生的，当电荷在小磁针上方运动时也会形成电流，从而形成磁场.运动的正、负电荷形成的两种磁场是等效的，均会使小磁针发生转动，故B、C、D均正确.BCD返回解析答案知识梳理二、磁场1.磁场
(1)定义：磁体与磁体之间，磁体与 之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，都是通过 发生的.
(2)基本性质：对放入其中的磁体或 有力的作用.通电导体磁场电流答案2.地磁场
(1)地磁场：地球本身是一个磁体，N极位于地理南极
附近，S极位于地理 附近.(如图3所示)
(2)磁偏角：地球的地理两极与地磁两极并不重合，因
此，磁针并非准确的指向南北，其间有一个夹角，这
就是 ，简称 .磁偏角的数值在地球上的
不同地点是 .图3北极地磁偏角磁偏角不同的答案【深度思考】奥斯特实验中，为什么将导线南北方向放置？答案 地球具有磁性，小磁针在地球磁场作用下会指向南北，如果导线产生的磁场也沿南北方向，小磁针的指向不变，观察不到电流的磁效应，如果将电流南北方向放置，可以使电流的磁场与地球的磁场方向明显不同，从而使实验现象更明显.答案典例精析例3 下列关于磁场的说法中，正确的是( )
A.磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质
B.磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的
C.磁极与磁极间是直接发生作用的
D.磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生解析 磁场和电场一样，是客观存在的物质，磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间的作用都是通过磁场产生的，选项A正确.A解析答案总结提升总结提升磁体的周围和电流的周围都存在磁场.磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，不是以微粒形式存在，但却是一种客观存在的物质.例4 中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最
早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，
然常微偏东，不全南也．”进一步研究表明，地
球周围地磁场的磁感线分布示意如图4.结合上
述材料，下列说法不正确的是( )
A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合
B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近
C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用图4解析答案总结提升解析 地球为一巨大的磁体，地磁场的南、北极在地理上的北极和南极附近，两极并不重合；且地球内部也存在磁场，只有赤道上空磁场的方向才与地面平行；对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子的速度方向与地磁场方向不会平行，一定受到地磁场力的作用，故C项说法不正确的．
答案 C返回返回总结提升虽然地磁两极与地理两极并不重合，但它们的位置相对来说差别不是很大.因此，一般我们认为：
(1)地理南极正上方磁场方向竖直向上，地理北极正上方磁场方向竖直向下.
(2)在赤道正上方，距离地球表面高度相等的点，磁场的强弱相同，且方向水平向北.
(3)在南半球，地磁场方向指向北上方；在北半球，地磁场方向指向北下方. 对点检测 自查自纠1231.(对磁场的理解)(多选)关于磁场，下列说法正确的是( )
A.其基本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物质形态
D.磁场的存在与否决定于人的思想，想其有则有，想其无则无解析 磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流有力的作用，A正确.
磁场虽然看不见、摸不着，但是它是客观存在的，B、D错误，C正确.AC解析答案1232.(电流的磁效应)(多选)如图5所示，关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是( )图5A.甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的
磁场发生的
B.乙图中，磁体对通电导线的力是通过磁体的磁场发生的
C.丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的
D.丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的解析答案123解析 甲图中，电流对小磁针力的作用是通过电流的磁场发生的；乙图中，磁体对通电导线力的作用是通过磁体的磁场发生的；丙图中，电流对另一个电流力的作用是通过该电流的磁场发生的.综上所述，选项B、C正确.
答案 BC1233．(对地磁场的理解)(多选)指南针是我国古代四大发明之一．关于指南针，下列说法正确的是( )
A．指南针可以仅具有一个磁极
B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场
C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰
D．在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南
针不偏转解析答案123解析 指南针不可以仅具有一个磁极，故A错误；指南针能够指向南北，说明地球具有磁场，故B正确；当附近的铁块磁化时，指南针的指向会受到附近铁块的干扰，故C正确；根据安培定则，在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时会产生磁场，指南针会偏转与导线垂直，故D错误.
答案 BC返回本课结束课件17张PPT。第2讲 磁感应强度第三章 磁 场1.通过实验、类比和分析，寻找描述磁场强弱和方向的物理量
——磁感应强度.
2.进一步体会通过比值定义物理量的方法.
3.知道磁感应强度的定义，知道其方向、大小、定义式和单位.目标定位二、磁感应强度的大小栏目索引一、磁感应强度及其方向对点检测 自查自纠一、磁感应强度及其方向知识梳理1.磁感应强度是描述磁场 和 的物理量，用符号B表示.
2.磁感应强度的方向：小磁针静止时 所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为 的方向.强弱方向N极磁场答案【深度思考】关于磁场的方向有几种描述方法？答案 ①磁感应强度的方向；
②小磁针N极受力的方向；
③小磁针静止时N极的指向.答案典例精析返回例1 下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是( )
A.某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力
的方向
B.小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向
C.垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向
D.磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向解析 磁场中某点磁感应强度的方向表示该点的磁场方向，磁场方向也就是小磁针N极受力的方向.但电流受力的方向不是磁场的方向.BD解析答案总结提升返回总结提升(1)磁感应强度的方向和小磁针N极受力方向相同，但绝非电流的受力方向.(2)磁场中某点磁感应强度的大小和方向是确定的，和小磁针、电流的存在与否无关.知识梳理二、磁感应强度的大小1.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 .
2.探究实验
(1)如图1，三块相同的蹄形磁铁并列放在桌上，可以认
为磁极间的磁场是 的，直导线的方向与磁感应强度
的方向 .
(2)有电流通过时导线将摆动一个角度，通过摆动角度的
大小可以比较 的大小.图1电流元均匀垂直导线受力答案(3)大量的实验事实证明，通电导线与磁场方向垂直时，它受力的大小既与导线的长度L成 ，又与导线中的电流I成 ，即与I和L的乘积IL成 ，用公式表示为F＝ .式中B是比例系数，它与导线的长度和电流的大小 .(填“有关”或“无关”)
3.磁感应强度的大小
(1)定义：一个电流元 放入磁场中的某点，电流元受到的________
与该电流元IL的比值.
(2)定义式：B＝ .
(3)单位： ，简称特，符号是 .正比正比正比ILB无关垂直磁场力F特斯拉T答案【深度思考】(1)图1中的探究实验应用了哪种物理学方法？图1答案 控制变量法.答案 不正确.公式B＝ 只是磁感应强度的定义式，磁场中某处的磁感应强度只与磁场本身有关，与该处是否放导线、导线所受磁场力以及导线的长度、通电电流大小均无关.(2)据公式B＝ 知，磁场中某处的磁感应强度的大小与
通电导线在该处所受磁场力F成正比，与导线中的电流I
和导线长度L的乘积IL成反比，这种说法正确吗？为什么？答案典例精析例2 磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流是2.5 A，导线长1 cm，它受到的磁场力为5.0×10－2 N.求：
(1)这个位置的磁感应强度；解析 由磁感应强度的定义式得答案 2 T解析答案返回(2)如果把通电导线中的电流增大到5 A时，这一位置的磁感应强度；解析 磁感应强度B是由磁场自身决定的，和导线的长度L、电流I的大小无关，所以该位置的磁感应强度还是2 T.答案 2 T(3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否能肯定在这里没有磁场？解析 如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，则有两种可能：①该处没有磁场；②该处有磁场，但通电导线与磁场方向平行.答案 不能肯定解析答案总结提升返回总结提升(1)在定义式B＝ 中，通电导线必须垂直于磁场方向放置，因为沿不同方向放置导线时，同一导线受到的磁场力不相等.
(2)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短很短，IL称为“电流元”，相当于静电场中电场强度公式E＝ 中的“试探电荷”.
(3)磁感应强度B是用比值法定义的物理量，其大小只取决于磁场本身的性质，与F、I、L无关，与磁场中有没有通电导线无关. 对点检测 自查自纠121.(磁感应强度的方向)有关磁感应强度的方向，下列说法正确的是( )
A.B的方向就是小磁针N极所指的方向
B.B的方向与小磁针在任何情况下N极受力方向一致
C.B的方向与小磁针在任何情况下S极受力方向一致
D.B的方向就是通电导线的受力方向B答案122.(磁感应强度的大小)关于磁感应强度B、电流I、导线长度L和电流所受磁场力F的关系，下面的说法中正确的是( )
A.在B＝0的地方，F一定等于零
B.在F＝0的地方，B一定等于零
C.若B＝1 T，I＝1 A，L＝1 m，则F一定等于1 N
D.若L＝1 m，I＝1 A，F＝1 N，则B一定等于1 T返回解析答案12解析 在B为零的地方，则F一定为零，而F为零时，则B不一定为零，可能B与I平行.故A正确，B错误；
若B＝1 T，I＝1 A，L＝1 m，根据F＝BILsin α，知只有B垂直于I时，F＝BIL＝1 N，故C错误；
若F＝1 N，I＝1 A，L＝1 m，根据F＝BILsin α，知只有B垂直于I时，F＝BIL＝1 N，B＝1 T，故D错误.
答案 A返回本课结束课件32张PPT。第3讲 几种常见的磁场第三章 磁 场1.知道磁感线，并能记住几种常见磁场的磁感线分布特点.
2.会用安培定则判断电流周围的磁场方向.
3.知道磁通量的概念，并会计算磁通量.
4.知道安培分子电流假说，并能解释简单的磁现象．目标定位二、几种常见的磁场三、安培分子电流假说四、匀强磁场和磁通量栏目索引一、磁感线对点检测 自查自纠一、磁感线知识梳理1.定义：用来形象描述磁场的 曲线.
2.特点：
(1)磁感线的 表示磁场的强弱.
(2)磁感线上某点的 表示该点的磁感应强度方向.
(3)磁感线的方向：磁体外部从 极指向 极，磁体内部从 极指向 极.
(4)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断.假想疏密程度切线方向NSSN答案【深度思考】(1)用磁感线描述磁场时，总有一些区域没有磁感线通过，这些区域是否一定没有磁场存在？答案 不是.用磁感线描述磁场时，只是定性地画出一些磁感线用来描述该区域的磁场分布，不可能让所有的区域都有磁感线通过，没有磁感线通过的区域仍然可以有磁场分布.(2)倘若空间某区域的磁场是由两个或两个以上的磁体或电流产生的，用磁感线描述该区域的磁场时，磁感线能否相交？答案 不能.若多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加，磁感线描述的是叠加后的合磁场的磁感线分布情况，不能认为该区域有多条磁感线相交.答案典例精析返回例1 关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是( )
A.磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止的
B.磁感线可以形象地描述各磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向
都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致
C.磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的
D.两个磁场的叠加区域，磁感线可能相交解析答案总结提升解析 条形磁铁内部磁感线的方向是从S极指向N极，A不正确；
磁感线上每一点切线方向表示磁场方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱，小磁针静止时北极受力方向和静止时北极的指向均为磁场方向，选项B正确；
磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一组有方向的闭合曲线，实际上并不存在，选项C不正确；
叠加区域合磁场的方向也具有唯一性，故磁感线不可能相交，D选项错误.
答案 B总结提升返回总结提升磁感线与电场线的比较知识梳理二、几种常见的磁场1.直线电流的磁场
安培定则： 手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与 一致，弯曲的四指所指的方向就是 .这个规律也叫 .右电流方向磁感线环绕的方向右手螺旋定则稀疏弱答案2.环形电流的磁场
环形电流的磁场可用另一种形式的安培定则表示：让 手弯曲的四指与 的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线 上磁感线的方向.右环形电流轴线强稀疏答案3.通电螺线管的磁场
通电螺线管是由许多匝 串联而成的.所以环形电流的安培定则也可以用来判定通电螺线管的磁场，这时拇指所指的方向就是螺线管
磁场的方向.环形电流内部条形NS答案【深度思考】磁体和电流都可以产生磁场，环形电流和通电螺线管的磁场与哪种磁体的磁场相似？答案 环形电流相当于小磁针，通电螺线管相当于条形磁铁.答案典例精析例2 如图1所示，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针静止时N极的指向或磁感线方向.请画出对应的磁感线(标上方向)或电流方向.图1解析答案解析 如果已知电流的方向，可用右手螺旋定则判断磁感线的方向.如果已知小磁针静止时N极指向，那么小磁针N极所指方向就是磁感线方向.答案 用安培定则来判断，分别如下列各图所示.返回例3 如图2所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流.a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等.关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是( )
A.O点处的磁感应强度为零
B.a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反
C.c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相同
D.a、c两点处磁感应强度的方向不同图2解析答案方法点拨解析 由安培定则可知，两导线在O点产生的磁场方向均竖直向下，合磁感应强度一定不为零，故选项A错误；
由安培定则，两导线在a、b两处产生的磁场方向均竖直向下，由于对称性，电流M在a处产生磁场的磁感应强度等于电流N在b处产生磁场的磁感应强度，电流M在b处产生磁场的磁感应强度等于N在a处产生磁场的磁感应强度，所以a、b两处磁感应强度大小相等、方向相同，选项B错误；
根据安培定则判断可知，两导线在c、d处产生的磁场分别垂直c、d两点与导线连线方向向下，且产生的磁场的磁感应强度相等，由平行四边形定则可知，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向均竖直向下，故选项C正确，选项D错误.
答案 C方法点拨返回方法点拨磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场为各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和.磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则.三、安培分子电流假说知识梳理1.法国学者 提出了著名的分子电流假说.他认为在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种 电流—— .分子电流使每个物质微粒都成为微小的 ，它的两侧相当于两个 .
2.当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外 (如图3甲所示)；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外 (如图乙所示)，所以磁体在高温或受到猛烈撞击时，将会 .图3安培环形分子电流磁体磁极显磁性不显磁性退磁答案3.安培分子电流假说揭示了磁现象的电本质：一切磁现象都是由_____
产生的.电荷的运动答案典例精析返回例4 用安培分子电流假说解释下列现象不正确的是( )
A.未被磁化的铁棒内部分子电流取向杂乱无章，磁场相互抵消对外不
显磁性
B.未被磁化的铁棒放到磁场中，各分子电流在磁场作用下取向变得大
致相同，铁棒被磁化，两端对外显示较强的磁作用，形成磁极
C.磁铁受到高温或猛烈撞击时失去磁性，这是因为激烈的热运动或震
动使分子电流取向变得杂乱无章了
D.通电直导线中的电流和环形电流都是分子电流形成的解析答案解析 分子电流假说是安培为解释磁体的磁现象而提出的，易知选项A、B、C都对；
分子电流和宏观电流虽然都是运动电荷引起的，但产生的原因是不同的，D错.
答案 D返回知识梳理四、匀强磁场和磁通量1.匀强磁场
(1)定义：磁感应强度的 处处相同的磁场.
磁感线：间隔相同的 .
(2)实例：距离很近的两个平行的异名磁极间的磁场，相隔适当距离的两平行放置的通电线圈，其中间区域的磁场都是匀强磁场.
2.磁通量
(1)定义：匀强磁场磁感应强度B与和磁场方向 的平面面积S的 ，叫做穿过这个面积的 ，简称 .大小、方向平行直线垂直乘积磁通量磁通答案(2)表达式： . 单位：韦伯，简称韦，符号是Wb，1 Wb＝1 T·m2.
适用条件：① 磁场；②磁感线与平面 .
(3)说明：磁通量可用穿过某一平面的 表示；若磁感线沿相反方向穿过同一平面，则磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和).
(4)引申：B＝ ，因此磁感应强度B又叫 .Φ＝BS匀强垂直磁感线条数磁通密度答案典例精析例5 如图4所示，线圈abcd的平面与水平方向夹角θ＝60°，
磁感线竖直向下，线圈平面面积S＝0.4 m2，匀强磁场磁感
应强度B＝0.6 T，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？图4解析 方法一：把S投影到与B垂直的方向，则Φ＝B·Scos θ＝0.6×0.4×cos 60° Wb＝0.12 Wb.
方法二：把B分解为平行于线圈平面的分量B∥和垂直于线圈平面的分量B⊥，B∥不穿过线圈，且B⊥＝Bcos θ，则Φ＝B⊥S＝Bcos θ·S＝0.6×0.4×cos 60° Wb＝0.12 Wb.
答案 0.12 Wb返回解析答案总结提升总结提升(1)磁通量的计算
①公式：Φ＝BS
适用条件：a.匀强磁场；b.磁感线与平面垂直.
②当平面与磁场方向不垂直时，穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁场B的方向的投影面积进行计算，即Φ＝BS⊥.
(2)磁通量的正、负既不表示大小，也不表示方向，它表示磁通量从某个面穿入还是穿出，若规定穿入为正，则穿出为负，反之亦然.返回 对点检测 自查自纠12341.(对磁感线的理解)如图5所示的磁场中同一条磁感线(方向未标出)上有a、b两点，这两点处的磁感应强度( )
A.大小相等，方向不同 B.大小不等，方向相同
C.大小相等，方向相同 D.大小不等，方向不同图5解析 如题图，a点处磁感线比b点处磁感线密，则a点的磁感应强度大于b点的磁感应强度，而某点的切线方向即为该点的磁感应强度的方向.因此它们的方向相同.故B正确，A、C、D错误.B解析答案12342.(安培定则的理解和应用)(多选)如图6所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则( )
A.放在a处的小磁针的N极向左
B.放在b处的小磁针的N极向右
C.放在c处的小磁针的S极向右
D.放在a处的小磁针的N极向右图6解析答案1234解析 由安培定则，通电螺线管的磁场如图所示，右端
为N极，左端为S极，在a点磁场方向向右，则小磁铁在
a点时，N极向右，A项错误，D项正确；
在b点磁场方向向右，则磁针在b点时，N极向右，B项正确；
在c点，磁场方向向右，则磁针在c点时，N极向右，S极向左，C项错误.
答案 BD12343.(磁感应强度的叠加)在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里.如图7所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中( )
A.b、d两点的磁感应强度相等
B.a、b两点的磁感应强度相等
C.c点的磁感应强度的值最小
D.b点的磁感应强度的值最大图7解析答案1234解析 如图所示，由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的
磁感应强度，可见b、d两点的磁感应强度大小相等，但方
向不同，A项错误.
a点的磁感应强度最大，c点的磁感应强度最小，B、D项错
误，C项正确.
答案 C1234返回4.(对磁通量的理解)如图8所示，一个单匝线圈abcd水
平放置，面积为S，有一半面积处在竖直向下的匀强
磁场中，磁感应强度为B，当线圈以ab边为轴转过30°
和60°时，穿过线圈的磁通量分别是多少？图8解析 当线圈分别转过30°和60°时，线圈平面在垂直于磁场方向的有效面积相同，S⊥＝ ，所以磁通量相同，都等于 .解析答案本课结束课件31张PPT。第4讲 通电导线在磁场中受到的力第三章 磁 场1.知道安培力的概念，会用左手定则判定安培力的方向.
2.理解并熟练应用安培力的计算公式F＝ILBsin θ.
3.了解磁电式电流表的构造及原理．目标定位二、安培力的大小三、磁电式电流表四、安培力作用下的物体平衡栏目索引一、安培力的方向对点检测 自查自纠一、安培力的方向知识梳理1.安培力： 在磁场中受到的力.
2.决定安培力方向的因素
(1) 方向；(2) 方向.
3.左手定则：如图1所示，伸开 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；让磁感线从 进入
并使四指指向 ，这时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.
4.安培力的特点：F⊥I，F⊥B，即F垂直于 .图1通电导线磁场电流左掌心电流的方向B和I决定的平面答案【深度思考】当通电导线与磁感线不垂直时，还可用左手定则判断安培力的方向吗？答案 可以.当电流方向跟磁感线方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流和磁场共同决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线斜着穿过手心.答案典例精析返回例1 画出下列各图中磁场对通电导线的安培力的方向.解析答案总结提升解析 无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I决定的平面，且满足左手定则.答案 如图所示总结提升总结提升(1)安培力的方向既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，即安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面.
(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心，而是斜穿过手心.返回知识梳理二、安培力的大小同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受力情况不同，如图2所示.图21.如图甲，I⊥B，此时安培力最大，F＝ .
2.如图乙，I∥B，此时安培力最小，F＝ .
3.如图丙，当I与B成θ角时，可以把磁感应强度B分解，如图丁所示.此时F＝ ，这是一般情况下安培力的表达式.BIL0BILsin θ答案【深度思考】若导线不受磁场力，该处一定无磁场吗？答案 当通电导线与磁场平行时不受磁场力，由此可知，当导线不受磁场力作用时无法判定该处有无磁场.答案典例精析例2 长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向分别如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是( )解析答案解析 A图中，导线不和磁场垂直，将导线投影到垂直磁场方向上，故F＝BILcos θ，A正确；
B图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，B错误；
C图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，C错误；
D图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，D错误.
答案 A例3 如图3所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示.导线abcd所受到的磁场的作用力的合力( )图3返回解析答案总结提升解析 导线abcd的有效长度为线段ad，由几何知识知Lad＝( ＋1)L，故线段abcd所受磁场力的合力大小F＝BILad＝( ＋1)BIL，导线有效长度的电流方向为a→d，据左手定则可以确定导线所受合力方向竖直向上，故A项正确.答案 A总结提升返回总结提升当导线垂直放入磁场时，安培力大小F＝ILB，其中L为导线的有效长度，即连接两端点直线的长度，如图4所示.注意在丁中L＝2R而不等于2πR.图4三、磁电式电流表知识梳理1.原理：通电线圈在磁场中受到 作用而发生偏转.线圈偏转的角度越大，被测电流就 .根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的
.
2.构造： 、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴.安培力越大方向磁铁答案3.特点：两磁极间装有极靴，极靴中间的铁质圆柱，使
极靴与圆柱间的磁场都沿 方向，保持线圈转动时，
安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总
与线圈平面垂直.使线圈平面都与磁场方向 ，使表盘
刻度 ，如图5所示.
4.优点：灵敏度高，可以测出 的电流.
缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱.图5半径平行均匀很弱答案【深度思考】用磁电式电流表测量电流时，通电线圈的四条边是否都受到安培力作用？答案 与磁感线平行的两个边不受安培力作用.答案典例精析返回例4 实验室经常使用的电流表是磁电式仪表.这种电流表的构造如图6甲所示.蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的.当线圈通以如图乙所示的稳恒电流(b端电流流向垂直纸面向内)，下列说法正确的是( )图6A.当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到
的安培力方向向上
B.线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈
转动
C.线圈通过的电流越大，指针偏转角越小
D.电流表表盘刻度均匀解析答案解析 由左手定则可判定：当线圈转到如图乙所示的位置，b端受到的安培力方向向下，故A错误；
当通电后，处于磁场中的线圈受到安培力作用，使其转动，螺旋弹簧被扭动，则受到弹簧的阻力，从而阻碍线圈转动，故B正确；
线圈中通过的电流越大，导体受到的安培力越大，指针偏转的角度越大，C错误；
在线圈转动的范围内，线圈平面始终与磁感线平行.且磁感应强度大小相等，故各处安培力大小相同，表盘刻度均匀.D正确.
答案 BD返回知识梳理四、安培力作用下的物体平衡解决安培力作用下的平衡问题与一般物体平衡方法类似，只是多画出一个安培力.一般解题步骤为：
(1)明确研究对象
(2)把立体图画成平面图
(3)受力分析，然后根据平衡条件F合＝0列方程典例精析例5 如图7所示，在与水平方向夹角为60°的光滑金属导
轨间有一电源，在相距1 m的平行导轨上放一质量为m＝
0.3 kg的金属棒ab，通以从b→a，I＝3 A的电流，磁场方向
竖直向上，这时金属棒恰好静止.求：
(1)匀强磁场磁感应强度的大小；图7解析 ab棒静止,受力情况如图所示，沿斜面方向受力平衡，则mgsin 60°＝BILcos 60°.B＝
≈1.73 T.答案 1.73 T解析答案返回(2)ab棒对导轨压力的大小.(g＝10 m/s2)解析 对导轨的压力大小为：答案 6 N解析答案方法点拨返回方法点拨在处理安培力的平衡问题时，安培力、电流方向以及磁场方向构成一个空间直角坐标系，在空间判断安培力的方向有很大的难度，所以在判断一些复杂的安培力方向时都会选择画侧视图(平面图)的方法，这样就可以把难以理解的空间作图转化成易于理解的平面作图. 对点检测 自查自纠12341.(安培力的方向)如图8所示，其中A、B图已知电流方向及其所受安培力的方向，试判断并在图中标出磁场方向.C、D图已知磁场方向及其对电流作用力的方向，试判断电流方向并在图中标出.图8答案 A图磁场方向垂直纸面向外；
B图磁场方向在纸面内垂直F向下；
C、D图电流方向均垂直于纸面向里.(图略)答案12342.(安培力的大小)如图9所示在匀强磁场中有下列各种形状的通电导线，电流为I，磁感应强度为B，求各导线所受的安培力的大小.图9答案 A.ILBcos αB.ILBD.2BIRE.0答案12343.(对磁电式电流表的理解)(多选)对磁电式电流表的判断，以下说法正确的是( )
A.指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是
相反的
B.通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大
C.在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场
D.在线圈转动的范围内，线圈所受安培力与电流有关，而与所处位置
无关解析答案1234解析 当阻碍线圈转动的螺旋弹簧的阻力力矩与安培力引起的动力力矩平衡时，线圈停止转动，故从转动角度来看二力方向相反，磁电式电流表内磁场是均匀辐向磁场，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，均匀辐向磁场的特点是磁场强度大小相等方向不同，所以安培力与电流大小有关，电流越大，安培力越大，则转过的角度越大，故正确答案为A、B、D.
答案 ABD1234返回4.(安培力作用下的物体平衡)如图10所示，光滑导轨与水平面成α角，导轨宽为L.有大小为B的匀强磁场，方向垂直导轨面，金属杆长为L，质量为m，水平放在导轨上.当回路中通过电流时，金属杆正好能静止.求：电流的大小为多大？ 磁感应强度的方向如何？图10解析答案1234返回解析 在解这类题时必须画出截面图，只有在截面图上才能正确表示各力的准确方向，从而弄清各矢量方向间的关系.因为B垂直轨道面，又金属杆处于静止状态，所以F必沿斜面向上，由左手定则知，B垂直轨道面向上.大小满足BIL＝mgsin α，I＝ .本课结束课件34张PPT。第6讲 运动电荷在磁场中受到的力第三章 磁 场1.知道什么是洛伦兹力，会用左手定则判断洛伦兹力的方向.
2.掌握洛伦兹力公式的推导过程，会计算洛伦兹力的大小.
3.知道电视显像管的基本构造及工作的基本原理．目标定位二、洛伦兹力的大小三、电视显像管的工作原理四、洛伦兹力作用下的带电体的运动栏目索引一、洛伦兹力对点检测 自查自纠一、洛伦兹力知识梳理1.洛伦兹力
(1)定义： 在磁场中受到的力.
(2)与安培力的关系：通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的
，而洛伦兹力是安培力的微观本质.运动电荷宏观表现答案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 从掌心进入，并使四指指向 ，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受 的方向.负电荷受力的方向与正电荷受力的方向 .
(2)特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于 决定的平面.磁感线正电荷运动的方向洛伦兹力相反B和v答案【深度思考】(1)电荷在电场中一定受电场力作用，电荷在磁场中也一定受磁场力作用吗？答案 不一定，只有电荷在磁场中运动且速度方向与磁场方向不平行时才受洛伦兹力作用.(2)负电荷所受洛伦兹力的方向应怎样判断？答案 根据左手定则判断，但四指指向负电荷速度的反方向.答案典例精析返回例1 如图所示的磁感应强度B、电荷的运动速度v和磁场对电荷的作用力F的相互关系图中，画得正确的是(其中B、F、v两两垂直)( )解析 由于B、F、v两两垂直，根据左手定则得：A、B、D选项中电荷所受的洛伦兹力都与图示F的方向相反，故A、B、D错误，C正确.C解析答案方法点拨方法点拨确定洛伦兹力的方向需明确运动电荷的电性，特别注意负电荷的运动方向与左手四指的指向应相反.返回知识梳理二、洛伦兹力的大小1.公式推导：
如图1所示，磁场的磁感应强度为B，设磁场中有一段长度
为L的通电导线，横截面积为S，单位体积内含有的自由电
荷数为n.每个电荷的电荷量为q，且定向移动速率均为v.
则导线中的电流I＝ .
导线在磁场中所受安培力F安＝BIL＝
导线中自由电荷数N＝
每个自由电荷所受洛伦兹力F＝ ＝ 图1nqvSnqvSLBnSLqvB答案2.洛伦兹力公式：
(1)当v⊥B时，F＝ .
(2)当v∥B时，F＝ .
(3)当v与B成θ角时，F＝ .qvB0qvBsin θ答案典例精析例2 在图2所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向.图2返回解析答案返回解析 (1)因v⊥B，所以F＝qvB，方向与v垂直指向左上方.(2)v与B的夹角为30°，将v分解成垂直磁场的分量和平行磁场的分量，v⊥＝vsin 30°，F＝qvBsin 30°＝ qvB.方向垂直纸面向里.(3)由于v与B平行，所以不受洛伦兹力.
(4)v与B垂直，F＝qvB，方向与v垂直指向左上方.答案 (1)qvB 垂直v指向左上方(2) qvB 垂直纸面向里(3)不受洛伦兹力(4)qvB 垂直v指向左上方三、电视显像管的工作原理知识梳理1.构造：如图3所示，电视显像管由电子枪、 和荧光屏组成.图32.原理：电视显像管应用了电子束 的原理.
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不断移动.偏转线圈磁偏转不断变化答案【深度思考】(1)如果显像管内的磁场是匀强磁场，会出现什么情况？答案 如果是匀强磁场，所有电子都将到达荧光屏上同一位置.在荧光屏上显示的只有一个亮点，不会出现正常的画面.(2)要使电子束在屏上扫描，偏转磁场应该怎样变化？答案 一方面方向要做周期性变化；另一方面在一个周期内磁感应强度大小不断变化.答案典例精析返回例3 显像管的原理示意图如图4所示，当没有磁场时
电子束打在荧光屏正中的O点.安装在管径上的偏转线
圈可以产生磁场，使电子束发生偏转.设垂直纸面向里
的磁场方向为正方向，如果要使电子束打在荧光屏上的位置由P点逐渐移动到Q点，下列磁场能够使电子束发生上述偏转的是( )图4解析答案解析 要使电子束打在荧光屏上的位置由P点逐渐移动到Q点，需要电子在洛伦兹力作用下向下运动，P到O过程中洛伦兹力向上，O到Q过程中洛伦兹力向下，根据左手定则知，能够使电子束发生上述偏转的磁场是A.答案 A返回典例精析四、洛伦兹力作用下的带电体的运动例4 带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图5所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，则下述说法正确的是( )图5解析答案总结提升解析 油滴水平向右做匀速直线运动，其所受的洛伦兹力必向上与重
力平衡，故带正电荷，其电荷量为q＝ ，A正确，C、D错误；比荷 ，B错误.答案 A总结提升总结提升(1)带电粒子在匀强磁场中无约束情况下做直线运动的两种情景：
①速度方向与磁场平行，不受洛伦兹力作用，可做匀速直线运动也可在其他力作用下做变速直线运动.
②速度方向与磁场不平行，且洛伦兹力外的各力均为恒力，若轨迹为直线则必做匀速直线运动.带电粒子所受洛伦兹力也为恒力.
(2)洛伦兹力的方向总垂直于速度方向，洛伦兹力对运动电荷不做功.例5 一个质量m＝0.1 g的小滑块，带有q＝5×10－4 C的电荷量，放置在倾角α＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面固定且置于B＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图6所示，小滑块由静止开始沿斜面滑下，斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面(g取10 m/s2).求：(计算结果保留两位有效数字)图6(1)小滑块带何种电荷？解析 小滑块在沿斜面下滑的过程中，受重力mg、斜面支持力FN和洛伦兹力F作用，如图所示，若要使小滑块离开斜面，则洛伦兹力F应垂直斜面向上，根据左手定则可知，小滑块应带负电荷.答案 负电荷解析答案(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度为多大？解析 小滑块沿斜面下滑的过程中，垂直于斜面的加速度为零时，由平衡条件得F＋FN＝mgcos α，当支持力FN＝0时，小滑块脱离斜面.设此时小滑块速度为vmax，则此时小滑块所受洛伦兹力F＝qvmaxB，答案 3.5 m/s解析答案(3)该斜面长度至少为多长？答案 1.2 m返回解析答案总结提升总结提升分析带电物体在磁场中的运动，分析方法与力学中完全一样：对物体进行受力分析，求合外力，用牛顿第二定律、运动学方程或动能定理列方程.返回 对点检测 自查自纠12341.(洛伦兹力)在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方放置一根通有如图7所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则电子将( )图7A.向上偏转 B.向下偏转
C.向纸里偏转 D.向纸外偏转解析 由题图可知，直导线电流的方向由左向右，根据安培定则，可判定直导线下方的磁场方向为垂直于纸面向里，而电子运动方向由左向右，由左手定则知(电子带负电荷，四指要指向电子运动方向的反方向)，电子将向下偏转，故B选项正确.B解析答案12342．(洛伦兹力)如图8所示，a是竖直平面P上的一点，P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点．在电子经过a点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向( )
A．向上 B．向下
C．向左 D．向右图8解析答案1234解析 条形磁铁的磁感线在a点垂直P向外，电子在条形磁铁的磁场中向右运动，由左手定则可得电子所受洛伦兹力的方向向上，A正确．答案 A12343.(洛伦兹力的特点)在两平行金属板间，有如图9所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场.α粒子(带正电)以速度v0从两极板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，恰好能沿直线匀速通过.供下列各小题选择的答案有：
A.不偏转
B.向上偏转
C.向下偏转
D.向纸内或纸外偏转图91234(1)若质子(带正电)以速度v0从两极板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，质子将________.
(2)若电子以速度v0从两极板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，电子将________.
(3)若质子以大于v0的速度，沿垂直于电场方向和磁场方向从两极板正中央射入，质子将________.
(4)若增大匀强磁场的磁感应强度，其他条件不变，电子以速度v0沿垂直于电场和磁场的方向，从两极板正中央射入时，电子将________.解析答案1234解析 设带电粒子的质量为m，带电荷量为q，匀强电场的电场强度为E、匀强磁场的磁感应强度为B.带电粒子以速度v0垂直射入互相正交的匀强电场和匀强磁场中时，若粒子带正电荷，则所受电场力方向向下，大小为qE；所受洛伦兹力方向向上，大小为qv0B.沿直线匀速通过时，显然有qv0B＝qE，v0＝ ，即沿直线匀速通过时，带电粒子的速度与其质量、电荷量无关.如果粒子带负电荷，电场力方向向上，洛伦兹力方向向下，上述结论仍然成立.所以，(1)(2)两小题应选A.若质子以大于v0的速度射入两极板之间，由于洛伦磁力F＝Bqv(v＞v0)，洛伦兹力将大于电场力，质子带正电荷，将向上偏转，第(3)小题应选B.磁场的磁感解析答案1234应强度B增大时，电子射入的其他条件不变，所受洛伦兹力F′＝Bqv0也增大，电子带负电荷，所受洛伦兹力方向向下，将向下偏转，所以第(4)小题应选C.答案 (1)A(2)A(3)B(4)C1234返回4.(洛伦兹力作用下带电体的直线运动)如图10甲所示，为一个质量为m，电荷量为q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动细杆处于匀强磁场中，(不计空气阻力)，现给圆环向右初速度v0，在以后的运动过程中的速度图象如图乙所示.则圆环所带的电性、匀强磁场的磁感应强度B和圆环克服摩擦力所做的功W.(重力加速度为g)( )图10解析答案1234解析 因圆环最后做匀速直线运动，根据左手定则可知，圆环带正电；答案 B返回本课结束课件34张PPT。第7讲 带电粒子在匀强磁场中的运动第三章 磁 场1.知道洛伦兹力做功的特点.
2.掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律和分析方法.
3.知道质谱仪、回旋加速器的构造和原理．目标定位二、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动分析三、质谱仪和回旋加速器栏目索引一、带电粒子在匀强磁场中的运动对点检测 自查自纠一、带电粒子在匀强磁场中的运动知识梳理1.洛伦兹力演示仪(如图1所示)图1(1)励磁线圈不通电时，电子的轨迹为 .
(2)励磁线圈通电后，电子的轨迹为 .
(3)电子速度不变，磁感应强度增大时，圆半径 .
(4)磁感应强度不变，速度增大时，圆半径 .直线圆减小增大答案2.带电粒子在匀强磁场中的运动
(1)带电粒子(不计重力)在磁场中运动时，它所受的洛伦兹力总与速度方向 ，洛伦兹力在速度方向没有分量，所以洛伦兹力 带电粒子速度的大小，或者说，洛伦兹力对带电粒子 (填“做功”或“不做功”).
(2)带电粒子(不计重力)以一定的速度v进入磁感应强度为B的匀强磁场中：
①当v∥B时，带电粒子将做 .
②当v⊥B时，带电粒子将做 .垂直不改变不做功匀速直线运动匀速圆周运动答案洛伦兹力提供向心力，即qvB＝ .
得轨道半径r＝ .
运动周期T＝ ＝ .答案【深度思考】增加带电粒子的速度，其在匀强磁场中运动的周期如何变化？为什么？答案 不变.由T＝ 知带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期与速度无关.答案典例精析返回例1 质子和α粒子由静止出发经过同一加速电场加速后，沿垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，则它们在磁场中的各运动量间的关系正确的是( )
A.速度之比为2∶1 B.周期之比为1∶2
C.半径之比为1∶2 D.角速度之比为1∶1解析答案答案 B返回知识梳理二、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动分析在研究带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，着重把握“一找圆心，二求半径，三定时间”的方法.
1.圆心的确定方法：两线定一“心”
(1)圆心一定在垂直于速度的直线上.
如图2甲所示，已知入射点P(或出射点M)的
速度方向，可通过入射点和出射点作速度的
垂线，两条直线的交点就是圆心.
(2)圆心一定在弦的中垂线上.
如图乙所示，作P、M连线的中垂线，与其一速度的垂线的交点为圆心.图22.求半径方法(2) 由轨迹和约束边界间的几何关系求解半径r.3.定时间4.圆心角与偏向角、圆周角的关系
两个重要结论：(1)带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁
场的速度方向之间的夹角φ叫做偏向角，偏向角等于圆弧
对应的圆心角α，即α＝φ，如图3所示.
(2)圆弧 所对应圆心角α等于弦 与切线的夹角(弦切角)θ
的2倍，即α＝2θ，如图所示.图3典例精析例2 如图4所示，正六边形abcdef区域内有垂直于纸面的匀强磁场．一带正电的粒子从f点沿fd方向射入磁场区域，当速度大小为vb时，从b点离开磁场，在磁场中运动的时间为tb，当速度大小为vc时，从c点离开磁场，在磁场中运动的时间为tc，不计粒子重力．则( )
A．vb∶vc＝1∶2，tb∶tc＝2∶1
B．vb∶vc＝2∶2，tb∶tc＝1∶2
C．vb∶vc＝2∶1，tb∶tc＝2∶1
D．vb∶vc＝1∶2，tb∶tc＝1∶2
图4解析答案答案 A返回三、质谱仪和回旋加速器知识梳理1.质谱仪
(1)原理如图5所示图5(2)加速：带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理：qU(3)偏转：带电粒子进入质谱仪的偏转磁场，洛伦兹力提供向心力：qvB(4)由①②两式可以求出粒子的 、 以及偏转磁场的
等.
(5)应用：可以测定带电粒子的质量和分析 .比荷质量磁感应强度同位素答案【深度思考】质谱仪是如何区分同位素的？答案2.回旋加速器
(1)构造：如图6所示，D1、D2是两个中空的半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接有交流电源，D形盒处于 中.图6(2)原理：
①粒子从 中获得动能，磁场的作用是改变粒子的 .匀强磁场电场速度方向答案②周期：交流电的周期与粒子做圆周运动的周期 ，周期T＝ ，与粒子速度大小v (填“有关”或“无关”).
③粒子的最大动能
Ekm＝ mv2，再由qvB＝ 得：
Ekm＝ ，最大动能决定于 和 .相等无关D形盒的半径r磁感应强度B答案(1)回旋加速器中，随着粒子速度的增加，缝隙处的电场的频率如何变化而能使粒子在缝隙处刚好被加速？【深度思考】答案 不变.虽然粒子每经过一次加速，其速度和轨道半径就增大，但是粒子做圆周运动的周期不变，所以电场的改变频率保持不变就行.(2)粒子在回旋加速器中加速获得的最大动能与交变电压的大小有何关系？答案 没有关系.回旋加速器所加的交变电压的大小只影响加速次数，与粒子获得的最大动能无关.答案典例精析例3 现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离
子，其示意图如图7所示，其中加速电压恒定．质
子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强
磁场偏转后从出口离开磁场．若某种一价正离子
在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使
它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍．此离子和质子的质量比约为( )
A．11 B．12
C．121 D．144图7解析答案解析 设质子的质量和电荷量分别为m1、q1，一价正离子的质量和电荷量为m2、q2.对于任意粒子，在加速电场中，由动能定理得
答案 D例4 回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒内的窄缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过狭缝时都得到加速，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源射出的粒子电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为Rmax.求：
(1)粒子在盒内做何种运动；解析 带电粒子在盒内做匀速圆周运动，每次加速之后半径变大.答案 匀速圆周运动解析答案(2)所加交变电流频率及粒子角速度；解析答案(3)粒子离开加速器时的最大速度及最大动能.返回解析答案总结提升返回总结提升(1)带电粒子通过回旋加速器最终获得的动能Ekm＝ ，由磁感应强度和D形盒的半径决定，与加速的次数以及加速电压U的大小无关.
(2)两D形盒窄缝所加的交流电源的周期与粒子做圆周运动的周期相同，粒子经过窄缝处均被加速，一个周期内加速两次. 对点检测 自查自纠12341.(带电粒子在磁场中的圆周运动)(多选)如图8所示，两个匀强磁场的方向相同，磁感应强度分别为B1、B2，虚线MN为理想边界.现有一个质量为m、电荷量为e的电子以垂直于边界MN的速度v由P点沿垂直于磁场的方向射入磁感应强度为B1的匀强磁场中，其运动轨迹为图中虚线所示的心形图线，以下说法正确的是( )A.电子的运动轨迹为P→D→M→C→N→E→P
B.电子运动一周回到P点所用的时间T＝
C.B1＝4B2
D.B1＝2B2图8解析答案1234解析 由左手定则可知，电子在P点所受的洛伦兹力的方向向上，轨迹为P→D→M→C→N→E→P，选项A正确；答案 AD12342.(带电粒子在有界磁场中的运动)如图9所示，在第Ⅰ象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负粒子分别以相同速率沿与x轴成30°角的方向从原点射入磁场，则正、负粒子在磁场中运动的时间之比为( )图9解析 正、负粒子在磁场中运动轨迹如图所示，正粒子做匀速圆周运动在磁场中的部分对应圆心角为120°，负粒子做匀速圆周运动在磁场中的部分对应圆心角为60°，故时间之比为2∶1.B解析答案12343.(质谱仪)质谱仪是测带电粒子质量和分析同位素的一种仪器，它的工作原理是带电粒子(不计重力)经同一电场加速后垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，然后利用相关规律计算出带电粒子的质量.其工作原理如图10所示，虚线为某粒子的运动轨迹，由图可知( )
A.此粒子带负电
B.下极板S2比上极板S1电势高
C.若只增大加速电压U，则半径r变大
D.若只增大入射粒子的质量，则半径r变小图10解析答案1234粒子经过电场要加速，因粒子带正电，所以下极板S2比上极板S1电势低.故B错误；
若只增大加速电压U，由上式可知，则半径R变大，故C正确；
若只增大入射粒子的质量，由上式可知，则半径也变大.故D错误.
答案 C1234返回4.(回旋加速器)(多选)回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中，如图11所示，要增大带电粒子射出时的动能，重力不计，下列说法中正确的是( )
A.增加交流电的电压
B.增大磁感应强度
C.改变磁场方向
D.增大加速器的半径图11解析答案1234答案 BD返回本课结束课件35张PPT。第8讲 习题课：带电粒子在磁场
和复合场中的运动第三章 磁 场1.会计算洛伦兹力的大小，并能判断其方向.
2.掌握带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，并能解决确定圆心、
半径、运动轨迹、周期、运动时间等相关问题.
3.能分析计算带电粒子在叠加场中的运动.
4.能够解决速度选择器、磁流体发电机、质谱仪等磁场的实际应用
问题．目标定位二、带电粒子在叠加场中的运动三、带电粒子在组合场中的运动栏目索引一、带电粒子在磁场中的匀速圆周运动对点检测 自查自纠一、带电粒子在磁场中的匀速圆周运动知识梳理1.解题步骤
(1)画轨迹：先确定 ，再画出运动轨迹，然后用几何方法求半径.
(2)找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、运动 相联系，在磁场中运动的时间与周期相联系.
(3)用规律：用牛顿第二定律列方程qvB＝ ，及圆周运动规律的一些基本公式.圆心时间答案2.带电粒子在有界磁场中的圆周运动的几种常见情形
(1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图1所示)图1(2)平行边界(存在临界条件，如图2所示)图2(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图3所示)图33.带电粒子在有界磁场中运动的临界问题
带电粒子在有界磁场中运动，往往出现临界条件，可以通过对轨迹圆放大的方法找到相切点如图2(c)所示.注意找临界条件，注意挖掘隐含条件.典例精析例1 平面OM和平面ON之间的夹角为30°，其横截
面(纸面)如图4所示，平面OM上方存在匀强磁场，
磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外．一带
电粒子的质量为m，电荷量为q(q>0)．粒子沿纸面
以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场，速度与OM成30°角．已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场．不计重力．粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为( )
图4解析答案答案 D例2 如图5所示，在y＜0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面并指向纸里，磁感应强度为B.一带负电的粒子(质量为m、电荷量为q)以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xOy平面内，与x轴正向的夹角为θ.求：图5(1)该粒子射出磁场的位置；解析 设粒子从A点射出磁场，O、A间的距离为L，射
出时速度的大小仍为v，射出方向与x轴的夹角仍为θ，
由洛伦兹力公式和牛顿运动定律可得：qv0B＝圆轨道的圆心位于OA的中垂线上，由几何关系可得：解析答案(2)该粒子在磁场中运动的时间.(粒子所受重力不计)解析答案知识梳理二、带电粒子在叠加场中的运动1.叠加场：电场、 、重力场共存，或其中某两场共存.
2.基本思路：
(1)弄清叠加场的组成.
(2)进行受力分析.
(3)确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的结合.
(4)画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律.
①当做匀速直线运动时，根据受力平衡列方程求解.磁场答案②当做匀速圆周运动时，一定是电场力和重力平衡，洛伦兹力提供向心力，应用平衡条件和牛顿运动定律分别列方程求解.
③当带电粒子做复杂曲线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解.典例精析例3 如图6所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E＝5 N/C，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小B＝0.5 T．有一带正电的小球，质量m＝1×10－6 kg，电荷量q＝2×10－6 C，正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过P点时撤掉磁场(不考虑磁场消失引起的电磁感应现象)取g＝10 m/s2，求：图6(1)小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向；解析 小球匀速直线运动时受力如图，其所受的三个力在同一平面内，合力为零，有qvB＝ ①
代入数据解得v＝20 m/s②
速度v的方向与电场E的方向之间的夹角满足
θ＝60°④
解析答案答案 20 m/s 与电场方向成60°角斜向上(2)从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t.解析答案解析 解法一 撤去磁场，小球在重力与电场力的合力作用下做类平抛运动，如图所示，设其加速度为a，有
设撤去磁场后小球在初速度方向上的分位移为x，有
x＝vt⑥
设小球在重力与电场力的合力方向上分位移为y，有
联立④⑤⑥⑦⑧式，代入数据解得
解析答案解法二 撤去磁场后，由于电场力垂直于竖直方向，它对竖直方向的分运动没有影响，以P点为坐标原点，竖直向上为正方向，小球在竖直方向上做匀减速运动，其初速度为
vy＝vsin θ⑩
若使小球再次穿过P点所在的电场线，仅需小球的竖直方向上分位移为零，则有vyt－ gt2＝0?
联立⑩?式，代入数据解得t＝ s＝3.5 s?
答案 (2)3.5 s三、带电粒子在组合场中的运动知识梳理1.组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，一般为两场相邻或在同一区域电场、磁场交替出现.
2.解题时要弄清楚场的性质、场的方向、强弱、范围等.
3.要进行正确的受力分析，确定带电粒子的运动状态.
4.分析带电粒子的运动过程，画出运动轨迹是解题的关键.
5.解题技巧：组合场中电场和磁场是各自独立的，计算时可以单独使用带电粒子在电场或磁场中的运动公式来列式处理.电场中常有两种运动方式：加速或偏转；而匀强磁场中，带电粒子常做匀速圆周运动.典例精析例4 如图7所示，在直角坐标系xOy的第一象限
中分布着沿y轴负方向的匀强电场，在第四象限
中分布着方向向里垂直纸面的匀强磁场.一个质
量为m、电荷量为＋q的微粒，在A点(0,3)以初速
度v0＝120 m/s平行x轴正方向射入电场区域，然后
从电场区域进入磁场，又从磁场进入电场，并且先后只通过x轴上的P点(6,0)和Q点(8,0)各一次.已知该微粒的比荷为 ＝102 C/kg，微粒重力不计，求：图7(1)微粒从A到P所经历的时间和加速度的大小；解析 微粒从平行x轴正方向射入电场区域，由A到P做类平抛运动，微粒在x轴正方向做匀速直线运动得a＝2.4×103 m/s2答案 0.05 s 2.4×103 m/s2解析答案(2)求出微粒到达P点时速度方向与x轴正方向的夹角，并画出带电微粒在电场和磁场中由A至Q的运动轨迹；轨迹如图答案 45° 见解析图解析答案(3)电场强度E和磁感应强度B的大小.解析 由qE＝ma，得E＝24 N/C答案 24 N/C 1.2 T返回解析答案 对点检测 自查自纠12341.(带电粒子在有界磁场中的运动)半径为r的圆形空间内，存
在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)
从A点以速度v0垂直磁场方向射入磁场中，并从B点射出.
∠AOB＝120°，如图8所示，则该带电粒子在磁场中运动的
时间为( )图8解析答案1234答案 D1234解析答案2.(带电粒子在有界磁场中的运动)(多选)长为L的水平
极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图9所示，
磁感应强度为B，板间距离也为L，极板不带电，现有
质量为m，电量为q的带正电粒子(不计重力)，从左边
极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是( )图91234解析 如图所示，由题意知，若带正电的粒子从极板左边
射出磁场，其在磁场中做圆周运动的半径R＜ ，因粒子在
磁场中做圆周运动洛伦兹力提供向心力即：qvB＝带正电的粒子从极板右边射出磁场，如图所示，此时粒子的最大半径为R，由上图可知：R2＝L2＋(R－ )2解析答案又因为粒子做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，粒子不从右边射出，故A、B正确，C、D错误.答案 AB123412343.(带电粒子在叠加场中的运动)如图10所示，质量为m，电荷量为q的带电粒子，以初速度v沿垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动．不计带电粒子所受重力．
(1)求粒子做匀速圆周运动的半径R和周期T；图10解析答案1234(2)为使该粒子做匀速直线运动，还需要同时存在一个与磁场方向垂直的匀强电场，求电场强度E的大小．
解析 (2)粒子受电场力F电＝qE，洛伦兹力F洛＝qvB，粒子做匀速直线运动，则qE＝qvB，电场强度E的大小E＝vB.
答案 (2)vB解析答案12344.(带电粒子在组合场中的运动)如图11所示xOy坐标系，在第二象限内有水平向右的匀强电场，在第一、第四象限内分别存在匀强磁场，磁感应强度大小相等，方向如图所示.现有一个质量为m，电量为＋q的带电粒子在该平面内从x轴上的P点，以垂直于x轴的初速度v0进入匀强电场，恰好经过y轴上的Q点且与y轴成45°角射出电场，再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入第四象限的磁场.已知OP之间的距离为d(不计粒子的重力).求：图111234(1)O点到Q点的距离；解析 设Q点的纵坐标为h，到达Q点的水平分速度为vx，P到Q受到恒定的电场力与初速度垂直，为类平抛运动，则由类平抛运动的规律可知竖直方向匀速直线h＝v0t解得h＝2d.答案 2d解析答案1234(2)磁感应强度B的大小；解析答案1234(3)带电粒子自进入电场至在磁场中第二次经过x轴所用的时间.带电粒子自进入电场至在磁场中第二次经过x轴所用的时间为t＝t1＋t2返回解析答案本课结束
