课件36张PPT。我国的四大发明之一——指南针。同极相斥
异极相吸无处不在的磁第三章 磁场3.1 磁现象和磁场1. 知识与能力☆理解永久磁体、磁性、磁极、磁场的概念。
☆知道电现象与磁现象的联系。
☆知道奥斯特发现电磁联系的过程。
☆知道地理两极和地磁两极的不重合，知道地
磁偏角的概念。
☆加深对宇宙磁场的了解。2. 过程与方法3.情感态度与价值观☆奥斯特发现通电电流的磁效应以及安培发现
磁体与通电导线之间的作用体会电磁的联系。☆知道奥斯特发现电流的磁效应的艰难过程，
懂得物理学的探索是艰苦的。
☆能将电效应和磁效应联系在一起。教学重点：教学难点：磁现象
电流的磁效应
磁体对通电导线的作用地球的磁场一、磁现象二、电流的磁效应三、磁场四、地球的磁场一、磁现象 古代人们就发现了天然磁石吸引铁器的现象。我国春秋战国时期的一些著作已有关于磁石的记载和描述。东汉学者王充在《论衡》一书中描述的“司南”是人们公认的最早的磁性定向工具。12世纪初，我国已将指南针用于航海。郑和下西洋 人们最早发现的天然磁石是Fe3O4。现在使用的磁体，多是铁、钴、镍等金属或金属氧化物制成的。天然磁石钴磁铁镍磁铁 天然磁石和人造磁体都叫做永久磁体，它们都能吸引铁质物体，我们把这种性质叫做磁性。磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫做磁极。静止时指南的磁极叫做南极，又叫S极；指北的磁极叫做北极，又叫N极。N极S极N极S极二、电流的磁效应电磁的相似之处：
自然界中的磁体存在着两个磁极：正极、负极。
自然界中总是存在着两种电荷：正电荷、负电荷。
它们之间的相互作用也极其相似：
同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
电磁现象的相似，使我们猜想：
他们之间是否存在某种联系呢？ 但是，由于磁极不可能像电荷那样单独存在，也许是磁体不会对带电体产生直接影响……也许是由于其他的原因，知道19世纪初，库伦、托马斯·杨和安培等著名物理学家，都认为电与磁石互不相关的两回事。 深受康德哲学思想影响的丹麦物理学家奥斯特相信，就像电和热、电和光之间存在联系一样，电和磁之间也应该存在联系。 这个现象可能没有引起听众的注意，但却是奥斯特盼望已久的。他连续进行了大量的研究，同年7月发表论文，宣布发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系。 奥斯特发现的电流磁效应，是科学史上的重大发现。它立即引起了那些懂得它的重要性和价值的人们的注意。在这一重大发现之后，一系列的新发现接连出现。两个月后安培发现了电流间的相互作用，阿拉果制成了第一个电磁铁，施魏格发明电流计等。安培曾写道：“奥斯特先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了。”奥斯特的发现揭开了物理学史上的一个新纪元。 三、磁场 自奥斯特实验之后，安培等人又做了很多实验研究。
他们发现，不仅通电导线对磁体有作用力，磁体对导线也有作用力。 把一段直导线悬挂在蹄形磁体的两极之间，通以电流，导线就会移动。 两平行直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互吸引；当通以相反方向的电流时，它们相互排斥。这时没个电流都出在另一个电流的磁场里。不仅如此，通电导线对通电导线也有作用力。磁体之间的相互作用是通过磁场发生的： 我们认识到，磁体或电流在其周围空间里产生磁场，而磁场对处在它里面的电荷有力的作用。这样我们对磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间的相互作用获得了统一的认识，所有这些都是通过磁场作用的。四、地球的磁场 发现磁针能指向南北，这实际是发现了地球的磁场。指南针的广泛使用，又促进了人们对地球磁场的认识。 地球的地理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，折旧时地磁偏角，简称磁偏角。 磁偏角的数值在地球上的不同点是不同的。不仅如此，由于地球磁极的缓慢移动，磁偏角也在缓慢变化。磁偏角的发现对于科学的发展和指南针在航海中的应用都很重要。
不但地球具有磁场，宇宙中的许多天体都有磁场。太阳表面的黑子、耀斑、和太阳风等活动都与太阳磁场有关。
阿波罗登月计划的重要科研活动之一，就是观测月岩磁性，并由此推断，月球内部全为固态物质。这是用其他天文学方法不能做到的。一、磁现象永久磁体：天然磁石和人造磁体都叫做永久磁体。
磁性：磁体吸引物体的性质叫做磁性。
磁极：磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区
域叫做磁极。
南极：静止时指南的磁极叫做南极，又叫S极。
北极: 静止时指北的磁极叫做北极，又叫N极。二、电流的磁效应 奥斯特偶然地把导线沿南北方向放置在一个带玻璃罩的指南针的正上方，通电时磁针转了。这个发现证实了电流的磁效应，奥斯特首次揭示了电与磁的联系。三、磁场 正像电荷之间的相互作用是通过电场发生的，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，是通过磁场发生的。四、地球的磁场 地球的地理两极与地磁两极并不重合，正好相反，期间还有一个夹角，叫地磁偏角。地磁偏角在地球上的不同点值不同，也会随地球的旋转发生改变。1.首先发现电流产生磁场的科学家是（ ）。
A.富兰克林 B.安培
C.法拉第 D.奥斯特 A. A、B一定互相吸引
B. A、B一定互相排斥
C. A、B间有可能无磁场力作用
D. A、B间可能互相吸引，也可能互相排斥 2.铁棒A能吸引小磁针，铁棒B能排斥小磁针，若将铁棒A靠近铁棒B时，则（ ）。AD 3.把铁棒甲的一端靠近铁棒乙的中部，发现两者吸引，而把乙的一端靠近甲的中部时两者互不吸引，则（ ）。A.甲有磁性，乙无磁性
B. 甲无磁性，乙有磁性
C. 甲和乙都有磁性
D.甲和乙都没有磁性A 4.磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后，就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是（ ）。A.磁体的吸铁性
B.磁极间相互作用的规律
C.电荷作用间的相互作用规律
D.磁场对电流的作用原理A 5.实验表明，磁体能吸引一元硬币，对这种现象解释正确的是（ ）。A.硬币一定是铁做的，因为磁体能吸引铁
B.硬币一定是铝做的，因为磁体能吸引铝
C.磁体的磁性越强，能吸引的物质种类越多
D.硬币中含有磁性材料，磁化后能被吸引D 利用磁铁可以吸磁性物体的功能，
平时物体丢失时，可以用磁铁来寻找。 6.地球是一个大磁体，它的磁场分布情况与一个条形磁铁的磁场分布情况相似，以下说法正确的是( )。 A.地磁场的方向是沿地球上经线方向的
B.地磁场的方向是与地面平行的
C.地磁场的方向是从北向南方向的
D.在地磁南极上空，地磁场的方向是竖直向下的 D 7.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物质
B.磁场是为解释磁极间相互作用而人为规定的
C.磁极与磁极之间是直接发生作用的
D.磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流间发生作用时才产生A 1.答：喇叭发声的机理：磁铁产生的磁场对附近的通电线圈产生力的作用，从而使线圈振动，带动喇叭的纸盆振动，发出声音。耳机和电话的听筒能够发声也是这个道理。 2.答：如果有铁质的物体（如小刀等）落入深水中无法取出时，可以用一根足够长的细绳栓一磁体，放入水中将物体吸住，然后拉上来；如果有许多大头针（或小铁屑）撒落在地上，可以用一块磁铁迅速将它们拾起来。 3.答：磁的分类：
（1）利用磁体对铁、钴、镍的吸引力，如门吸、带磁性的螺丝刀、皮带扣、女式的手提包扣、手机皮套等。
（2）利用磁体对通电导线的作用力，如喇叭、耳机、电话、电动机等。
（3）利用磁化现象记录信息，如磁卡、磁带、磁盘等。课件37张PPT。磁体的磁性
强弱是不同 螺丝刀只能吸起几根导线，而有的磁铁能吸起很多重物。第三章 磁场3.2 磁感应强度1. 知识与能力☆结合电场强度推导方法推导磁感应强度。
☆知道磁感应强度的概念。
☆磁感应强度的方向的判别。
☆通电导线在磁场中的受力计算公式。
☆磁感应强度大小的推导过程。2. 过程与方法3.情感态度与价值观☆通过探究影响通电导线在磁场中受力的因素推导出磁感应强度的大小。☆通过电场强度的推导方法计算磁感应强度。
☆磁感应强度实验的设计思路。教学重点：教学难点：磁感应强度的方向
磁感应强度的大小
导线在磁场中的受力计算磁感应强度推导的实验过程一、磁感应强度的方向二、磁感应强度的大小 与电场强度相对应，我们本可以把描述磁场强弱的物理量叫做磁场强度。但历史上，磁场强度已经用来表示另一个物理量，因此物理学中用磁感应强度来描述磁场的强弱。一、磁感应强度的方向 不同的磁铁磁性是不同的，磁体磁性的强弱表现为他产生的磁场对磁性物体和通电导线的吸引能力，也就是说，磁场有强弱之分。 我们回顾一下电场强度的检测方法： 在被检测的电场中放入一个试探电荷，通过试探电荷的受力来判断电场的方向。 人们很容易想到，把一枚可以转动的小磁针作为检验用的磁体放在磁场中的某一点，观察他的受力情况，由此来描述磁场。 小磁针总有两个磁极，它在磁场中受力后，一般情况下将会转动。小磁针静止后，它的指向就确定了，显示出这一点的磁场对小磁针N极和S极的作用力方向。 物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向。简称磁场方向。 但是N极不能单独存在，因而不可能测量N极受力的大小，也就不可能确定磁感应强度的大小了。 磁场除了对磁体有作用力，还对通电导线有作用力。可以用一段通电导线来检测磁场的强度。 二、磁感应强度的大小 把一段通电直导线放在磁场里，当导线方向与磁场方向垂直时，电流所受的安培力最大；当导线与磁场方向一致时，电流所受的安培力最小，等于零；当导线方向与磁场方向斜交时，所受的安培力介于最大值和最小值之间。为了简单起见，我们研究导线方向与磁场方向垂直时的安培力以此来探究磁感应强度大小。 在物理学中，把很短的一段通电导线中的电流I，与导线的长度L的乘积IL叫做电流元。但要使导线中有电流，就要把它连到电源上，所以孤立的电流元是不存在的。实际上要用相当长的通电导线。不过如果做实验的那部分磁场的强弱、方向都是一样的，就是匀强磁场，我们也可以用比较长的通电导线 进行试验，从结果中推知一小段 电流元的受力情况。还记得电场强度E是怎样推导的吗？滑动变阻器可以改变电流的大小两轨道间ab的长度为导线的长度蹄形磁铁较宽，可视为匀强磁场但是L怎样变化呢？影响通电导线受力的因素 如图，三块相同的体形磁铁并列放在桌子上，可以认为磁极间的磁场是均匀的。将一根直导线水平悬挂在磁铁的两极间，导线的方向与磁感应强度的方向垂直。改进后的实验装置 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导线受力的大小。分别接通“2、3”和“1、4”，可以改变导线通电部分的长度。电流由外部电路控制。
先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小；然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。观察这两个因素对导线受力的影响。实验内容： 实验发现：
通电导线长度一定时，电流越大，导线受到的力就越大，即观测到的摆动角度会比较大；电流一定时，通电导线越长，导线受到的力也越大，摆动幅度同样增大。 我们也可以仿照电场强度的推导方法对磁场中的F、I、L的关系事先作出推导。 分析了很多实验事实后人们认识到，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成正比，又与导线的电流I成正比，即与I和L的乘积IL成正比。用公式表示为F=BIL 由于安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中的受力叫做安培力。 式中的B是比例系数，它与导线的长度和电流的大小都没关系。但是在不同的情况下，B的值是不同的：即使是同样的I、L,在不同的磁场中，或在磁场中的不同位置，一般说来导线受的力也不一样。看来，B正是我们寻找的表征磁场强度的物理量——磁感应强度。
由此，在导线与磁场垂直的最简单情况下 磁感应强度有大小也有方向，因此是矢量，可以像电场强度一样跟据平行四边形原则进行叠加。一些磁场的磁感应强度特斯拉 特斯拉（Nikola Tesla，1856—1943）美国电气工程师，他一生致力于交变电流的研究，是交变电流进入实用领域的主要推动者。动画：研究安培力大小与什么有关动画：磁场的方向一、磁感应强度的方向 描述磁场强弱的物理量叫做磁感应强度。物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向。二、磁感应强度的大小 在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，受到的安培力F跟电流I和导线的长度L的乘积IL的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度。磁感应强
度的大小用公式： 来计算。磁感应强度的单
位是特斯拉，符号是T，1T=1N/（A·m）磁感应强度B时矢量。 1.下列说法正确的是（ ）。
A.磁场中某处的磁感应强度的大小，就是通以电流I，长为L的一段小导线放在该处时所受的磁场力F与I、L的比值；
B.一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处一定没有磁场；
C.一小段通电导线放在磁场中A处所受的磁场力比放在B处大，则A处磁感应强度比B处大；
G D.因为B=F/IL,所以某处磁感应强度的大小与放入该处的通电小段导线IL乘积成反比；
E.因为B=F/IL，所以导线的电流越大，其周围的磁场反而减弱；
F.放在匀强磁场各处的导线，受力的大小和方向相同；
G.磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关。 2.下列关于磁感应强度的方向说法正确的是（ ）。
A.磁感线上某点的且先就是该点的磁感应强度的方向；
B.某处磁感应强度的方向一定是该点通电到线所受磁场力的方向；
C.小磁针N极受力的方向就是该点磁感应强度的方向；
D.垂直于磁场放置的通电直导线的受力方向就是该点的磁感应强度的方向。 A 3.以下关于磁场和电场的描述，其中说法正确的（ ）。
A.电荷处在某处不受电场力的作用时，该处的电场强度不一定为零；
B.一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，该处的磁感应强度不一定为零；
C.如果运动电荷在电场中只受电场力的作用，则它经过一小段时间后，动能一定变化；
D.如果运动电荷在磁场中只受磁场力的作用，则它经过一小段时间后，动能不一定变化。B 4.在纸面上放有一个等边三角形ABC，其顶点处都有通有相同电流的三根长直线垂直于纸面放置，电流的方向如图所示，每根通电导线在三角形中心产生的磁感应强度大小为B0,则中心O处的磁感应强度为____。0 ５.磁感应强度的单位是Ｔ，１Ｔ相当于（ ）。ＡＡ （2007 上海）磁场对放入其中的长为L、电流为I、方向与磁场垂直的通电导线有理F的作用。可以用磁感应强度B描述磁场的力的性质，磁感应强度的大小B=______，在物理学中，用类似基本方法描述物质
基本性质的物理量还有 __________等。电场强度 1.答：这种说法不对。磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与检验电流的大小、方向、通电导线的长度、受到的安培力的大小均无关。课件37张PPT。电场线能使电场性质更直观磁场中是也否能用这
样的线来表示呢？第三章 磁场3.3 几种常见的磁场1. 知识与能力☆理解磁感线的概念并能与小磁针的指向联系。
☆直线电流的磁场、环形电流的磁场、通电螺线管的磁场及磁感线的描述。
☆理解安培分子电流的观念。
☆理解匀强磁场的概念，并能举出匀强电场的实例。
☆磁通量的计算。2. 过程与方法3.情感态度与价值观☆通过轻敲细铁屑的方法比较直观的观测各种磁体、电流的磁感线。
☆通过改变平面与磁感线的角度，来计算磁通量。掌握计算方法。☆ 能够将小磁针的N极指向与磁感线联系在一起。通过磁感线的分布来表征磁场。
☆将电流和磁体联系，来比较磁感线的分布。教学重点：教学难点： 磁感线
各种磁体电流的磁感线
匀强磁场及磁通量的计算安培分子电流假说一、磁感线二、几种常见的磁场三、安培分子电流假说四、匀强磁场五、磁通量一、磁感线 我们知道，在磁场中的每一点，磁感应强度B都有一定的方向。 如果在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致，这样的曲线就叫做磁感线。利用磁感线可以形象的描述磁场。
实验中常用铁屑来模拟磁感线的形状。在磁场中放一块玻璃板，玻璃板上均匀的撒一层细铁屑，轻敲玻璃板，铁屑就会有规则的排列起来，模拟出磁感线的形状。
在两极附近，磁场较强，磁感线较密。因此磁感线的疏密表示磁感应强度的大小。铁屑有
规则的
排列，
来模拟
磁感线
的方向小磁针的方向为
磁感线的方向小磁针N极指向与铁屑排列方向是一致的：蹄形磁铁的磁场条形磁铁的磁场这是磁铁吸引下铁屑的排列：磁感线的特点：
磁感线都是从北极发出进入南极，经过磁体内部由南极通向北极，形成一条闭合曲线；任意两条磁感线永不相交。二、几种常见的磁场 把小磁针放到通电直导线附近，根据磁针的指向，可以研究它周围磁场的分布。 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，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。这个规律也叫右手螺旋定则。 直线电流的磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。换个角度，若改为俯视，电流的画法会发生改变：环形电流的磁场也可以用小磁针来研究：
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。这是另一种形式的安培定则。 环形电流其实就是只有一匝的通电螺线管，通电螺线管则是许多匝环形电流串联而成的。一次，通电螺线管的磁场就是这些环形电流的磁场的叠加。所以，环形电流的安培定则也可以用来判断通电螺线管的磁场。
用手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内部的磁感线的方向。这也是一种形式的安培定则。
从外部看，通电螺线管的磁场相当于一个条形磁铁的磁场，所以用安培定则时，拇指指向的就是它的北极的方向。 与天然磁体的磁场相比，电流的磁场容易控制，因而在实际中由很多重要的应用。电磁起重机、电话、电动机、发电机，以及在自动控制中普遍应用的电磁继电器等，都离不开电流的磁场。 电磁继电器三、安培分子电流假说 磁铁和电流都能产生磁场。它们的磁场是否有什么关系呢？我们知道，通电螺线管的外部磁场与条形磁铁的磁场十分相似，法国学者安培由此受到启发，提出了著名的分子电流假说。 他认为，原子、分子等物质微粒的内部，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。 一条铁棒未被磁化时，内部分子电流时杂乱无章的，它们的磁场相互抵消，对外部显磁性，当棒受到外界磁场的作用时，各分子电流的取向变得大致相同，铁棒被磁化，两端对外显出较强的磁作用，形成磁极。磁体受到高温或猛烈的撞击时会失去磁性，这是因为激烈的热运动或震动使分子电流取向又变得杂乱无章了。被磁化的铁屑会显现出该点磁场的方向：四、匀强磁场 匀强磁场：磁感应强度、方向处处相同的磁场。匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线。 距离很近的两个异名磁极之间的磁场，除边缘部分之外，可以认为是匀强磁场。
相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场也是匀强磁场。通电螺线管内部的磁场也可看做匀强磁场 研究电磁现象时常常要讨论某一面积的磁场及它的变化，为此人们引入了一个新的物理量——磁通量。五、磁通量 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，我们把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，则Φ=BS。但是平面与磁感线不垂直呢？ 设平面与磁场方向的夹角为θ，如图所示，那么将该平面在沿磁场方向投影，使投影的平面垂直于磁场方向。该投影平面的大小为Ssinθ，则磁通量为Φ=BSsinθ.假如平面与磁场不垂直： 有时也会用平面的法向量与磁场的夹角来计算。定义： 磁通量是穿过一个平面的磁感线条数，因为磁感线是矢量，有方向，因此在磁感线叠加的时候注意磁感线的方向。单位： 韦［伯］，Wb公式： Φ=BS一、磁感线二、几种常见的磁场 定义：在磁场中画出的一系列有向曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同。
特点：磁感线都是从北极出来进入南极，在磁体的内部由南极通向北极形成一条比荷曲线；任意来拿各条磁感线不相交。 条形磁铁的磁场、蹄形磁铁的磁场、相互作用的三、安培分子电流假说 在原子、分子等物质微粒的内部，存在着环形电流——分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相等于两个磁极。
在外界磁场作用下，分子电流的去向变得大致相同，物质被磁化；受到高温或猛烈撞击时分子电流变得杂乱无章磁体失去磁性。磁极间的磁场、直线电流的磁场、环形电流的磁场、通电螺线管的磁场。四、匀强磁场定义：磁场的方向、强弱处处相同。
特点：匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线。
实例：相距很近的两个异名磁极间的磁场
同绕向、同电流流向的两个通电线圈五、磁通量 1.下列说法正确的是（ ）。
A.磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极；
B.磁感线可以表示磁场的方向和强弱；
C.磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场；
D.放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的N极一定指向通电螺线管的S极。BC 3.如图所示，一束带电粒子沿着水平方向平行的飞过磁针的上方时，磁针的S极向纸内偏转。这一带电粒子束可能是（ ）。
A.向右飞行的正离子束
B.向左飞行的正离子束；
C.向右飞行的负离子束；
D.向左飞行的负离子束。BC 2.如图所示，在条形磁铁产生的磁场中，将一平面从上向下移动到与磁极面平行时，则平面内磁通量的变化情况为______________________。由小变大再变小直到为零 4. 磁场中某处的磁感线如图所示，则（ ）。
A.a、b两处的磁感应强度大小不等，Ba>Bb；
B.a、b两处的磁感应强度大小不等，Ba C.同一通电导线在a处受力一定比b处大；
D.同一通电导线在a处受力一定比b处小。B 5.十九世纪二十年代,以赛贝克（数学家）为代表的科学家已经认识到：温度差会引起电流。安培考虑到地球的自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出如下假设：地球磁场是绕地球的环形电流引起的，则该假设中的电流方向是（ ）。
Ａ．由西向东垂直于子午线；
Ｂ．由东向西垂直于子午线；
Ｃ．由南向北沿子午线；
Ｄ．由赤道向两极沿子午线方向；Ａ 6.如图所示，两根垂直纸面放置的直导线a和b，通有等值电流。在纸面上距离a、b等远有一点P，若P点合磁感应强度的方向指向ab连线扣上中点，则a、b中电流方向是（ ）。
A.a中向纸里，b中向纸外；
B.a中向纸外，b中向纸里；
C.a、b中均向纸外；
D.a、b中均向纸里； A （2007 上海）取两个完全相同的长直导线，用其中一根绕成如图所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度为B，若将另一根长导线对折后绕城如图所示的螺线管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管内中部的电流强度大小为（ ）。
A.0 B.0.5B C.B D.2BA 因为对折后螺线管顺时针产生的磁场与逆时针产生的磁场强度B的矢量和为零。故A正确。 1.答：电流方向由上向下。 2.答：小磁针N极的指向是垂直纸面向外，指向读者。 3.通电螺线管内部的磁感应强度比管口外的大，可根据磁感线越密处，磁感应强度越大来判断。课件42张PPT。第二节我们就接触到了安培力第三章 磁场3.4 磁场对通电导线的作用力1. 知识与能力☆掌握左手定则，会判断安培力的方向。
☆会计算不同情况安培力的大小。
☆知道电流的有效长度。
☆知道磁式电流表的主要结构。
☆知道磁式电流表的工作原理。2. 过程与方法3.情感态度与价值观☆在影响安培力有关因素实验中可以根据导线受力以及电流的方向改变和磁极的改变来对安培力的方向做有效推断。☆会根据电流与导线的图解准确求出电流所受的安培力大小，也会根据受力的图解求出安培力的大小。教学重点：教学难点：安培力的方向
安培力的大小
磁电式电流表结构磁电式电流表的工作原理一、安培力的方向二、安培力的大小三、磁式电流表一、安培力的方向 在第二节中我们已经初步了解了磁场对通电导线的作用力。但是力的方向和大小还需要做详细的了解。 1.上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察受力是否改变。实验内容：实验装置 2.改变导线中的电流方向，观察受力方向是否改变。实验现象： 改变磁极和改变导线中电流的方向都会使导线的偏转方向发生改变。 通电导线在磁场中所受的安培力的方向，与导线、磁感应强度的方向都垂直，它的指向可以用下面的方法判断： 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，并使四指指向电流的方向，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。
这就是判定通电导线在磁场中受力方向的左手定则。 磁场与电场的比较：
磁场安培力的问题，在很多方面与电场、库仑力的问题相似。然而，安培力要比库仑力复杂的多。研究库仑力，用来检验电场的是点电荷，检验电荷受力的方向与电场的方向相同或是相反；但是在研究安培力时 ，与电场中的检验电荷作用相当的是一个有方向的电流元，电流元受力的方向与磁场的方向、电流的方向三者不但不在一条直线上，而且不在一个平面内。因此研究安培力的问题时会涉及到三维空间。▲电流在磁场中受力的方向与磁场面垂直，在一三维立体中▲电荷在电场中受力的方向与电场的方向相同或是相反，在同一平面内 两平行直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互吸引；当通以相反方向的电流时，它们相互排斥。这时每个电流都出在另一个电流的磁场里。 你能结合直线电流的磁场和安培力的方向解释这种现象吗？二、安培力的大小 置于磁场中垂直于磁感线的一段长为L，电流强度为I的通电直导线，所受的安培力为 此公式只适用于磁感线与电流方向垂直。F=BIL当电流方向与磁感应强度方向不垂直时: 电流方向与磁感应强度方向夹角为φ，将B分解为沿电流方向Bcos φ和垂直于电流方向Bsin φ，根据安培力定则，可以算出通电导线在磁场中所受的安培力为F= Bsin φIL。有时也可以也用分解电流的方法计算，视情况而定。
当电流方向与磁感线的方向平行时，即 φ=0，这时通电导线所受的安培力为零。①当电流方向与磁感线方向垂直时：
F=BIL
②当电流方向与磁感线方向垂直时，
F=0
③当电流方向与磁感线方向夹角为φ 时：
F=Bcos φIL特殊形状的通电导线的有效长度三、磁电式电流表 电流表是测定电流强弱的仪器，中学实验用的磁电式电流表依据的物理学原理是安培力与电流的关系。 在一个很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面有一个可以绕轴转动的铝框，铝框上绕有线圈，铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针。线圈的两端分别接在这两个螺旋弹簧上，被测电流经过这两个弹簧流入线圈。1、结构组成： 蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀的辐向分布的，不管通电线圈转动到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，即电流始终与磁感线垂直。这样可以保证线圈转动到任何位置所受安培力大小相等。2、工作原理： 当电流通过线圈的时候，线圈上跟铁柱轴线平行的两边都受到安培力，这两个力产生的力矩使线圈发生转动。线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈的转动角度增大而增大。当这种阻碍线圈转动的力矩增大到同安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。这时，指针停止转动。
磁场对电流的作用力跟电流成正比，因而线圈中点的电流越大，安培力产生的力矩也越大；线圈和指针偏转的角度也越大。因此根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。 磁电式仪表的优点是灵敏度高，可以测出很微弱的电流这就意味着，磁电式仪表允许通过的电流较小，一般为几十微安到几毫安。平时用的量程较大的磁电式仪表都是采用串联或并联电阻的方式增大量程。磁电式电表烧表原因 ①电流过大，烧坏导线。
②电流较大，在磁场中受力较大，偏转角度超过螺旋弹簧的弹性限度，指针超过量程。 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，并使四指指向电流的方向，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。一、安培力的方向磁电式电流表的结构
磁电式电流表的原理三、磁电式电流表①当电流方向与磁感线方向垂直时： F=BIL ；
②当电流方向与磁感线方向垂直时： F=0 ；
③当电流方向与磁感线方向夹角为φ 时： F=Bcos φIL 。 二、安培力的大小 1.如图所示，通电直导线处在蹄形磁铁两极间，受到力 F的作用，以下说法正确的是（ ）。 A.这个力是通过磁场产生的作用
B.这个力没有反作用力
C.这个力的反作用力作用在通电导线上
D.这个力的反作用力作用在蹄形磁铁上AD 2.如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，其上方左端固定一与磁铁垂直的水平直导线，当导线通以图示方向的电流时（ ）。
A.磁铁对桌面的压力将减小；
B.磁铁对桌面的压力将增大；
C.磁铁将受到向左的摩擦力；
D.磁铁将受到向右的摩擦力；BC 3.下列关于磁电式电流表说法正确的是（ ）。
A.电流表的线圈处于匀强磁场中；
B.电流表的线圈处于均匀分布的辐向磁场中；
C.电流表线圈中电流反向时，指针将反偏；
D.电流表指针的偏转角与所测电流成正比。BCD 4.一个可以自由运动的线圈L1,和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当线圈都通过如图所示的电流时，则从左往右看，线圈L1将（ ）。
A.不动；
B.顺时针转动；
C.逆时针转动；
D.向纸外平动。C 5.如图所示:在磁感强度为2T的匀强磁场中,一与水平面成37°角的导电轨道,轨道上放一可 移动的金属杆ab，电源电动势为E=10伏,内阻r=1欧,ab长L=0.5m,质量m为0.2kg,杆与轨道间的摩擦因数 u=0.1,求接在轨道中的可变电阻R在什么范围内, 可使ab杆在轨道上保持静止?(杆与轨道的电阻不计)(2) 摩擦力沿斜面向下
mgsinθ+f=Fcosθ
N=mgcosθ+Fsinθ
f=uN
F=(mgsinθ+umgcosθ)/(cosθ-usinθ) （2000 上海）如图所示，两根平行放置的长导线a和b载有大小相同、方向相反的电流，a受到的磁场力的大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力的大小变为F2，这此时b收到的磁场里的大小为（ ）。
A.F2 B.F1-F2
C.F1+F2 D.2F1-F2A 根据安培定则和左手定则，可以判定a导线受b中电流形成的磁场作用力F1方向向左，同理b受a磁场的作用力大小也是F1，方向向右。新加入的磁场无论什么方向，a、b受到的作用力的大小总是大小相等、方向相反的。如果F与F1方向相同，这两导线受到的力大小都是F+F1，若F与F1相反，a、b受到的力的大小都是|F-F1|。因此当再加上磁场时，若a受的磁场力大小是F2，b受到的磁场力大小也是F2。 （2005年 上海）通电直导线A与圆形通电导线环B固定放置在同一水平面上，通有如图所示的电流时，通电直导线受到水平向______的安培力的作用。当A、B中电流大小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线A受到的安培力水平向_____。右右 由题目中图可知，直导线A位于导线环B产生的垂直向里的磁场中，根据左手定则，可判断导线A受到的安培力方向向右。当A、B中的电流方向改变时，A导线处于导线B产生的垂直向外的磁场中，同时导线A的电流方向改变，依据左手定则可以判定，A受到的安培力仍然水平向右。 （2006 广东）如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直于纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒。在导体棒中的电流垂直于纸面向里时，欲使导体棒静止于斜面上，下列外加匀强电场的磁感应强度B的大小和方向正确的是（ ）。A 本题为典型安培力作用下物体的平衡问题，需要结合平衡条及左手定则求解。若果没有选项中特定的磁感应强度的方向垂直于斜面向上或向下，问题将会变得复杂。在限定B的方向的前提下，F安 的方向不是平行于斜面向上就是平行于斜面向下，由平衡条件可知，F安的方向只有平行于斜面向上才能使导体棒平衡，此时B垂直于斜面向上。平衡问题是高考必考的知识点，大多在选择题目中出现，应引起高度重视。1.答： 如图所示。 2.答：
（1）通电导线的a端和b端受到的安培力会按俯视逆时针方向转动。当转过一个很小的角度后，在向右的磁场分量的作用下，通电导线还会受到向下的安培力。所以导线先转动，后边主动边向下移。
（2）图中所示的甲、乙、丙、丁四个图分别表示虚线框内的磁场源是条形磁铁、蹄形磁铁、通电螺线管、和直流电流及大致位置。课件40张PPT。你知道电视机屏幕的画面怎样形成的吗？显示器的结构很复杂，但是原理很简单。第三章 磁场3.5 磁场对运动电荷的作用力1. 知识与能力☆首先掌握通电导线在磁场中受力的方向和大小。
☆能够推导电流的微观表达式。
☆根据电流受力，推导电荷受力的大小、方向。
☆不同运动方向电荷受力的计算。
☆电视显像管的理解。2. 过程与方法3.情感态度与价值观☆主要会通过电流宏观和微观的表达式来推导电流在磁场中的受力和电荷在磁场中的受力。☆电视显像管是磁场知识的综合应用，首先是电流产生磁场，然后是电荷在磁场中受力发生偏转，注意前后知识的联系。教学重点：教学难点：洛伦兹力的方向
洛伦兹力的大小
电视显像管的原理洛伦兹力的计算一、洛伦兹力的大小和方向二、电视显像管的工作原理 图示的玻璃管已经抽成真空，当左右另个电极按图示的极性连接到高压电源时，阴极会发射出电子。电子在电场的加速下飞向阳极。挡板上有一扁平的狭观察阴极射线在磁场中偏转一、洛伦兹力的大小和方向缝，电子飞过挡板后变成一个扁平的电子束。长条形的荧光板在阳极端稍稍倾向轴线，电子束掠射到荧光屏上，显示出电子束的径迹。 没有磁场时，电子束是一条直线。用一个蹄形磁铁在电子束的路径上加磁场，尝试不同方向的磁场对电子束径迹的不同影响，从而判断运动的电子在各方向的磁场的受力方向。 我们曾经学过用左手定则判断安培力的方向。
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，并使四指指向电流的方向，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。左手定则： 电流是由于电荷的定向移动形成的，如果电荷带正电其运动方向就是电流的方向，如果电荷带负电其运动方向就是电流的反方向。由此根据电流的受力判断出电荷的受力方向。 运动电荷在磁场中的受力叫做洛伦兹力，通电导线在磁场中所受的安培力就是带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的宏观变现。由此我们可以可以推断出带电粒子在磁场中的受力方向。 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的运动方向，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。 负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反。 洛伦兹（Hendrik Antoon Lorentz, 1853-1928），荷兰物理学家。他在物理学上最重要的贡献是他的电子论。1895年，他提出了著名的洛伦兹力公式。洛伦兹 设一段横截面积为S的长导线，导线中每个带电粒子定向运动的速度都是v,单位体积的粒子数为n，粒子带电量为q，通电导线电流为I。电流的定义为： 单位时间内通过导体某一横截面
积的电荷量。下面我们来计算洛伦兹力的大小导线中的电流大小为：导线在磁场中所受的安培力为：导线中总的粒子数目为：每个粒子的受力大小为: 电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速度方向与磁感应强度方向垂直，那么粒子所受的洛伦兹力为 与安培力相同，只有当电荷的运动方向与磁感线的方向垂直时才能用公式计算。 当电流方向与磁感线的方向平行时，即 θ=0，这时通电导线所受的安培力为零。 电荷运动方向与磁感应强度方向夹角为θ，将B分解为沿速度方向Bcos θ和垂直于速度方向Bsin θ ，根据安培力定则，可以算出通电导线在磁场中所受的安培力为F= qvBsin θ 。有时也可以也用分解电流的方法计算，视情况而定。①当速度方向与磁感线方向垂直时：
F=qvB
②当速度方向与磁感线方向垂直时，
F=0
③当电流方向与磁感线方向夹角为φ 时：
F=qvBsinθ二、电视显像管的工作原理 电视显像管应用了电子束的偏转的道理。 显像管中有一个阴极，工作时它能发射电子，荧光屏被电子撞击后就会发光。可是，很细的一束电子打在荧光屏上只能使一个点发光，而实际上要使整个荧光屏发光，这就要靠磁场来使电子束偏转。 根据显像管的原理，可以看出，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。为了使电子束偏转，由安装在管径的偏转线圈产生偏转磁场。 1.如果要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应该沿什么方向？ 2.如果要使电子束打在B点，磁场样该沿什么方向？
3.如果要使电子束打在荧光屏上的位置由B逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？ 实际上，电子束的偏转是由于偏转线圈处产生磁场，电子受到洛伦兹力的作用运动方向发生偏转。根据左手定则，若电子束打在A点，则磁场的方向垂直于纸面向外；要是电子束打在B点，则磁场方向垂直于纸面向内；要是电子束从B点向A点移动，磁场的大小和方向都要发生变化，向内的磁场磁感应强度逐渐减小，最后减小到零，然后反向并逐渐增大。 电视机的内部结构很复杂，但是主要是应用通电线圈产生磁场使带电粒子发生偏转，而增加线圈圈数，是为了增大磁感应强度。 实际上，在偏转区的水平方向和磁场方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光电就像右图那样不断移动，这在电视技术中叫做扫描。电子束从最上一行到最下一行扫描一遍叫做一场，电视机中每秒要进行50场扫描所以我们感到整个荧光屏都在发光。一、洛伦兹力的大小和方向 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的运动方向，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。①当电荷的运动方向与磁感线方向垂直时：
F=qvB
②当电荷的运动方向与磁感线方向垂直时：
F=0
③当电流方向与磁感线方向夹角为φ 时：
F=qvBsinθ 负电荷的受力方向与正电荷的受力方向正好相反。二、电视显像管的工作原理 电视机内部的通电螺线管产生偏转磁场，电子束在磁场内发生偏转，由于电压的变化造成电流的辩变化，因而导致磁场的不同，带电粒子的偏转情况也会变化。这样便会在荧光屏上不同位置出现亮斑，经过扫面，电视机屏幕也就会出现彩色画面。 1.如图所示，运动电荷电量为q=2×10-8C，电性图中标明，运动速度v=4×103m／s，匀强磁场磁感应强度为B=0.5T，求电荷受到的洛仑兹力的大小和方向根据左手定则，可以判定洛伦兹力垂直纸面向外。 2.下列有关带电粒子运动的说法正确的是（ ）。
A.沿着电场线方向飞入匀强电场，动能、动量都变化；
B.沿着磁感线方向飞入匀强磁场，动能、动量都不变；
C.垂直于磁感线方向飞入匀强磁场，动能、动量来变化；
D.垂直于磁感线方向飞入匀强磁场，动能改变、动量不变。AB 3.当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管，若不计重力，则（ ）。
A．带电粒子速度大小改变；
B．带电粒子速度方向改变；
C．带电粒子速度大小不变；
D．带电粒子速度方向不变。C D 4.图为电视机中显像管的偏转线圈示意图，它由绕在磁环上的两个相同的线圈串联而成，线圈中通有方向如图所示的电流，当电子束从纸里经磁环中心向纸外射出时，它将：（ ）。
A．向上偏转；
B．向下偏转；
C．向左偏转；
D．向右偏转。A 5.如图所示，在光滑的绝缘水平面上方，有一垂直于纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场，在水平面上有质量为m的不带电小球A向右运动，与质量为2m，带电量为q的静止小球C碰撞后黏在一起运动，若碰后两球对水平面的压力大小恰好为mg，则碰前A的速度大小为多少？ 设A的速度为v，在光滑的绝缘水平面上运动，不受外力作用，满足动量守恒定理： （2006年 全国Ⅰ）图为一“滤速器”装置的示意图，a、b为放置的金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两极板之间。为了选取具有某种特定速率的电子，可以再a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO′运动，由O′射出，不计重力作用。可以达到上述目的办法是（ ）。O′ADA.使a板电势高于b板，磁场方向垂直于纸面向里；
B.使a板电势低于b板，磁场方向垂直于纸面向里；
C.使a板电势高于b板，磁场方向垂直于纸面向外；
D.使a板电势低于b板，磁场方向垂直于纸面向外。 要使电子沿OO′射出，则电子必须做匀速直线运动，电子受力平衡。在该场区，电子受到电场力和洛伦兹力，要使二力平衡，则二力方向为竖直向上和竖直向下，A、D满足题意。 1.答：在图中，A图中运动电荷所受洛伦兹力的方向在纸面内向上；B图中运动电荷所受洛伦兹力的方向在纸面内向下； C图中运动电荷所受洛伦兹力的方向垂直纸面指向读者； D图中运动电荷所受洛伦兹力的方向垂直纸面背离读者； 2.答：由F=qvB可知，F=1.6×10-19×3.0×106
×0.10N=4.8×10-14N。 4.答：
（ 1）等离子体进入磁场，正离子受到的洛伦 兹力的方向向下，所以正离子向B板运动，负离子向A板运动。因此，B板式发电机的正极。
（2）在洛伦兹力的作用下，正负电荷会饭别在B、A两板上积聚。与此同时，A、B两板间会因电荷的积聚而产生由B指向A的电场。这一电场对带电粒子的静电力与带电粒子所受的洛伦兹力方向相反。如果外电路断开，当qE=qvB成立时，A、B两板间的电压的最大值就等于此发电机的电动势，即U=Ed=dvB。所以，此发电机的电动势为dvB。 5.答：荧光屏上只有一条水平的亮线，说明电子束在竖直方向的运动停止了。故障可能是，在显像管的偏转区残生水平方向的磁场的线圈上没有电流通过。课件43张PPT。实验室常有这样的仪器你知道这是什么吗？带电粒子在磁场中运动的轨迹是一个圆第三章 磁场3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动1. 知识与能力☆知道洛伦兹力演示仪的原理。
☆知道带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场会在磁场中做圆周运动。
☆知道圆周运动的半径与磁感应强度的大小和入射速度的大小有关。
☆学会推导匀速圆周运动的半径公式和周期公式。2. 过程与方法3.情感态度与价值观☆能够用学过的知识分析、计算有关带电粒子在匀强磁场中受力、运动的问题。☆知道运用洛伦兹力演示仪、回旋加速器、多媒体教学设备了解本节知识。
☆学会实践与理论相结合，更好的运用科学文化知识。教学重点：教学难点：圆周运动的轨迹
圆周运动的周期
圆周运动的半径质谱仪的原理
回旋加速器的原理一、带电粒子在匀强磁场中的运动二、回旋加速器一、带电粒子在匀强磁场中的运动首先我们先来介绍一下本节要用到的仪器： 图中的是洛伦兹力演示仪。通过它我们可以来观测到电子在磁场中运动的轨迹。下面我们来了解一下它的构造。 电子束由电子枪产生，玻璃泡内充有稀薄的气体，在电子束通过时能够显示电子的轨迹。励磁线圈的作用是在两线圈之间产生匀强磁场，磁场的方向与两线圈中心的连线平行。电子的速度大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节。电子在磁场中的偏转 1.不加磁场时观察电子束的径迹。
2.给励磁线圈通电，在玻璃泡中产生沿两线圈中心连线方向。由纸内指向读者的磁场观察电子束的径迹。
3.保持出设电子的速度不变，改变磁感应强度，观察电子束径迹的变化。
4.保持磁感应强度不变，改变出射电子的速度，观察电子束径迹的变化。 根据电子演示仪，我们可以将自己的猜测与实验结果相对照。 不加磁场时，电子束的轨迹是一条直线，但是加上磁场时，电子束变成一个圆。保持出射电子的速度不变，改变磁感应强度或者保持磁感应强度不变，改变电子的出射速度圆的大小都会改变。 由此可见，电子的轨迹与磁感应强度和电子的出射速度有关。 洛伦兹力演示仪是一种特制的电子射线管，由电子枪发出的电子射线可以使管内的低压水银蒸汽（或氢气）发出辉光，显示电子的轨迹，在暗室中可以清楚地看到，在没有磁场作用时，电子的轨迹是直线；在管外加上匀强磁场（这个磁场是由两个平行的通电环形线圈产生的），电子的轨迹就弯曲成圆形。 粒子的轨迹为什么是圆形的呢?平面内运动。洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直，不对粒子做功，它只能改变粒子的运动方向，而不改变粒子的速率，所以粒子运动的速率v是恒定的。这时洛伦兹力F=qvB的大小不变，即带电粒子受到一个大小不变、方向总与粒子方向垂直的力，因此带电粒子做匀速圆周运动，其向心力就是洛伦兹力。 垂直射入匀强磁场的带电粒子，它的初速度和所受的洛伦兹力的方向都在跟磁场方向垂直的平面内，没有任何作用使粒子离开这个平面，所以粒子只能在这个下面我们来探究圆周运动的半径大小和周期:问题：
一带电量为q，质量为m，速度为v的带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，其半径r和周期T为多大？半径的推导电子在磁场中所受的洛伦兹力的大小为：洛伦兹力提供电子在磁场中的向心力:两式联立可以推导出圆周运动的半径为:电子在磁场中所受的洛伦兹力的大小为：洛伦兹力提供电子在磁场中的向心力:两式联立可以推导出圆周运动的半径为:周期的推导 轨道半径和粒子的质量和速度成正比，与磁感应强度和粒子的电荷量成反比。 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期和运动速率无关，只与质量和电荷量、磁感应强度有关。1、半径公式：2、周期公式： 到现在为止，我们已经知道，电场可以对带电粒子施加影响，磁场也可以对带电粒子施加影响，当然，电场和磁场共同存在时对带电粒子也会施加影响。这一知识在现代科学技术中有着广泛的应用。例如电视机中的显像管、电子显微镜和我们下面将要介绍的质谱仪、回旋加速器等。 质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的，他用质谱仪发现了氖20和氖22，证实了同位素的存在。现在的质谱仪已经是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。 在左图中，如果电容器A中含有电荷量相同而质量有微小差别的粒子，它们进入磁场后将沿着不同的半径做圆周运动，打到照片底片的不同位置，在底片上形成若干谱线状的细条，叫做质谱线。 每一条谱线对应于一定的质量。从谱线的位置可以知道圆周的半径r，如果再已知带电粒子的电荷量q，就可以算出它的质量。这种仪器叫做质谱仪。图中就是质谱仪的原理示意图。利用质谱仪对某种元素进行测量，可以准确地测出各种同位素的原子量。课堂导入的图片就是实验室中场用的质谱仪。二、回旋加速器 在现代物理实验中人们常用高能带电粒子去轰击各种原子核，而产生高能粒子所用的设备就是——回旋加速器。加速原理——电场 利用电场可以使带电粒子加速。但是利用高压电源的电势差来加速带电粒子会受到实际所能达到的电势差的限制，因此，粒子所获得的能量并不太高。 为了提高粒子的能量，可以设想让粒子经过多次电场来加速，但是这样就会需要一个很长的实验装置，我们希望能在狭小的空间内实现带电粒子的加速，实验装置应该怎样来设计呢？ 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，可以不可以让粒子加速后循环一次，再进入加速电场，这样多次重复，就会获得很高的能量了。 但是，当粒子经过匀强磁场后，电场方向就必须发生改变，这样电子再次进入电场中才能被加速。循环原理——磁场 带电粒子在磁场中运动，运动的周期公式： 带电粒子经过电场的加速后，在匀强磁场中旋转半个周期，再次进入电场，在半个周期的时间内，电场的方向发生改变。这样带电粒子进入电场后会被重新加速。这样重复下去，随着带电粒子的加速，速度增大，圆周运动的半径也会增大。当圆周运动的半径与回旋加速器的半径相等时，粒子会从回旋加速器中释放。 最终人们经过多次试验设计出了回旋加速器： D1、D2是两个中空半径的金属盒，他们之间有一定的电势差U。A处的粒子源产生的带电粒子，在两盒之间被电场加速。两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场B中，所以粒子在磁场中做匀速圆周运动。经过半个圆周之后，当它再次达到两盒间的缝隙时，控制两盒间的电势差，使其恰好改变正负，于是粒子经过盒缝时再一次被加速。如此，粒子在做圆周运动的过程中一次一次的地经过盒缝，而两盒间的电势差一次一次地反向，粒子的速度就能够增加到很大。 回旋加速器加速的带电粒子，能量达到25～30ev后，就很难加速了。原因是，按照狭义相对论，粒子的质量随着速度的增大而增大，而质量的变化会导致其回旋周期的变化，从而破坏了与电场变化周期的同步。实际应用中的回旋加速器 带电粒子在磁场中运动时，它受的洛伦兹力总是与速度方向垂直，洛伦兹力在速度方向没有分量，所以洛伦兹力不改变粒子速度的大小，即洛伦兹力不对带电粒子做功，不改变粒子的能量。一、带电粒子在匀强磁场中的运动 由于粒子的速度的大小不变，所以粒子在匀强磁场中所受的洛伦兹力的大小也不改变，加之洛伦兹力子总与速度方向垂直，正好起到了向心力的作用。所以，沿着磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。二、回旋加速器 带电粒子在匀强磁场中运动的周期半径公式分别为： 回旋加速器的设计原理是带电粒子在电场中加速，然后进入匀强磁场，旋转半周，电场的方向发生改变，带电粒子重新进入电场加速。这样重复，只要粒子的半径增大到与回旋加速器的半径相等，粒子从回旋加速器中释放。 1.关于回旋加速器，加速带电粒子所获得的能量，下列提供的选项正确的是（ ）。
A.与加速器的半径有关，半径越大，能量越大；
B.与加速器的磁场有关，磁场越大，能量越大；
C.与加速器的电场有关，电场越大，能量越大；
D.与带电粒子的质量与电荷量均有关，质量和电荷量越大，能量越大。A１∶１ 2.质子和α粒子在同一个匀强磁场中做半径相同的圆周运动，由此可知质子的动能E1和α粒子的动能E2之比为E1/E2=________。 3.如图所示，在匀强磁场中有一倾角为θ，做够场的光滑绝缘斜面，磁感应强度为B，方向水平向外，有一质量为m、带电量为+q，的小球由静止在斜面顶端开始下滑，求小球能在斜面上连续滑行多远？所用的时间是多少？ 小球的速度沿斜面向下，根据左手定则，洛伦兹力的方向垂直于斜面向上，重力方向向下，当洛伦兹力向上的分力与重力相等时，物体就会脱离斜面。 A.粒子从a到b，带正电；
B.粒子从b到a，带正电；
C.粒子从a到b，带负电；
D.粒子从b到a，带负电； 4.一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一个匀强磁场，粒子后段轨迹如图所示，轨迹上的每一小段都可近似看成是圆弧.由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减少(带电量不变).从图中情况可以确定：（ ）。B30°，则该电荷质量m________，
穿过磁场所用的时间t为_______。 5.如图所示，一电量为q的带电粒子，（不计重力）自A点垂直射入磁感应强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿过磁场的速度方向与原来入射方向的夹角为 6.匀强电场E和匀强磁场B，方向竖直向上，一质量为m的带电粒子在此区域内恰以速率v作匀速圆周运动，则它的半径R是多少？带电粒子做匀速圆周运动，则重力与电场力垂直：根据圆周运动公式和洛伦兹力公式，列式：可以计算出半径为： （2007 天津）如图所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120°角，若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a，则该粒子的比荷和所带电荷的正负是（ ） C （2006年 北京）如图所示，均强磁场的方向垂直纸面向里，?一带电微粒从磁场边界d点垂直与磁场方向射入，沿曲线dpa打到屏MN上的a点，通过pa段用时为t．若该微粒经过p点时，与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，最终打到屏MN上．两个微粒所受重力均忽略．新微粒运动的：（ ）。
A．轨迹为pb，至屏幕的时间将小于t; B．轨迹为pc，至屏幕的时间将大于t; C．轨迹为pb，至屏幕的时间将等于t; D．轨迹为pa，至屏幕的时间将大于t 。D （2006 四川）如图所示，长方形abcd长ad=0.6m，宽ab=0.3m，O、e分别是ad、bc的中点，以ad为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场（边界上无磁场），磁感应强度B=0.25T。一群不计重力、质量m=3×10-7 kg、电荷量q=+2×10－3C的带电粒子以速度v=5×l02m/s沿垂直ad方向且垂直于磁场射人磁场区域（ ）。 A．从Od边射人的粒子，出射点全部分布在Oa边； B．从aO边射人的粒子，出射点全部分布在ab边； D C．从Od边射入的粒子，出射点分布在Oa边和ab边；
D．从aO边射人的粒子，出射点分布在ab边和bc边。
