1、本章整合,思考并回答下列问题: 本章知识可分为三个单元。第一单元:研究磁场的性质,包括电流的磁效应、磁感线、磁感应强度、安培分子电流假说、安培定则、几种常见磁场的磁感线分布特点;第二单元:研究电流在磁场中的受力,包括安培力的大小和方向,通电导线在磁场中的平衡、通电导线在磁场中的运动;第三单元:运动电荷在磁场中的受力,包括洛伦兹力的大小和方向、带电粒子在匀强磁场的运动、质谱仪和回旋加速器的原理。,1.思考关于“磁场的性质”学习的内容。正确填写下图。,答案:安培分子电流假说 描述磁场的强弱和方向 小磁针N极静止时所指的方向 切线方向表示该点的磁感应强度的方向 磁铁外部的磁感线从N极指向S极,内部从
2、S极指向N极,磁感线是闭合曲线 磁感线的疏密表示磁场强弱 =BS 韦伯Wb,2.思考关于“安培力”学习的内容。正确填写下图。,答案:F=BIL 安培力垂直磁场,垂直通电导线,即安培力垂直磁场和导线所决定的平面 左手定则,3.思考关于“洛伦兹力”学习的内容。正确填写下图。,答案:质谱仪,回旋加速器 F=qvB 洛伦兹力垂直于磁场,垂直于带电粒子的速度,即洛伦兹力垂直于磁场和速度所决定的平面 左手定则,专题一,专题二,专题三,安培力与力学知识的综合应用 1.通电导线在磁场中的平衡和加速 (1)首先把立体图画成易于分析的平面图,如侧视图、正视图或俯视图等。 (2)确定导线所在处磁场的方向,根据左手定
3、则确定安培力的方向。 (3)结合通电导线的受力分析、运动情况等,根据题目要求,列出平衡方程或牛顿第二定律方程求解。 2.安培力做功的特点和实质 (1)安培力做功与路径有关,不像重力、电场力做功与路径无关。 (2)安培力做功的实质:起传递能量的作用。 安培力做正功:是将电源的能量转化为导线的动能或其他形式的能。 安培力做负功:是将其他形式的能转化为电能后或储存或转化为其他形式的能。,专题一,专题二,专题三,【例题1】如图所示,光滑导轨与水平面成角,导轨宽为L。匀强磁场的磁感应强度为B。金属杆长为L,质量为m,水平放在导轨上。当回路总电流为I1时,金属杆正好能静止。求:(1)这时B至少多大?B的方
4、向如何? (2)若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上,应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止?,专题一,专题二,专题三,专题一,专题二,专题三,(1)注意把立体图改画为平面图。 (2)对物体进行正确的受力分析,画受力分析图,特别注意安培力的方向。 (3)利用平衡条件、牛顿运动定律、动能定理等列式求解。,专题一,专题二,专题三,带电粒子在磁场中运动的多解问题 1.带电粒子电性不确定形成多解:受洛伦兹力作用的带电粒子,可能带正电,也可能带负电,在初速度相同的条件下,正、负粒子在磁场中的运动轨迹不同,形成多解。 2.磁场方向不确定形成多解:有些题目只告诉了磁感应强度大小,而未具体指出磁
5、感应强度方向,此时必须要考虑磁感应强度方向不确定而形成的多解。 3.临界状态不唯一形成多解:带电粒子在洛伦兹力作用下射入有界磁场时,由于粒子运动的速度大小不同,有可能从不同的磁场边界射出磁场,于是形成了多解。,专题一,专题二,专题三,【例题2】如图所示,左右边界分别为PP、QQ的匀强磁场的宽度为d,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。一个质量为m、电荷量为q的负粒子,沿图示方向以速度v0垂直射入磁场。欲使粒子不能从边界QQ射出,粒子入射速度v0的最大值是( ),专题一,专题二,专题三,专题一,专题二,专题三,带电粒子在磁场中运动临界极值问题的分析方法 借助半径R和速度v(或磁场B)之间的约束
6、关系进行动态运动轨迹分析,确定轨迹圆和边界的关系,找出临界点,然后利用数学方法求解极值。 注意:(1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切。 (2)当速度v一定时,弧长(或弦长)越长,圆心角越大,则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长。 (3)当速率v变化时,圆心角大的,运动时间长。,专题一,专题二,专题三,带电粒子在复合场中的运动 复合场是指电场、磁场和重力场并存,或其中某两场并存,或分区域存在的某一空间。粒子经过该空间时可能受到的力有重力、静电力和洛伦兹力。处理带电粒子(带电体)在复合场中运动问题的方法: (1)带电粒子在组合场中的运动 要依据粒子运动过程的先后顺序和
7、受力特点辨别清楚在电场中做什么运动,在磁场中做什么运动。 (2)带电粒子在叠加场中的运动 当带电粒子(带电体)在叠加场中做匀速运动时,根据平衡条件列方程求解。 当带电粒子(带电体)在叠加场中做匀速圆周运动时,往往同时应用牛顿第二定律和平衡条件列方程求解。 当带电粒子(带电体)在叠加场中做非匀变速曲线运动时,常选用动能定理或能量守恒定律列方程求解。,专题一,专题二,专题三,【例题3】如图所示,磁流体发电机原理示意图。设平行金属板间距为d,发电通道长为a、宽为b,其间有匀强磁场,磁感应强度为B,导电流体的流速为v,电阻率为,负载电阻为R,导电流体从一侧沿垂直磁场且与极板平行方向射入极板间,求: (1)该发电机产生的电动势E。 (2)负载R上的电流I。 (3)磁流体发电机总功率P。,专题一,专题二,专题三,
