高考物理（山东专用）一轮复习专题一0一磁场教学课件

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3.磁感线(1)定义:用于定性描述磁场的有向曲线。(2)特点①方向:磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。②疏密:磁感线的疏密程度定性地表示磁场的强弱。③磁感线是闭合曲线,没有起点和终点。在磁体外部,由N极指向S极;在磁体内部,由S 极指向N极。④同一磁场中的磁感线不相交、不相切。⑤磁感线是假想的曲线,客观上并不存在。4.匀强磁场:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场。
5.地磁场(1)地磁的N极在地理南极附近,地磁的S极在地理北极附近,磁感线分布大致如图所 示。 (2)在赤道平面上,距离地球表面高度相等的各点,磁感应强度相等,且方向水平向北。(3)地磁场在南半球有竖直向上的分量,在北半球有竖直向下的分量。
二、安培力1.安培力的方向(1)用左手定则判定:伸开左手,使拇指与其余四指垂直,并且都与手掌在同一个平面内; 让磁感线从掌心垂直进入,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。(2)安培力方向的特点:F⊥B,F⊥I,即F垂直于B和I决定的平面。(3)几种常见情境下的安培力判断
 知识拓展视觉转换法求解涉及安培力的力学问题对于分布在三维空间的不同方向上金属棒的受力及线框的受力应利用俯视图或侧视
图等,将立体图变为二维平面图。在剖面图中,线框的受力边或金属棒可用小圆圈代 替,垂直剖面方向的电流可用“?”或“☉”表示,垂直剖面方向的磁场可用“×”或 “·”表示。2.大小(1)表达式:F=BIL sin θ,其中θ为磁感应强度B与电流I间的夹角。(2)当磁感应强度B的方向与电流I的方向垂直时:F=BIL。(3)当磁感应强度B的方向与电流I的方向平行时:F=0。
考点二　磁场对运动电荷的作用一、洛伦兹力1.定义:磁场对运动电荷的作用力叫作洛伦兹力。2.大小(1)当v∥B(或v=0)时,洛伦兹力F=0。(2)当v⊥B时,洛伦兹力F=qvB。(3)当v与B的夹角为θ时,F=qvB sin θ。3.方向(1)判定方法:左手定则
①掌心——磁感线垂直穿入掌心。②四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向。③拇指——指向洛伦兹力的方向。(2)方向特点:F⊥B,F⊥v,即F垂直于B和v决定的平面。由此我们可知,洛伦兹力不对受 其作用的电荷做功。4.洛伦兹力与安培力的联系和比较(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是安培力的微观实质。二者是相同性质的 力,都是磁场力。(2)安培力可以做功,而洛伦兹力对运动电荷不做功。
二、带电粒子(不计重力)在匀强磁场中的运动1.基本运动分析(1)带电粒子仅在洛伦兹力作用下的运动形式①若v∥B,带电粒子以入射速度v做匀速直线运动。②若v⊥B,带电粒子在垂直于磁场的平面内,以入射速度v做匀速圆周运动。③v与B夹角为θ时,带电粒子在平行于磁场方向,以v cs θ做匀速直线运动;在垂直于磁 场方向,以v sin θ做匀速圆周运动。(2)带电粒子在洛伦兹力作用下做圆周运动的物理量(v⊥B时)
2.带电粒子在有界磁场中的运动(1)确定圆心的两种方法①方法1:如图甲,已知磁场边界、粒子在入射点P与出射点M两点的速度大小与方向, 分别作垂直于P、M两点处粒子速度方向的直线,两条直线的交点即圆心。②方法2:如图乙,已知磁场边界、粒子在入射点P点的速度大小与方向以及出射点M的 位置,分别作过P点处粒子速度方向的垂线与弦PM的垂直平分线,这两条直线的交点 即圆心。
3.常见的边界磁场及有界磁场中的临界极值问题(1)直线边界:带电粒子进出磁场具有对称性
知识拓展带电粒子在有界磁场中常遇到的临界和极值条件(1)射出或不射出磁场的临界状态是带电体运动的轨迹与磁场边界相切,对应粒子速度 的临界值。(2)运动时间极值的分析①当周期、速率相同时,粒子的轨迹(弦长)越长,对应的圆心角越大,运动时间越长。②当周期相同、速率不同时,圆心角越大,粒子运动时间越长。
4.磁聚焦与磁发散(1)磁发散模型速率相同的同种粒子从圆形有界磁场边界上一点沿各方向进入磁场,若粒子在磁场中的轨迹半径与磁场边界半径相等,则所有粒子经过磁场偏转后离开磁场时的速度方向 垂直于以入射点为端点的直径,如图所示。(2)磁聚焦模型速度相同的同种粒子以垂直于某条直径的方向进入一圆形有界磁场,若粒子在磁场中 的轨迹半径与磁场边界半径相等,则所有粒子经过磁场偏转后的轨迹交于该条直径的 一个端点,如图所示。
模型一　带电粒子在叠加场中的运动一、叠加场1.定义:重力场、电场、磁场三场并存或其中两场并存于同一区域内。2.三种场的比较
模型二　带电粒子在组合场中的运动一、电偏转与磁偏转的不同(不考虑粒子重力)
二、组合场中常见的类型1.磁场与磁场的组合这类问题实质就是两个有界磁场中的圆周运动问题,带电粒子在两个磁场中的速度大 小相同,但轨迹半径和运动周期往往不同。解题时要充分利用两段圆弧轨迹的衔接点 与两圆心共线的特点,进一步寻找边、角关系。2.磁场与电场的组合这类问题实质是几个典型运动过程的组合,因此解决这类问题要分段处理,确定每个 阶段带电粒子的运动性质,找出各分段之间的衔接点和相关物理量,问题即可迎刃而 解。
模型三　带电粒子在交变场中的运动1.交变场:是指电场、磁场在某一区域内随时间做周期性变化。2.模型特点(1)粒子的运动情况不仅与交替变化电场及磁场的变化规律有关,还与粒子进入场的时 刻有关。(2)交替变化的电场及磁场会使带电粒子依次经历不同特点的电场、磁场或叠加场,从 而表现出“多过程”现象。(3)若交变电压的变化周期远大于粒子穿越电场的时间,则在粒子穿越电场的过程中, 电场可看作匀强电场。
点拨　带电粒子在交变场中的分析方法(1)解决带电粒子在交变电场、磁场中的运动问题时,关键要明确粒子在不同时间段 内、不同区域内的受力特性,对粒子的运动模型做出判断。(2)这类问题一般都具有周期性,在分析粒子运动时,要注意粒子的运动周期、电场周 期、磁场周期的关系。(3)带电粒子在交变电磁场中运动仍遵循牛顿运动定律、运动的合成与分解、动能定 理、能量守恒定律等规律。