1、第三章,磁场,章 末 小 结,知 识 结 构,磁 场,磁 场,规 律 方 法,一、有关安培力问题的分析与计算 安培力是一种性质力，既可以使通电导体静止、运动或转动，又可以对通电导体做功，因此，有关安培力问题的分析与计算的基本思路和方法与力学问题一样，先取研究对象进行受力分析，判断通电导体的运动情况，然后根据题目中的条件由牛顿定律或动能定理等规律求解。具体求解应从以下几个方面着手分析。 1安培力的大小 当通电导体与磁场方向垂直时，FILB；当通电导体与磁场方向平行时，F0；当通电导体和磁场方向的夹角为时，FILBsin。,2安培力的方向 由左手定则判断，安培力垂直于磁场的方向，也垂直于导线的方向
2、，即安培力垂直于磁场和导线所决定的平面，但磁场与导线可以不垂直。 3解决安培力问题的一般步骤 先画出通电导线所在处的磁感线的方向，用左手定则确定通电导线所受安培力的方向；根据受力分析确定通电导体所处的状态或运动过程；根据牛顿运动定律或动能定理求解。,二、有关洛伦兹力的多解问题 要充分考虑带电粒子的电性、磁场方向、轨迹及临界条件的多种可能性，画出其运动轨迹，分阶段、分层次地求解。常见的多解问题有以下几种： 1带电粒子电性不确定造成多解 受洛伦兹力作用的带电粒子，可能带正电，也可能带负电，在相同的初速度的条件下，正负粒子在磁场中运动轨迹不同，形成多解。,如图甲所示，带电粒子以速率v垂直进入匀强磁场
3、，如带正电，其轨迹为a，如带负电，其轨迹为b。,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。 如图乙所示，带正电粒子以速率v垂直进入匀强磁场，如B垂直纸面向里，其轨迹为a，如B垂直纸面向外，其轨迹为b。,3临界状态不惟一形成多解 带电粒子在洛伦兹力作用下飞越有界磁场时，由于粒子运动轨迹是圆弧状，因此，它可能穿过去了，也可能转过180从入射界面这边反向飞出，如图丙所示，于是形成了多解。,4运动的往复性形成多解 带电粒子在部分是电场，部分是磁场的空间运动时，运动往往具有往复性，从而形成多解。如图丁所示。,AC
4、,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，或其中某两种场并存的场，或场分区域存在。 1三种场的比较,2带电粒子在复合场中的运动分类 (1)静止或匀速直线运动 当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于静止状态或做匀速直线运动。 (2)匀速圆周运动 在三场并存的区域中，当带电粒子所受的重力与电场力大小相等、方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动。,(3)较复杂的曲线运动 当带电粒子所受的合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一条直线上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子的运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线。 (4)分阶段运动
5、带电粒子可能依次通过几种不同情况的复合场区域，其运动情况随区域发生变化，其运动过程由几种不同的运动阶段组成。,注意：研究带电粒子在复合场中的运动时，首先要明确各种不同力的性质和特点；其次要正确地画出其运动轨迹，再选择恰当的规律求解。一般情况下，电子、质子、粒子等微观粒子在复合场中所受的重力远小于电场力、磁场力，因而重力可以忽略，如果有具体数据，可以通过比较来确定是否考虑重力，在有些情况下需要由题设条件来确定是否考虑重力。,3求解带电粒子在复合场中的运动问题的一般步骤 (1)选带电粒子为研究对象；(2)对带电粒子进行受力分析；(3)依据受力情况判定带电粒子的运动形式；(4)分析运动过程并结合力学
6、规律列方程或画图象，然后求解。,(1)油滴在第三象限运动时受到的重力、电场力、洛伦兹力三力的大小之比，并指出油滴带何种电荷； (2)油滴在P点得到的初速度大小； (3)油滴在第一象限运动的时间。,触 及 高 考,1本章知识是高考的热点，主要考查磁场的基本概念、安培力和洛伦兹力的判断和应用。侧重于带电粒子在磁场中的匀速圆周运动、带电粒子在复合场中运动等问题。多以选择题和综合计算题的形式出现。 2带电粒子在复合场中的运动是高考的重点之一，能综合考查重力、电场力、磁场力的分析，各种力做功、能量转化的关系，圆周运动、动力学知识，以及考生的分析和综合应用能力。覆盖考点较多，是历年高考的一个命题热点，难度
7、较大，在学习中我们要加倍努力。,一、考题探析,C,解析：(1)粒子运动的轨迹如图(a)所示。(粒子在电场中的轨迹为抛物线，在磁场中为圆弧，上下对称),图(a),图(b),二、临场练兵,C,解析：由梦溪笔谈中的记载和题中磁感线分布示意图可知，地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近，地理南、北极与地磁场的南、北极不重合，在两极附近地球表面的地磁场方向不与地面平行，C项错误，A、B项正确；射向地球赤道的带电宇宙射线粒子与地磁场的磁感线不平行，故受洛伦兹力的作用，D项正确。,BC,C,4(2018全国卷，24)如图，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动，自M点
8、垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直。已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1，并在磁场边界的N点射出；乙种离子在MN的中点射出；MN长为l。不计重力影响和离子间的相互作用。求 (1)磁场的磁感应强度大小； (2)甲、乙两种离子的比荷之比。,5(2017天津卷，11)平面直角坐标系xOy中，第象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第象限存在沿y轴负方向的匀强电场，如图所示。一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动，Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍。粒子从坐标原点O离开电场进入磁场，最终从x轴上的P点射出磁场，P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等。不计粒子重力，问： (1)粒子到达O点时速度的大小和方向； (2)电场强度和磁感应强度的大小之比。,
