第十一章磁场基础知识复习.docVIP

东北师范大学附属实验学校 2004-2005学年度高三物理专题复习 2005-1-23 知 识 结 构 重点和难点 　 　　 一．磁场特性及其描述　　磁场作为一种特殊物质，它具有力的特性．而所谓力的特性，指的是：磁场能给处在磁场中的磁极、通电导线、运动电荷施加力的作用．描述磁场力特性的物理量是磁感应强度B．磁感应强度B是用垂直放置在匀强磁场中的通电导线所受到的力FB与导线长度L和导线中电流强度I 的乘积的比值来定义的，即　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　磁感应强度是描述磁场性质的物理量，是矢量．　　大小： ，式中F为电流I与磁场方向垂直时所受的磁场力，L为通电直导线的长度（此时的电场力最大，当电流 I 与磁场方向平行时，磁场力为零）．方向：小磁针N 极所受磁场力的方向，即小磁针静止时N 极的指向，也即磁场的方向．　　注意：　　1．B是描述磁场本身性质的物理量，与I、L和F 无关，某点的磁感强度B 与该点是否放置通电导线也无关．它的定义方法完全类比于电场强度的定义方法，其意义也和电场强度的意义有类似之处． 　　2．B 的方向不是F 的方向，是与F 垂直的方向． 　　二、磁感线　　1．磁感线是为了形象地描述磁场而假想的物理模型，并不是磁场中的真实存在，不可认为有磁感线的地方有磁场，没有磁感线的地方没有磁场．　　2．磁感线的疏密表示磁场的弱强，磁感线上某一点的切线方向就是该点的磁场方向．　　3．磁感线不相交、不中断，是闭合曲线．在磁体外部，从N 极指向S 极，在磁体内部，由S 极指向N 极．　　4．磁感线是空间曲线，在头脑中要形成其空间分布情况． 　　三、安培定则（右手螺旋定则）　　1．判断直线电流周围的磁场：大拇指方向--电流方向　　　　　　　　　　　　　　　 四指弯曲方向--周围磁感线环绕方向　　2．判断环形电流周围的磁场：四指弯曲方向--电流方向?　　　　　　　　　　　　　　　大拇指方向--环形电流中心磁场方向 　　3．判断载流螺线管的磁场：四指弯曲方向--电流方向　　　　　　　　　　　　　　大拇指方向--载流螺线管中心磁场方向 　　要掌握这三种电流周围磁感线的情况，由此了解磁场中各点磁感应强度的大小和方向． 　　四、安培力--通电导线在磁场中受的力　　大小： 　　其中I 为电流强度，L 指导线长度，θ是B 与 L 之间的夹角．当θ 等于90°时，B与 L 垂直．F 最大；当θ等于0°时，B 与 L 平行，F 为零．　　方向：由左手定则判定　　注意：　　F、B、L不是在同一平面内，因此解决安培力的问题一定要有一定的空间想像能力．一般情况下，磁感应强度B 与导线方向不一定垂直，但安培力F 一定与磁感应强度B 垂直，也一定与导线方向垂直，即F 垂直B 与L 决定的平面．一定要在头脑中建立起F、B、L三者的空间关系图像． 　　五、洛仑兹力--带电粒子在磁场中受的力　　大小： 　　其中为带电粒子的电量，是带电粒子的运动速度，θ是B 与之间的夹角．当θ等于90°时，B 与垂直，F 最大；当θ等于0°时，B 与平行，F 为零．　　方向：左手定则　　注意：　　1．F、B、v三者在空间的方向关系与安培力中F、B、L三者的空间关系完全类似．　　2．由于洛仑兹力F 的方向与带电粒子的速度的方向总是垂直的，所以洛仑兹力对电荷不做功． 　　六、带电粒子在匀强磁场中的运动　　当带电粒子进入匀强磁场时的速度与B 之间的夹角θ等于90°时，B 与垂直，F 最大，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动；当B 与之间的夹角θ等于0°时，B 与平行，F 为零，带电粒子在匀强磁场中做匀速直线运动；而当B 与之间的夹角θ＜90°且θ＞0°时，带电粒子在磁场中的运动是垂直于磁场的匀速圆周运动和平行于磁场的匀速直线运动的合成，是螺旋线的运动．这一点，请同学们充分发挥空间想像能力，你们会想通的． 　　这里主要讨论带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的有关问题．　　向心力的来源为洛仑兹力，所以 　　由此得到带电粒子做匀速圆周运动的半径： 　　带电粒子做匀速圆周运动的周期： 　　由上面的公式可以看到，带电粒子做匀速圆周运动的半径与周期都与带电粒子的性质（m、q）有关，与匀强磁场的磁感应强度B 有关；半径还与速度有关，而周期与速度无关．利用这些性质人们制造出研究微观粒子性质的实验设备，如质谱仪、回旋加速器等． 　　在解决带电粒子的匀速圆周运动的问题时，一定要会由几何知识分析带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径或圆心角，找出对应关系来解决问题． 　　 七、磁场对其他物体的作用　　（1）磁场对磁极的作用：磁场力　　磁场对磁极有磁场力的作用．磁场对N极的磁场力的方向与磁极所在处的磁场方向