高考综合复习 - 电磁感应

高考综合复习 磁 场 专题

本周教学内容

一、磁现象

1、磁现象：相互靠近的磁极和磁极之间，电流和电流之间都存在相互作用。 2、磁现象的电本质：

①安培分子电流假说：在原子、分子等物质微粒内部存在一种环形电流叫分子电流，分子电流使每一个物质微粒都成为一个微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。这两个磁极跟分子电流不可分割地联系在一起。

②磁现象的电本质：运动的电荷产生磁场，磁场对运动的电荷有磁场力的作用。一切磁现象都可以归结为运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用。 二、磁场：

1、磁场的产生：运动电荷在其周围空间的激发产生磁场。

2、磁场的方向：在磁场中任一点，小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是该点的磁场方向。

3、磁感应强度：在磁场中垂直于磁场方向的一小段通电导线，所受的磁场力F跟电流强度I和导线长度l的乘积Il的比值叫通电导线所在处的磁感应强度，用B表示。

B=

注：①B由磁场本身决定

②磁感应强度是矢量：它的方向即该点的磁场方向。叠加运算时遵守平行四边形定则。

③单位：1T=

4、磁感线：在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致。 磁感线的基本特点：①磁感线是假想曲线 ②磁感线是闭合曲线

③磁感线上任一点的切线方向跟该点的磁场方向一致 ④磁感线的疏密程度表示磁场的强弱 ⑤任意两条磁感线不相交

应了解一些典型的磁场的磁感线分布：①匀强磁场、②条形磁铁的磁场、③蹄形磁铁的磁场、④通电直导线的磁场、⑤环形电流的磁场、⑥通电螺线管的磁场

注：电流跟它所激发的磁场之间的方向关系用安培定则判断。

5、磁通量：穿过磁场中某个面的磁感线条数，叫穿过这个面的磁通量，用表示Φ=BSsina，式中B为匀强磁场的磁感应强度，S为该面的面积，a为磁感应强度方向跟该面的夹角。 磁通量的单位：韦伯（Wb） 1Wb=1T·m2 三、磁场对通电导线的作用力

1、匀强磁场对通电直导线的作用 电流方向跟磁感应强度方向平行时F=0 当电流方向跟磁感应强度方向垂直时F=BIl，安培力的方向可由左手定则判定。

1

2、匀强磁场对通电线圈的磁力矩M=nBIScosθ，式中n为线圈匝数，B为匀强磁场的磁感应强度，I为每匝线中的电流强度，S为线圈面积，θ为线圈平面跟磁感应强度方向的夹角，转轴OO'与磁感应强度垂直。 四、磁场对运动电荷的作用力

1、运动电荷在匀强磁场中受到的洛伦兹力为f。 当运动电荷的速度方向跟磁感应强度方向平行时，f=0

当运动电荷的速度方向跟磁感应强度方向垂直时f=qBv方向由左手定则判定 洛伦兹力不做功

2、带电粒子在匀强磁场中的运动（重力不计） 带电粒子在垂直于磁场的平面内作匀速圆周运动

若带电粒子电量为q，质量为m，线速度为v，角速度为ω 动量大小为P，动能为Ek，轨道半径为r，有它们的关系是：

qvB=m r= T= ω= P=qBr Ek=

3、应用：①粒子速度选择器 ②质谱仪 ③回旋加速器 ④磁流体发电机 五、带电粒子在重场、匀强电场、匀强磁场中的运动

解决带电粒子在复合场中的运动问题，应做好受力分析、运用力学基本规律进行解决。 典型例题解析：

[例1]用两根细线吊着一根质量为m、长为l的金属直导线。在导线中通有电流强度为I的电流。若在导线周围加一竖直向下的匀强磁场B后导线将向_______方向偏转，平衡后悬线与竖直方向的夹角为________。

[分析与解]研究金属直导线，它所受安培力由左手定则判断是垂直纸面向纸内，由左向右观察，平衡后导线的受力情况如图3所示

由图可知：tgθ= θ=arctg

[例2]在半径为R的范围内有匀强磁场。一个电子从M点沿半径方向以速度v垂直于磁力线射入磁场，从N点射出时的速度方向偏转了60°。电子从M运行到N的时间是 A、2πR/v B、2πR/（3v） C、πR/（3v） D、

πR/（3v）

[分析与解]：如图5所示，电子在M点和N点的洛伦兹力方向如图，可得电子作匀速圆周运动的圆心O'，由牛顿第二定律，设轨道半径为r

2

∵电子从N点射出时的速度方向偏转60°，=∠MO'N=60°，

Rt△MOO'中，∠MOO'=30°，tg30°= 电子从M运动到N的时间t=

本周巩固练习：

1、有两个半径相同的圆环互相垂直地放置，圆心重合，且两环绝缘。在两环中通以相同的电流，每个环在圆心处产生的磁感应强度为B，这时圆心处总的磁感应强度的大小为_________。

2、如图7所示一位于xy平面内的矩形通电线圈只能绕ox轴转动，线圈的四个边分别与xy轴平行。线圈中电流方向如图。当空间加上如下所述的哪种磁场时，线圈会转动起来。 A、方向沿x轴的恒定磁场 B、方向沿y轴的恒定磁场 C、方向沿z轴的恒定磁场 D、方向沿x轴的变化磁场

3、在两个倾角都为q的光滑斜面上，各放一根相同的金属棒，分别通有稳恒电流I1和I2。在两通电金属棒所在空间存在匀强磁场，两磁场的磁感应强度的大小相等，其中B1的方向竖直向上，B2的方向垂直于斜面斜向上。两金属棒处于平衡状态，则I1:I2等于什么？

4、初速都是零的质子和a粒子，由同一位置经同一电场加速后，垂直进入同一匀强磁场做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比是 A、1:1 B、1:2 C、1:

D、

:1

5、如图9所示，三个质子1、2、3分别以大小相等的速度经过平板MN上的小孔O射入匀强磁场。磁场力向垂直纸面向里，整个装置放在真空中，这三个质子打到平板MN上的位置到小孔O的距离分

3

别是s1、s2、s3。则

A、s1>s2>s3 B、s1

1、 B 2、B 3、1:cosθ 4、C 5、D

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1、如图1所示，放在通电螺线管内部中间处的小磁针，静止时N极指向右，试判定c端是电源的 （正或负）极。

2、下列说法正确的是：

A、电荷处在电场强度为零的地方，受到的电场力一定为零

B、一小段通电导线放在磁感应强度为零的地方，受到的磁场力一定为零 C、电荷在某处不受电场力作用，则该处电场强度为零

D、一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零

3、两个粒子带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动，因而：（ ）

A、若速率相等，则半径必相等 C、若动量大小相等，则半径必相等

B、若质量相等，则周期必相等 D、若动能相等，则周期必相等

4、一电子在磁感应强度为B的匀强磁场中，以一固定的正点电荷为圆心作圆周运动，磁场方向垂直于它的运动平面，电子受的电场力为洛仑兹力的3倍，电子质量为m，电量为e，那么电子运动的角速度可能是( )

A 1Be/m

B 2Be/m

C 3Be/m

D 4Be/m

5、如图2所示，在相距d=0.02米的两平行金属板间加上600伏特的电压，在N板附近有一粒质量m=10克、带负电q=-3×10库仑的粒子，无初速的经电场加速后沿P进入匀强磁场，偏转后粒子打至Q点，已知PQ=0.4米。（忽略重力作用）匀强磁场的磁感应强度B的大小为

答案与解析

答案： 1、正 2、ABC 3、BC 4、BD 5、100 解析：

1．c端是正极d端是负极小磁针N极的指向即为该处的磁场方向，在螺线管内部磁感线由a→b根据安培定则可判断出电流由电源的c端流出，由d端流入，故c端为正极，d端为负极。

注意：不要错误认为螺线管b端吸引小磁针的N极就相当于条形磁铁的南极，关键要分清螺线管和内、外部磁感线分布。

4

。

-3

-6

2． A、B、C。对电场：电荷处在电场强度E=0的地方，受到的电场力一定为零；若电荷在某处不受电场力，则该处电场强度为零；电场强度的定义是把一个检验电荷放到电场某点，受到的电场力与其电量的比值。

对磁场：一小段通电导线放在磁感应强度为零处，受到的磁场力一定为零；而小段通电导线在某处不受磁场力作用，该处磁感应强度不一定为零，也可能是通电导线平行磁力线放入的磁场。磁感应强度的定义是把一小段通电导线垂直于磁场放在某点受到的磁场力与该小段导线的长度和电流的乘积的比值。 3．BC 4．B 、D

解： 依题意可能有二种情况：F电-f洛=F向，F电+f洛=F向，

2ev2

1B=mω1r, v=ωr 4ev 22B=2ω2r

。

5． 100

解：带电粒子在电场中被加速至v：

qU= mv

2

进入磁场

而

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