高考物理一轮复习磁场专题
- 格式:doc
- 大小:1.09 MB
- 文档页数:8
专题73 带电粒子在磁场中运动(二)直线磁场边界1.(多选)如图所示,ab是匀强磁场的边界,质量(11 H)和α粒子(42He)先后从c点射入磁场,初速度方向与ab边界夹角均为45°,并都到达d点.不计空气阻力和粒子间的作用.关于两粒子在磁场中的运动,下列说法正确的是( )α粒子运动轨迹相同α粒子运动动能相同α粒子运动速率相同α粒子运动时间相同2.如图所示,正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场.一带电粒子垂直磁场边界从a点射入,从b点射出.下列说法正确的是( )b点速率大于在a点速率C.若仅减小磁感应强度,则粒子可能从b点右侧射出D.若仅减小入射速率,则粒子在磁场中运动时间变短3.[2021·贵阳市模拟](多选)如图所示,MN为两个方向相同且垂直于纸面的匀强磁场的分界面,两磁场的磁感应强度大小关系为B1=2B2,一比荷值为k的带电粒子(不计重力),以一定速率从O点垂直MN进入磁感应强度大小为B1的磁场,则粒子下一次到达O点经历的时间为( )A.3πkB 1 B .4πkB 1 C .2πkB 2 D .3π2kB 24.如图,在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为12B 和B 、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场.一质量为m 、电荷量为q (q >0)的粒子垂直于x 轴射入第二象限,随后垂直于y 轴进入第一象限,最后经过x 轴离开第一象限.粒子在磁场中运动的时间为( )A.5πm 6qB B .7πm 6qB C .11πm 6qB D .13πm6qB5.[2021·绵阳市模拟]如图所示,长方形abcd 区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,同一带电粒子,以速率v 1沿ab 射入磁场区域,垂直于dc 边离开磁场区域,运动时间为t 1;以速率v 2沿ab 射入磁场区域,从bc 边离开磁场区域时与bc 边夹角为150°,运动时间为t 2.不计粒子重力.则t 1∶t 2是( )A.2∶3B .3∶2C.3∶2D.2∶3 6.[2021·石家庄质检](多选)如图所示,等腰直角三角形abc 区域内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B ,直角边bc 的长度为L .三个相同的带正电粒子从b 点沿bc 方向分别以速率v 1、v 2、v 3射入磁场,在磁场中运动的时间分别为t 1、t 2、t 3,且t 1∶t 2∶t 3=3∶3∶2.不计粒子的重力及粒子间的相互作用,下列说法正确的是( )v 1=v 2<v 3v 2<v 1<v 3 q m =πBt 2 q m =3v 32BL7.如图,边长为l 的正方形abcd 内存在匀强磁场,磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面(abcd 所在平面)向外.ab 边中点有一电子发射源O ,可向磁场内沿垂直于ab 边的方向发射电子.已知电子的比荷为k .则从a 、d 两点射出的电子的速度大小分别为( )A.14kBl ,54kBl B .14kBl ,54kBl C.12kBl ,54kBl D .12kBl ,54kBl 8.[2021·河北卷]如图,一对长平行栅极板水平放置,极板外存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B 的匀强磁场,极板与可调电源相连.正极板上O 点处的粒子源垂直极板向上发射速度为v 0、带正电的粒子束,单个粒子的质量为m 、电荷量为q .一足够长的挡板OM 与正极板成37°倾斜放置,用于吸收打在其上的粒子.C 、P 是负极板上的两点,C 点位于O 点的正上方,P 点处放置一粒子靶(忽略靶的大小),用于接收从上方打入的粒子,CP 长度为L 0.忽略栅极的电场边缘效应、粒子间的相互作用及粒子所受重力,sin37°=35.(1)若粒子经电场一次加速后正好打在P 点处的粒子靶上,求可调电源电压U 0的大小; (2)调整电压的大小,使粒子不能打在挡板OM 上,求电压的最小值U min ;(3)若粒子靶在负极板上的位置P 点左右可调,则负极板上存在H 、S 两点(CH ≤CP <CS ,H 、S 两点未在图中标出),对于粒子靶在HS 区域内的每一点,当电压从零开始连续缓慢增加时,粒子靶均只能接收到n (n ≥2)种能量的粒子,求CH 和CS 的长度(假定在每个粒子的整个运动过程中电压恒定).专题73 带电粒子在磁场中运动(二)直线磁场边界1.AB 带电粒子在磁场中的偏转角度都为90°,对应的弦长都为cd ,故质子和α粒子运动轨迹相同,A 正确;带电粒子在磁场中的运动周期T =2πm qB ,在磁场中的运动时间t =14T ,质子(11 H)和α粒子(42 He)比荷不同,质子和α粒子运动时间不同,D 错误;根据R =mvqB=2mE kqB知,质子和α粒子半径相同,比荷不同,则运动速率不同,又因mq相同,故质子和α粒子运动动能相同,B 项正确,C 错误.2.C 3.BC 4.B5.C 由T =2πm qB ,和离子在磁场中运动的时间为t =θ2π·T ,可知同一离子在同一磁场中运动周期相同,运行时间与速度偏角成正比,所以t 1∶t 2=90°∶60°=3∶2,C 正确.6.BD三个粒子在磁场中的运动轨迹可能如图所示,由图及题意可知时间相等的粒子一定从ab 边射出,另一粒子一定从ac 边射出,由r =mv qB可知v 1<v 3,v 2<v 3,v 1≠v 2,A 错误,B 正确;粒子1、2的轨迹圆弧所对应的圆心角均为π2,故有t 2=14·2πm qB ,得q m =π2Bt 2,C 错误;粒子3的轨迹圆弧所对应的圆心角为π3,轨迹半径r ′sin π3=L ,又r ′=mv 3qB ,得q m =3v 32BL ,故D 正确.7.B 本题考查了电子在磁场中运动的问题,有利于综合分析能力、应用数学知识处理物理问题能力的培养,突出了核心素养中的模型建构、科学推理、科学论证要素.从a 点射出的电子运动轨迹的半径R 1=l4,由Bqv 1=m v 21 l 4得v 1=Bql 4m =14kBl ;从d 点射出的电子运动轨迹的半径R 2满足关系⎝⎛⎭⎪⎫R 2-l 22+l 2=R 22 ,得R 2=54l ,由Bqv 2=m v 22 54l得v 2=5Bql 4m =54kBl ,故正确选项为B.8.(1)qB 2L 20 8m -mv 20 2q (2)7mv 218q(3)见解析解析:(1)根据动能定理得qU 0=12mv 2-12mv 20 ,带电粒子进入磁场,由洛伦兹力提供向心力得qvB =m v 2r,又有r =L 02,联立解得U 0=qB 2L 20 8m -mv 22q.(2)使粒子不能打在挡板OM 上,则加速电压最小时,粒子的运动轨迹恰好与挡板OM 相切,如图甲所示,设此时粒子加速后的速度大小为v 1,在上方磁场中运动的轨迹半径为r 1,在下方磁场中运动的轨迹半径为r 2,由几何关系得2r 1=r 2+r 2sin37°,解得r 1=43r 2,由题意知,粒子在下方磁场中运动的速度为v 0,由洛伦兹力提供向心力得qv 1B =m v 21r 1,qv 0B =mv 20 r 2,由动能定理得qU min =12mv 21 -12mv 20 ,解得U min =7mv 218q.(3)画出粒子的运动轨迹,由几何关系可知P 点的位置满足k (2r P -2r 2)+2r P =x CP (k =1,2,3…).当k =1时,轨迹如图乙所示;当k =5时,轨迹如图丙所示.由题意可知,每个粒子的整个运动过程中电压恒定,粒子在下面的磁场中运动时,根据洛伦兹力提供向心力,有qv 0B =m v 20 r 2,解得r 2=mv 0qB ,为定值,由第(2)问可知,r P ≥43r 2,所以当k 取1,r P =43r 2时,x CP取最小值,即CH =x CP min =103·mv 0qB,CS →无穷远.。
磁场带电粒子在匀强电场中做类抛体运动的相关计算掌握磁场和磁感应强度的概念,会用磁感线描述磁场,熟悉几种常见磁场模型的磁感线分布图;会判断安培力的方向,能够计算安培力的大小,会分析计算安培力作用下导体的平衡与加速问题;掌握洛伦兹力的概念,会分析和计算带电粒子在有界磁场中运动的临界、极值问题,会分析计算带电粒子在组合场、叠加场中的问题;掌握带电粒子在磁场中的多解问题、交变磁场和立体空间中的问题;了解与磁场相关的仪器,重点掌握质谱仪、回旋加速器和霍尔效应的原理。
核心考点01 磁场中的概念一、磁场 (4)二、磁感线 (4)三、磁感应强度 (6)四、磁通量 (8)核心考点02 安培力 (10)一、安培力的方向 (10)二、安培力的大小 (11)三、安培力作用下导体的平衡与加速问题 (12)核心考点03 洛伦兹力 (14)一、洛伦兹力 (14)二、带电粒子在匀强磁场中的运动 (15)三、有界匀强磁场的运动模型 (18)四、动态圆模型 (22)五、带电粒子在组合场中的运动 (24)六、带电粒子在叠加场中的运动 (27)七、带电粒子在交变磁场的运动 (30)八、带电粒子在磁场中的多解问题 (32)九、带电粒子在立体空间的运动 (34)核心考点04 与磁场相关的仪器 (36)一、速度选择器 (36)二、质谱仪 (37)三、回旋加速器 (39)四、磁流体发电机 (41)五、电磁流量计 (42)六、霍尔效应模型 (43)01一、磁场1、磁性物质吸引铁、钴、镍等物质的性质。
2、磁体具有磁性的物体,如磁铁。
3、磁极磁体上磁性最强的区域。
任何磁体都有两个磁极,一个叫北极(N极),另一个叫南极(S极)。
并且,任何一个磁体都有两个磁极,无论怎样分割磁体,磁极总是成对出现,不存在磁单极。
【注意】同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
4、磁场的定义磁体或电流周围存在的一种特殊物质,能够传递磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用。
权掇市安稳阳光实验学校第十一章、磁场一、磁场:1、基本性质:对放入其中的磁极、电流有力的作用。
磁极间、电流间的作用通过磁场产生,磁场是客观存在的一种特殊形态的物质。
2、方向:放入其中小磁针N极的受力方向(静止时N极的指向)放入其中小磁针S极的受力的反方向(静止时S极的反指向)3、磁感线:形象描述磁场强弱和方向的假想的曲线。
磁体外部:N极到S极;磁体内部:S极到N极。
磁感线上某点的切线方向为该点的磁场方向;磁感线的疏密表示磁场的强弱。
4、安培定则:(右手四指为环绕方向,大拇指为单独走向)导体的种类图示磁场形状判断方法通电直导线以导线为中心的各簇互相平行的同心圆。
右手握住导线,大拇指指向与电流方向一致,四指绕向为磁感线的方向。
矩形、环形电流各簇围绕环形导线的闭合曲线,中心轴上,磁感垂直环形平面。
右手绕向与环形电流方向一致,大拇指方向为环形电流内部的磁场方向。
通电螺线管外部类似于条形磁体的磁场,内部为匀强磁场。
右手握住螺线管,四指绕向与电流绕向一致,大拇指指向为磁场的N极。
二、安培力:1、定义:磁场对电流的作用力。
2、计算公式:F=ILBsinθ=I⊥LB式中:θ是I与B的夹角。
电流与磁场平行时,电流在磁场中不受安培力;电流与磁场垂直时,电流在磁场中受安培力最大:F=ILB 0≤F≤ILB3、安培力的方向:左手定则——左手掌放入磁场中,磁感线穿过掌心,四指指向电流方向,大拇指指向为通电导线所受安培力的方向。
三、磁感应强度B:1、定义:放入磁场中的电流元与磁场垂直时,所受安培力F跟电流元IL的比值。
2、公式:磁感应强度B是磁场的一种特性,与F、I、L等无关。
注:匀强磁场中,B与I垂直时,L为导线的长度;非匀强磁场中,B与I垂直时,L为短导线长度。
3、国际单位:特斯拉(T)。
4、磁感应强度B是矢量,方向即磁场方向。
磁感线方向为B方向,疏密表示B的强弱。
5、匀强磁场:磁感应强度B的大小和方向处处相同的磁场。
高三一轮复习专题突破磁场一、选择题1.如图所示,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,有一等腰直角三角形ACD。
A点有一根垂直于ACD平面的直导线。
当导线中通有图示方向的电流时,D点的磁感应强度为零。
则C点的磁感应强度大小为A.0B.B0C.√2B0D.2B02.两根平行且相距L的长、细导线分别通有大小相等、方向相反的电流,横截面如图所示。
在两导线的,则连线及延长线上有a、b、c三点,b为两直导线连线的中点,a、c与导线的距离均为L2A.b点磁感应强度的方向垂直a、c连线向下B.c点磁感应强度的大小为0C.a点和b点的磁感应强度的方向相同D.a点和c点的磁感应强度相同3.如图,光滑水平面上放一个条形磁铁。
现在磁铁上方a、b、c三个位置分别放有三根通电直导线,电流方向如图所示。
当某根导线通电时,另外两根导线都不通电。
要使磁铁向右滑动,应使下面哪个位置的导线通电A.a位置B.b位置C.c位置D.a、b、c位置均不行4.两完全相同的通电圆线圈1、2平行放置,两圆线圈的圆心O 1、O 2的连线与圆面垂直,O 为O 1、O 2的连线的中点,如图所示。
当两圆线圈中通以方向、大小均相同的恒定电流时,O 1点的磁感应强度的大小为B 1;若保持线圈1中的电流以及线圈2中的电流大小不变,仅将线圈2中电流方向反向,O 1点的磁感应强度的大小为B 2。
则线圈1中的电流在O 2点和O 点产生的磁场的磁感应强度大小B 3、B 4一定有A.2,2214213B B B B B B ->+=B.2,2214213B B B B B B -<+= C.2,2214213B B B B B B -<-=D.2,2214213B B B B B B +<-=5.如图所示.由粗细均匀的金属导线围成的一个边长为L 的正方形闭合线框abcd,其四个顶点均位于一个圆形区域的边界上.ac 为圆形区域的一条直径,ac 上方和下方分别存在磁感应强度大小均为B 、方向相反的匀强磁场.现给线框接入从a 点流入d 点流出的大小为I 的恒定电流.则线框受到的安培力的大小为A.0C.12BIL B.√2BILD.√22BIL6.光滑的水平桌面上有两根弯成60°角的金属棒,正好凑成一个等边三角形oab ,边长为L,它们的两端分别在o 点和c 点相互接触,o 点接触但是相互绝缘,c 处不绝缘。
第一讲 磁场及其对电流的作用➢ 知识梳理一、磁场、磁感应强度 1.磁场的基本性质磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。
2.磁感应强度(1)物理意义:表征磁场的强弱和方向。
(2)定义式:B =FIl (通电导线垂直于磁场)。
(3)方向:小磁针静止时N 极的指向。
(4)单位:特斯拉,符号为T 。
3.磁场的叠加磁感应强度是矢量,计算时与力的计算方法相同,利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解。
二、磁感线和电流周围的磁场 1.磁感线的特点(1)磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。
(2)磁感线的疏密程度定性地表示磁场的强弱,在磁感线较密的地方磁场较强;在磁感线较疏的地方磁场较弱。
(3)磁感线是闭合曲线,没有起点和终点,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)同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切。
(5)磁感线是假想的曲线,客观上并不存在。
2.电流的磁场安培定则立体图横截面图纵截面图3.常见磁体的磁场4.匀强磁场:如果磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同,这个磁场叫作匀强磁场。
匀强磁场的磁感线用一些间隔相等的平行直线表示,如图所示。
5.地磁场(1)地磁场的N极在地理南极附近,S极在地理北极附近,磁感线分布如图所示。
(2)在赤道平面上,距离地球表面高度相等的各点,磁感应强度相同,且方向水平向北。
三、磁场对通电导线的作用——安培力1.安培力的方向(1)用左手定则判断:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,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、I决定的平面。
(3)推论:两平行的通电直导线间的安培力——同向电流互相吸引,反向电流互相排斥。
2.安培力的大小F=IlB sinθ(其中θ为B与I之间的夹角)。
高考物理一轮复习:磁场(一)一、单选题1.在如图所示的平行板器件中,电场强度E和磁感应强度B相互垂直.一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动,则该粒子()A.一定带正电B.速度v=EB,粒子在板间的运动是类平抛运动C.若速度v>EBD.若此粒子从右端沿虚线方向进入平行板,仍做直线运动2.如图所示,在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨CD、EF,导轨上放有一金属棒MN.现从t=0时刻起,给金属棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比,即I=kt,其中k为常量,金属棒与导轨始终垂直且接触良好.下列关于金属棒的速度v、加速度a随时间t变化的图象可能正确的是()A.B.C.D.3.如图所示,矩形闭合线圈abcd竖直放置,OO′是它的对称轴,通电直导线AB与OO′平行,设沿adcba方向为感应电流的正方向,初始线圈位置处于AB与OO′决定的平面,则在线圈转动半圈的时间内线圈中感应电流随时间变化关系正确的是()A.B.C.D.4.如图所示,回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形盒.两盒间构成一狭缝,两D形盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,下列有关回旋加速器的描述正确的是()A.粒子在狭缝和D形盒中运动时都能获得加速B.D形盒半径越大,粒子从回旋加速器射出时动能越大C.狭缝间电压越大,粒子从回旋加速器射出时动能越大D.高频交流电源的周期等于粒子在D形盒中运动周期的2倍5.如图所示,在a、b、c、d处放置四根通电导体,四根导体与纸面垂直,其横截面位于正方形的四个顶点上,导线中通有大小相同的电流。
则通过正方形中心O处垂直纸面向里运动的电子所受磁场力的方向是()A.向上B.向下C.向左D.向右6.如图所示,在等腰三角形abc区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,d是ac上任意一点,e是bc 上任意一点.大量相同的带电粒子从a点以相同方向进入磁场,由于速度大小不同,粒子从ac和bc上不同点离开磁场.不计粒子重力,则从c点离开的粒子在三角形abc磁场区域内经过的弧长和运动时间,与从d点和e点离开的粒子相比较()A.经过的弧长一定小于于从d点离开的粒子经过的弧长B.经过的弧长一定小于从e点离开的粒子经过的弧长C.运动时间一定大于从d点离开的粒子的运动时间D.运动时间一定大于从e点离开的粒子的运动时间7.如图所示,边长为L的正方形有界匀强磁场ABCD,带电粒子从A点沿AB方向射人磁场,恰好从C点飞出磁场;若带电粒子以相同的速度从AD的中点P垂直AD射人磁场,从DC边的M点飞出磁场(M点未画出)。
第57课时带电粒子在磁场中的运动[双基落实课](2022·北京高考7题)正电子是电子的反粒子,与电子质量相同、带等量正电荷。
在云室中有垂直于纸面的匀强磁场,从P点发出两个电子和一个正电子,三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。
判断下列说法的正误:(1)粒子从P点进入云室时,正电子、负电子所受洛伦兹力方向相反。
(√)(2)电子和正电子所受洛伦兹力方向都与其速度方向垂直,对电子和正电子都不做功。
(√)(3)带电粒子的速度越大,运动半径越大。
(√)(4)带电粒子运动比荷越大,运动周期越大。
(×)考点一对洛伦兹力的理解[素养自修类]1.【洛伦兹力的方向】图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线,其横截面位于正方形的四个顶点上,导线中通有大小相同的电流,方向如图所示。
一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动,它所受洛伦兹力的方向是()A.向上B.向下C.向左D.向右解析:B 根据题意,由安培定则可知,b 、d 两通电直导线在O 点产生的磁场相抵消,a 、c 两通电直导线在O 点产生的磁场方向均向左,所以四根通电直导线在O 点产生的合磁场方向向左,由左手定则可判断带正电的粒子所受洛伦兹力的方向向下,B 正确。
2.【洛伦兹力与电场力的比较】如图甲所示,一带负电的小球以一定的初速度v 0竖直向上拋出,达到的最大高度为h 1;若加上水平方向的匀强磁场,且保持初速度仍为v 0,小球上升的最大高度为h 2(图乙);若加上水平方向的匀强电场,且保持初速度仍为v 0,小球上升的最大高度为h 3(图丙);若加上竖直向上的匀强电场,且保持初速度仍为v 0,小球上升的最大高度为h 4(图丁)。
不计空气阻力,则( )A.h 1=h 3B.h 1<h 4C.h 2>h 3D.h 2<h 4解析:A 图甲,由竖直上拋运动的规律得h 1=v 022g;图丙,当加上电场时,在竖直方向上有v 02=2gh 3,所以h 1=h 3,故A 正确;图乙中,洛伦兹力改变速度的方向,当小球在磁场中运动到最高点时,小球有水平速度,设此时小球的动能为E k ,则由能量守恒定律得mgh 2+E k =12m v 02,又12m v 02=mgh 1,所以h 1>h 2,h 3>h 2,C 错误;图丁,因小球带负电,所受电场力向下,则h 4一定小于h 1,B 错误;由于无法明确电场力做功的多少,故无法确定h 2和h 4之间的关系,D 错误。
第十一章、磁场一、磁场:1、基本性质:对放入其中的磁极、电流有力的作用。
磁极间、电流间的作用通过磁场产生,磁场是客观存在的一种特殊形态的物质。
2、方向:放入其中小磁针N极的受力方向(静止时N极的指向)放入其中小磁针S极的受力的反方向(静止时S极的反指向)3、磁感线:形象描述磁场强弱和方向的假想的曲线。
磁体外部:N极到S极;磁体内部:S极到N极。
磁感线上某点的切线方向为该点的磁场方向;磁感线的疏密表示磁场的强弱。
4、安培定则:(右手四指为环绕方向,大拇指为单独走向)导体的种类图示磁场形状判断方法通电直导线以导线为中心的各簇互相平行的同心圆。
右手握住导线,大拇指指向与电流方向一致,四指绕向为磁感线的方向。
矩形、环形电流各簇围绕环形导线的闭合曲线,中心轴上,磁感垂直环形平面。
右手绕向与环形电流方向一致,大拇指方向为环形电流内部的磁场方向。
通电螺线管外部类似于条形磁体的磁场,内部为匀强磁场。
右手握住螺线管,四指绕向与电流绕向一致,大拇指指向为磁场的N极。
二、安培力:1、定义:磁场对电流的作用力。
2、计算公式:F=ILBsinθ=I⊥LB式中:θ是I与B的夹角。
电流与磁场平行时,电流在磁场中不受安培力;电流与磁场垂直时,电流在磁场中受安培力最大:F=ILB 0≤F≤ILB3、安培力的方向:左手定则——左手掌放入磁场中,磁感线穿过掌心,四指指向电流方向,大拇指指向为通电导线所受安培力的方向。
三、磁感应强度B:1、定义:放入磁场中的电流元与磁场垂直时,所受安培力F跟电流元IL的比值。
qBmvr =2、公式: 磁感应强度B是磁场的一种特性,与F、I、L等无关。
注:匀强磁场中,B与I垂直时,L为导线的长度; 非匀强磁场中,B与I垂直时,L为短导线长度。
3、国际单位:特斯拉(T)。
4、磁感应强度B是矢量,方向即磁场方向。
磁感线方向为B方向,疏密表示B的强弱。
5、匀强磁场:磁感应强度B的大小和方向处处相同的磁场。
磁感线是分布均匀的平行直线。
例:靠近的两个异名磁极之间的部分磁场;通电螺线管内的磁场。
四、电流表(辐向式磁场)线圈所受力矩:M=NBIS ∥=k θ五、磁场对运动电荷的作用:1、洛伦兹力:运动电荷在磁场中所受的力。
2、方向:用左手定则判断——磁感线穿过掌心,四指所指为正电荷运动方向(负电荷运动的反方向),大拇指所指方向为洛伦兹力方向。
3、大小:F=qv ⊥B4、洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直,只改变电荷的运动方向,不对电荷做功。
5、电荷垂直进入磁场时,运动轨迹是一个圆。
ILF B =qBmT π2=22d qB m qUmqBmv r ===Uqd B m 822=mU U U q v n n )(221+⋅⋅⋅++=交变T qBmT ==π2s V ACV A J m m A N m T Wb •=•==•=•=11111122tNE ∆∆Φ= 轨道半径只与粒子的m 、v 、q 有关。
轨道周期只与粒子的m 、q 有关,而与粒子的r 、v 等无关。
质谱仪: 不同的谱线半径可知粒子的质量:六、加速器:1、直线加速器:2、回旋加速器:七、安培分子电流假说:磁体内部有环形分子电流,分子电流取向大致相同时,形成磁体。
第十二章、电磁感应一、磁通量:1、定义:磁感应强度B 与磁场垂直面积S 的的乘积。
表示穿过某一面积的磁感应线的条数。
只要穿过面积的磁感应线条数一定,磁通量就一定,与面积是否倾斜、线圈量的匝数等因素无关。
2、公式:Φ=BS (S 是垂直B 的面积,或B 是垂直S 的分量)3、国际单位:韦伯(韦) Wb4、磁感应强度又称磁通密度: 二、电磁感应:1、定义:只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有感应电流产生。
其实质就是其它形式的能转化成电能。
2、电磁感应时一定有感应电动势,电路闭合时才有感应电流。
产生感应电动势的那部分电路相当于电源的内电路,感应电流从低电势端流向高电势端(相当于“—”流向“+”);外部电路感应电流从高电势端流向低电势端(相当于“+”流向“—”)。
3、电磁感应定律:电路中的感应电动势的大小, 跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
公式:SB Φ=)(1112m A NmWb T •==tILE ∆∆=式中,E 是Δt 时间内的平均感应电动势,ΔΦ是磁通量的变化量,是磁通量的变化率,N 是线圈的匝数。
主要应用于求Δt 时间内的平均感应电动势。
求瞬间电动势: 切割方式图形 计算方法注意点平动切割导体弯曲时,L 为有效长度绕点转动切割E 与转轴O 点位置有关绕线转动切割E=NBLv ⊥=N BLL’ω=NBS ∥ωE 与转轴OO ’位置无关注:实际应用时,L 、v 、S 都要用有效值,所有单位都要用国际单位制。
4、愣次定律:求感应电流的方向。
内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,即“增反减同”。
适用于闭合电路(环形、矩形等)中磁通量的变化而产生感应电流方向的判定。
“阻碍”不仅有“反抗”的含义,还有“补偿”的含义:反抗磁通量的增加,补偿磁通量的减少;并不仅仅是阻止。
右手定则:伸开右手掌,让磁感线穿过掌心,拇指指向为导体运动方向,四指所指为感应电流的方向或感应电动势内电路的方向。
主要适用于切割磁感线而产生的感应电流、感应电动势方向的判定。
右手定则是愣次定律的特殊应用。
三、自感:1、定义:由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。
2、自感电动势:自感现象中产生的感应电动势。
公式:式中L 是自感系数:由线圈本身的性质决定。
相同条件下,线圈的横截面积越大,线圈越长,加入铁芯,自感系数将增加。
L 国际单位:亨利(亨)H 1H=103mH 1mH=103μH⊥=∆∆•=∆∆•=∆∆Φ=BLv ttBLv t S B t E ϖθ222121BL t L B t E =∆•=∆∆Φ=mm I I I 707.02==mm U U U 707.02==3、日光灯原理:启动器(启辉器):利用氖管的辉光放电,自动把电路接通、断开,内部的电容防火花(没有电容也能工作)。
日光灯接通发光时,起动器不起作用。
镇流器:在日光灯点燃时,利用自感现象,产生瞬时高压,使灯管通电日光灯正常发光时,利用自感现象起降压、限流作用。
第十三章、交变电流一、交变电流的产生:1、原理:电磁感应2、中性面:线圈平面与磁感线垂直的平面。
发电机的线圈与中性面重合时,磁通量Φ最大,感应电流与感应电动势最小,感应电流的方向从此时发生改变。
线圈平面平行与磁感线时,磁通量Φ最小,感应电流与感应电动势最大。
穿过线圈的磁通量与产生的感应电动势、感应电流随时间变化的函数关系总是互余的: 取中性面为计时平面:e=E m sin ωt φ=Φm cos ωt i=I m sin ωt u=U m sin ωt 3、正弦(余弦)交变电最大值(峰值)A m 与有效值A 的关系:用电器所标的额定电压、电流,电表所测交流数值都是交变电的有效值。
U=220V ,U m =220 V =311V ;U=380V ,U m =380 V =537V ;4、有效值不是平均值:A 、求Δt 时间内的平均感应电动势:B 、求感应电动势的瞬时值: 切割方式图形 计算方法注意点平动切割导体弯曲时,L 为有效长度绕点转动切割E 与转轴O 点位置有关绕线转动切割E=NBLv ⊥=N BLL’ω=NBS ∥ωE 与转轴OO ’位置无关22tn E ∆∆Φ=__⊥=∆∆•=∆∆•=∆∆Φ=BLv ttBLv t S B t E ϖθ222121BL t L B t E =∆•=∆∆Φ=2121n n U U =1221n n I I =2211t t ∆∆Φ=∆∆ΦC 、求交流电的热量功率时,只能用有效值。
D 、求通过导体电荷量时,只能用交流的平均值。
5、周期(T ):线圈匀速转动一周,交变电流完成一次周期性变化所需时间。
单位:秒(s ) 频率(f ):交变电流在1秒内周期性变化的次数。
单位:赫兹(Hz ) T=1/f 圆频率(ω):ω=2πf=2π/T我国交变电的频率:50 Hz ,周期0.02s (1s 方向变100次)。
二、电感L :通直流,阻交流;通低频,阻高频。
电容C :通交流,阻直流;通高频,阻低频。
三、变压器:1、原理:原、副线圈中的互感现象,原、副线圈中的磁通量的变化率相等。
P 1=P 22、变压器只变换交流,不变换直流,更不变频。
原、副线圈中交流电的频率一样:f 1=f 2高压线圈匝数多、电流小,导线较细;低压线圈匝数少、电流大,导线较粗。
3、如左图:U 1:U 2:U 3=n 1:n 2:n 3 n 1 I 1=n 2 I 2+ n 3 I 3 P 1=P 2+P 3四、电能输送的中途损失:ΔU=Ir 线= r 线 =U 电源—U 用户 ΔU ∝ΔP=I 2r 线= r 线 =P 电源—P 用户 ΔP ∝五、三相交变电:1、原理:三个互成120度的同种线圈同时转动产生三相交变电动势。
U 1=U m sin ωt u 2=U m sin (ωt-2/3π) u 3=U m sin (ωt-4/3π)2、相电压:端线(火线、相线)与中性线之间的电压。
线电压:两根不同的端线之间的电压。
电源Y 形连接:U 线= U 相 电源Δ形连接:U 线= U 相3、例:下列四个图中,单相电压是220V ,则三个相同电阻中,每个电阻两端电压是:PU 1U2)(UP 21U 3fL fCR ππ221==第十四章、电磁场与电磁波一、电磁振荡的产生:1、振荡电流:大小与方向都作周期性变化的电流。
振荡电路(LC 回路):产生振荡电流的电路,LC 回路中产生正弦交变电。
电容C 中容纳电荷最多时,电路中电流最小,磁场能全部转化为电场能,此时充电完毕;电容C 中容纳电荷最少时,电路中电流最大,电场能全部转化为磁场能,此时放电完毕。
(放电时,电流方向从电容“+”流向“—”;充电时,电流方向从电容“—”流向“+”。
) 充放电时,电路中的电流与电容内的电荷量成互余关系。
i=I m sin ωt ,q=Q m cos ωt 磁场与电场都发生周期性变化,二者也成互余关系。
2、阻尼振荡:振荡电流的振幅逐渐减小。
只改变振幅,不改变周期和频率。
无阻尼振荡:振荡电流的振幅永远不变。
3、周期(T ):电磁振荡完成一次周期性变化所需时间。
频率(f ):一秒钟内完成的周期性变化的次数。
LC 回路的周期与频率由回路本身的特性来决定,与外界因素无关:机械振动电磁振荡产生原理 机械振动将能量沿弹性介质传播 电磁振荡将能量由场向外传播 周期性变化 s ,v ,a E ,B ,q ,i 能量转化 动能与势能磁场能与电场能二、电磁场:变化的电场与磁场相互联系,形成的不可分的统一体。