资源简介

新人教版物理必修1知识梳理
第九章　磁场
第1讲　磁场的描述　磁场对电流的作用
一、磁场、磁感应强度
1.磁场
(1)定义:磁场是①　 　、②　 　周围存在的一种特殊物质。
(2)基本性质:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有③　 　的作用。
(3)方向:小磁针的N极所受磁场力的方向。
2.磁感应强度
(1)物理意义:描述磁场的④　 　。
(2)定义式:B=(通电导线垂直于磁场)。
(3)方向:小磁针在磁场中静止时N极所指的方向。
(4)单位:⑤　 　,符号为T。
二、磁感线及其特点
1.磁感线:在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一点的⑥　 　方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。
2.磁感线的特点
(1)磁感线上某点的⑦　 　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⑧　 　,在磁感线较密的地方磁场⑨　 　,在磁感线较疏的地方磁场⑩　 　。
(3)磁感线是闭合曲线,没有起点和终点。在磁体外部,磁感线从　 　指向　 　;在磁体内部,磁感线由　 　指向　 　。
(4)同一磁场的磁感线不　 　,不　 　,不相切。
(5)磁感线是假想的曲线,客观上不存在。
3.电流周围的磁场
项目 直线电流的磁场 通电螺线管的磁场 环形电流的磁场
特点 非匀强磁场,且距导线越远处磁场越弱 与条形磁铁的磁场相似,管内为匀强磁场且磁场最强,管外为非匀强磁场 环形电流的两侧是N极和S极,且离圆环中心越远,磁场越弱
安培定则
立体图
横截面图
三、安培力的大小和方向
1.安培力
(1)方向:根据左手定则判断。
(2)大小:由公式　 　计算,其中L为通电导线在磁场中的有效长度。如弯曲通电导线的有效长度L等于连接两端点的线段长度,相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端,如图所示。
2.左手定则
伸开左手,使拇指与其余四个手指　 　,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从　 　进入,并使四指指向　 　的方向,这时　 　所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
答案：①　磁体　、②　电流　③　力　④　强弱和方向　⑤　特斯拉　⑥　切线　⑦　切线方向　⑧　强弱　⑨　较强　⑩　较弱　　N极　　S极　　S极　　N极　　中断　　相交　　F=BIL　　垂直　　掌心　　电流　　拇指　
第2讲　磁场对运动电荷的作用
一、洛伦兹力
1.洛伦兹力:①　 　在磁场中所受的力叫洛伦兹力。
2.洛伦兹力的方向
(1)判定方法:左手定则。
掌心——磁感线从掌心进入;
四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的②　 　;
拇指——指向③　 　的方向。
(2)方向特点:F⊥B,F⊥v,即F垂直于B和v决定的 ④　 　。
3.洛伦兹力的大小
F=qvBsinθ,θ为v与B的夹角,如图所示。
二、带电粒子在匀强磁场中的运动
1.洛伦兹力的特点
洛伦兹力不改变带电粒子速度的大小,或者说,洛伦兹力对带电粒子⑤　 　。
2.带电粒子的运动性质
(1)若v0∥B,则带电粒子⑥　 　,在磁场中做匀速直线运动。
(2)若v0⊥B,则带电粒子在匀强磁场中做⑦　 　。
3.半径和周期公式(v⊥B)
答案：①　运动电荷　②　反方向　③　洛伦兹力　④　平面　⑤　不做功　⑥　不受洛伦兹力　⑦　匀速圆周运动　
第三讲　带电粒子在组合场中的运动
考点一　质谱仪与回旋加速器
1.质谱仪
(1)构造:如图所示,由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成。
(2)原理
粒子由静止被加速电场加速,有qU=mv2。
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,有qvB=m。
由以上两式可得r=,m=,=。
2.回旋加速器
(1)构造:如图所示,D1、D2是半圆形金属盒,D形盒的缝隙处接交流电源。D形盒处于匀强磁场中。
(2)原理:交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等,粒子经电场加速,经磁场回旋。
(3)最大动能
由qvmB=、Ekm=m得Ekm=,粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒半径R决定,与加速电压无关。
(4)总时间(忽略在电场中加速时间)
粒子在磁场中运动一个周期,被电场加速两次,每次增加动能qU,加速次数n=,粒子在磁场中运动的总时间t=T=·=。
考点二　带电粒子在组合场中的运动
1.组合场
电场与磁场各位于一定的区域内,并不重叠,电场、磁场交替出现。
2.“电偏转”和“磁偏转”的比较
项目 电偏转 磁偏转
偏转条件 带电粒子以v⊥E进入匀强电场(不计重力) 带电粒子以v⊥B进入匀强磁场(不计重力)
受力情况 只受恒定的电场力F=Eq 只受大小恒定的洛伦兹力F=qvB
运动情况 类平抛运动 匀速圆周运动
运动轨迹 抛物线 圆弧
求解方法 利用类平抛运动的规律x=v0t,y=at2,a=,tan θ= 牛顿第二定律、向心力公式r=,T=,t=
考点三　带电粒子在叠加场中运动的科技应用
项目 原理图 规律
速度 选择器 若qv0B=Eq,即v0=,粒子做匀速直线运动
磁流体 发电机 等离子体射入,受洛伦兹力偏转,使两极板分别带正、负电,两极板间电压为U,稳定时,则有q=qv0B,得U=v0Bd
电磁 流量计 当q=qvB,有v= 所以Q=vS=
霍尔 元件 当磁场方向与电流方向垂直时,导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差
考点四　带电粒子在叠加场中的运动
1.三种场的比较
项目 力的特点 功和能的特点
重力场 大小:G=mg 方向:竖直向下 重力做功与路径无关 重力做功改变物体的重力势能
电场 大小:F=qE 方向:正电荷受力方向与场强方向相同,负电荷受力方向与场强方向相反 电场力做功与路径无关 W=qU 电场力做功改变电势能
磁场 大小:F=qvB(v⊥B) 方向:可用左手定则判断 洛伦兹力不做功,不改变带电粒子的动能
　　2.带电粒子在叠加场中的运动分类
(1)静止或匀速直线运动:当带电粒子在叠加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: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)一般变速曲线运动:当带电粒子所受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,这时粒子运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线。
(4)分阶段运动:带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域,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。
“三步”解决叠加场问题
考点五　有轨道约束的叠加场问题
带电体在重力场、磁场、电场中运动时,从整个物理过程上看有多种不同的运动形式,其中从运动条件上看分为有轨道约束和无轨道约束。可从力、运动和能量的观点研究有轨道约束的带电体的运动。
　把握三点,解决“约束运动”问题
(1)对带电体受力分析,把握已知条件。
(2)掌握洛伦兹力的公式和特点,理清弹力和摩擦力、洛伦兹力和速度、摩擦力与合力、加速度与速度等几个关系。
(3)掌握力和运动、功和能在叠加场中的应用。
“数学圆”模型在电磁学中的应用
　　1.“放缩圆”模型的应用
适用 条件 速度方向一 定,大小不同 粒子源发射速度方向一定、大小不同的带电粒子进入匀强磁场时,这些带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径随速度的变化而变化
轨迹圆 圆心共线 如图所示(图中只画出粒子带正电的情景),速度v越大,运动半径也越大。可以发现这些带电粒子射入磁场后,它们运动轨迹的圆心在垂直初速度方向的直线PP'上
界定 方法 以入射点P为定点,圆心位于PP'直线上,将半径放缩作轨迹圆,从而探索出临界条件,这种方法称为“放缩圆”法
2.“旋转圆”模型的应用
适 用 条 件 速度大小一定,方向不同 粒子源发射速度大小一定、方向不同的带电粒子进入匀强磁场时,它们在磁场中做匀速圆周运动的半径相同,若射入初速度为v0,则轨迹半径为R=。如图所示
轨迹圆 圆心共圆 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心在以入射点P为圆心、半径R=的圆上
界定 方法 将一半径为R=的圆以入射点为圆心进行旋转,从而探索粒子运动的临界条件,这种方法称为“旋转圆”法
3.“平移圆”模型的应用
适 用 条 件 速度大小一定,方向一定,但入射点在同一直线上 粒子源发射速度大小、方向一定,入射点不同但在同一直线的带电粒子进入匀强磁场时,它们做匀速圆周运动的半径相同,若入射速度大小为v0,则半径R=,如图所示(粒子带负电)
轨迹圆 圆心共线 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心在同一直线上,该直线与入射点的连线平行或共线
界定方法 将半径为R=的圆进行平移,从而探索粒子运动的临界条件,这种方法叫“平移圆”法
4.突破“磁发散”和“磁聚焦”两大难点
磁发散 磁聚焦
带电粒子从圆形有界匀强磁场边界上同一点射入,如果轨迹半径与磁场半径相等,则粒子出射方向与入射点的切线方向平行 带电粒子平行射入圆形有界匀强磁场,如果轨迹半径与磁场半径相等,则粒子从磁场边界上同一点射出,该点切线与入射方向平行
考点六　带电粒子在交变电场、磁场中的运动
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,对粒子的运动情境、运动性质作出判断。
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.解决带电粒子在交变电场、磁场中运动问题的基本思路

展开更多......

收起↑