磁场复习教学案
知识方法·难点
1．磁场及特性
和电场一样，磁场是一种以特殊形态——场的形态——存在着的物质；和电场不一样，电场是存在于电荷或带电体周围的物质，而磁场的场源则可以是如下三种特殊物体之一：
①磁体，②电流，③运动电荷，此三种磁场的场源都可以归结为同一种类型——运动电荷。 作为一种特殊形态的物质，磁场应具备各种特性，物理学最为关心的是所谓的力的特性，即：磁场能对处在磁场中的磁极、电流及运动电荷施加力的作用。
为了量化磁场的力特性，我们引入磁感强度的概念，其定义方式为：取检验电流，长为L，电流强度为I，并将其垂直于磁场放置，若所受到的磁场力大小为F，则电流所在处的磁感强度为 B=F/(IL). 而对B的形象描绘是用磁感线：疏密反映B的大小，切线方向描绘了B的方向。 2．磁场的作用规律 （1）磁场对磁极的作用。
N(S)极处在磁场中，所受到的磁场力方向与磁极所在处的磁场方向相同（反）；同一磁极所在处磁感强度越大，所受磁场力越大；不同磁极处在磁场中同一处时，所受磁场力一般不同。 （2）磁场对电流的作用。
电流强度为I、长度为L的电流处在磁感强度为B的匀强磁场中时，所受到的作用称为安培力，其大小FB的取值范围为 0≤FB≤BIL
当电流与磁场方向平行时，安培力取值最小，为零；当电流与磁场方向垂直时，安培力取值最大，为BIL。如果电流与磁场方向夹角为θ，可采用正交分解的方式来处理安培力大小的计算问题，而安培力的方向则是用所谓的“左手定则”来判断的。 （3）磁场对运动电荷的作用。
带电量为q、以速度υ在磁感强度为B的均强磁场中运动的带电粒子所受到的作用为称为洛仑兹力，其大小fB的取值范围为 0≤fB≤qυB.
当速度方向与磁场方向平行时，洛仑兹力取值最小，为零；当速度方向与磁场方向垂直时，洛仑兹力取值最大，为qυB.如果速度方向与磁场方向夹角为θ，可采用正交分解的方式来处理洛仑兹力大小的计算问题。而洛仑兹力的方向则是用所谓的“左手定则”来判断的。
磁场对运动电荷的洛仑兹力作用具备着如下特征，即洛仑兹力必与运动电荷的速度方向垂直，这一特征保证了“洛仑兹力总不做功”，把握住这一特征，对带电粒子在更为复杂的磁场中做复杂运动时的有关问题的分析是极有帮助的。 3．带电粒子在磁场中的运动
（1）电荷的匀强磁场中的三种运动形式。
如运动电荷在匀强磁场中除洛仑兹力外其他力均忽略不计（或均被平衡），则其运动有如下三种形式：
当υ∥B时，所受洛仑兹力为零，做匀速直线运动； 当υ⊥B时，所受洛仑力充分向心力，做半径和周期分别为 R=
m?2?m，T= 的匀速圆周运动； qBqB当υ与B夹一般角度时，由于可以将υ正交分解为υ∥和υ⊥（分别平行于和垂直于）B，因此电荷一方向以υ∥的速度在平行于B的方向上做匀速直线运动，另一方向以υ⊥的速度在垂直于B的平面内做匀速圆周运动。此时，电荷的合运动在中学阶段一般不要求定量掌握。 （2）电荷垂直进入匀强磁场和匀强电场时运动的比较。
由于和电场相比，磁场的基本特征以及对运动电荷的作用特征存在着较大的差异，因此电荷垂直进入匀强磁场和匀强电场时所做的所谓“磁偏转”和“电偏转”运动，有着如下诸方面的差异：
①“电偏转”中偏转力fe=qE与运动速度无关，“磁偏转”中偏转力fB=qυB随运动速度变化。
qE2
t；“磁偏转”时做的是匀速圆2m2?mm?周运动，其运动规律是从时、空两个角度反映了运动的特征：T=，B=。
qBqB②“电偏转”时做的是类平抛运动，其运动规律为x=υ0t，y=③“电偏转”中偏转角度受到θe＜
1qBt，则可取任意值。π的限制；“磁偏转”中偏转角度θB=
2m④“电偏转”中偏转的快慢程度越来越慢（单位长时间内偏转角越来越小），“磁偏转”中偏转的快慢程度则保持恒定（任意相等的时间内偏转的角度均相等）。
⑤“电偏转”中由于偏转力fe做功，因而兼有加速功能，动能将增加；“磁偏转”中由于偏转力fB总不做功，动能保护定值。
⑥“电偏转”最常见的是应用于示波管中，“磁偏转”则常被应用于回旋加速器中。
考点1 磁场、安培力
1、如图，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且?abc??bcd?135。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力 （ ）
A. 方向沿纸面向上，大小为(2?1)ILB B. 方向沿纸面向上，大小为(2?1)ILB C. 方向沿纸面向下，大小为(2?1)ILB
0D. 方向沿纸面向下，大小为(2?1)ILB
2、带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用。下列表述正确的是 （ ）
A．洛伦兹力对带电粒子做功
B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能 C．洛伦兹力的大小与速度无关
D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向
3、如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场。方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始络与MN垂直。从D点到达边界
开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是 （ ）
A．感应电流方向不变
B．CD段直线始终不受安培力 C．感应电动势最大值E＝Bav
E?D．感应电动势平均值
4、在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图。过c点的导线所受安
1?Bav4
培力的方向（ ）
A.与ab边平行，竖直向上 B.与ab边平行，竖直向下 C.与ab边垂直，指向左边 D.与ab边垂直，指向右边
考点2 带电粒子在磁场中的运动、洛伦兹力
5、有关洛仑兹力和安培力的描述，正确的是 ( ) A．通电直导线处于匀强磁场中一定受到安培力的作用 B．安培力是大量运动电荷所受洛仑兹力的宏观表现 C．带电粒子在匀强磁场中运动受到洛仑兹力做正功
D．通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行
6、电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确的是 ( ) A．速率越大，周期越大 B．速率越小，周期越大 C．速度方向与磁场方向平行 D．度方向与磁场方向垂直
7、带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹．图是在有匀强磁场云室中观察到的粒子的轨迹，a和b是轨迹上的两点，匀强磁场B垂直纸面向里．该粒子在运动时，其质量和电量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是( )
A．粒子先经过a点，再经过b点 B．粒子先经过b点，再经过a点 C．粒子带负电 D．粒子带正电 8、如图所示，在x轴的上方（y＞0的空间内）存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一个不计重力的带正电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成45°角，若粒子的质量为m，电量为q，求： （1）该粒子在磁场中作圆周运动的轨道半径； （2）粒子在磁场中运动的时间。
考点3 带电粒子在复合场中的运动
9、磁流体发电是一项新兴技术．它可以把气体的内能直接转化为电能．如图是它的示意图。平行金属板A、B之间有一个很强的匀强磁场，磁感应强度为B．将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大世正、负带电粒子)垂直于 B的方向喷入磁场，每个离子的速度为v，电荷量大小为q，A、B两扳间距为d，稳定时下列说法中正确的是（ ）