如何总结高中物理磁场问题的知识点?可以推荐一些辅导网站吗?
一.磁场
磁场是一种客观物质,存在于磁铁和运动的电荷(或电流)周围。
磁场的方向(磁感应强度)定义为小磁针N极在磁场中的受力方向(磁感应线的切线方向)。
3.磁场的基本性质是它对磁铁和投入其中的运动电荷(或电流)有很强的作用。
二、磁感应线
磁感应线是用来直观描述磁场的假想曲线,并不客观存在。
磁感应线是一条闭合曲线。
3.磁感应线的密度表示磁场的强度,磁感应线上一点的切线方向表示该点的磁场方向。
2.没有两条磁感应线会相交或相切。
三、安培定则用于确定电流方向与磁场方向的关系。
弯曲的四个手指代表。
4.安培分子电流假说揭示了磁现象的电学本质,即磁铁的磁场和电流的磁场一样,是由电荷的运动产生的。
五、几种常见的磁场
1.线性电流的磁场:没有磁极,强度不均匀,离导体越远,磁场越弱。
通电螺线管的磁场:管外磁感应线的分布类似于条形磁铁,管内为均匀磁场。
13.地磁场(类似于条形磁铁)
(1)地磁场的N极在地球南极附近,S极在地球北极附近。
地磁场B的水平分量总是从地球南极指向北极,而垂直分量则是南北相反,南半球垂直于地面,北半球垂直于地面。
⑵在赤道面上,与地球表面相等的各点磁感应强度相等,方向为水平向北。
(3)如果地磁场是由地球表面的电荷产生的,那么地球表面的电荷是负的(根据安培定律,地磁场的方向和地球自转的方向)。
不及物动词磁感应强度:(1)定义公式(定义B时)(2) B是一个与磁场方向相同的矢量,而不是电流在那里的受力方向,运算遵循矢量算法。
七、磁通量
1.定义1: φ=BS,S为垂直于磁场方向的面积,即φ = B,如果平面不垂直于磁场方向,应将面积投影到垂直于磁场的方向,求投影面积。
2.定义:表示穿过某一区域的磁感应线的数量。
磁通量是标量,但它有正负符号。正负符号不代表方向,只代表磁感应线的穿透或贯穿。
当一个表面有两个方向的磁感应线时,磁通量的计算应认为是“净收益”,即ф=ф-ф(ф为正磁感应线的条数,ф为反磁感应线的条数。)
八、安培力大小
公式sinθ (θ是B和I之间的夹角)
9.当通电导线与磁场方向垂直时,安培力最大。
3.通电导线平行于磁场方向时的安培力。
2.b是放入通电导线的外磁场的磁感应强度。
公式中的⒌ L是垂直于磁场方向的导线的有效长度。例如,半径为r的半圆形导线垂直于磁场b放置,导线的等效长度为2r,安培力。
安培力的x方向
方向由左手定则判断。
2.安培力总是垂直于磁感应强度B和电流I确定的平面,但B和I不一定垂直。
十一、物体在安培力作用下确定运动方向。
电流元素分析法
将整个电流等效分成许多电流元件。先用左手定则判断每个短电流元件上安培力的方向,再判断整个电流上合力的方向。最后确定运动方向,注意对称电流元分析。
【例题】如图,垂直于纸面、平行固定的两条直线M、N,通同向等效电流;若将另一根带电导线ab沿纸面与直线M、N等距离放置,则带电导线ab在安培力作用下的运动如下
A.沿着纸逆时针旋转。沿着纸顺时针旋转。
C.a端转出纸,b端转入纸,D.a端转入纸,b端转出纸。
3.等效分析法。
环形电流可以等效为一个小磁针(或条形磁铁),条形磁铁也可以等效为一个环形电流,通电的螺线管可以等效为多个环形电流或条形磁铁。
3.用总结的方法。
(1)当两股水流相互平行时,没有旋转趋势,同向水流相互吸引,反向水流相互排斥。
⑵当两股水流不平行时,它们倾向于旋转到彼此平行且方向相同。
【示例】如图所示,在水平放置的光滑绝缘杆ab上挂两个相同的金属环M和N。如图所示,当两个环的电流连接方向相同时,下列哪种说法是正确的[]
A.两枚戒指还在。这两个环相互靠近。
C.这两个环相距很远。d .两个环同时向左移动。
3.特殊位置分析法。
根据特殊位置带电导体上安培力的方向,判断其运动方向,进而推广到一般位置。
十二。带电导体在磁场和重力场中的平衡和加速运动
1.解题思路:与机械平衡和加速运动问题一模一样,对物体进行正确全面的受力分析是解决问题的关键。同时需要注意的是,在进行受力分析时,要先将立体图转换成平面图。
3.分析带电导体在平行导轨上受力的问题,主要应用闭合电路欧姆定律、安培力公式、物体平衡条件等知识。
十三、洛伦兹力的大小
电荷速度方向垂直于磁场方向时洛仑兹力的大小。
4.适当时,即磁场对静电荷没有作用力,只对运动电荷有作用力,这与电场对静电荷或运动电荷的作用是不同的。
3.当电荷运动方向与磁场方向相同或相反,即平行于磁场时。
4.当电荷运动方向与磁场方向的夹角为θ时,洛伦兹力的大小为sinθ。
注:(1)上式中的V应理解为电荷相对于磁场的速度。⑵推导洛伦兹力的公式。
十四。洛伦兹力的方向
1.用左手定则判断:让磁感线穿过手掌,四指指向正电荷方向(或负电荷相反方向),拇指指向洛仑兹力方向。
2.洛伦兹力总是同时垂直于电荷运动和磁场的方向,无论是否垂直。
【举例】阴极射线是从阴极射线管的阴极发射出来的高速粒子流。这些微观粒子是_ _ _ _。如果如图所示在阴极射线管的中间施加一个垂直于纸面的磁场,阴极射线会偏转_ _ _ _(填“上”、“下”、“内”、“外”)。
十五、洛伦兹力的特点
洛伦兹力的方向总是垂直于粒子运动的方向。洛仑兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小,所以洛仑兹力永远不做功。
十六、安培力和洛仑兹力的关系
安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是安培力的微观本质。方向由左手定则判断。
洛伦兹力不做功,安培力可以做功。
十七。洛伦兹力作用下的运动
带电粒子垂直进入磁场时,洛仑兹力不做功,粒子做匀速圆周运动。从牛顿第二定律,我们可以得到:,所以质点运动的周期
【例题】如图所示,MN是均匀磁场中的薄金属板。带电粒子(不包括重力)在均匀磁场中运动,穿过金属板。虚线表示它们的运动轨迹,从图中可知:
a、粒子带负电b、粒子运动方向为abcde。
c,粒子的运动方向是edcba D,粒子前半程所花的时间比后半程长。
带电粒子在相互垂直的电场和磁场中的运动
速度选择器。
⑴功能:可以选择一定速度的粒子。
⑵粒子的受力特点:同时施加方向相反的电力和磁力。
(3)粒子匀速通过速度选择器的条件:电场力与洛伦兹力的平衡:,即只有满足速度的粒子才能匀速沿直线通过。
⑶速度选择器适用于正负电荷。带电粒子能否匀速通过电场和磁场,与粒子的电荷量、电性质和质量无关,只取决于粒子的速度(不是速度)。
5]如果或,粒子会偏离直线。
如果粒子从右边注入,不可能匀速通过电磁场,说明速度选择器不仅对速度有选择,对速度方向也有选择。
4.磁流体发电机
⑴功能:等离子体的内能可以直接转化为电能。
⑵原理:将高速等离子体(即在高温下电离的气体,含有大量带正、负电荷的粒子,整体呈中性)注入磁场,在洛仑兹力的作用下分别集中在A板和B板上,于是板间形成电场。当极板间电场对电荷的作用力等于电荷上的洛伦兹力时,两极板间形成一定的电位差,开关K闭合后,就可以给负载供电。
⑶MHD发电机电动势:推导:外电路断开时,电源电动势等于该路端电压。
3.带电粒子的初速度为零:带电粒子以曲线运动。
19.【例题】假设空间中存在垂直向下的均匀电场和垂直向内的均匀磁场(如图)。已知一个质点在电场力和洛仑兹力的作用下,从静止的A点沿曲线ACB运动,到达B点时速度为零,C点是运动的最低点。忽略重力,下列说法正确的是()。
A.这个粒子一定带正电。B . A点和B点在同一高度。
C.质点在c点d处速度最大,当质点到达B点时,将沿原曲线返回。
二十、带电粒子在有界均匀磁场中的运动
三个问题
1.圆心的确定:圆心必须在垂直于速度方向的一条直线上,根据入射点和出射点的速度方向做一条垂直线,交点为圆心。
半径的计算:一般用几何知识求解直角三角形。
13.带电粒子在有界磁场中运动时间的确定:四边形内角之和等于360度或速度(带电粒子退出磁场的速度方向与进入磁场的速度方向的夹角)的圆心角与切角或偏角的关系等于圆弧轨道的圆心角,然后用公式计算运动时间。
二十一、质谱仪
质谱仪主要用于分析同位素,确定其质量和荷质比。下图是一台普通的质谱仪,由粒子源、加速电场(U)、速度选择器(E,B1)和偏转磁场(B2)组成。如果测得回旋加速器中粒子的轨道直径为D,求粒子的荷质比。()
【例题】如图15-6,是质谱仪测量带电粒子质量的装置示意图。在速度选择器(又称速度滤波器)中,场强E的方向垂直向下,磁感应强度B1的方向垂直于纸面,分离器中磁感应强度B2的方向垂直于纸面。在S,有四个一价正离子A,B,C,D垂直于E和B6544。如果不考虑引力,击中P1、P2、P3和P4四个点的离子分别是()。
A.a,B,B。
丁基乙基丁基丁基丁基丁基丁基丁基丁基
22.回旋加速器
工作原理
磁场的作用:带电粒子以垂直于磁场方向的一定速度进入磁场后,在洛仑兹力的作用下做匀速圆周运动,其周期与速度和半径无关()。带电粒子每次进入D-box,运动时间相等(半个周期),然后平行电场方向进入电场加速。
交变电压:为了保证带电粒子每次通过狭缝时都被加速,能量不断提高,要在狭缝上加一个与D盒中带电粒子周期相同的交变电压。
带电粒子的最终能量
带电粒子速度最大时,其运动半径也最大。如果D-box的半径为R,带电粒子的最终动能
注:(1)带电粒子的最终能量与加速电压无关,只与磁感应强度B和D盒半径有关。⑵带电粒子在电场中的加速时间可以忽略不计,两个D形盒电位差的正负变化周期应与粒子圆周运动周期相同。
二十三、带电粒子在复合场(电场、磁场、重力场)中运动。
1.当带电粒子的合力为零时,它们会匀速直线运动或静止。
(1)洛仑兹力为零(即平行时),重力和电场力平衡,匀速直线运动。
⑵洛伦兹力垂直于速度并与重力和电场力的合力平衡,匀速直线运动。
【例题】如图11-4-11,在真空中,均匀电场的方向垂直向下,均匀磁场的方向垂直于纸面。三个油滴A,B,C带的电荷是一样的。已知A是静止的,B是匀速向右运动的,C是匀速向左运动的。比较它们的质量。
A.a的油滴质量最大,B.B的油滴质量最大。
C.c油滴质量最大,d . a . b . c质量相同。
3.带电粒子的合力作为向心力时,带电粒子做匀速圆周运动。
因为正常情况下,重力和电场力都是恒力,所以不能起到向心力的作用,所以正常情况下,重力和电场力刚好平衡,洛伦兹力起到向心力的作用。
3.如果合力不为零,但方向和速度在同一直线上,则质点会作匀速加速或减速的直线运动(受重力、电场力、洛仑兹力和弹性作用);如果有杆或面约束,做变加速度直线运动(靠重力、电场力、洛伦兹力、弹性和摩擦力)
【例题】如图所示,光滑的三角形绝缘槽与水平面的夹角分别为α和β (α < β),加一个垂直于纸面的磁场。质量相等、正负电荷相等的球A和B依次从两个斜面的顶部放出,两个球在凹槽上运动的说法正确的是()。
A.在凹槽上,球A和B都做匀速直线运动和加速直线运动
B.在槽上,球A和B都做变加速度,但总有。
C.a球和b球直线运动的最大位移为
D.如果两个球沿凹槽运动的时间是总和,那么
二十四、洛仑兹力多解问题
1.带电粒子的不确定性导致多解。
洛仑兹力作用下的带电粒子可能带正电,也可能带负电。在初速度相同的情况下,正负粒子在磁场中的运动轨迹不同,导致多解。
磁场方向的不确定性形成多解。
3.临界状态并不唯一地形成多解。
带电粒子在洛仑兹力作用下飞过有界磁场时,由于粒子的运动轨迹是圆形的,可能会穿过它,也可能会转1800,从磁场的侧面反方向飞出,从而形成多解。
运动的重复性形成多解。
带电粒子部分在电场中运动,部分在磁场中运动时,往往反复运动,形成多解。
二十五、带电粒子在有界磁场中运动的极值问题,注意以下结论。
带电粒子刚好通过磁场边界的条件是带电粒子在磁场中的运动轨迹与边界相切。
当速度不变时,弧长(或弦长)越长,圆心角越大,带电粒子在有界磁场中运动的时间越长。
3.速度变化时,圆心角越大,运动时间越长。
二十六。安培力的瞬时作用
当有电流通过导体时,导体中的电荷必然有方向运动。如果电流只在瞬间通过,由于时间极短,电流强度无法测量,但我们可以用“间接法”测量瞬间流过导体截面的电量,即利用动量定理等定律或公式。
27、电偏转和磁偏转
次要结论
1.圆形磁场区:带电粒子沿径向进入时,离开磁场时速度方向必然经过圆心。
2.最小圆形磁场面积的计算:在磁场边界上找两点,以这两点之间的距离为直径的圆形面积最小。
13.带电粒子在圆形磁场区飞行的最大偏转角是,入口点和出口点的连线正好是磁场的直径。
4.如果带电粒子在均匀电场、均匀磁场、重力场中作直线运动,那么它们必然作匀速直线运动。如果做匀速圆周运动,重力和电场力一定是平衡的,只有洛伦兹力提供向心力。
5.当具有相同电性的电荷在相同磁场中旋转时,旋转方向相同,与初速度方向无关。