人教版高中物理選修3-1部分知識點
內部資料
第三章《磁場》
一、磁現象和磁場
1)磁體分為天然磁石和人造磁體。磁體吸引鐵質物體的性質叫做磁性。磁體磁性最強的區域叫做磁極。同名磁極相互排斥;異名磁極相互吸引。
2)電流的磁效應
奧斯特發現,電流能使磁針偏轉,因此,電流就等效成磁體。
3)磁場
①磁場與電場一樣,都是看不見摸不著,客觀存在的物質。電流和磁體的周圍都存在磁場。
②磁體與磁體之間、磁體與電流之間,以及電流與電流之間的相互作用,是通過磁場發生的。
③地球的磁場
地球的地理兩極與地磁兩極並不重合,其間有乙個夾角,這就是地磁偏角。地理南極附近是地磁北極;地理北極附近是地磁南極。
二、磁感應強度b
1)物理意義:磁感應強度b為向量,它是描述磁場強弱的物理量。
2)方向:小磁針靜止時n極所指的方向或者小磁針n極的受力方向規定為該點的磁感應強度的方向。
3)大小:,單位:特斯拉(t) 條件:磁場b的方向與電流i的方向垂直。
其中:il為電流元,f為電流元受到的磁場力。
三、幾種常見的磁場
1)磁感線
為了形象地描述磁場,曲線上每一點的切線方向都是該點的磁感應強度b的方向。
2)安培定則(右手螺旋定則)
①第一種描述:對於直線電流,右手握住導線,1、拇指指向電流的方向;2、彎曲的四指指向磁感線的方向。直線電流的磁感線都是以電流為軸的同心圓,越遠離電流磁場越弱。
②第二種描述:對於環形電流,1、彎曲的四指指向環形電流的方向;2、拇指指向環內部的磁感線方向。環形電流內部的磁場恰好與外部的磁場反向。
3)安培分子電流假說
分子電流使每個物質微粒都成為微小的磁體,它的兩側相當於兩個磁極。安培分子電流假說揭示了磁的電本質。一條鐵棒未被磁化的時候,內部分子電流的取向是雜亂無章的;當分子電流的取向一致時,鐵棒被磁化。
磁體受到高溫或猛烈撞擊時會失去磁性。
4)磁通量
①定義式:,單位:韋伯(wb) 其中:s為在磁場中的有效面積。
②磁通量是標量,但有正負,正負不表示大小。
四、安培力
(1)大小:
其中:為磁場b與電流i的方向夾角。當b與i垂直時,,安培力最大f=bil;當b與i平行時,,安培力最小f=0。
(2)方向:左手定則
①磁感線垂直穿過手心;②四指指向電流的方向;③拇指所指的方向就是安培力的方向。
注意:安培力不但垂直於磁場b的方向,而且垂直於電流i的方向。
五、洛倫茲力
(1)大小:
其中:為磁場b與運動電荷的速度v的方向夾角。當b與v垂直時,,安培力最大f=qvb;當b與v平行時,,安培力最小f=0。
(2)方向:左手定則
①磁感線垂直穿過手心;②四指指向正電荷運動的方向;③拇指所指的方向就是洛倫茲力的方向。
注意:洛倫茲力不但垂直於磁場b的方向,而且垂直於運動電荷速度v的方向。因此,洛倫茲力不做功。
六、帶電粒子在電磁場中的運動
1、帶電粒子的種類
①帶電粒子,如電子、質子、α粒子、粒子等,一般情況下,不考慮重力。
②帶電微粒,如液滴、塵埃、小球等,一般情況下,必須考慮重力。
2、帶電粒子在場中的運動
(1)帶電粒子在勻強磁場中的運動
①當v平行於磁場b進入時,粒子做勻速直線運動。
②當v垂直於磁場b進入時,粒子做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力。
所以,粒子的軌道半徑,粒子運動的角速度,粒子運動的週期。
(2)質譜儀
質譜儀的結構:
由動能定理可得,所以帶電粒子進入磁場的速度,在磁場中做勻速圓周運動,軌道半徑,所以帶電粒子射出的位置。由此我們可以得到,(1)質譜儀可以測量帶電粒子的質量;(2)如果帶電粒子的電荷量q相同,質量m不同,帶電粒子的射出位置就不同,因此質譜儀也可以發現同位素。
(3)迴旋加速器
迴旋加速器的結構:
迴旋加速器能幫助我們獲得高能粒子,帶電粒子的最大動能。要使帶電粒子持續加速,加速電場的電壓必須是交變電壓,並且交變電壓的週期恰好等於帶電粒子的運動週期。
(4)帶電粒子運動軌跡對解題的幫助
解決粒子的運動問題關鍵是:
畫出粒子的運動軌跡(左手定則+圓周運動知識)→確定圓心和半徑(做兩個速度的垂線,交點即為圓心)。如圖所示:
粒子在磁場中運動的時間t與軌跡所對應的圓心角θ密切相關,,所以帶電粒子在磁場中的運動時間。
兩種重要情況下的軌跡問題:
①直線邊界的勻強磁場
其軌跡可能是優弧也可能是劣弧,但是出射速度與邊界的夾角等於入射速度與邊界的夾角。
②圓形邊界的勻強磁場
入射磁場的速度和出射磁場的速度方向必過磁場的圓心。
第四章《電磁感應》
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