1、1电场磁场对比复习图表一：概念对比静电场 磁场产生：电荷周围存在着电场 磁场产生：磁极、电流周围存在着磁场基本性质：对放入其中的电荷有力的作用基本性质：对放入其中的磁极（如小磁针）、电流（如通电导线）有力的作用电场方向：规定正电荷（检验电荷）在电场中某一点的所受电场力的方向为该点电场方向。方向：规定在磁场中某一点小磁针 N 极受力的方向（或小磁针静止时 N 极的指向）就是该点的磁场方向。定义：放入电场中某点的电荷所受的静电力 F 跟它的电荷量 q 的比值，叫做该点的电场强度，简称场强，它是描述电场的力的性质的物理量。（1）定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力 F 跟电流 I 和
2、导线长度 L 的乘积 的比值I叫做磁感应强度，它是描述磁场的力的性质的物理量。定义式：E= q决定式 E= 2rk关系式 E= dU（2）定义式： IB决定关系 电流周围磁场正比于电流强度，离电流越近磁感应强度越大单位：NC 或 Vm （3）单位：特斯拉（T） 1T=1N/（Am）电场强度是矢量，其方向与该点正电荷受力方向一致。磁感应强度是矢量，其方向与小磁针静止时 N 极指向一致，并不是磁场中电流所受磁力(安培力或洛仑兹力)方向。电场强度注意电场强度 E 是由场源电荷的情况和该点的位置决定的，与电场中是否放入检验电荷 q 及 q 的大小、正负无关。磁感应强度注意磁感应强度 B 是由磁场自身性
3、质决定的，与磁场中是否存在电流及乘积大小无关。IL电场线上任一点的切线方向都跟该点的场强方向一致。磁感线上任一点的切线方向都跟该点的磁强方向一致。电场线越密的地方场强越大，电场线越疏的地方场强越小。磁感线的密与疏反映磁感应强度的强与弱。电场线始于正电荷，终止于负电荷，在没有电荷处，电场线不会中断。在磁体外部磁感线从 N 极出来，进入 S 极，在磁体内部由 S 极通向 N 极，形成一条闭合曲线，不中断，不相交。特点电场线实际并不存在，任意两电场线都不相交，静电场的电场线不闭合。特点磁感线实际并不存在，任意两电场线都不相交，图表二：几种典型的电场磁场分布图2几种典型的电场线：几种典型的磁场磁感线的
4、分布：3图表三：知识结构图粒子在复合场中运动1.带电物体在复合场的运动类型：匀速运动或静止状态：当带电物体所受的合外力为零时匀速圆周运动：当带电物体所受的合外力充当向心力时非匀变速曲线运动；当带电物体所受的合力变化且和速度不在一条直线上时2.综合问题的处理方法(1)处理力电综合题的的方法处理力电综合题与解答力学综合题的思维方法基本相同，先确定研究对象，然后进行受力分析（包括重力）、状态分析和过程分析，能量的转化分析，从两条主要途径解决问题。用力的观点进解答，常用到正交分解的方法将力分解到两个垂直的方向上，分别应用牛顿第三定律列出运动方程，然后对研究对象的运动进分解。可将曲线运动转化为直线运动来
5、处理，再运用运动学的特点与方法，然后根据相关条件找到联系方程进行求解。用能量的观点处理问题对于受变力作用的带电体的运动，必须借助于能量观点来处理。即使都是恒力作用的问题，用能量观点处理也常常显得简洁，具体方法有两种：用动能定理处理，思维顺序一般为：a.弄清研究对象，明确所研究的物理过程b.分析物体在所研究过程中的受力情况，弄清哪些力做功，做正功还是负功c.弄清所研究过程的始、末状态（主要指动能）用包括静电势能和内能在内的能量守恒定律处理，列式的方法常有两种：4a 从初、末状态的能量相等（即 ）列方程21Eb 从某些能量的减少等于另一些能量的增加（即 ）列方程Ec 若受重力、电场力和磁场力作用，
6、由于洛仑兹力不做功，而重力与电场力做功都与路径无关，只取决于始末位置。因此它们的机械能与电势能的总和保持不变。(2)处理复合场用等效方法：各种性质的场与实物（由分子和原子构成的物质）的根本区别之一是场具有叠加性。即几个场可以同时占据同一空间，从而形成叠加场，对于叠加场中的力学问题，可以根据力的独立作用原理分别研究每一种场力对物体的作用效果；也可以同时研究几种场力共同作用的效果，将叠加紧场等效为一个简单场，然后与重力场中的力学问题进行类比，利用力学的规律和方法进行分析与解答。【典例分析】【例 1】如图所示，AB 是一个接地的很大的薄金属板，其右侧 P 点有带量为 Q的正电荷，N 为金属板外表面上
7、的一点， P 到金属板的垂直距离 ，M 为dNPN 连线的中点，关于 M、N 两点的场强和电势，有如下说法：M 点的电势比 N 点电势高，M 点的场强比 N 点的场强大M 点的场强大小为 2/4dkQN 点的电势为零，场强不为零N 点的电势和场强都为零上述说法中正确的是（ ）A. B. C. D.【例 2】如果空间某一区域中存在有电场或磁场中的一种，则下列说法正确的是(设放人的电荷质量很小) ( )A如果存在的是电场，则在某处放入电荷，该电荷不一定会运动B如果存在的是磁场，则放人电荷时，该电荷不会做圆周运动C如果存在磁场，则放入通电直导体后，该直导体一定受到安培力的作用D如果存在电场，在某处放
8、入一电荷后经过一段时间后，该电荷的电势能会增加【例 3】带电量为 q 的粒子，不计重力的作用，当它以初速度 v 分别自电场与磁场中的 A 点往宽度为 L 的电场与磁场中射入，最后都从相应高度的 B 处射出。下列说法正确的是( )A电荷从两个场中出来的速度大小一样大B电荷在电场中出来时的速度要变大C电荷在磁场中的运动轨迹是抛物线D从 A 到 B 过程中，电场对电荷做功为 qEL【例 4】在如图中虚线所围的矩形区域内，同时存在场强为 E 的匀强电场和磁感应强度为 B 的匀强磁场已知从左方水平射入的电子，穿过该区域时未发生偏转重力可忽略不计则在这个区域中的 E 和 B 的方向不可能的是 A.E 和
9、B 都沿水平方向，并与电子运动方向相同B.E 和 B 都沿水平方向，并与电子运动方向相反C.E 竖直向上，B 垂直于纸面向外D.E 竖直向上，B 垂直于纸面向里ABPMN +QE，Bv5【例 5】两平行金属板的间距恰好等于极板的长度。现有重力不计的正离子束以相同的初速度 v0 平行于两板从两板的正中间向右射入。第一次在两板间加恒定的电压，建立起场强为 E 的匀强电场，则正离子束刚好从上极板的右边缘射出；第二次撤去电场，在两板间建立起磁感应强度为 B，方向垂直于纸面的匀强磁场，则正离子束刚好从下极板右边缘射出。由此可知 E 与 B 大小的比值是 A.1.25v0 B.0.5v0 C.0.25v0
10、 D.v0【例 6】图中为一“滤速器”装置的示意图。a、b 为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔 O 进入 a、b 两板之间。为了选取具有某种特定速率的电子，可在 a、b 间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线 OO运动，由 O射出。不计重力作用。可能达到上述目的的办法是 A.只能是 a 板电势高于 b 板，磁场方向垂直纸面向里B.只能是 a 板电势低于 b 板，磁场方向垂直纸面向里C.可以是 a 板电势高于 b 板，磁场方向垂直纸面向外D.可以是 a 板电势低于 b 板，磁场方向垂直纸面向外【例 7】如图所示，水平放置的两个平行
11、金属板 MN、PQ 间存在匀强电场和匀强磁场。MN 板带正电，PQ 板带负电，磁场方向垂直纸面向里。一带电微粒只在电场力和洛伦兹力作用下，从 I 点由静止开始沿曲线 IJK 运动，到达 K 点时速度为零，J 是曲线上离 MN 板最远的点。有以下几种说法：微粒在 I 点和 K 点的加速度大小相等，方向相同；在 I 点和 K 点的加速度大小相等，方向相反；在 J 点微粒受到的电场力小于洛伦兹力；在 J 点微粒受到的电场力等于洛伦兹力。其中正确的是 A B C D 【例 8】如图所示，一束质量、速度和电量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里，结果发现有些离子保持原来的运动方向，未发生
12、任何偏转。如果让这一些不发生偏转的离子进入另一匀强磁场中，发现这些离子又分裂成几束，对这些进入后一磁场的离子，可得出结论A、它们的动能一定各不相同 B、它们的电量一定各不相同C、它们的质量一定各不相同 D、它们的电量与质量之比一定各不相同【例 9】如图所示，在 S 点的电量为 q，质量为 m 的静止带电粒子，被加速电压为 U，极板间距离为 d 的匀强电场加速后，从正中央垂直射入电压为 U 的匀强偏转电场，偏转极板长度和极板距离均为 L，带电粒子离开偏转电场后即进入一个垂直纸面方向的匀强磁场，其磁感应强度为 B。若不计重力影响，欲使带电粒子通过某路径返回 S 点，求：（1）匀强磁场的宽度 D 至
13、少为多少？（2）该带电粒子周期性运动的周期 T 是多少？偏转电压正负极多长时间变换一次方向？LLUSd UBDO OabJM NQPI K+-6【例 10】如图所示，在 xOy 平面内，有场强 E=12N/C，方向沿 x 轴正方向的匀强电场和磁感应强度大小为B=2T、方向垂直 xOy 平面指向纸里的匀强磁场一个质量 m=410-5kg，电量 q=2.510-5C 带正电的微粒，在 xOy 平面内做匀速直线运动，运动到原点 O 时，撤去磁场，经一段时间后，带电微粒运动到了 x 轴上的 P点求：（1）P 点到原点 O 的距离；（2）带电微粒由原点 O 运动到 P 点的时间【例 11】如图所示，x
14、轴上方有匀强磁场， 磁感应强度为 B，方向如图所示，下方有匀强电场，场强为 E。今有电量为 q，质量为 m 的粒子位于 y 轴 N 点坐标（0，b）。不计粒子所受重力。在 x 轴上有一点M（L，0）。若使上述粒子在 y 轴上的 N 点由静止开始释放在电磁场中往返运动，刚好能通过 M 点。已知 OML。求：(1) 粒子带什么电?(2) 释放点 N 离 O 点的距离须满足什么条件 ?(3) 从 N 到 M 点粒子所用最短时间为多少?yxM、N、0,-bL,0OxyB E PO7几个易混的应用模型1.电磁流量计与磁流体发电是一回事:1.电磁流量计是对管道内部流体流动没有任何阻碍的仪器，广泛应用于测量
15、高粘度及强腐蚀性流体的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的 a、b、c。流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线），流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料。现在流量计所在处加磁感应强度为 B 的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面，当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面与串接了电阻 R 的电流表的两端连接， I 为测得的电流值。已知液体的电阻率为 ，不计电流表的内阻，则可求得流量为（ ）A、 B、acbBIcbaRIC、 D、RI I2. 电磁泵实际是安培力应用（不过电路相当
16、复杂，实际是电动机电路）2.在原子反应堆中抽动液态金属或在医疗器械中抽动血液等导电液体时，由于不允许传动的机械部分与这些液体相关接触，常使用一种电磁泵，图为这种电磁泵的结构。将导管放在磁场中，当电流穿过导电液体时，这种液体即被驱动。问：这种电磁泵的原理是怎样的？若导管内截面积 S = bh，磁场视为匀强磁场，宽度为 L，磁感应强度为 B，液体穿过磁场区域的电流强度为 I，求匀强磁场区域内长度为 L 的导管两端形成的压强差为多少？83.霍尔效应则完全不同3.磁强计实际上是利用霍尔效应来测量磁感应强度 B 的仪器。其原理可解释为：如图 12 所示的一块导体接上a、b、c、d 四个电极，将导体放在匀强磁场之中，a、b 间通以电流 I，c 、d 间就会出现电势差，只要测出这个电势差 U 的值，就可测得磁感应强度 B。试推导 B 的表达式。总结：1.注意电流方向与电源构成2.注意带电粒子是什么力驱动的
