高中常见的六个矢量（高考物理一轮复习之《磁场》知识汇总）

第一节 磁场的描述与磁场对电流的作用

一、磁场与磁感应强度

磁场是存在于磁体周围的一种物理场，它对放入其中的磁体或电生磁力作用。基本性质是对处于其中的磁体或运动电荷有磁力作用。磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，其方向为小磁针N极所受力的方向。物理意义在于描述磁场强弱和方向。单位是特斯拉，符号为T。

二、磁感线与磁感线的特点

在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致，这些曲线就是磁感线。磁感线的特点包括：磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向；磁感线的疏密表示磁场的强弱；磁感线是闭合曲线，没有起点和终点；同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切；磁感线是假想的曲线，客观上不存在。

三、安培力的大小与方向

安培力是电流在磁场中受到的力。当磁场和电流垂直时，安培力的大小为BIL，当磁场和电流平行时，安培力的大小为零。安培力的方向可以通过左手定则判断，即伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。安培力的方向特点为F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I决定的平面。

第二节 磁场对运动电荷的作用

一、洛伦兹力

运动电荷在磁场中所受的力称为洛伦兹力。当电荷速度与磁场方向平行时，洛伦兹力为零；当电荷速度与磁场方向垂直时，洛伦兹力大小为qvB；当电荷速度与磁场方向有任意夹角时，洛伦兹力大小为qvBsin。洛伦兹力的方向可以通过左手定则判断，应用时四指应指向正电荷运动方向或负电荷运动的反方向。由于洛伦兹力始终垂直于速度的方向，所以洛伦兹力不做功。

二、带电粒子在匀强磁场中的运动

带电粒子在匀强磁场中的运动分为三种情况：如果速度方向与磁场方向平行，带电粒子做匀速直线运动；如果速度方向与磁场方向垂直，带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度做匀速圆周运动；如果速度方向与磁场方向既有平行分量又有垂直分量，则带电粒子的运动是这两种情况的叠加。特别地，带电粒子做匀速圆周运动时，半径和周期与磁场的磁感应强度、粒子的比荷有关，与速度大小无关。

第三节 带电粒子在复合场中的运动

一、带电粒子在复合场中的运动类型

复合场是指电场、磁场等物理场空间共存或交替出现的情况。带电粒子在复合场中的运动分为静止或匀速直线运动、匀速圆周运动和非匀变速曲线运动等类型。当带电粒子所受合外力为零时，将处于静止状态或做匀速直线运动；当带电粒子所受重力和电场力平衡，而洛伦兹力提供向心力时，做匀速圆周运动；当带电粒子所受合外力的大小和方向均不断变化，且与初速度方向不在同一直线上时，做非匀变速曲线运动。

二、带电粒子在复合场中的应用实例

带电粒子在复合场中的应用实例包括质谱仪、回旋加速器、速度选择器和电磁流量计等。这些设备的工作原理和应用都需要考虑带电粒子在复合场中的运动特性和受力情况。例如，质谱仪通过电场和磁场的作用，根据粒子的质量和电荷量比例关系分离出不同的离子；回旋加速器利用电场对带电粒子的加速和磁场对带电粒子的偏转作用，使带电粒子获得高能；速度选择器通过电场和磁场的作用，选择出具有特定速度或动量的粒子；电磁流量计则是利用电磁感应原理测量导电液体的流量。解决这类问题的方法通常是先进行受力分析和运动分析，然后根据牛顿运动定律、动能定理等物理规律求解。