讲义——磁场(全)

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1、高三物理二轮专题复习精品教案高三物理二轮专题复习精品教案-磁场磁场磁场基本性质磁场基本性质基础基础知知识识 一、磁场一、磁场1、磁场：磁场是存在于磁体、运动电荷周围的一种物质它的基本特性是：对处于其中的磁体、电流、 运动电荷有力的作用 2、磁现象的电本质：所有的磁现象都可归结为运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用 二、磁感线二、磁感线 为了描述磁场的强弱与方向，人们想象在磁场中画出的一组有方向的曲线 1疏密表示磁场的强弱 2每一点切线方向表示该点磁场的方向，也就是磁感应强度的方向 3是闭合的曲线，在磁体外部由 N 极至 S 极，在磁体的内部由 S 极至 N 极磁线不相切不相交。 4匀强磁场的磁

2、感线平行且距离相等没有画出磁感线的地方不一定没有磁场 5安培定则：姆指指向电流方向，四指指向磁场的方向注意这里的磁感线是一个个同心圆，每点磁场 方向是在该点切线方向*熟记常用的几种磁场的磁感线：【例 1】根据安培假说的物理思想：磁场来源于运动电荷如果用这种思想解释地球磁场的形成，根据地 球上空并无相对地球定向移动的电荷的事实那么由此推断，地球总体上应该是：（A） A.带负电; B.带正电; C.不带电; D.不能确定 解析解析:因在地球的内部地磁场从地球北极指向地球的南极，根据右手螺旋定则可判断出地球表现环形电流 的方向应从东到西，而地球是从西向东自转，所以只有地球表面带负电荷才能形成上述电流

3、，故选 A. 三、磁感应强度三、磁感应强度 1磁场的最基本的性质是对放入其中的电流或磁极有力的作用，电流垂直于磁场时受磁场力最大，电流 与磁场方向平行时，磁场力为零。 2在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的磁场力 F 跟电流强度 I 和导线长度 l 的乘积 Il 的比值，叫 做通电导线所在处的磁感应强度 表示磁场强弱的物理量是矢量 大小：B=F/Il（电流方向与磁感线垂直时的公式） 方向：左手定则：是磁感线的切线方向；是小磁针 N 极受力方向；是小磁针静止时 N 极的指向不是第第 1 1 课课导线受力方向；不是正电荷受力方向；也不是电流方向 单位：牛/安米，也叫特斯拉，国际单位制单位符号 T

4、 点定 B 定：就是说磁场中某一点定了，则该处磁感应强度的大小与方向都是定值 匀强磁场的磁感应强度处处相等 磁场的叠加:空间某点如果同时存在两个以上电流或磁体激发的磁场,则该点的磁感应强度是各电流或磁 体在该点激发的磁场的磁感应强度的矢量和,满足矢量运算法则. 【例 2】如图所示，正四棱柱 abed 一 abcd的中心轴线 00处有一无限长的载 流直导线，对该电流的磁场，下列说法中正确的是（AC） A.同一条侧棱上各点的磁感应强度都相等 B.四条侧棱上的磁感应强度都相同 C.在直线 ab 上，从 a 到 b，磁感应强度是先增大后减小 D.棱柱内任一点的磁感应强度比棱柱侧面上所有点都大 解析解析

5、: :因通电直导线的磁场分布规律是 B1/r，故 A,C 正确，D 错误四条侧棱上的磁感应强度大小相等， 但不同侧棱上的点的磁感应强度方向不同，故 B 错误 【例 3】如图所示，两根导线 a、b 中电流强度相同方向如图所示，则离两导线等距离的 P 点，磁场方 向如何？ 解析解析：由 P 点分别向 a、b 作连线 Pa、Pb然后过 P 点分别做 Pa、Pb 垂线，根据安培定 则知这两条垂线用 PM、PN 就是两导线中电流在 P 点产生磁感应强度的方向，两导线中 的电流在 P 处产生的磁感应强度大小相同，然后按照矢量的合成法则就可知道合磁感应 强度的方向竖直向上，如图所示，这也就是该处磁场的方向

6、答案答案：竖直向上 【例 4】六根导线互相绝缘，所通电流都是 I，排成如图 10 一 5 所示的形状，区域 A、B、C、D 均为相等的正方形，则平均磁感应强度最大的区域是哪些区域？该区域的 磁场方向如何？ 解析解析：由于电流相同，方格对称，从每方格中心处的磁场来定性比较即可，如 I1在任方格 中产生的磁感应强度均为 B，方向由安培定则可知是向里，在 A、D 方格内产生的磁感应 强度均为 B/，方向仍向里，把各自导线产生的磁感应强度及方向均画在四个方格中，可以 看出在 B、D 区域内方向向里的磁场与方向向外的磁场等同，叠加后磁场削弱 答案答案：在 A、C 区域平均磁感应强度最大，在 A 区磁场方

7、向向里C 区磁场方向向外 【例 5】一小段通电直导线长 1cm，电流强度为 5A，把它放入磁场中某点时所受磁场力大小为 01N， 则该点的磁感强度为（ ）AB2T； BB2T； C、B2T ；D以上三种情况均有可能 解析：由 BF/IL 可知 F/IL2（T）当小段直导线垂直于磁场 B 时，受力最大，因而此时可能导线与 B 不垂直， 即 Bsin2T，因而 B2T。 说明说明：B 的定义式 BF/IL 中要求 B 与 IL 垂直，若不垂直且两者间夹角为 ，则 IL 在与 B 垂直方向分 上的分量即 ILsin，因而 B=F/ILsin，所以 F/IL=Bsin则 BF/IL。 【例 6】如图所

8、示，一根通电直导线放在磁感应强度 B=1T 的匀强磁场中， 在以导线为圆心，半径为 r 的圆周上有 a,b,c,d 四个点，若 a 点的实际磁 感应强度为 0，则下列说法中正确的是（AC） A.直导线中电流方向是垂直纸面向里的 B.C 点的实际磁感应强度也为 0C. d 点实际磁感应强度为，方向斜向下，与 B 夹角为 4502T D.以上均不正确 解析解析: :题中的磁场是由直导线电流的磁场和匀强磁场共同形成的，磁场中 任一点的磁感应强度应为两磁场分别产生的磁感应强度的矢量和a 处磁感应强度为 0，说明直线电流在Babcd该处产生的磁感应强度大小与匀强磁场 B 的大小相等、方向相反，可得直导线

9、中电流方向应是垂直纸面 向里在圆周上任一点，由直导线产生的磁感应强度大小均为 B1T，方向沿圆周切线方向，可知 C 点的磁感应强度大小为 2T，方向向右.d 点的磁感应强度大小为，方向与 B 成 450斜向右下方2T 四、磁通量与磁通密度四、磁通量与磁通密度 1磁通量 ：穿过某一面积磁力线条数，是标量 2磁通密度 B：垂直磁场方向穿过单位面积磁力线条数，即磁感应强度，是矢量 3二者关系：B/S（当 B 与面垂直时） ，BScos，Scos 为面积垂直于 B 方向上的投影， 是 B 与 S 法线的夹角 【例 7】如图所示，A 为通电线圈，电流方向如图所示，B、C 为与 A 在同一平面内的两同心圆

10、，B、C分别为通过两圆面的磁通量的大小，下述判断中正确的是（ ）A穿过两圆面的磁通方向是垂直纸面向外B穿过两圆面的磁通方向是垂直纸面向里CBC DBC 解析解析：由安培定则判断，凡是垂直纸面向外的磁感线都集中在是线圈内，因磁感线是 闭合曲线，则必有相应条数的磁感线垂直纸面向里，这些磁总线分布在线圈是外，所 以 B、C 两圆面都有垂直纸面向里和向外的磁感线穿过，垂直纸面向外磁感线条数相同，垂直纸面向里的 磁感线条数不同，B 圆面较少，c 圆面较多，但都比垂直向外的少，所以 B、C 磁通方向应垂直纸面向外， BC，所以 A、C 正确 分析磁通时要注意磁感线是闭合曲线的特点和正反两方向磁总线条数的多

11、少，不能认为面积大的磁通就 大 答案答案：AC 规律方法规律方法 1.磁通量的计算磁通量的计算【例 8】如图所示，匀强磁场的磁感强度 B20T，指向 x 轴的正方向，且 ab=40cm，bc=30cm，ae=50cm，求通过面积 Sl（abcd） 、S2（befc）和 S3（aefd）的磁通量 1、2、3 分别是多少？ 解析解析：根据 =BS垂，且式中 S垂就是各面积在垂直于 B 的 yx 平面上投影的大小， 所以各面积的磁通量分别为1=BS1204030104024 Wb；2=0 31=BS1204030104024 Wb答案：1 0 24 Wb， 20， 3 024 Wb 【例 9】如图

12、4 所示，一水平放置的矩形闭合线圈 abcd 在细长磁铁 N 极附近下落， 保持 bc 边在纸外，ad 边在纸内，由图中的位置经过位置到位置，且位置和都很靠近位置， 在这个过程中，线圈中的磁通量A是增加的； B是减少的C先增加，后减少； D先减少，后增加 解析：要知道线圈在下落过程中磁通量的变化情况，就必须知道条形磁 铁在磁极附近磁感线的分布情况条形磁铁在 N 极附近的分布情况如图 所示，由图可知线圈中磁通量是先减少，后增加D 选项正确 点评：要知道一个面上磁通量，在面积不变的条件下，也必须知道磁场的磁感线的分布情况因此，牢 记条形磁铁、蹄形磁铁、通电直导线、通电螺线管和通电圆环等磁场中磁感线

13、的分布情况在电磁学中是 很必要的 【例 10】如图所示边长为 100cm 的正方形闭合线圈置于磁场中，线圈 AB、CD 两边中点连线 OO/的左右 两侧分别存在方向相同、磁感强度大小各为 B106T，B2=04T 的匀强磁场。若从 上往下看，线圈逆时针转过 370时，穿过线圈的磁通量改变了多少？ 解析解析：在原图示位置，由于磁感线与线圈平面垂直，因此1B1S/2B2S/2（061/2041/2）Wb=05Wb当线圈绕 OO/轴逆时针转过 370后， （见图中虚线位置）： 2B1Sn/2B2Sn/2B1Scos370/2B2Scos370/204Wb磁通量变化量 =21（0405）Wb=01Wb

14、所以线圈转过 370后。穿过线圈的磁通量减少了 01Wb 2.磁场基本性质的应用磁场基本性质的应用 【例11】从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有高能带电粒子，若到达地球，对地球上的生命将 带来危害对于地磁场对宇宙射线有无阻挡作用的下列说法中，正确的是（B） A.地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在南北两极最强，赤道附近最弱 B.地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强，南北两极最弱 C.地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处相同 D.地磁场对宇宙射线无阻挡作用解析:因在赤道附近带电粒子运动方向与地磁场近似垂直，而在两极趋于平行 【例12】超导是当今高科技的热点之一，当一块磁体靠近超导

15、体时，超导体中会产生强大的电流，对磁 体有排斥作用，这种排斥力可使磁体悬浮在空中，磁悬浮列车就采用了这项技术，磁体悬浮的原理是 （D） 超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同 超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反 超导体使磁体处于失重状态 超导体对磁体的磁力与磁体的重力相平衡 A. B. C. D. 解析解析: :超导体中产生的是感应电流，根据楞次定律的“增反减同”原理，这个电流的磁场方向与原磁场方 向相反，对磁体产生排斥作用力，这个力与磁体的重力达平衡 【例 13】.如图所示，用弯曲的导线环把一铜片和锌片相连装在一绝缘的浮标上， 然后把浮标浸在盛有稀硫酸的容器中，设开始设置时，环平面处于东西方向 上放手后，环平面将最终静止在 方向上 解析解析: :在地表附近地磁场的方向是大致由南向北的，此题中由化学原理可推知在 环中有环形电流由等效法可假定其为一个垂直于纸面的条形磁体，而条形磁体所 受地磁场的力的方向是南北方向的 【例 14】普通磁带录音机是用一个磁头来录音和放音的。磁头结构如图所示， 在一个环形铁芯上绕一个线圈铁芯有个缝隙，工作时磁带就贴着这个缝隙移动。录音时磁头线圈跟微 音器相连，放音时，磁头线圈改为跟扬声器相连，磁带上涂有一层