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1、高三物理学案目录模块一磁场模块二电磁感应模块三交变电流电磁场和电磁波模块四光学模块五原子和原子核模块一磁 场【知识网络】产生：运动的电荷产生磁场（磁现象的电本质）基本性质：对处在磁场中的运动电荷（电流）有力的作用物理量：磁感应强度B= （BL）小磁针N极的受力方向磁感线的切线方向描述条形磁铁蹄形磁铁磁感线的分布匀强磁场直线电流环行电流磁场方向的确定，安培定则通电螺线管安培力的大小：F=BIL（BL）方向：左手定则（FB且FL）洛仑兹力大小：F洛=qvB（Bv）方向：左手定则（F洛B且F洛v）对磁体：磁体N极受力的方向与该处B方向相同条件：vB半径：r=mvqB应用周期：T=2 mqB第一节磁场
2、对电流的作用【考点透视】一、考纲指要1电流的磁场。 （）2磁感应强度，磁感线，地磁场。（）3磁性材料，分子电流假说。（）4磁场对通电直导线的作用，安培力，左手定则。（）5磁电式电表原理。（）磁场方向图线：磁感线作用对通电导线对运动电荷带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动质谱仪回旋加速器二、命题落点1理解磁感强度的计算公式F=BIL（BL） 。如例 1。2知道地磁场分布，掌握分子电流假说的迁移应用。如例2。3分析安培力作用下导体的运动。如例3。4斜面上导体棒的运动问题。如例4。【典例精析】例 1： （2004 江苏）如图12-1-1 所示，两根无限长的平行导线水平放置，两导线中均通以向右的、大小相
3、等的恒定电流I，图中的A点与两导线共面，且到两导线的距离相等，则这两根通电导线在该点产生的磁感应强度的合矢量为（）A方向水平向右 B方向水平向左大小一定为零大小一定不为零解析上面导线在A点磁感应强度方向垂直纸面向里，下面导线在A点磁感应强度方向垂直纸面向外，又因为A点和两导线距离相等，则磁感应强度大小相等，则磁感应强度的合矢量为零。故选C。答案： C 例 2：十九世纪二十年代，以塞贝克（数学家）为代表的科学家已认识到：温度差会引起电流，安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出如下假设：地球磁场是由地球的环行电流引起的，则该假设中的电流方向是A 由西向东垂直磁子午线B由东向
4、西垂直磁子午线C由南向北沿子午线 D由赤道向两极沿子午线( 注：磁子午线是地球磁场N极与S极在地球表面的连线) 解析地磁N极在地理南极，地磁S极在地理北极，地磁场磁感线在地球内部由北极指向南极，则由安培定则环形电流方向为由东向西垂直磁子午线。故选B。答案： B 例 3：两条导线相互垂直如图12-1-2 所示，但相隔一段小距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由活动，当直流电流按图示方向通入两条导线时，导线CD将（从纸外向纸内A 图 12-1-1 I.BCDI.看） （）A顺时针方向转动，同时靠近导线ABB逆时针方向转动，同时离开导线ABC顺时针方向转动，同时离开导线ABD逆时针方向转动，同
5、时靠近导线AB解析本题可用两种方法解答（）电流元受力分析法：把直线电流CD等效为CO、DO两段电流元，AB电流的磁感线分布如图所示，用左手定则判定可知导线CD将逆时针转动。（2）特殊位置分析法：将导线CD转过 900的特殊位置，两直线电流相互平行，方向相同相互吸引，可见CD将靠近AB，所以导线CD逆时针方向转动，同时靠近导线AB。答案： D 例 4：如图 12-1-4 所示，导体杆ab的质量为m，电阻为R，放置在水平夹角为的倾斜金属导轨上。导轨间距为d，电阻不计，系统处于竖之向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，电池内阻不计，问：（1） 若导轨光滑， 电源电动势E多大能使导体杆静止在导轨上？）若杆
6、与导轨之间的动摩擦因数为，且不通电时导体不能静止在导轨上，要使杆静止在导轨上，电池的电动势应多大？解析（1）对导体棒受力分析如图12-1-5 ，由平衡条件得：sin0F Ncos0Nmg而EFBIdBdR由以上三式解得=tanRmgBd（2）由两种可能：一种是E偏大，I偏大，F偏大， 2 杆有上滑趋势，摩擦力沿斜面向A 图 12-1-3 图 12-1-4 图 12-1-5 下，由平衡条件cossincossin0FmgmgF根据安培力公式有1EFBdR以上两式联立解得sincos 1cossinRmg EBd另一种可能是E偏小，摩擦力沿斜面向上，同理可得sincos 2cossinRmgEBd
7、综上所述电池电动势的取值范围是E1EE2【常见误区】1误认为“一切磁场都是有运动电荷产生的”。电荷的运动可以产生磁场，但不是磁场的唯一来源，根据麦克斯韦电磁理论，变化的电场也可以产生磁场。2不能正确理解磁极在磁场中的受力情况。误认为不管什么情况都符合同名磁极相排斥，异名磁极相吸引。例如：如图12-1-6 为通电螺线管的纵剖面图，试确定图中A、B处小磁针静止时N极的指向。有的同学可能认为通电螺线管磁场相当于一条形磁铁，左端为N极，右端为S极，则A处小磁针为左端S极，右端N极。实际上，同名磁极相排斥，异名磁极相吸引，是两个互为外部的磁体间的相互作用，而本题中A处为螺线管的内部，不适合用这种方法判断
8、。而应用磁体N极的指向与该处磁感线方向一致来判断。【基础演练】1如图 12-1-7 所示，电流从A点分两路通过对称的环形分路汇合于B点，在环形分路的中心处的磁感应强度的方向（）A垂直环面指向“纸内” B垂直环面指向“纸内”C磁感应强度为零D无法判断2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，地球上总体应该是（）图 12-1-6 图 12-1-7 A带负电B带正电C不带电D不能确定3如图 12-1- 所示，一金属直杆N两端接有导线，悬挂于线圈上方，N与线圈轴线均处于竖直平面内，为使N垂直纸面向外运动，可
9、以（）A将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极B将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极将a、c端接在交流电源的一极，b、d端接在交流电源的另一极4如图 12-1-9所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为（）AF2 BF1F2F1F2 2F1F25如图 12-1-10 所示，倾角为 30的光滑导电轨道，两轨平行，相距L=20cm ，轨道上端接有一电动势E=3V，内阻r=0.的电池， 轨道上垂直放置
10、一根质量m=30g， 电阻R=1.5 的金属棒MN， 为使MN棒能静止在轨道上。（1） 所需加的匀强磁场的磁感应强度B最小值为多少？最小磁感应强度的方向怎样？（2）磁感应强度B的大小、方向如何时，MN对轨道的压力最小？第二节磁场对运动电荷的作用【考点透视】一、考纲指要1磁场对运动电荷的作用，洛仑兹力，带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。（）2质谱仪，回旋加速器。（）二、命题落点1正确应用左手定则和圆周运动规律，分析带电粒子运动轨迹。如例。2应用圆周运动模型，构建运动情景。如例2。3利用几何知识解决圆周运动问题。确定圆心和运动时间。如例3。图 12-1-9 图 12-1-10 图 12-1-8 4结
11、合现代科学技术和实际应用，从情景中建立物理模型。如例4。【典例精析】例 1： （2004 北京理综）如图 12-2-1 所示，正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一个氢核从ad边的中点m沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从ab边中点n射出磁场。若将磁场的磁感应强度变为原来的2 倍. 其他条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是（）A在b、n之间某点B在n、a之间某点Ca点D在a、m之间某点解析带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其运动的轨迹半径为mvR qB，当磁场变为原来的 2 倍时，半径变为原来的一半，由几何知识知选项C是正确的。答案： C 例 2：
12、 （2005 全国理综） 如图 12-2-2 ，在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向里。许多质量为m带电量为 +q的粒子，以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向，由小孔O射入磁场区域。不计重力，不计粒子间的相互影响。下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中 BqmvR。哪个图是正确的？A BC D解析抓住 +q粒子三个特殊速度方向，即水平向右，向上，水平向左，当粒子速度水平R2RM N O 2R 2R 2R M N O 2R 2R RM N O 2R 2R 2R M N O R 图 12-2-1 M N O B 图 12-2-2 向右时，用左
13、手定则可以判断其圆心在O点的正上方，其高应为2R，再把那个圆旋转180o即可得到本题的图形。答案： A 例 3： （ 2005 全国理综）图12-2-3 中MN表示真空室中垂直于纸面的平板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里， 磁感应强度大小为B。一带电粒子从平板上狭缝O处以垂直于平板的初速v射入磁场区域，最后到达平板上的P点。已知B、v以及P到O的距离l，不计重力，求此粒子的电荷q与质量m之比。解析粒子初速v垂直于磁场，粒子在磁场中受洛伦兹力而做匀速圈周运动，设其半径为R， 由洛伦兹力公式和牛顿第二定律，有2mvqvBR因粒子经O点时的速度垂直于OP，故OP是直径，l=2R 由此得
14、Blvmq2例 4： （2002 全国理综）电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为U的加速电场后，进一圆形匀强磁场区， 如图 12-2-4 所示。磁场方向垂直于圆面。 磁场区中心为O， 半径为r。当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点。为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度，此时磁场的磁感应强度B应为多少？解析如图 12-2-5电子在磁场中沿ab运动，圆心为，半径为R。以v表示电子进入磁场时的速度，m、e分别表示电子的质量和电量，则212eUmv图 12-2-3 图 12-2-4 图 12-2-5 2mvevBR又有t a n
15、2rR由以上各式解得12tan2mUBre【常见误区】1误把匀强磁场当成匀强电场，用类平抛规律求解。例：如图 12-2-6 所示，在虚线范围内， 存在垂直纸面向外的匀强磁场，的某种正离子偏转，竖直方向偏移量。求：离子穿过磁场所用时间。有的同学画出离子运动轨迹后，习惯的用平抛规律求解，把出磁场的速度分解，得竖直向下的速度0tanvv，竖直方向加速度qEam，由212Lat求解。图中画出的轨迹是圆弧而不是抛物线，所以应该先确定圆心，再由 2tT求解。2误认为洛仑兹力可以做功。例：如图 12-2-7 所示，匀强磁场的方向竖直向下，磁场中有光滑的水平桌面，在桌面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管。
16、在水平拉力F作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口处飞出，则（）A小球带负电B小球运动的轨迹是一条抛物线C洛伦兹力对小球做正功D维持试管匀速运动的拉力F应逐渐增大相当多的学生错选C选项。由左手定则可判断小球带正电，A 错误；洛伦兹力与速度方向总垂直，洛伦兹力对小球不做正功，C 错误；洛伦兹力在F反方向上的分量逐渐增大，故维持试管匀速运动的拉力F应逐渐增大，D 正确；沿试管方向洛伦兹力的分量不变，小球沿试管匀加速运动，小球向右匀速的同时沿试管匀加速，轨迹为抛物线， B也正确。该题正确答案为BD 。【基础演练】1 （06 年全国理综卷，17）图中为一“滤速器”装置示意图。a、b 为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速
