高考物理總復(fù)習(xí) 81磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度課件 新人教版.ppt

第八章磁場(chǎng) 第1單元磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度 一 磁場(chǎng)的幾個(gè)基本概念1 磁場(chǎng)是存在于磁體 電流 運(yùn)動(dòng)電荷 周圍的特殊物質(zhì) 基本特性是對(duì)放入其中的磁體和運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用 具有物質(zhì)性 矢量性 獨(dú)立性 疊加性 磁場(chǎng)的方向規(guī)定為 在磁場(chǎng)中任一點(diǎn)放一小磁針的n極受力方向 例1 磁場(chǎng)中任意一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向?yàn)樾〈裴樤谠擖c(diǎn) a 北極受磁場(chǎng)力的方向b 南極受磁場(chǎng)力的方向c 靜止時(shí)小磁針北極的指向d 受磁場(chǎng)力的方向 解析 磁場(chǎng)的方向是人為規(guī)定的 另外要注意受磁場(chǎng)力的方向與n極的指向不同 靜止以后的指向才和受力方向一致 答案 ac 2 磁感線磁感線是為了直觀形象的描述磁場(chǎng)而人為地畫出的一簇有方向的線 在磁場(chǎng)中并不真的存在 磁感線有以下性質(zhì) 1 磁感線上任一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同 2 任何兩條磁感線都不相交 不中斷 不相切 3 磁感線都是閉合的曲線 4 磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱 磁感線越密的地方磁場(chǎng)越強(qiáng) 反之越弱 名師點(diǎn)撥 磁感線都是閉合曲線 而靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷中止 不閉合的 請(qǐng)查閱教材 明確幾種磁場(chǎng)磁感線的分布 例如 條形磁體 蹄形磁體 直線電流 環(huán)形電流 通電螺線管 地球磁場(chǎng)的分布 例2 關(guān)于磁感線的敘述正確的是 a 磁感線始于磁鐵n極 終止于s極b 磁感線是由鐵屑規(guī)則地排列而成的曲線c 磁感線上某點(diǎn)切線方向即該點(diǎn)磁場(chǎng)方向d 磁感線是為描述磁場(chǎng)引入的假想的線 實(shí)際上并不存在于磁場(chǎng)中 解析 磁感線同電場(chǎng)線一樣是一種模型 賦予它很多特性 閉合 不相交 疏密反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱 切線方向反映磁場(chǎng)的方向 答案 cd 名師點(diǎn)撥 b定義的條件是通電直導(dǎo)線必須垂直磁場(chǎng)方向放置 這是因?yàn)樵诖艌?chǎng)中某一點(diǎn) 導(dǎo)線的取向不同 它所受的磁場(chǎng)力也不同 磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)本身屬性的物理量 它的大小和方向由磁場(chǎng)本身決定 跟是否在磁場(chǎng)中放入電流 是否受磁場(chǎng)力無關(guān) 例3 一根短導(dǎo)線放入磁場(chǎng)中 電流i 長度l 受磁場(chǎng)力為f 則下列說法正確的是 a 磁感應(yīng)強(qiáng)度一定等于f il b 磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大于或等于f il c f大的地方 磁感應(yīng)強(qiáng)度b一定大d 某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與f同向 解析 定義b時(shí)是讓導(dǎo)線和b垂直的 而以上沒說明導(dǎo)線的放置方位 另外b的方向與f方向的關(guān)系是由左手定則來判斷的 應(yīng)為垂直關(guān)系 答案 b 二 磁現(xiàn)象的電本質(zhì)磁鐵的磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)都是由運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生的 這就是磁現(xiàn)象的電本質(zhì) 即分子電流假說 安培為什么會(huì)有這樣的想法呢 安培發(fā)現(xiàn)通電螺線管的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)非常相似 而螺線管是由一圈一圈的環(huán)形電流組成的 所以安培認(rèn)為磁鐵的磁場(chǎng)中具有大量的分子電流組成 分子電流如同環(huán)形電流對(duì)應(yīng)兩個(gè)磁極 這樣提出了著名的分子電流假說 他的假說能夠解釋磁化和消磁 分子電流假說的驗(yàn)證 例4 關(guān)于磁現(xiàn)象的電本質(zhì) 正確的說法是 a 磁鐵的磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)都是由運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生的b 磁體磁性消失是因?yàn)樗鼉?nèi)部的分子電流消失c 磁體被磁化過程是其內(nèi)部分子電流取向大致相同的過程d 磁就是電 電就是磁 解析 安培分子電流假說揭示了磁鐵的磁性起源 說明所有磁場(chǎng)都是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的 分子電流是原子內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)形成的 磁性消失不是失去了分子電流 電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象是聯(lián)系密切的兩種自然現(xiàn)象 但本質(zhì)是不同的 答案 ac 三 安培定則 或右手螺旋定則 專門用來判斷電流形成的磁場(chǎng)方向的方法 用于直線電流時(shí) 拇指指向電流的方向 用于環(huán)形電流和通電螺線管時(shí) 拇指指向線圈內(nèi)部磁感線的方向 例5 2010 臺(tái)灣 沿東西水平方向 上下放置的水平長直導(dǎo)線 分別通以大小相等 方向相反的電流 且o點(diǎn)位于兩導(dǎo)線之間 如圖所示 下列哪一個(gè)為o點(diǎn)的磁場(chǎng)方向 a 向東b 向西c 向南d 向北 答案 d 觸類旁通 如圖所示 一束帶電粒子沿水平方向飛過小磁針上方時(shí) 磁針的s極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn) 則這束帶電粒子可能是 a 向右飛行的正離子束b 向左飛行的正離子束c 向右飛行的負(fù)離子束d 向左飛行的負(fù)離子束 解析 小磁針n極靜止指向即是該處磁場(chǎng)方向 因此軌跡下方磁場(chǎng)由紙內(nèi)指向紙外 由安培定則判定正離子束定向運(yùn)動(dòng)方向由右向左 若為負(fù)離子則反之 答案 bc 四 磁通量1 磁通量的兩種定義定義一 bs 只適用于b與s垂直的情況 若b與s面之間的夾角為 則有 bssin 定義二 利用穿過某一面的磁感線的條數(shù) 形象化的定義 例6 如圖所示 兩個(gè)同軸放置的平面金屬圓環(huán) 條形磁鐵穿過圓心且與兩環(huán)平面垂直 則通過兩圓環(huán)的磁通量 a b間的關(guān)系是 a a bb a bc a bd 不能確定 解析 通過圓環(huán)的磁通量為穿過圓環(huán)的磁感線的條數(shù) 首先明確條形磁鐵的磁感線分布情況 另外要注意磁感線是閉合的曲線 條形磁鐵的磁感線在磁體的內(nèi)部是從s極到n極 在磁體的外部是從n極到s極 內(nèi)部有多少根磁感線 外部的整個(gè)空間就有多少根磁感線同內(nèi)部磁感線構(gòu)成閉合曲線 對(duì)兩個(gè)圓環(huán) 磁體內(nèi)部的磁感線全部穿過圓環(huán) 外部的磁感線穿過多少 磁通量就抵消多少 所以面積越大 磁通量反而越小 答案 a 名師點(diǎn)撥 大小圓環(huán)都包圍了所有的條形磁鐵的內(nèi)磁場(chǎng)和一小部分外磁場(chǎng) 磁通量是一個(gè)標(biāo)量 要注意磁通量的正負(fù)問題 假如向上穿過線圈的磁通量為正 向下穿過則為負(fù) 正負(fù)磁通量的計(jì)算遵守代數(shù)法則 2 對(duì)定義的理解 1 此式成立的條件是 b必須為勻強(qiáng)磁場(chǎng) 且灌滿整個(gè)的s 2 s不一定是某個(gè)線圈的真正面積 而是線圈在磁場(chǎng)范圍內(nèi)的面積 3 多匝數(shù)線圈 穿過線圈內(nèi)磁通量的大小與線圈匝數(shù)無關(guān) 因?yàn)椴徽摼€圈匝數(shù)多少 穿過線圈的磁感線條數(shù)相同 因而穿過線圈的磁通量相同 4 磁通量為標(biāo)量 但有正負(fù) 5 合磁通量問題 若某個(gè)平面內(nèi)有不同方向和強(qiáng)弱的磁場(chǎng)共同存在 當(dāng)計(jì)算這個(gè)面的磁通量時(shí) 先規(guī)定某個(gè)方向的磁通量為正 反方向的磁通量為負(fù) 平面內(nèi)各個(gè)方向的磁通量的代數(shù)和等于這個(gè)平面內(nèi)的磁通量 例7 如圖所示 線圈平面與水平方向夾角 60 磁感線豎直向下 線圈平面面積s 0 4m2 勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度b 0 6t 則穿過線圈的磁通量 為多少 解析 方法一把s投影到與b垂直的方向 則 b scos 0 6 0 4 cos60 wb 0 12wb方法二把b分解為平行于線圈平面的分量b 和垂直于線圈平面的分量b b 不穿過線圈 且b bcos 則 b s bcos s 0 6 0 4 cos60 wb 0 12wb方法三直接用公式運(yùn)算 注意 的含義 bssin 90 0 6 0 4 0 5wb 0 12wb 答案 0 12wb 觸類旁通 如圖所示 有一矩形線圈 一半放在有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0 2t 線圈可繞ab邊或繞cd邊轉(zhuǎn)動(dòng) 已知ab 10cm bc 20cm 求 1 在圖示位置的磁通量 2 由圖示位置繞ab轉(zhuǎn)過60 位置時(shí)的磁通量 解析 1 由公式 bs 得 0 2 0 1 0 1wb 2 10 3wb 2 繞ab轉(zhuǎn)過60 時(shí) cd恰好跟磁場(chǎng)邊界重合 所以磁通量不變 答案 1 2 10 3wb 2 2 10 3wb 一 地球的磁場(chǎng)特點(diǎn)1 地球是一個(gè)大磁體 它的n極在地理南極附近 s極在地理北極附近 2 地磁場(chǎng)b的水平分量總是由南指向北 而豎直分量在南半球是垂直地面向上 在北半球是垂直地面向下 3 在赤道上方 距地球表面相等的各點(diǎn) 磁感應(yīng)強(qiáng)度相同 且方向水平向北 例1 2011 全國 為了解釋地球的磁性 19世紀(jì)安培假設(shè) 地球的磁場(chǎng)是由繞過地心的軸的環(huán)形電流i引起的 在下列四個(gè)圖中 正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是 解析 地磁的南極在地理北極的附近 故在用安培定則判定環(huán)形電流的方向時(shí)右手的拇指必需指向南方 而根據(jù)安培定則 拇指與四指垂直 而四指彎曲的方向就是電流流動(dòng)的方向 故四指的方向應(yīng)該向西 故b項(xiàng)正確 答案 b 例2 根據(jù)安培假說的思想 認(rèn)為磁場(chǎng)是由于運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的 這種思想如果對(duì)地磁場(chǎng)也適用 而目前在地球上并未發(fā)現(xiàn)相對(duì)地球定向移動(dòng)的電荷 那么由此推斷 地球應(yīng)該 a 帶負(fù)電b 帶正電c 不帶電d 無法確定 解析 根據(jù)地球自西向東的旋轉(zhuǎn)方向及地磁場(chǎng)的分布特點(diǎn) 由安培定則可判定地球帶負(fù)電 答案 a思考 如果地磁場(chǎng)就是由地球內(nèi)部的電荷定向運(yùn)動(dòng)形成的 那么這些電荷定向移動(dòng)的方向有可能怎樣 二 磁場(chǎng)的疊加問題空間幾個(gè)磁場(chǎng)疊加以后 在某一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向即該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向只有一個(gè) 即合磁場(chǎng)方向 求該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向要應(yīng)用平行四邊形定則 例3 在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)a b c處 各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面 導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流 方向如圖 過c點(diǎn)的導(dǎo)線所受安培力的方向 a 與ab邊平行 豎直向上b 與ab邊平行 豎直向下c 與ab邊垂直 指向左邊d 與ab邊垂直 指向右邊 解析 本題考查了左手定則的應(yīng)用 導(dǎo)線a在c處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向由安培定則可判斷 即垂直ac向左 同理導(dǎo)線b在c處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直bc向下 則由平行四邊形定則 知過c點(diǎn)的合磁場(chǎng)方向平行于ab 根據(jù)左手定則可判斷導(dǎo)線c受到的安培力垂直ab邊 指向左邊 答案 c 三 微元法的應(yīng)用 例4 如圖所示 電流從a點(diǎn)流入 從b點(diǎn)流出均勻的圓銅環(huán) 兩半圓環(huán)電流大小相等 則圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 a 垂直圓環(huán)向里b 垂直圓環(huán)向外c 在圓環(huán)面內(nèi)且指向b點(diǎn)d 零 解析 可以把圓環(huán)分成若干微元 即若干小段 每一微元都可看作是線段 分別在圓心產(chǎn)生磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度為b 而每一微元都可以找到和它關(guān)于圓心對(duì)稱的另一微元 二者電流反向 根據(jù)安培定則 可知它們?cè)趫A心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度抵消 所以圓心處的總的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 答案 d 名師點(diǎn)撥 此題中的磁場(chǎng)不是常規(guī)意義上直線電流的磁場(chǎng) 應(yīng)用微元法以后 其實(shí)就變成了簡單的反向直線電流問題 這種方法在以后的學(xué)習(xí)中還會(huì)用到 一 有關(guān)磁場(chǎng)中磁感線的分布規(guī)律問題 例1 如圖所示 長通電螺線管中通以正弦交流電 一個(gè)電子 重力不計(jì) 沿著螺線管的中心軸線飛入 則電子在螺線管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)是 a 螺旋線運(yùn)動(dòng)b 沿著軸線的振動(dòng)c 勻速直線運(yùn)動(dòng)d 加速直線運(yùn)動(dòng) 解析 長直通電螺線管內(nèi)除兩端外可看作勻強(qiáng)磁場(chǎng) 另外其中心軸線恰和一條磁感線重合 所以如圖所示電子是沿著磁感線方向