四川省宜賓市一中2015-2016學年高中物理第三章磁場解讀

1、第三章第三章 磁場章末復習磁場章末復習第一部分第一部分 基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理一、磁現(xiàn)象一、磁現(xiàn)象 磁場磁場知識點一：知識點一： 磁場、磁場的方向磁場、磁場的方向所有與磁現(xiàn)象有關(guān)的相互作用，都是通過磁場發(fā)生所有與磁現(xiàn)象有關(guān)的相互作用，都是通過磁場發(fā)生的，可與電荷間的相互作用相類比的，可與電荷間的相互作用相類比1定義：磁體或電流周圍存在著一種特殊物質(zhì)，定義：磁體或電流周圍存在著一種特殊物質(zhì)，能夠傳遞磁體與磁體之間、磁體和電流之間、電流能夠傳遞磁體與磁體之間、磁體和電流之間、電流和電流之間的相互作用，這種特殊的物質(zhì)叫磁場和電流之間的相互作用，這種特殊的物質(zhì)叫磁場2磁場的基本性質(zhì)：對放入其中的磁極

2、或電流產(chǎn)生力磁場的基本性質(zhì)：對放入其中的磁極或電流產(chǎn)生力的作用的作用3磁場的產(chǎn)生：磁場的產(chǎn)生：(1)永磁體周圍存在磁場永磁體周圍存在磁場(2)電流周圍存在磁場電流周圍存在磁場電流的磁效應電流的磁效應4磁場的方向磁場的方向在磁場中的任一點，小磁針北極受力的方向規(guī)定為該點在磁場中的任一點，小磁針北極受力的方向規(guī)定為該點的磁場方向的磁場方向5電流之間的相互作用：同向電流互相吸引；反向電電流之間的相互作用：同向電流互相吸引；反向電流互相排斥流互相排斥知識點二：知識點二： 磁感線磁感線1定義：在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點的定義：在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點的切線方向都與該點的磁場方向一致

3、，這樣的曲線就叫切線方向都與該點的磁場方向一致，這樣的曲線就叫做磁感線做磁感線2幾種常見磁體的磁場幾種常見磁體的磁場3對磁感線的認識與理解對磁感線的認識與理解(1)磁感線是為了形象地研究磁場而人為假想的曲磁感線是為了形象地研究磁場而人為假想的曲線，并不是客觀存在于磁場中的真實曲線線，并不是客觀存在于磁場中的真實曲線(2)磁感線的疏密表示磁場的強弱磁感線較密的磁感線的疏密表示磁場的強弱磁感線較密的地方磁場較強，磁感線較疏的地方磁場較弱地方磁場較強，磁感線較疏的地方磁場較弱(3)磁感線不能相交，也不能相切磁感線不能相交，也不能相切(4)沒有畫磁感線的地方，并不表示那里就沒有磁沒有畫磁感線的地方，并

4、不表示那里就沒有磁場存在通過磁場中的任意一點總能而且只能畫場存在通過磁場中的任意一點總能而且只能畫出一條磁感線出一條磁感線(5)磁場中的任何一條磁感線都是閉合曲線磁場中的任何一條磁感線都是閉合曲線知識點三：知識點三： 安培定律安培定律1電流與其周圍的磁場方向：遵守右手螺旋定則即電流與其周圍的磁場方向：遵守右手螺旋定則即安培定則安培定則2電流之間的相互作用：同向電流互相吸引；反向電流之間的相互作用：同向電流互相吸引；反向電流互相排斥電流互相排斥3幾種常見磁場的區(qū)別幾種常見磁場的區(qū)別.知識點四：知識點四： 安培分子電流假說安培分子電流假說1安培分子電流假說的內(nèi)容安培分子電流假說的內(nèi)容安培認為，在原

5、子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流安培認為，在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流分分子電流，分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，分子的兩側(cè)相當子電流，分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，分子的兩側(cè)相當于兩個磁極于兩個磁極(見右圖見右圖)2安培假說對有關(guān)磁現(xiàn)象的解釋安培假說對有關(guān)磁現(xiàn)象的解釋(1)磁化：在外磁場的作用下，各個分子電流的取向變得一致，對外顯示磁化：在外磁場的作用下，各個分子電流的取向變得一致，對外顯示出磁性出磁性(2)(2)退磁：在高溫和強烈的撞擊的情況下，各個分子電流的取向變得退磁：在高溫和強烈的撞擊的情況下，各個分子電流的取向變得雜亂無章，分子電流的磁

6、場相互抵消，對外顯示出磁性雜亂無章，分子電流的磁場相互抵消，對外顯示出磁性(3)(3)磁現(xiàn)象的電本質(zhì)磁現(xiàn)象的電本質(zhì)磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由電荷的磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由電荷的運動產(chǎn)生的運動產(chǎn)生的知識點五：知識點五： 地磁場地磁場1指南針的應用證明地磁場的存在指南針的應用證明地磁場的存在2地磁體：地球是一個大磁體，地球磁體的地磁體：地球是一個大磁體，地球磁體的N極極(北極北極)位于地理南極附近，地球磁體的位于地理南極附近，地球磁體的S極極(南極南極)位于地理北極附近，但地磁極與地理極并不重位于地理北極附近，但地磁極與地理極并不重合合3地磁場：地球由于本身具有磁性而在周圍形成地

7、磁場：地球由于本身具有磁性而在周圍形成的磁場叫地磁場，地磁場很弱的磁場叫地磁場，地磁場很弱4磁偏角：小磁針的指向與正南北方向之間的夾磁偏角：小磁針的指向與正南北方向之間的夾角叫磁偏角角叫磁偏角5雖然地磁兩極與地理兩極并不重合，但它們的雖然地磁兩極與地理兩極并不重合，但它們的位置相對來說差別不是很大因此，一般我們認位置相對來說差別不是很大因此，一般我們認為：為：(1)地理南極正上方磁場方向豎直向上，地理北極地理南極正上方磁場方向豎直向上，地理北極正上方磁場方向豎直向下正上方磁場方向豎直向下(2)在赤道正上方，地磁場方向水平向北在赤道正上方，地磁場方向水平向北(3)在南半球，地磁場方向指向北上方；

8、在北半球，在南半球，地磁場方向指向北上方；在北半球，地磁場方向指向北下方地磁場方向指向北下方知識點一知識點一 安培力的方向安培力的方向1安培力：磁場對電流的作用力安培力：磁場對電流的作用力2決定安培力方向因素：電流方向和磁感應強度方?jīng)Q定安培力方向因素：電流方向和磁感應強度方向向(用左手定則判斷用左手定則判斷)3左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向電流的方向，那線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向電流的方向，那

9、么，大拇指所指方向就是通電導線在磁場中所受的安培么，大拇指所指方向就是通電導線在磁場中所受的安培力的方向力的方向二、磁場對電流的作用力-安培力 (1)安培力方向的特點：安培力方向的特點：FB，F(xiàn)I，即，即F垂直垂直B、I決定的平面決定的平面(2)當電流方向跟磁場方向不垂直時，安培力的方向當電流方向跟磁場方向不垂直時，安培力的方向仍垂直電流與磁場所決定的平面，所以仍可以用左仍垂直電流與磁場所決定的平面，所以仍可以用左手定則來判斷安培力的方向，只是磁感線不再垂直手定則來判斷安培力的方向，只是磁感線不再垂直穿過手心穿過手心知識點二知識點二 安培力大小安培力大小注意：注意：磁感應強度反映磁場本身的特征

10、磁感應強度反映磁場本身的特征，其值決定于其值決定于磁場其值與放入的檢驗電流的電流大小、導線長度、磁場其值與放入的檢驗電流的電流大小、導線長度、擺放方向、檢驗電流是否受到磁場力及檢驗電流是否擺放方向、檢驗電流是否受到磁場力及檢驗電流是否存在等均無關(guān)系存在等均無關(guān)系2安培力大小計算安培力大小計算(1)當當B、I、L兩兩垂直時，兩兩垂直時，F(xiàn)BIL.(2)若若B與與I(L)夾角為夾角為，則，則FBILsin .當通電導線與磁當通電導線與磁場垂直時，導線所受安培力最大，場垂直時，導線所受安培力最大，F(xiàn)maxBIL，當通電，當通電導線與磁場平行時，導線所受的安培力最小，導線與磁場平行時，導線所受的安培力

11、最小，F(xiàn)min0. (3)彎曲導線的有效長度彎曲導線的有效長度L，等于兩端點所連直線的，等于兩端點所連直線的長度，相應的電流方向沿長度，相應的電流方向沿L由始端流向末端由始端流向末端如圖如圖(1)所示所示；任意形狀的閉合線圈，其有效長度；任意形狀的閉合線圈，其有效長度L0，所，所以通電后在勻強磁場中，受到的安培力的矢量和一以通電后在勻強磁場中，受到的安培力的矢量和一定為零定為零如圖如圖(2)所示所示知識點一知識點一 磁感應強度磁感應強度 磁感應強度是反映磁場力的性質(zhì)的物理量，是采用比值磁感應強度是反映磁場力的性質(zhì)的物理量，是采用比值的方法來定義的，該公式是定義式而不是決定式，磁場的方法來定義的

12、，該公式是定義式而不是決定式，磁場中各處的中各處的B值是唯一確定的，與放入該點的檢驗電流的大值是唯一確定的，與放入該點的檢驗電流的大小、方向等無關(guān)實驗表明：磁場力方向是與磁場方向小、方向等無關(guān)實驗表明：磁場力方向是與磁場方向垂直的垂直的三、磁感應強度三、磁感應強度 磁通量磁通量解析：解析：根據(jù)磁感應強度的定義根據(jù)磁感應強度的定義，通電導線應為通電導線應為“在磁場中垂直于磁場方向的通電導線在磁場中垂直于磁場方向的通電導線”，只有只有在這個方向?qū)Ь€所受磁場力才最大在這個方向?qū)Ь€所受磁場力才最大，本題選項本題選項A未未注明導線放置的方向注明導線放置的方向，所以是錯誤的，若通電導，所以是錯誤的，若通電

13、導線放置方向與電流平行時，也不受磁場力作用，線放置方向與電流平行時，也不受磁場力作用，所以選項所以選項B也是錯誤的也是錯誤的，在磁場場源穩(wěn)定的情況下在磁場場源穩(wěn)定的情況下，磁場內(nèi)各點的磁感應強度磁場內(nèi)各點的磁感應強度(含大小和方向含大小和方向)都是唯一都是唯一確定的確定的，與放入該點的檢驗電流的大小、方向等與放入該點的檢驗電流的大小、方向等無關(guān)無關(guān)，選項選項C正確正確，根據(jù)左手定則根據(jù)左手定則，磁場力方向與磁場力方向與磁感應強度的方向垂直磁感應強度的方向垂直，選項選項D錯誤錯誤答案答案：C1定義：磁感應強度定義：磁感應強度B與垂直于磁場方向的面積與垂直于磁場方向的面積S的乘積叫做穿過這個面的磁

14、通量的乘積叫做穿過這個面的磁通量2定義式：定義式：BS.注意：注意：公式公式BS中的中的B應是勻強磁場的磁感應強應是勻強磁場的磁感應強度度，S是與磁場方向垂直的面積是與磁場方向垂直的面積，因此可以理解為因此可以理解為BS.如果平面與磁場方向不垂直如果平面與磁場方向不垂直，應把面積應把面積S投影到與磁場垂直的方向上投影到與磁場垂直的方向上，求出投影面積，求出投影面積S，代入到代入到BS中計算中計算，應避免硬套公式應避免硬套公式BSsin 或或BScos .知識點二知識點二 磁通量磁通量3單位單位在國際單位制中，磁通量的單位是韋伯，簡稱韋在國際單位制中，磁通量的單位是韋伯，簡稱韋符號：符號：Wb，

15、1 Wb1 Tm2.4磁通密度：由磁通密度：由BS得得B，B叫做磁通密度叫做磁通密度單位：單位：Wb/m2，單位關(guān)系：，單位關(guān)系：1 T1 Wb/m21 N/(Am)注意：注意：(1)磁通量是標量磁通量是標量，但有正、負；當磁感線從某一平但有正、負；當磁感線從某一平面穿入時面穿入時，若規(guī)定，若規(guī)定為正值為正值，則磁感線從另一面穿入時，則磁感線從另一面穿入時，為負值為負值(2)磁通量是表示穿過某平面的磁感線的條數(shù)的多少磁通量是表示穿過某平面的磁感線的條數(shù)的多少，在今在今后的應用中往往會根據(jù)穿過平面的凈磁感線條數(shù)的多少來定后的應用中往往會根據(jù)穿過平面的凈磁感線條數(shù)的多少來定性判斷穿過該面的性判斷穿

16、過該面的的大小的大小1洛倫茲力：運動電荷在磁場中受到的作用力稱為洛倫茲力洛倫茲力：運動電荷在磁場中受到的作用力稱為洛倫茲力2洛倫茲力的大小：洛倫茲力的大?。篺=qvBsin,為速度方向與磁場方向的夾角。為速度方向與磁場方向的夾角。3洛倫茲力的方向：由左手定則確定洛倫茲力的方向：由左手定則確定伸出左手，拇指和四指垂直且伸出左手，拇指和四指垂直且在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，四指指向正電荷運動的方向在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，四指指向正電荷運動的方向(或或負電荷運動的反方向負電荷運動的反方向)，則大拇指指示的就是運動電荷受力的方向，則大拇指指示的就是運動電荷受力的方向4決定洛倫茲力方

17、向的因素有三個，電荷的電性決定洛倫茲力方向的因素有三個，電荷的電性(正、負正、負)、速度方向、磁、速度方向、磁感應強度的方向判斷負電荷在磁場中運動受到的洛倫茲力的方向時，四感應強度的方向判斷負電荷在磁場中運動受到的洛倫茲力的方向時，四指要指向負電荷的相反方向，也就是電流的方向指要指向負電荷的相反方向，也就是電流的方向四、磁場對運動電荷的作用力四、磁場對運動電荷的作用力-洛倫茲力洛倫茲力知識點一知識點一 洛倫茲力洛倫茲力知識點二知識點二 帶電離子在磁場中的運動帶電離子在磁場中的運動 第二部分第二部分 專題知識分析專題知識分析專題一安培力的分析與計算問題專題一安培力的分析與計算問題 1.分析在安培

18、力作用下通電導體運動情況的一般步驟分析在安培力作用下通電導體運動情況的一般步驟 畫出通電導線所在處的磁感線方向及分布情況畫出通電導線所在處的磁感線方向及分布情況 用左手定則確定各段通電導線所受安培力用左手定則確定各段通電導線所受安培力 據(jù)初速度方向結(jié)合牛頓定律確定導體運動情況據(jù)初速度方向結(jié)合牛頓定律確定導體運動情況 2注意事項：注意事項： (1)通電導線在磁場中受到的安培力的大小與導線放置的通電導線在磁場中受到的安培力的大小與導線放置的角度有關(guān)，導線的長度應取導線垂直于磁場方向的長度即角度有關(guān)，導線的長度應取導線垂直于磁場方向的長度即有效長度有效長度 (2)安培力的方向總垂直于安培力的方向總垂

19、直于B和和L所決定的平面因此在將所決定的平面因此在將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖時應正確畫出各力的方向立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖時應正確畫出各力的方向 例例1如圖所示，在與水平方向成如圖所示，在與水平方向成60角的光滑金屬導軌角的光滑金屬導軌間連一電源，在相距間連一電源，在相距1 m的平行導軌上放一重為的平行導軌上放一重為3 N的金的金屬棒屬棒ab，棒上通過，棒上通過3 A的電流，磁場方向豎直向上，這時的電流，磁場方向豎直向上，這時棒恰好靜止求：棒恰好靜止求： (1)勻強磁場的磁感應強度大小勻強磁場的磁感應強度大小 (2)ab棒對導軌的壓力大小棒對導軌的壓力大小 (3)若要使若要使B取值最小，其方向應如何調(diào)整？

20、并求出最小值取值最小，其方向應如何調(diào)整？并求出最小值 解：解：(1)棒靜止時，其受力如圖所示棒靜止時，其受力如圖所示 則有：則有：FGtan 60，即，即BILGtan 60，B1.73T. (2)ab棒對導軌的壓力棒對導軌的壓力N與與N大小相等，大小相等， Ncos600G，所以，所以NN6 N. (3)若要使若要使B取值最小，即安培力取值最小，即安培力F最小，顯然當最小，顯然當F平行于斜平行于斜面向上時，面向上時，F(xiàn)有最小值，此時有最小值，此時B應垂直斜面向上，且有：應垂直斜面向上，且有：FGsin 60. 所以所以BminILGsin 60，Bmin=0.86T.專題二專題二 磁場對運動

21、電荷的作用磁場對運動電荷的作用 1帶電粒子在無界勻強磁場中的運動：完整的圓周運動帶電粒子在無界勻強磁場中的運動：完整的圓周運動 2帶電粒子在有界勻強磁場中的運動：部分圓周運動帶電粒子在有界勻強磁場中的運動：部分圓周運動(偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)) 解題一般思路和步驟：解題一般思路和步驟： 利用輔助線確定圓心利用輔助線確定圓心 利用幾何關(guān)系確定和計算軌道半徑利用幾何關(guān)系確定和計算軌道半徑 利用有關(guān)公式列方程求解利用有關(guān)公式列方程求解 例題例題2：(2013廣東高考廣東高考)(多選多選)兩個初速度大小相同的同兩個初速度大小相同的同種離子種離子a和和b，從，從O點沿垂直磁場方向進入勻強磁場，最后點沿垂直磁場方向進入

22、勻強磁場，最后打到屏打到屏P上不計重力，下列說法正確的有上不計重力，下列說法正確的有( ) Aa、b均帶正電均帶正電 Ba在磁場中飛行的時間比在磁場中飛行的時間比b的短的短 Ca在磁場中飛行的路程比在磁場中飛行的路程比b的短的短 Da在在P上的落點與上的落點與O點的距離比點的距離比b的近的近AD專題三專題三 帶電粒子在復合場中的運動帶電粒子在復合場中的運動 1復合場：電場、磁場、重力場共存，或其中兩場共存復合場：電場、磁場、重力場共存，或其中兩場共存 2組合場：電場和磁場各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊組合場：電場和磁場各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊或在同一區(qū)域，電場、磁場交替出現(xiàn)或在同一區(qū)域，電場

23、、磁場交替出現(xiàn) 3三種場的比較：三種場的比較： 4.復合場中粒子重力是否考慮的三種情況復合場中粒子重力是否考慮的三種情況. （1）對于微觀粒子，如電子、質(zhì)子、離子等，因為其重）對于微觀粒子，如電子、質(zhì)子、離子等，因為其重力一般情況下與電場力或磁場力相比太小，可以忽略；而力一般情況下與電場力或磁場力相比太小，可以忽略；而對于一些實際物體，如帶電小球、液滴、金屬塊等一般考對于一些實際物體，如帶電小球、液滴、金屬塊等一般考慮其重力慮其重力. （2）在題目中有明確說明是否要考慮重力的，這種情況）在題目中有明確說明是否要考慮重力的，這種情況按題目要求處理比較正規(guī)，也比較簡單按題目要求處理比較正規(guī)，也比較

24、簡單. （3）不能直接判斷是否要考慮重力的，在受力分析與運）不能直接判斷是否要考慮重力的，在受力分析與運動分析時，要結(jié)合運動狀態(tài)確定是否要考慮重力動分析時，要結(jié)合運動狀態(tài)確定是否要考慮重力. 5.具體應用具體應用 (1)速度選擇器速度選擇器. 平行板中電場強度平行板中電場強度E和磁感應強度和磁感應強度B互相垂直，這種裝互相垂直，這種裝置能把具有一定速度的粒子選擇出來，所以叫速度選擇器置能把具有一定速度的粒子選擇出來，所以叫速度選擇器 帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是：帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是：qvBqE即即vE/B （2）磁流體發(fā)電機）磁流體發(fā)電機. 磁流體發(fā)電

25、機是一項新興技術(shù)，它可以把內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化磁流體發(fā)電機是一項新興技術(shù)，它可以把內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能為電能. 根據(jù)左手定則，如下圖可知根據(jù)左手定則，如下圖可知B是發(fā)電機的正極是發(fā)電機的正極. 磁流體發(fā)電機兩極間的距離為磁流體發(fā)電機兩極間的距離為L，等離子體的速度為，等離子體的速度為v，磁場的磁感應強度為磁場的磁感應強度為B，則兩極板間能達到的最大電勢差，則兩極板間能達到的最大電勢差UBLv. （3）電磁流量計）電磁流量計. 工作原理：如圖所示，圓形導管直徑為工作原理：如圖所示，圓形導管直徑為d，用非磁性材料，用非磁性材料制成，導電液體在管中向左流動，導電液體中的自由電荷制成，導電液體在管中向左流動，導電液體中的自由電荷（正、負離子），在洛倫茲力的作用下橫向偏轉(zhuǎn)，（正、負離子），在洛倫茲力的作用下橫向偏轉(zhuǎn)，a、b間間出現(xiàn)電勢差，形成電場，當自由電荷所受的電場力和洛倫出現(xiàn)電勢差，形成電場，當自由電荷所受的電場力和洛倫茲力平衡時，茲力平衡時，a、b間的電勢差就保持穩(wěn)定，即間的電勢差就保持穩(wěn)定，即qvBqEqu/d，所以，所以vU/(Bd)，因此液體流量：即，因此液體流量：即QSvdU/4BdU/4B.(4)質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀構(gòu)造：如圖由離子源、加速電場、偏轉(zhuǎn)電場和照相底構(gòu)造：如圖由離子源、加速電場