高考物理專(zhuān)題復(fù)習(xí)講義：專(zhuān)題十一磁場(chǎng)

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載知識(shí)網(wǎng)絡(luò):安培分子電流假說(shuō)本章在介紹了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)的基礎(chǔ)上，主要討論了磁場(chǎng)的描述方法（定義了磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量等概念，引入了磁感線(xiàn)這個(gè)工具）和磁場(chǎng)產(chǎn)生的作用（對(duì)電流的安培力作用，對(duì)通電線(xiàn)圈 的磁力矩作用和對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的洛侖茲力作用）及相關(guān)問(wèn)題。其中磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁 通量是電磁學(xué) 的基本概念，應(yīng)認(rèn)真理解；載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的平衡、加速運(yùn)動(dòng)，帶電粒子 在洛侖茲力作用 下的圓周運(yùn)動(dòng)等內(nèi)容應(yīng)熟練掌握；常見(jiàn)磁體周?chē)鸥芯€(xiàn)的空間分布觀(guān)念的 建立，常是解決有 關(guān)問(wèn)題的關(guān)鍵，應(yīng)注意這方面的訓(xùn)練。單元切塊：按照考綱的要求，本章內(nèi)容可以分成三部分，即：基本概念安培力；洛倫茲力 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；

2、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。其中重點(diǎn)是對(duì)安培力、洛倫茲力的理解、熟練解決通電直導(dǎo)線(xiàn)在復(fù)合場(chǎng)中的平衡和運(yùn)動(dòng)問(wèn)題、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。難點(diǎn)是帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。知識(shí)點(diǎn)、能力點(diǎn)提示學(xué)習(xí)必備歡迎下載.通過(guò)有關(guān)磁場(chǎng)知識(shí)的歸納，使學(xué)生對(duì)磁場(chǎng)有較全面的認(rèn)識(shí)，并在此基礎(chǔ)上理解磁現(xiàn)象電本質(zhì)；.介紹磁性材料及其運(yùn)用，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)聯(lián)系實(shí)際的能力；.磁感應(yīng)強(qiáng)度B的引入，體會(huì)科學(xué)探究方法； 通過(guò)安培力的知識(shí)，理解電流表的工作原理; 通過(guò)安培力的公式 F=IlBsin 0的分析推理，開(kāi)闊學(xué)生思路，培養(yǎng)學(xué)生思維能力；通過(guò)安培 力 在電流表中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的意識(shí)和能力；.

3、通過(guò)洛侖茲力的引入，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力；.通過(guò)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)及回旋加速器的介紹，調(diào)動(dòng)學(xué)生思考的積極性及思維習(xí)慣的培養(yǎng)，并開(kāi)闊思路?；靖拍畎才嗔虒W(xué)目標(biāo)：.掌握電流的磁場(chǎng)、安培定則；了解磁性材料，分子電流假說(shuō).掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁感線(xiàn)，知道地磁場(chǎng)的特點(diǎn).掌握磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線(xiàn)的作用，安培力，左手定則. 了解磁電式電表的工作原理.能夠分析計(jì)算通電直導(dǎo)線(xiàn)在復(fù)合場(chǎng)中的平衡和運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。教學(xué)重點(diǎn)：磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線(xiàn)的作用，安培力教學(xué)難點(diǎn)：通電直導(dǎo)線(xiàn)在復(fù)合場(chǎng)中的平衡和運(yùn)動(dòng)問(wèn)題教學(xué)方法：講練結(jié)合，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)教學(xué)過(guò)程：一、基本概念.磁場(chǎng)的產(chǎn)生磁極周?chē)写艌?chǎng)。電流周?chē)写艌?chǎng)（奧斯特）。安培提出分子電流假

4、說(shuō)（又叫磁性起源假說(shuō)），認(rèn)為磁極的磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)都是由電荷的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。（但這并不等于說(shuō)所有磁場(chǎng)都是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的，因?yàn)辂溈怂鬼f發(fā)現(xiàn)變化 的電場(chǎng)也能產(chǎn)生磁場(chǎng)。）變化的電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生磁場(chǎng)。學(xué)習(xí)必備歡迎下載.磁場(chǎng)的基本性質(zhì)磁場(chǎng)對(duì)放入其中的磁極和電流有磁場(chǎng)力的作用（對(duì)磁極一定有力的作用；對(duì)電流只是可 能有力的作用，當(dāng)電流和磁感線(xiàn)平行時(shí)不受磁場(chǎng)力作用）。這一點(diǎn)應(yīng)該跟電場(chǎng)的基本性質(zhì)相比較。3磁場(chǎng)力的方向的判定磁極和電流之間的相互作用力（包括磁極與磁極、電流與電流、磁極與電流），都是運(yùn)動(dòng)電荷之間通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的相互作用。因此在分析磁極和電流間的各種相互作用力的方向時(shí)， 不要再沿用初中學(xué)過(guò)的“同名磁極

5、互相排斥，異名磁極互相吸引”的結(jié)論（該結(jié)論只有在一個(gè)磁體在另一個(gè)磁體外部時(shí)才正確），而應(yīng)該用更加普遍適用的：“同向電流互相吸引， 反向 電流互相排斥”，或用左手定則判定。.磁感線(xiàn)用來(lái)形象地描述磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁場(chǎng)方向和強(qiáng)弱的曲線(xiàn)。磁感線(xiàn)上每一點(diǎn)的切線(xiàn)方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，也就是在該點(diǎn)小磁針靜止時(shí)弱。磁感線(xiàn)是封閉曲線(xiàn)（和靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)/、同）要熟記常見(jiàn)的幾種磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)：/x x x 犬注必）N極的指向。磁感線(xiàn)的疏管表示磁場(chǎng)的強(qiáng)OWxtAA /J k地球磁場(chǎng)為1； /條格磁鐵-+磁感線(xiàn)分布環(huán)瑙電流的個(gè)通、直導(dǎo)線(xiàn)牌嵯物 少、通電環(huán)行導(dǎo)線(xiàn)周?chē)袍?一X / /1墳0一磁感鼓分布安培定則蹄形磁鐵直線(xiàn)電澹

6、的磁場(chǎng)務(wù) ”箱猛安培定則磁場(chǎng)通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)學(xué)習(xí)必備歡迎下載安培定則（右手螺旋定則）：對(duì)直導(dǎo)線(xiàn)，四指指磁感線(xiàn)方向；對(duì)環(huán)行電流，大拇指指中 心軸線(xiàn)上的磁感線(xiàn)方向；對(duì)長(zhǎng)直螺線(xiàn)管大拇指指螺線(xiàn)管內(nèi)部的磁感線(xiàn)方向。.磁感應(yīng)強(qiáng)度B=F （條件是勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，或 AL很小，并且L，B ）。IL磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量。單位是特斯拉，符號(hào)為 T, 1T=1N/ （A m） =1kg/ （A s2）.磁通量如果在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面， 其面積為S,則定義 B與S的乘積為穿過(guò)這個(gè)面的磁通量， 用表示。是標(biāo)量，但是有方向（進(jìn)該面或出該面）（ 單位為韋伯，符號(hào)為 Wb。1Wb=iT m2=1V

7、 s=1kg m2/ （A s2）?？梢哉J(rèn)為穿過(guò)某個(gè)面的磁感線(xiàn)條數(shù)就是磁通量。在勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感線(xiàn)垂直于平面的情況下，3=與，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度又叫磁通密度。在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng) B與S的夾角為a時(shí)，有 蟲(chóng)=3陰所”。二、安培力（磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力）1.安培力方向的判定（1）用左手定則。 TOC o 1-5 h z （2）用“同性相斥，異性相吸”（只適用于磁鐵之間或磁體位于螺線(xiàn)管外部時(shí)）。（3）用“同向電流相吸，反向電流相斥”（反映了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)）。可以把條形磁鐵等效為長(zhǎng)直螺線(xiàn)管（不要把長(zhǎng)直螺線(xiàn)管等效為條形磁鐵）?！纠?】磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力大小為F= BIL （注意：L為有效長(zhǎng)度，電流與磁場(chǎng)方向應(yīng)）.

8、F的方向可用 定則來(lái)判定.試判斷下列通電導(dǎo)線(xiàn)的受力方向.XXXX.XXX.BI B學(xué)習(xí)必備歡迎下載試分別判斷下列導(dǎo)線(xiàn)的電流方向或磁場(chǎng)方向或受力方向.【例2】如圖所示，可以自由移動(dòng)的豎直導(dǎo)線(xiàn)中通有向下的電流，不計(jì)通電導(dǎo)線(xiàn) 的重力，僅在磁場(chǎng)力作用下，導(dǎo)線(xiàn)將如何移動(dòng)？【例3】 條形磁鐵放在粗糙水平面上，正中的正上方有一導(dǎo)線(xiàn)，通有圖示方向的電流后，磁鐵對(duì)水平面的壓力將會(huì) （增大、減小還是不變？）。水平面對(duì)磁鐵的摩擦力大小為?！纠?】 如圖在條形磁鐵 N極附近懸掛一個(gè)線(xiàn)圈，當(dāng)線(xiàn)圈中通有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鲿r(shí)，線(xiàn)圈將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)?【例5】 電視機(jī)顯象管的偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈示意圖如右，即時(shí)電流方向如圖所示。該時(shí)刻由里向

9、 外射出的電子流將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)？2.安培力大小的計(jì)算F = BLIsina （ a為B、L間的夾角）高中只要求會(huì)計(jì)算a =0 （不受安培力）和 a =90兩種情況?！纠?】 如圖所示，光滑導(dǎo)軌與水平面成a角，導(dǎo)軌寬L。勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bo金屬桿長(zhǎng)也為 L ,質(zhì)量為 m,水平放在導(dǎo)軌上。當(dāng)回路總電流為Ii時(shí)，金屬桿正好能靜止。求：B至少多大？這時(shí) B的方向如何？若保持 B的大小不變而將 B的方向改為豎直向上，應(yīng)把回路總電流12調(diào)到多大才能使金屬桿保持靜止？【例7】如圖所示，質(zhì)量為 m的銅棒搭在U形導(dǎo)線(xiàn)框右端，棒長(zhǎng)和框?qū)捑鶠?L,磁感應(yīng) 強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向下。電鍵閉合后，在磁場(chǎng)力作

10、用下銅棒被平拋出去， 下落 h后的水平位移為s。求閉合電鍵后通過(guò)銅棒的電荷量 Q?！纠?】如圖所示，半徑為 R、單位長(zhǎng)度電阻為 人的均勻?qū)w環(huán)固定在水平面上，圓環(huán)中心為O,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于水平面方向向下，磁感應(yīng)弓11度為Bo平行于直徑 MON的導(dǎo)體桿,沿垂直于桿的方向向右運(yùn)動(dòng)。桿的電阻可以忽略不計(jì)，桿于圓環(huán)接觸良好。某時(shí)刻，桿的 位置如圖，/ aOb=2 0 ,速度為v,求此時(shí)刻作用在桿上的安培力的大小。學(xué)習(xí)必備歡迎下載【例9】如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌間的距離為0.4 m,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為37 ,磁感應(yīng)弓雖度為0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面斜向上，兩根電阻均為 10、重均為0.1

11、N的金屬桿ab、cd水平地放在導(dǎo)軌上，桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3,導(dǎo)軌的電阻可以忽略.為使ab桿能靜止在導(dǎo)軌上，必須使 cd桿以多大的速率 沿斜面向上運(yùn)動(dòng)？【例10如圖所示是一個(gè)可以用來(lái)測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的裝置：一長(zhǎng)方體絕緣容器內(nèi)部高為L(zhǎng),厚為d,左右兩管等高處裝有兩根完全相同的開(kāi)口向上的管子a、b,上、下兩側(cè)裝有電極 C （正極）和D （負(fù)極）并經(jīng)開(kāi)關(guān) S與電源 連接，容器中注滿(mǎn)能導(dǎo)電的液體，液體的密度為p ;將容器置于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，豎直管子a、b中的液面高度相同，開(kāi)關(guān)S閉合后，a、b管中液面將出現(xiàn)高度差。若當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，a、b管中液面將出現(xiàn)高度差為h,

12、電路中電流表的讀數(shù)為 I,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小?！纠?0】安培秤如圖所示，它的一臂下面掛有一個(gè)矩形線(xiàn)圈，線(xiàn)圈共有N匝，它的下部懸在均勻磁場(chǎng) B內(nèi)，下邊一段長(zhǎng)為L(zhǎng),它與B垂直。當(dāng)線(xiàn)圈的導(dǎo)線(xiàn)中通有電流 I時(shí), 調(diào)節(jié)祛碼使兩臂達(dá)到平衡；然后使電流反向，這時(shí)需要在一臂上加質(zhì)量為m的祛碼，才能使兩臂再達(dá)到平衡。求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。、與地磁場(chǎng)有關(guān)的電磁現(xiàn)象綜合問(wèn)題.地磁場(chǎng)中安培力的討論【例11】已知北京地區(qū)地磁場(chǎng)的水平分量為3.0X 10-5t.若北京市一高層建筑安裝了高100m的金屬桿作為避雷針，在某次雷雨天氣中，某一時(shí)刻的放電電流為10%,此時(shí)金屬桿所受培力的方向和大小如何？磁力矩又是多大？.地磁場(chǎng)

13、中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象【例12】繩系衛(wèi)星是系留在航天器上繞地球飛行的一種新型衛(wèi)星，可以用來(lái)對(duì)地球的大氣層進(jìn)行直接探測(cè)； 系繩是由導(dǎo)體材料做成的，又可以進(jìn)行地球空間磁場(chǎng)電離層的探測(cè)；系繩在運(yùn)動(dòng)中又可為衛(wèi)星和牽引它的航天器提供電力.如何測(cè)地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向一冬地磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)在北半球朝向偏北并傾斜指向地面，在南半球朝X X X X向偏北并傾斜指向天空，且磁傾角的大小隨緯度的變化而變化.若測(cè) 乂 丁 之K K 居 居出地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平分量和豎直分量，即可測(cè)出磁感應(yīng)強(qiáng)度 w v v v，一、一戶(hù)的大小和萬(wàn)向.學(xué)習(xí)必備歡迎下載【例13】測(cè)量地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方法很多，現(xiàn)介紹一種有趣的方法如圖所示

14、為北半球一條自西向東的河流，河兩岸沿南北方向的 A、B兩點(diǎn)相距為d.若測(cè)出一東XXXX水漳方育XXXXXXXX河水流速為v, A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差為 U,即能測(cè)出此地的磁感應(yīng) 強(qiáng)度的垂直分量 B1.因?yàn)楹铀锌傆幸欢康恼?、?fù)離子，在地磁場(chǎng)洛侖茲力的作 用下，正離子向 A點(diǎn)偏轉(zhuǎn)，正、負(fù)離子向 B點(diǎn)偏轉(zhuǎn)，當(dāng) A、B間 電勢(shì)差達(dá)到一定值時(shí)，負(fù)離子所受電場(chǎng)力與洛侖茲力平衡，離子 不同偏轉(zhuǎn)，即UU一q = Bqv,故 B1 =.ddv如圖所示，在測(cè)過(guò) B,的地方將電阻為 R、面積為S的矩形線(xiàn)圈的AD邊東西方向放置，線(xiàn)圈從水平轉(zhuǎn)到豎直的過(guò)程中，測(cè)出通過(guò)線(xiàn)圈 某一截面的電量 Q,穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量先是B,從正

15、面穿過(guò)，繼而變?yōu)锽從反面穿過(guò)，那么電量Qm&=UJ%+B)SRR R22B=、：B_l +B ，磁傾角e=argtgB-B/四、針對(duì)訓(xùn)練:1.下列說(shuō)法中正確的是A.磁感線(xiàn)可以表示磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)弱B.磁感線(xiàn)從磁體的 N極出發(fā)，終止于磁體的S極C.磁鐵能產(chǎn)生磁場(chǎng)，電流也能產(chǎn)生磁場(chǎng)N極一定指向通電D.放入通電螺線(xiàn)管內(nèi)的小磁針，根據(jù)異名磁極相吸的原則，小磁針的 螺線(xiàn)管的S極.關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是A.由8=互可知，B與F成正比，與IL成反比IL學(xué)習(xí)必備歡迎下載B.由B=E可知，一小段通電導(dǎo)體在某處不受磁場(chǎng)力，說(shuō)明此處一定無(wú)磁場(chǎng)ILC.通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受力越大，說(shuō)明磁場(chǎng)越強(qiáng)D.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方

16、向就是該處電流受力方向.一束電子流沿x軸正方向高速運(yùn)動(dòng)，如圖所示，則電子流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在 點(diǎn)P處的方向是A.沿y軸正方向B.沿y軸負(fù)方向C.沿z軸正方向D.沿z軸負(fù)方向突然發(fā)現(xiàn)小磁針N極向東偏轉(zhuǎn)，由此可.在地球赤道上空有一小磁針處于水平靜止?fàn)顟B(tài), 知A.一定是小磁針正東方向上有一條形磁鐵的N極靠近小磁針B. 一定是小磁針正東方向上有一條形磁鐵的S極靠近小磁針C.可能是小磁針正上方有電子流自南向北水平通過(guò)D.可能是小磁針正上方有電子流自北向南水平通過(guò).兩根長(zhǎng)直通電導(dǎo)線(xiàn)互相平行， 電流方向相同.它們的截面處于一個(gè)等邊三角形 ABC 的A和B處.如圖所示，兩通電導(dǎo)線(xiàn)在 C處的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值都是

17、B,則C處 磁場(chǎng)的總磁感應(yīng)強(qiáng)度是A.2BB.BC.0D. 3B.磁鐵在高溫下或者受到敲擊時(shí)會(huì)失去磁性，根據(jù)安培的分子電流假說(shuō)，其原因是A.分子電流消失B.分子電流的取向變得大致相同C.分子電流的取向變得雜亂D.分子電流的強(qiáng)度減弱.根據(jù)安培假說(shuō)的思想，認(rèn)為磁場(chǎng)是由于電荷運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，這種思想對(duì)于地磁場(chǎng)也適用, 而目前在地球上并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)相對(duì)于地球定向移動(dòng)的電荷，那么由此判斷，地球應(yīng)該（）A.帶負(fù)電 B.帶正電C.不帶電D.無(wú)法確定.關(guān)于垂直于磁場(chǎng)方向的通電直導(dǎo)線(xiàn)所受磁場(chǎng)作用力的方向，正確的說(shuō)法是A.跟電流方向垂直，跟磁場(chǎng)方向平行學(xué)習(xí)必備歡迎下載B.跟磁場(chǎng)方向垂直，跟電流方向平行C.既跟磁場(chǎng)方向垂直，

18、又跟電流方向垂直D.既不跟磁場(chǎng)方向垂直，又不跟電流方向垂直9.如圖所示，直導(dǎo)線(xiàn)處于足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，與磁感線(xiàn)成。=30角，導(dǎo)線(xiàn)中通過(guò)的電流為I,為了增大導(dǎo)線(xiàn)所受的磁場(chǎng)力， 可采取下列四種辦法， 其中不正確的是A.增大電流IB.增加直導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度C.使導(dǎo)線(xiàn)在紙面內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)30。D.使導(dǎo)線(xiàn)在紙面內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)6010.如圖所示，線(xiàn)圈abcd邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)i、L2,通過(guò)的電流為I,當(dāng)線(xiàn)圈繞 OO軸轉(zhuǎn)過(guò)0 角時(shí)A.通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量是BL1L2COS 0B. ab邊受安培力大小為 BILi cos 0C.ad邊受的安培力大小為 BIL2COS 0D.線(xiàn)圈受的磁力矩為 BIL iL2cos 011.如圖所示，一金屬直桿 MN兩端接有導(dǎo)線(xiàn)，懸掛于線(xiàn)圈上方， 豎直平面內(nèi)，為使 M N垂直紙面向外運(yùn)動(dòng)，可以A.將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負(fù)極B.將b、d端接在電源正極，a、c端接在電源負(fù)極C.將a、d端接在電源正極，b、c端