2021-2022高中物理3-1學(xué)案：第5章磁場 章末綜合提升

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE10-版權(quán)所有@高考資源網(wǎng)學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精[體系構(gòu)建]［核心速填］一、磁場的定義磁體或電流周圍存在一種特殊物質(zhì)，這種物質(zhì)能夠使磁體和磁體之間、磁體和電流之間、電流和電流之間發(fā)生力的作用，這種特殊的物質(zhì)叫作磁場。二、磁場的產(chǎn)生1．磁體周圍存在磁場；2．電流周圍存在磁場－－電流的磁效應(yīng)（1820年丹麥物理學(xué)家奧斯特首先發(fā)現(xiàn))；3．運(yùn)動(dòng)的電荷周圍存在磁場.三、磁場方向在磁場中的任一點(diǎn)，小磁針北極(N極)所受磁場力的方向,亦即小磁針靜止時(shí)北極（N極）所指的方向，就是那一點(diǎn)的磁場方向，該點(diǎn)的磁場方向與小磁針南極（S極)受力方向相反。四、安培定則應(yīng)用1．直線電流磁場方向判斷用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流的方向一致,彎曲四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向。2．環(huán)形電流的磁場方向判斷右手彎曲的四指表示電流的方向,則伸直的拇指所指的方向是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線處的磁場方向。3．通電螺線管的磁場方向判斷用右手握住螺線管，讓彎曲四指所指的方向與電流方向一致，拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向，也就是說拇指指向通電螺線管的N極(或北極).五、磁場的描述1．磁感線:如果在磁場中畫出一些有方向的假想曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都與該點(diǎn)的磁場方向相同,這樣的曲線稱為磁感線.2．磁感應(yīng)強(qiáng)度（1)定義：穿過垂直于磁感線的單位面積的磁感線條數(shù)等于該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度.用符號(hào)B表示.（2）單位：在國際單位制中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉,符號(hào)為T,1T＝1N/(A·m).(3)方向：磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場方向,也就是放在該點(diǎn)的小磁針N極受力的方向,是矢量。3．磁通量(1)定義：磁場中穿過磁場某一面積S的磁感線條數(shù)叫作穿過這個(gè)面積的磁通量。(2)計(jì)算公式:Φ＝B·S，此公式的適用條件:①勻強(qiáng)磁場；②磁感線與平面垂直。（3）單位：在國際制單位制中是韋伯,簡稱韋，符號(hào)是Wb，1Wb＝1T·m2。安培定則的應(yīng)用和磁場的疊加1．安培定則描述了電流方向與磁場方向之間的關(guān)系,應(yīng)用它可以判斷直線電流、環(huán)形電流及通電螺線管周圍磁感線的分布及方向,在應(yīng)用時(shí)，應(yīng)注意分清“因”和“果”：（1）直線電流的磁場:拇指指向“原因”即電流方向;四指指向“結(jié)果"即磁感線的環(huán)繞方向。(2）環(huán)形電流的磁場：四指指向“原因”即電流方向;拇指指向“結(jié)果”即中心軸線的磁感線方向。(3）通電螺線管的磁場：四指指向“原因"即電流方向;拇指指向“結(jié)果”即螺線管內(nèi)部沿中心軸線的磁感線方向，亦即指向螺線管的N極。2．一個(gè)其他形狀的電流(如矩形、三角形等）的磁場，從整體效果上可等效為環(huán)形電流的磁場，采用安培定則判定。也可以分成幾段直線電流判定,然后利用磁場疊加思想處理。3．磁場的疊加：磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，合成時(shí)遵從平行四邊形定則.【例1】（多選）如圖所示,紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長直絕緣導(dǎo)線L1、L2，L1中的電流方向向左，L2中的電流方向向上；L1的正上方有a、b兩點(diǎn),它們相對于L2對稱.整個(gè)系統(tǒng)處于勻強(qiáng)外磁場中，外磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，方向垂直于紙面向外.已知a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為eq\f（1，3)B0和eq\f(1,2)B0，方向也垂直于紙面向外。則（)A．流經(jīng)L1的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f（7，12）B0B．流經(jīng)L1的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f（1，12)B0C．流經(jīng)L2的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(1，12)B0D．流經(jīng)L2的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(7，12)B0AC[由對稱性可知，流經(jīng)L1的電流在a、b兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等且方向相同，設(shè)為B1,流經(jīng)L2的電流在a、b兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等但方向相反，設(shè)其大小為B2，由磁場疊加原理有B0－B1－B2＝eq\f（1,3)B0，B0－B1＋B2＝eq\f(1,2)B0，聯(lián)立解得B1＝eq\f（7，12）B0，B2＝eq\f(1，12)B0,所以A、C正確。］[一語通關(guān)］磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，當(dāng)空間存在幾個(gè)磁體（或電流）時(shí)，每一點(diǎn)的磁場為各個(gè)磁體（或電流）在該點(diǎn)產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和。磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加時(shí)遵循平行四邊形定則。［跟進(jìn)訓(xùn)練]1．如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場中，兩長直導(dǎo)線P和Q垂直于紙面固定放置，兩者之間的距離為l。在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時(shí)，紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為l的a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。如果讓P中的電流反向、其他條件不變，則a點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為(）A．0B．eq\f(\r（3）,3）B0C．eq\f（2\r（3），3)B0D．2B0C[兩長直導(dǎo)線P和Q在a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等，設(shè)為B,方向如圖甲所示，此時(shí)a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則兩磁感應(yīng)強(qiáng)度的合磁感應(yīng)強(qiáng)度B合的大小等于B0,方向與B0相反，即B0的方向水平向左，此時(shí)B＝eq\f（B0，2cos30°）＝eq\f（\r（3),3)B0；讓P中的電流反向、其他條件不變，兩長直導(dǎo)線P和Q在a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小仍為B,方向如圖乙所示，則兩磁感應(yīng)強(qiáng)度的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向豎直向上，B與B0垂直，其合磁感應(yīng)強(qiáng)度為Ba＝eq\r（B2＋B\o\al（2,0）)＝eq\f（2\r(3）,3）B0,選項(xiàng)C正確.]學(xué)習(xí)磁通量應(yīng)注意的問題1．磁通量的正負(fù)磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)之分。磁通量的正負(fù)不代表大小，只反映磁通量是怎么穿過某一平面的，若規(guī)定向里穿過某一平面的磁通量為正，則向外為負(fù)。尤其在計(jì)算磁通量變化時(shí)更應(yīng)注意.2．有效面積定義式Φ＝BS中的面積S指的是垂直于勻強(qiáng)磁場方向的面積，如果平面與磁場方向不垂直，應(yīng)取垂直磁場方向上的投影面積，即為有效面積。3．凈磁通量若穿過某一平面的磁感線既有穿出的又有穿入的，則穿過該平面的合磁通量為磁感線的凈條數(shù)，即凈磁通量.4．多匝線圈從磁通量的定義中可以看出，穿過某一面積的磁通量是由穿過該面積的磁感線條數(shù)的多少?zèng)Q定的，所以，只要n匝線圈的面積相同，放置情況也相同，則n匝線圈與單匝線圈的磁通量相同,即磁通量的大小與線圈匝數(shù)n無關(guān)?！纠?】(多選）如圖所示是等腰直角三棱柱,其中正方形ABCD的邊長為L，按圖示位置放置在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,下列說法正確的是(）A．通過ABCD平面的磁通量為BL2B．通過BCFE平面的磁通量為eq\f(\r（2)，2）BL2C．通過ADFE平面的磁通量為零D．通過整個(gè)三棱柱的磁通量為零BCD[磁感應(yīng)強(qiáng)度B和ABCD平面不垂直,根據(jù)Φ＝BScosθ知，穿過ABCD平面的磁通量為eq\f(\r(2),2)BL2，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度B和BCFE平面垂直,故B項(xiàng)正確;磁感應(yīng)強(qiáng)度B和ADFE平面平行,故通過ADFE平面的磁通量為零，C項(xiàng)正確；磁感線從ABCD平面穿入，進(jìn)入三棱柱后不終止,從BCFE平面穿出，若穿入磁通量為正,則穿出磁通量為負(fù)，故穿過整個(gè)三棱柱的磁通量為零，D項(xiàng)正確。］[一語通關(guān)]（1）對磁通量的計(jì)算式，只適用于勻強(qiáng)磁場,對非勻強(qiáng)磁場不能直接用Φ＝BS計(jì)算。(2）由于磁感線是閉合曲線，因此穿過任何一個(gè)閉合曲面的磁通量均為零.（3)穿過線圈的磁通量與磁場的強(qiáng)弱和線圈橫截面的大小有關(guān),與線圈的匝數(shù)無關(guān)。[跟進(jìn)訓(xùn)練］2．如圖所示，n匝矩形線圈abcd的面積為S，O1O2經(jīng)過ab和cd的中點(diǎn),其左邊有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.(1)求穿過線圈的磁通量;(2）若線圈從圖示位置繞O1O2轉(zhuǎn)過37°,求穿過線圈的磁通量的變化量大小；(3）若線圈從圖示位置繞O1O2轉(zhuǎn)過180°，求穿過線圈的磁通量的變化量大小。［解析]（1)根據(jù)Φ＝BS可知