高三物理第一輪復(fù)習(xí)-磁場

磁場第一課時磁場及其描述一、磁場1.磁場：一種看不見、摸不著、存在于電流或磁體周圍的特殊物質(zhì)，它傳遞著磁相互作用．2.基本性質(zhì)：磁場對處于其中的磁體、電流和運(yùn)動電荷有力的作用．3.磁場的方向：小磁針N極所受磁場力的方向，或小磁針靜止時N極所指的方向．5.地球的磁場：地球本身就是一個大磁體，4.磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：磁鐵的磁場和電流的磁場都是由電荷的運(yùn)動產(chǎn)生的．⑴地磁場的N極在地理南極附近，S極在地理北極附近．地球的地磁場兩極和地理兩極不重合，形成了磁偏角；⑵地磁場B的水平分量總是從地球南極指向北極，而豎直分量則南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下；⑶在赤道平面上，距離地球表面相等的各點，磁感應(yīng)強(qiáng)度相等，且方向均水平．地磁場的三個特點是：⑴磁感線是閉合曲線，磁體的外部是從N極到S極，內(nèi)部是從S極到N極；⑵磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱，磁感線上某點的切線方向表示該點的磁場方向；⑶磁感線是人們?yōu)榱诵蜗竺枋龃艌龆傧氲模?、磁感線1.磁感線：在磁場中畫出的一些有方向的假想曲線，使曲線上的任意一點的切線方向都跟該點的磁場方向相同，都代表磁場中該點小磁針北極受力的方向．2.磁感線的特點⑴條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場：在磁體的外部，磁感線從N極射出進(jìn)入S極，在內(nèi)部也有相同條數(shù)的磁感線(圖中未畫出)與外部磁感線銜接并組成閉合曲線．3.常見磁場的磁感線分布⑵幾種電流周圍的磁場分布①直線電流的磁場特點：無磁極、非勻強(qiáng)且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱立體圖橫截面圖縱截面圖判定：安培定則②通電螺線管的磁場特點：與條形磁鐵的磁場相似，管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場且磁場由S極指向N極，管外為非勻強(qiáng)磁場。立體圖橫截面圖縱截面圖判定：安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖判定：安培定則③環(huán)形電流的磁場特點：環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)磁場越弱?！纠}】如圖所示，帶負(fù)電的金屬環(huán)繞軸OO′以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)，在環(huán)左側(cè)軸線上的小磁針最后平衡的位置是（）A．N極豎直向上B．N極豎直向下C．N極沿軸線向左D．N極沿軸線向右【例題】如圖所示，a、b、c三枚小磁針分別放在通電螺線管的正上方、管內(nèi)和右側(cè)．當(dāng)這些小磁針靜止時，小磁針N極的指向是（）A．a(chǎn)、b、c均向左B．a(chǎn)、b、c均向右C．a(chǎn)向左，b向右，c向右D．a(chǎn)向右，b向左，c向右CC⑶定義式：三、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量1、磁感應(yīng)強(qiáng)度⑴物理意義：磁感應(yīng)強(qiáng)度B是描述磁場強(qiáng)弱和方向的物理量．⑵定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電元電流，所受的力F跟電流I和導(dǎo)線長度l的乘積Il的比值叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度．②垂直穿過單位面積的磁感線條數(shù)等于該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度．磁感應(yīng)強(qiáng)度大的地方，磁感線密，磁感應(yīng)強(qiáng)度小的地方，磁感線疏．磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量說明：①磁感應(yīng)強(qiáng)度是用比值法定義的，其大小由磁場本身的性質(zhì)決定，與放入的直導(dǎo)線的電流I的大小、導(dǎo)線的長短l的大小無關(guān)．⑷單位：特斯拉，簡稱：特，符號為T.⑸方向：磁場中某點B的方向就是該點的磁場方向，也就是放在該點的小磁針N極受力方向．說明：由定義式計算B時，通電導(dǎo)線必須垂直于磁場；若通電導(dǎo)線平行放入磁場，則不受作用力，但不能說該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不是通電導(dǎo)線所受磁場作用力的方向，而是與作用力的方向垂直．磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場強(qiáng)度E的比較：⑴電場強(qiáng)度的方向和電荷受力方向相同或相反，而磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和電流元受力方向垂直．⑵電荷在電場中一定受靜電力作用，而電流在磁場中不一定受作用力．2、勻強(qiáng)磁場⑴定義：在磁場的某個區(qū)域內(nèi)，各點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、方向都相同的磁場；⑵磁感線特點：是一組平行且等間距的直線；⑶存在：a.兩個相距很近的異名磁極之間，b.通電長直螺線管內(nèi)部：如圖所示3、磁通量⑴定義：磁場中穿過磁場某一面積S的磁感線條數(shù)，用Φ表示；⑵計算公式：Φ＝BS；⑶單位：韋伯，符號Wb，1Wb＝1T·m2.說明：磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)，其正負(fù)代表磁感線是正穿還是反穿，若正穿為正，則反穿為負(fù)．⑷對磁通量的理解①Φ＝B·S的含義Φ＝BS只適用于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S垂直的情況．當(dāng)S與垂直于B的平面間的夾角為θ時，則有Φ＝BScosθ.可理解為Φ＝B(Scosθ)，即Φ等于B與S在垂直于B方向上投影面積的乘積如圖所示；也可理解為Φ＝(Bcosθ)S，即Φ等于B在垂直于S方向上的分量與S的乘積．S不一定是某個線圈的真正面積，而是線圈在磁場范圍內(nèi)的面積．如圖所示，S應(yīng)為線圈面積的一半．②面積S的含義：③多匝線圈的磁通量：多匝線圈內(nèi)磁通量的大小與線圈匝數(shù)無關(guān)，因為不論線圈匝數(shù)多少，穿過線圈的磁感線條數(shù)相同，而磁感線條數(shù)可表示磁通量的大?。芎洗磐壳蠓ㄈ裟硞€平面內(nèi)有不同方向和強(qiáng)弱的磁場共同存在，當(dāng)計算穿過這個面的磁通量時，先規(guī)定某個方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負(fù)，平面內(nèi)各個方向的磁通量的代數(shù)和等于這個平面內(nèi)的合磁通量．4、磁場的疊加：磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，計算時與力的計算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進(jìn)行合成與分解．【例題】如圖所示，兩個同心放置的金屬圓環(huán)，條形磁鐵穿過圓心且與兩環(huán)平面垂直，通過兩圓環(huán)的磁通量Φa、Φb

的關(guān)系為()A．Φa＞ΦbB．Φa

＜ΦbC．Φa

＝ΦbD．不能確定A【例題】有一小段通電導(dǎo)線，長為1cm，電流強(qiáng)度5A，把它置于磁場中，受到的磁場力為0.1N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定是()A.B=2TB.B≤2TC.B≥2TD.以上情況均可能C【例題】在等邊三角形的三個頂點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C第二課時磁場對電流的作用一．安培力的大小和方向1、定義：磁場對電流的作用力稱為安培力．2、安培力的大?、臚＝ILBsinθ⑵磁場和電流方向垂直時：Fmax＝ILB.⑶磁場和電流方向平行時：Fmin=0注意：F不僅與B、I、L有關(guān)，還與夾角θ有關(guān)；L是有效長度，不一定是導(dǎo)線的實際長度．彎曲導(dǎo)線的有效長度L等于兩端點所連直線的長度，所以任意形狀的閉合線圈的有效長度L＝0.IBIB注意：安培力的方向垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流I所決定的平面，但磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流I不一定垂直．B與I垂直時產(chǎn)生的安培力最大．⑴用左手定則判定：伸展開左手，讓大拇指與其余四指垂直，并與手掌在同一平面內(nèi)．讓磁感線垂直穿過手心，四指指向電流方向，那么，大拇指所指方向即為通電直導(dǎo)線在磁場中的受力方向．3、安培力的方向⑵安培力的方向特點：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B和I決定的平面．【例題】判斷下面各圖F、B、I三個中未知的一個FB乙B甲IF（F垂直紙面向外）丙丙圖中磁場B的方向大致向左，具體不能確定。FI【例題】畫出圖中通電導(dǎo)線棒所受安培力的方向?！罛.B×BFF將立體圖形轉(zhuǎn)換成平面圖形4、電流間的相互作用IIII①同向電流相互吸引⑴電流間的相互作用是電流在彼此形成的磁場中受到磁場力的作用。②反向電流相互排斥⑵結(jié)論：【例題】如圖所示，用兩條一樣的彈簧秤吊著一根銅棒，銅棒所在的虛線框范圍內(nèi)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，棒中通入自左向右的電流。當(dāng)棒靜止時，彈簧秤示數(shù)為F1；若將棒中電流反向，當(dāng)棒靜止時，彈簧秤的示數(shù)為F2，且F2＞F1，根據(jù)上面所給的信息，可以確定（）

A．磁場的方向

B．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小

C．安培力的大小

D．銅棒的重力ACD【例題】如圖所示，用兩條一樣的彈簧秤吊著一根銅棒，銅棒所在的虛線框范圍內(nèi)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，棒中通入自左向右的電流。當(dāng)棒靜止時，彈簧秤示數(shù)為F1；若將棒中電流反向，當(dāng)棒靜止時，彈簧秤的示數(shù)為F2，且F2＞F1，根據(jù)上面所給的信息，可以確定（）

A．磁場的方向向里的磁場

B．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小

C．安培力的大小

D．銅棒的重力ACD【例題】如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌相距0.2m，與水平面夾角為450，金屬棒MN的質(zhì)量為0.1kg，處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場中，電源電動勢為6V，內(nèi)阻為1Ω，為使MN處于靜止?fàn)顟B(tài)，則電阻R應(yīng)為多少？(其他電阻不計)解：受力分析如圖

【例題】如圖所示，用兩根輕細(xì)金屬絲將質(zhì)量m，長為l的金屬棒a、b懸掛在c、d兩處，置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場內(nèi)。當(dāng)棒中通以從a到b的電流I后，兩懸線偏離豎直方向角處于平衡狀態(tài)。則磁感應(yīng)強(qiáng)度B為

。為了使棒平衡在該位置上，所需的最小磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為

，方向

。IlabcdB平行懸線向上通電導(dǎo)體（線圈）在安培力作用下運(yùn)動方向的判斷

1、電流元分析法：把整段電流分成很多小段直線電流，其中每一小段就是一個電流元。先用左手定則判斷出其中每小段電流元受到的安培力的方向，再判斷整段電流所受安培力的方向，從而確定導(dǎo)體的運(yùn)動方向。例：如圖把輕質(zhì)導(dǎo)線圈掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈平面。當(dāng)線圈內(nèi)通入如圖方向的電流后，判斷線圈如何運(yùn)動？NS

2、等效分析法：環(huán)形電流可等效為小磁針，條形磁鐵或小磁針也可以等效為環(huán)形電流，通電螺線管可等效為多個環(huán)形電流或條形磁鐵。例：如圖在條形磁鐵N極處懸掛一個線圈，當(dāng)線圈中通有逆時針方向的電流時，線圈將向哪個方向偏轉(zhuǎn)？NS結(jié)論：左側(cè)向外轉(zhuǎn)，右側(cè)向里轉(zhuǎn)，同時，線圈向左偏轉(zhuǎn)。3、結(jié)論法：⑴兩電流平行時無轉(zhuǎn)動趨勢，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥。⑵兩電流不平行相互作用時，有轉(zhuǎn)到相互平行且電流方向相同且靠近的趨勢。例：

4、特殊位置法：根據(jù)通電導(dǎo)體在特殊位置所受安培力的方向，判斷其運(yùn)動方向，然后推廣到一般位置。例：如圖所示，蹄形磁鐵固定，通電直導(dǎo)線AB可自由運(yùn)動，當(dāng)導(dǎo)線中通以圖示方向的電流時，俯視導(dǎo)體，導(dǎo)體AB將（AB的重力不計）A、逆時針轉(zhuǎn)動，同時向下運(yùn)動B、順時針轉(zhuǎn)動，同時向下運(yùn)動C、順時針轉(zhuǎn)動，同時向上運(yùn)動D、逆時針轉(zhuǎn)動，同時向上運(yùn)動NSI5、轉(zhuǎn)換研究對象法：對于定性分析磁體在電流磁場作用下如何運(yùn)動的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律確定磁體所受電流磁場的作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動方向。例：如圖所示，條形磁鐵平放于水平桌面上。在它的正中央上方偏右固定一根直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直?，F(xiàn)給導(dǎo)線中通以垂直紙面向內(nèi)的電流，磁鐵保持靜止，那么磁鐵受到的支持力和摩擦力如何變化？NS⑵安培力的特點①方向：安培力的方向與線圈平面垂直．②大?。喊才嗔Φ拇笮∨c通過的電流成正比．二．磁電式電流表1、基本組成部分：磁鐵和放在磁鐵兩極之間的線圈．2、工作原理⑴磁場特點①方向：沿徑向均勻輻射地分布②大?。涸诰噍S線等距離處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等．3、優(yōu)、缺點：優(yōu)點是靈敏度高，能測出很弱的電流；缺點是線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過的電流很?。潜肀P刻度特點由于導(dǎo)線在安培力作用下帶動線圈轉(zhuǎn)動，游絲變形，反抗線圈的轉(zhuǎn)動，電流越大，安培力越大，形變就越大，所以指針偏角與通過線圈的電流I成正比，表盤刻度均勻．【例