高三物理《磁場及其描述》

磁場及其描述（1）磁場是存在于磁體、電流周圍空間的一種特殊物質(zhì)。（2）磁場的方向:規(guī)定在磁場中任一點,小磁針N極所受磁場力方向，就是那點的磁場方向。（3）磁場的基本性質(zhì)：磁場對放入其中的磁體，電流和運動電荷都有力的作用。一.磁場（4）磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：最早揭示磁現(xiàn)象電本質(zhì)的假說是安培分子電流假說，磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由運動電荷產(chǎn)生的。未被磁化時被磁化后一根軟鐵棒

（5）磁性材料：物質(zhì)可分為順磁性物質(zhì)、抗磁性物質(zhì)和鐵磁性物質(zhì)三類，通常所說的磁性材料是指鐵磁性物質(zhì)，按去磁難易程度分為弱磁性物質(zhì)和強磁性物質(zhì)。（1）引入：在磁場中畫出一些表示磁場強弱和方向的曲線。（2）規(guī)定：磁感線上每一點的切線方向表示該點的磁場方向，磁感線的疏密定性地表示磁場的強弱。（3）特點：①磁感線在磁體外部由N極到S極，內(nèi)部由S極到N極。即磁感線是閉合曲線。②磁感線不相交。二.磁感線（4）勻強磁場：若某個區(qū)域里磁感應強度大小相等、方向相同,則該區(qū)域的磁場叫做勻強磁場，它的磁感線是稀密均勻的平行直線。（5）幾種常見磁場的磁感線分布如圖所示。條形磁鐵蹄形磁鐵①直線電流的磁感線

直線電流的磁感線方向可以用安培定則（也叫右手螺旋定則）來判定。（6）電流磁場直線電流

正視仰視俯視立體②環(huán)形電流的磁場

方向：用安培定則（也叫右手螺旋定則）判斷。②環(huán)形（線圈）電流

一個通電的線圈的磁場與小磁針相似，故可看成小磁針來處理。俯視正視

通電螺線管的磁感線方向

也可用安培定則來判定。③通電螺線管的磁感線

一個通電螺線管產(chǎn)生的磁場與條形磁鐵相似。③通電螺線管（7）磁感線的特性：ABC磁感線的切向表磁場的方向磁感線的疏密表磁場的強弱磁感線不相交、不中斷磁感線是一簇閉合曲線，它沒有頭和尾磁感線是假想的，實際中不存在的（注意與電場線比較）

1.關于磁場和磁感線，下列說法中正確的是（）

A.磁感線總是從磁體N極出發(fā)到磁體S極終止

B.磁感線的疏密程度描述了磁場的強弱

C.磁場中某點磁場方向與可以自由轉(zhuǎn)動的小磁針在該點靜止時N極所指的方向相同

D.磁場中某處磁感應強度方向與通電導線在該處所受的安培力方向相同BC4.如圖8-1-7所示，彈簧測力計下掛一條形磁鐵，條形磁鐵的N極的一部分位于未通電的螺線管內(nèi)，下列說法中正確的是（）ACA.若將a接電源正極，b接電源負極，彈簧測力計示數(shù)將減小B.若將a接電源正極，b接電源負極，彈簧測力計示數(shù)將增大C.

若將a接電源負極，b接電源正極，彈簧測力計示數(shù)將增大D.若將a接電源負極，b接電源正極，彈簧測力計示數(shù)將減小【補充1】如圖，直導線AB、螺線管C、電磁鐵D三者相距較遠，它們的磁場互不影響，當開關S閉合穩(wěn)定后，則圖中小磁針的北極N（黑色的一端）指示出磁場方向正確的是（）

A.a B.b

C.c D.d題型一用安培定則確定磁場方向或小磁針

的轉(zhuǎn)動方向BD（1）定義：在磁場中垂直于磁場方向的一小段通電導線，所受的安培力F，跟電流I和導線長度L的乘積IL的比值叫磁感應強度。（2）定義式：B=F/IL，式中F為I與磁場方向垂直時的磁場力，此時磁場力最大，I與磁場平行時，磁場力為零。B的單位三.磁感應強度（3）B是一個用比值法定義的物理量，是表示磁場強弱和方向的物理量，它的大小由磁場本身的性質(zhì)決定，與該處檢驗電流元的電流大小、導線長度和受力情況均無關，不能說B與F成正比，與IL成反比。

1.如何進行磁場疊加的運算

磁場具有矢量性，其方向規(guī)定在磁場中任何一點，小磁針北極所受磁場力的方向，描述磁場的物理量磁感強度B是矢量，磁場的疊加遵循平行四邊形定則，其分解亦然。【補充2】三根平行長直

導線,分別垂直地通過一等

腰直角三角形的三個頂點,

如圖所示.現(xiàn)在使每條通電

導線在斜邊中點處所產(chǎn)生的磁感應強度大小均為B,則該處實際磁感應強度的大小和方向如何?題型二磁感應強度的矢量性

2.地磁場有哪些主要特點

地球的磁場與條形磁

體的磁場相似，主要有以

下五個方面的特點。（1）地磁場的N極在地

球南極附近，S極在地球北

極附近，磁感線分布如圖。（2）地磁場B的水平分量Bx，總是地球南極指向北極，而豎直分量By，則南北相反，在南半球垂直地面向上，即豎直向上，在北半球垂直地面向下，即豎直向下。（3）在赤道平面上，距離地球表面相等的各點，磁感應強度相等，且方向水平指向北極。（4）地磁場對宇宙射線起到一定的阻擋作用，保護地球生物的生存環(huán)境。

（5）地球上的人類和某些生物常利用地磁來確定方向。6.如圖8-1-9所示，在傾角為a的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長為L，質(zhì)量為m的直導體棒，在導體棒中的電流I，垂直紙面向里時，欲使導體棒靜止在斜面上，下列外加勻強磁場的磁感應強度B的大小和方向正確的是（）AΦ=BS(B⊥S)BS四.磁通量:——磁通密度(B⊥S)單位：韋伯；1Wb=1T·m2=1V·S物理意義：磁通量表征穿過某一面積的磁感

線的條數(shù)。磁通量是矢量還是標量?磁通量Φ

：

磁通量是標量，卻有正負之分。當我們規(guī)定從平面的一面穿進的磁感線條數(shù)為正磁通量，則從另一面穿進的磁感線條數(shù)為負磁通量，磁通量的運算遵循代數(shù)運算法則。abNS2.關于磁通量，下列說法正確的是（）

A.磁通量不僅有大小而且有方向，是矢量

B.在勻強磁場中，a線圈面積比b線圈面積大，則穿過a線圈的磁通量一定比穿過b

線圈的大

C.磁通量大磁感應強度不一定大

D.把某線圈放在磁場中的M、N兩點，若放在M處的磁通量比放在N處的大，則

M處的磁感應強度一定比N處的大C3.如圖8-1-6所示，環(huán)形金屬軟彈簧套在條形磁鐵的中心位置。若將彈簧沿半徑向外拉，使其面積增大，則穿過彈簧所包圍面積的磁通量將（）A.增大B.減小C.不變D.無法確定如何變化B[例1]如圖8-1-10所示，邊長為100cm的正方形閉合線圈置于勻強磁場中，線圈ab、cd兩邊中點連線OO'的左右兩側(cè)分別存在方向相同、磁感應強度大小各為B1=0.6T，B2=0.40T的勻強磁場，若從上往下看，線圈逆時針方向轉(zhuǎn)過37°時，穿過線圈的磁通量改變了多少?線圈從初始位置轉(zhuǎn)過180°時，穿過線圈平面的磁通量改變了多少?答案：-0.1Wb-1.0Wb1.如圖8-1-12所示，半徑為R的圓形線圈共有n匝，其中心位置處半徑為r的虛線范圍內(nèi)有勻強磁場，磁場方向垂直線圈平面。若磁感應強度為B，則穿過線圈的磁通量為（）

A.πBR2B.πBr2C.nπBR2D.nπBr2

B2.如圖8-1-13所示，一矩形線圈與通有相同大小的電流的兩平行直導線位于同一平面內(nèi)，而且處在兩導線的中央，則（）AA.

兩電流同向時，穿過線圈的磁通量為零B.兩電流反向時，穿過線圈的磁通量為零C.兩電流同向或反向，穿過線圈的磁通量都相等D.因兩電流產(chǎn)生的磁場是不均勻的，因此不能判定穿過線圈的磁通量是否為零3.如圖8-1-14所示，有一四面體OABC處在Ox方向的勻強磁場中，下列關于穿過各個面的磁通量的說法正確的是（）A.穿過AOB面的磁通量為零B.穿過ABC面和BOC面的磁通量相等C.穿過AOC面的磁通量為零D.穿過ABC面的磁通量大于穿過BOC面的磁通量ABC考查的平面和磁場不垂直:

BΦ=BSsin

(

——B與S的夾角)1、變化情形：

(1)B變；(2)S變；(3)

變.

注：Φ、ΔΦ都與匝數(shù)無關！2、變化計算(

＝90°)：ΔΦ=Φ1－Φ0

(1)B變，S不變:ΔΦ=ΔB·S

(2)S變，B不變:ΔΦ=ΔS·B磁通量變化的理解和計算:Φ=BSsin

(

——B與S的夾角)★不僅與B、I、L有關，還與放置方式有關★只適用勻強磁場五.安培力F=BILsin

★L是有效長度，不一定是導線實際長度 ——導線不是直線，找導線的有效長

度（首尾連接的直線）[例2]如圖8-1-15所示，蹄形磁體用懸線懸于O點，在磁鐵的正下方有一水平放置的長直導線，當導線中通以由左向右的電流時，蹄形磁鐵的運動情況將是（）A.靜止不動B.向紙外平動C.N極向紙外，S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動D.N極向紙內(nèi)，S極向紙外轉(zhuǎn)動C5.（2010?上海高考）如圖8-1-17，水平桌面上放置一根條形磁鐵，磁鐵中央正上方用絕緣彈簧懸掛一水平直導線，并與磁鐵垂直。當直導線中通入圖中所示方向的電流時，可以判斷出（）AA.彈簧的拉力增大，條形磁鐵對桌面的壓力減小B.彈簧的拉力減小，條形磁鐵對桌面的壓力減小C.彈簧的拉力增大，條形磁鐵對桌面的壓力增大D.彈簧的拉力減小，條形磁鐵對桌面的壓力增大類型二安培力作用下導體運動情況的判定【變式】如圖所示，把一重力不計的通電直導線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，導線可以自由轉(zhuǎn)動，當導線通入圖示方向電流I時，導線的運動情況是（從上往下看）（）A.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降B.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升C.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降D.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升類型一：左手定則的應用【例1】一條形磁鐵放在水平桌面上，它的上方靠S極一側(cè)吊掛一根與它垂直的導體棒，圖中只畫出此棒的截面圖，并標出此棒中的電流是流向紙內(nèi)的，在通電的一瞬間可能產(chǎn)生的情況是（）A.磁鐵對桌面的壓力減小B.磁鐵對桌面的壓力增大C.磁鐵受到向右的摩擦力D.磁鐵受到向左的摩擦力【例1】中把導體棒移至條形磁鐵正上方，如圖所示，其余條件不變，則在通電的一瞬間壓力__________，摩擦力__________。拓展探究：

如圖，把輕質(zhì)導線圈用細線掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈的平面，當線圈內(nèi)通以如圖所示方向的電流時，線圈將怎樣運動？針對訓練2：【例3】如圖8-1-18所示，兩平行金屬導軌間的距離L=0.40m，金屬導軌所在的平面與水平面夾角θ=37°，在導軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應強度B=0.50T、方向垂直于導軌所在平面的勻強磁場。金屬導軌的一端接有電動勢E=4.5V、內(nèi)阻r=0.50Ω的直流電源?，F(xiàn)把一個質(zhì)量m=導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻R0=2.5Ω，金屬導軌電阻不計，g取10m／s2。已知sin37°=0.60，cos37°=0.80，求：0.040kg的導體棒ab放在金屬導軌上，導體棒恰好靜止。導體棒與金屬導軌垂直且接觸良好，(1)通過導體棒的電流；(2)導體棒受到的安培力大?。?3)導體棒受到的摩擦力。1.5A0.30N0.06N