高三物理一輪復(fù)習(xí) 第8章1常見磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度課件 新人教版（安徽專用）

內(nèi)容內(nèi)容要求要求說明說明磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線磁感線通電直導(dǎo)線和通電線通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向圈周圍磁場的方向安培力、安培力的方安培力、安培力的方向向內(nèi)容內(nèi)容要求要求說明說明勻強(qiáng)磁場中的安培力勻強(qiáng)磁場中的安培力1.安培力的計安培力的計算只限于電流算只限于電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直的情形垂直的情形.2.洛倫茲力的洛倫茲力的計算只限于速計算只限于速度與磁場方向度與磁場方向垂直的情形垂直的情形.洛倫茲力、洛倫茲力的洛倫茲力、洛倫茲力的方向方向洛倫茲力公式洛倫茲力公式帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動的運(yùn)動質(zhì)譜儀和回旋加速器質(zhì)譜儀和回旋加速器1.本章是歷年高考的熱點內(nèi)容，包括磁場的基本性質(zhì)和安培力的知識、洛倫茲力和帶電粒子在磁場中運(yùn)動的知識、帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的知識等內(nèi)容.考查熱點主要集中在：安培力的應(yīng)用和帶電粒子在磁場中的運(yùn)動.對洛倫茲力的考查中，大多試題是以帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動為主，縱觀近年高考題可以看出各種題型均出現(xiàn)過.在物理單科或理科綜合考試中本單元的內(nèi)容幾乎年年涉及，并且占有較大的分值，且大多是綜合性試題.本章內(nèi)容占高考卷面分值的10%左右.帶電粒子在復(fù)合場(重力場、勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場)中的運(yùn)動是考查的重點，這多見于帶電粒子在復(fù)合場中做勻速直線運(yùn)動、勻速圓周運(yùn)動等.要注意分析粒子的受力圖示、運(yùn)動圖示和能量圖示，依據(jù)受力和初始條件來確定粒子的運(yùn)動情況，結(jié)合受力和運(yùn)動情況來分析它的能量變化.此外，帶電粒子在分立的電磁場中的連續(xù)運(yùn)動和周期性的運(yùn)動也值得關(guān)注.比如粒子從勻強(qiáng)電場進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(或反之)，特別是周期性的運(yùn)動，它對考生的空間想象能力、分析推理能力以及與其他知識的綜合運(yùn)用能力有較高的要求，要掌握此類問題的解題思路和方法.這些問題在高考中也屢有出現(xiàn).命題素材較為新穎，往往與生產(chǎn)、科技相聯(lián)系.2.本章知識與生活、生產(chǎn)科技聯(lián)系緊密，如指南針、磁電式電表、速度選擇器、質(zhì)譜儀、回旋加速器等.要求考生能從實際問題中建立其物理模型，能用力學(xué)的三個觀點去分析帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動規(guī)律，注重對物理過程和物理規(guī)律的綜合分析. 1.本章在介紹了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)的基礎(chǔ)上，主要討論了描述磁場的方法和磁場的相互作用表現(xiàn)及其相關(guān)問題，其中磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁通量是電磁學(xué)的基本概念，且比較抽象，應(yīng)認(rèn)真理解.另外，本章許多知識與力學(xué)知識有密切的聯(lián)系，要能從力和能兩個角度，運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律及能量轉(zhuǎn)化和守恒定律去分析和研究.2.本章有許多涉及空間幾何圖形的問題，要培養(yǎng)識別圖形的意識，學(xué)會建立二維甚至三維空間坐標(biāo)系，進(jìn)而解決問題.磁場磁場產(chǎn)生：電流（運(yùn)動電荷）產(chǎn)生磁場產(chǎn)生：電流（運(yùn)動電荷）產(chǎn)生磁場磁現(xiàn)象的電本質(zhì)磁現(xiàn)象的電本質(zhì)磁場的磁場的描述描述定義：定義：B=F/IL方向：小磁針方向：小磁針N極指向極指向磁感線磁感線磁體（條形、碲形）的磁場磁體（條形、碲形）的磁場電流（直線、環(huán)形、通電螺電流（直線、環(huán)形、通電螺線管）的磁場（安培定則）線管）的磁場（安培定則）地磁場地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度重要儀器重要儀器磁場的力的作用磁場的力的作用大?。捍笮。篎=BILsin方向：左手定則確定方向：左手定則確定大?。捍笮。篎=qvB(vB)方向：左手定則確定方向：左手定則確定質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀回旋加速器回旋加速器速度選擇器速度選擇器磁電式電表磁電式電表對運(yùn)動電荷對運(yùn)動電荷洛倫茲力洛倫茲力磁場的力的作用磁場的力的作用對通電導(dǎo)線對通電導(dǎo)線安培力安培力重要儀器重要儀器1 1 常見磁場常見磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度1.各種磁場的磁感線 如圖8-1-2所示，位于通電直導(dǎo)線和通電螺線管附近或內(nèi)部可自由轉(zhuǎn)動的小磁針a、b、c、d中(d在螺線管內(nèi)部)，其指向正確的是( )A.a和c B.b和dC.a和d D.b和c圖圖8-1-2D 點評：點評：常見的磁場的磁感線的分布：常見的磁場的磁感線的分布：(1)直線直線電流的磁場：同心圓、非勻強(qiáng)、距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁電流的磁場：同心圓、非勻強(qiáng)、距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱場越弱(2)通電螺線管的磁場：兩端分別是通電螺線管的磁場：兩端分別是N極極和和S極，管內(nèi)可看做勻強(qiáng)磁場，管外是非勻強(qiáng)磁極，管內(nèi)可看做勻強(qiáng)磁場，管外是非勻強(qiáng)磁場場(3)環(huán)形電流的磁場：兩側(cè)是環(huán)形電流的磁場：兩側(cè)是N極和極和S極，離圓極，離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場越弱環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場越弱(4)勻強(qiáng)磁場：磁感應(yīng)強(qiáng)勻強(qiáng)磁場：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等、方向處處相同勻強(qiáng)磁場中度的大小處處相等、方向處處相同勻強(qiáng)磁場中的磁感線是分布均勻、方向相同的平行直線的磁感線是分布均勻、方向相同的平行直線 19世紀(jì)20年代，以數(shù)學(xué)家賽貝克為代表的科學(xué)家已認(rèn)識到溫度差會引起電流，安培考慮到地球自轉(zhuǎn)造成了被太陽照射后正面與背面的溫度差，從而提出如下假設(shè)：地球磁場是繞地球的環(huán)形電流引起的，該假設(shè)中電流的方向是( )A.與地球自轉(zhuǎn)方向相反B.與地球自轉(zhuǎn)方向相同C.由南向北沿子午線方向D.由赤道向兩極沿子午線方向A (2010安徽模擬安徽模擬) 如圖如圖813所示，為某所示，為某種用來束縛原子的磁場的磁感線分布情況，以種用來束縛原子的磁場的磁感線分布情況，以O(shè)點點(圖中白點圖中白點)為坐標(biāo)原點，沿為坐標(biāo)原點，沿z軸正方向磁感軸正方向磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的變化最有可能為應(yīng)強(qiáng)度大小的變化最有可能為()圖圖8-1-32磁感線與磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感線與磁感應(yīng)強(qiáng)度 解析：解析：磁感線是為了形象地描述磁場而人為假設(shè)磁感線是為了形象地描述磁場而人為假設(shè)的曲線其疏密程度反映磁場的強(qiáng)弱，磁感線越密的的曲線其疏密程度反映磁場的強(qiáng)弱，磁感線越密的地方磁場越強(qiáng)，沿地方磁場越強(qiáng)，沿z軸正方向磁感線由密到疏再到密，軸正方向磁感線由密到疏再到密，即磁感應(yīng)強(qiáng)度由大到小再到大，即磁感應(yīng)強(qiáng)度由大到小再到大，只有只有C正確正確 點評：點評：磁感線具有以下特點：磁感線具有以下特點：(1)磁感線是有方向磁感線是有方向的，磁場中某一點，磁感線的方向就是該點磁場的方的，磁場中某一點，磁感線的方向就是該點磁場的方向向(2)磁感線有疏密，我們可以從條形磁鐵和蹄形磁磁感線有疏密，我們可以從條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁感線分布看出，兩極處磁感線最密，而磁鐵的鐵的磁感線分布看出，兩極處磁感線最密，而磁鐵的兩極處磁場最強(qiáng)因此磁感線的疏密可以反映磁場的兩極處磁場最強(qiáng)因此磁感線的疏密可以反映磁場的強(qiáng)弱，磁感線分布密的地方磁場就強(qiáng)，反之則弱強(qiáng)弱，磁感線分布密的地方磁場就強(qiáng)，反之則弱 (3)磁感線是一些閉合的曲線，磁體周圍磁感線是一些閉合的曲線，磁體周圍的磁感線都從北極出來，回到南極；在磁體的磁感線都從北極出來，回到南極；在磁體內(nèi)部則從南極到北極內(nèi)部則從南極到北極 (4)磁體周圍的磁感線永不相交，這是因磁體周圍的磁感線永不相交，這是因為在磁場中某一點只有一個確定的磁感線方為在磁場中某一點只有一個確定的磁感線方向，所以過這一點只能作出一條磁感線向，所以過這一點只能作出一條磁感線 三根平行的直導(dǎo)線，分別垂直地通過一個等腰直角三角形的三個頂點，如圖8-1-4所示，現(xiàn)使每條通電導(dǎo)線在斜邊中點O所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.則該處的實際磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向如何？圖圖8-1-4 根據(jù)安培定則，I1與I3在O點處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，I2在O點處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與B1(B3)相垂直.又知B1、B2、B3的大小相等均為B，根據(jù)矢量的運(yùn)算可知O處的實際磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 方向在三角形平面內(nèi)與斜邊夾角=arctan2，如圖所示.22025BBBB， 兩個完全相同的通電圓環(huán)A、B圓心O重合、圓面相互垂直地放置，通電電流相同，電流方向如圖8-1-5所示，設(shè)每個圓環(huán)在其圓心O處獨立產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，則O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為( )A.0B.2B0C. B0D.無法確定圖圖8-1-52 根據(jù)右手螺旋定則可知，圖中A環(huán)在圓心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，B環(huán)在圓心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是豎直向下.根據(jù)平行四邊形定則可知，圓心O處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為02.B3.磁通量的計算 把一個面積為S0=1.210-1m2的單匝矩形線圈abcd放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=410-2T的有界磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，線圈平面恰好有一半處在磁場中，另一半處在磁場外面，如圖8-1-5所示，求穿過線圈的磁通量是多少？如果以矩形線圈的bd邊為轉(zhuǎn)軸，將線圈旋轉(zhuǎn)60，求此時穿過線圈的磁通量又是多少？圖圖8-1-5 根據(jù)磁通量公式=BS，由于線圈平面只有一半處在磁場中，所以S=S0/2=610-2m2穿過線圈的磁通量：=BS=410-2610-2Wb=2.410-3Wb線圈旋轉(zhuǎn)60后，線圈平面全部處在磁場中，且S0與垂直于磁場的平面成60角，根據(jù)磁通量公式=BScos可得：穿過線圈的磁通量 =BScos60 =410-21.210-1 0.5Wb =2.410-3Wb 點評：點評：磁通量磁通量F F=BSsina a(a a是是B與與S的夾的夾角角)，磁通量的變化，磁通量的變化D DF F=F F2-F F1. 注意：注意：(1)如果用公式如果用公式F F=BSsina a來計算來計算磁通量，只適合于勻強(qiáng)磁場磁通量，只適合于勻強(qiáng)磁場 (2)磁通量是標(biāo)量，但是有正負(fù)之分，磁感磁通量是標(biāo)量，但是有正負(fù)之分，磁感線穿過某一個平面，要注意是從哪一面穿入，哪線穿過某一個平面，要注意是從哪一面穿入，哪一面穿出一面穿出一矩形線圈面積S=10-2m2，它和勻強(qiáng)磁場方向之間的夾角1=30，穿過線圈的磁通量=110-3Wb，則磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B= ；若線圈以一條邊為軸轉(zhuǎn)過180，則穿過線圈的磁通量的變化為 ；若線圈平面和磁場的方向之間的夾角變?yōu)?=0，則此時的磁通量= .0.2T210-3Wb0 易錯題：易錯題：如圖如圖817所示，水平放置的扁平所示，水平放置的扁平條形磁鐵，在磁鐵的左端正上方有一線框，線條形磁鐵，在磁鐵的左端正上方有一線框，線框平面與磁鐵垂直，當(dāng)線框從左端正上方沿水框平面與磁鐵垂直，當(dāng)線框從左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的過程中，穿過它的平方向平移到右端正上方的過程中，穿過它的磁通量的變化是磁通量的變化是() A先減小后增大先減小后增大 B始終減小始終減小 C始終增大始終增大 D先增大后減小先增大后減小圖圖8-1-7 錯解：錯解：條形磁鐵的磁性兩極強(qiáng)，故線框從磁條形磁鐵的磁性兩極強(qiáng)，故線框從磁極的一端移到另一端的過程中磁性由強(qiáng)到弱再到極的一端移到另一端的過程中磁性由強(qiáng)到弱再到強(qiáng)，由磁通量計算公式可知強(qiáng)，由磁通量計算公式可知F F=BS，線框面積，線框面積不變，不變，F(xiàn) F與與B成正比例變化，成正比例變化，所以選所以選A. 錯解分析：錯解分析：做題時沒有真正搞清磁通量的做題時沒有真正搞清磁通量的概念，腦子里未正確形成條形磁鐵的磁感線空間概念，腦子里未正確形成條形磁鐵的磁感線空間分布的模型因此，盲目地生搬硬套磁通量的計分布的模型因此，盲目地生搬硬套磁通量的計算公式算公式F F=BS，由條形磁鐵兩極的磁感應(yīng)強(qiáng)度，由條形磁鐵兩極的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大于中間部分的磁感應(yīng)強(qiáng)度，得出線框在兩極大于中間部分的磁感應(yīng)強(qiáng)度，得出線框在兩極正上方所穿過的磁通量正上方所穿過的磁通量F F大于中間正上方所穿過大于中間正上方所穿過的磁通量的磁通量 正解：正解：規(guī)范畫出條形磁鐵的磁感線空間分布規(guī)范畫出條形磁鐵的磁感線空間分布的剖面圖，如圖所示利用的剖面圖，如圖所示利用F F=BS定性判斷出定性判斷出穿過閉合線圈的磁通量先增大后減小，穿過閉合線圈的磁通量先增大后減小，選選D. 點評：點評：F F=BS計算公式使用時是有條件計算公式使用時是有條件的，的，B是勻強(qiáng)磁場且要求是勻強(qiáng)磁場且要求B垂直垂直S，所以磁感應(yīng)，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度大的位置磁通量不一定大，而本題的兩極強(qiáng)度大的位置磁通量不一定大，而本題的兩極上方的磁場不是勻強(qiáng)磁場，磁場與正上方線框上方的磁場不是勻強(qiáng)磁場，磁場與正上方線框平面所成的角度又未知，難以定量加以計算，平面所成的角度又未知，難以定量加以計算，編寫此題的目的就是想提醒同學(xué)們對磁場的形編寫此題的目的就是想提醒同學(xué)們對磁場的形象化給予足夠的重視象化給予足夠的重視