高二物理磁场问题归纳知识精讲粤教版选修3-1

1、1高二物理磁场问题归纳粤教版选修3-1【本讲教育信息】一. 教学内容：磁场问题归纳二. 学习目标：1 1、掌握电流磁场方向的判断方法。2 2、重点掌握几种常见的磁感线的分布特点及安培定则的应用。3 3、掌握磁感应强度的概念及其矢量性特点。考点地位：本节内容是高中磁场理论的基础，涉及了高中阶段各种常见的典型的磁场分布及其特点、地磁场的分布特点、磁场的叠加等，这些内容的深刻把握，对于处理磁场问题 中的综合问题有很好的作用。近几年的高考中， 突出的考查磁场的基本概念，如电磁感应强度的概念，安培定则等，出题形式主要以选择或填空的形式出现。三重难点解析：1.1. 磁场（1 1）定义：磁体或电流周围存在一

2、种特殊物质，能够传递磁体与磁体、磁体和电流、 电流和电流之间的相互作用，这种特殊的物质叫磁场。（2 2）磁场的基本性质：对放入其中的磁体和电流产生力的作用。（3 3）磁场的产生：磁体能产生磁场；电流能产生磁场。（4 4）磁场的方向：注意：小磁针北极（N N 极，指北极）受力的方向即小磁针静止时北极所指方向，为磁场 中该点的磁场方向。说明：所有的磁作用都是通过磁场发生的，磁场与电场一样，都是场物质，这种物质并非由基本粒子构成。2.2. 电流的磁场（1 1）电流对小磁针的作用18201820 年，丹麦物理学家奥斯特发现，通电后，通电导线下方的与导线平行的小磁针发 生偏转。如图所示。S（2 2）电流

3、和电流间的相互作用有互相平行而且距离较近的两条导线，当导线中分别通以方向相同和方向相反的电流 时，观察发生的现象是：同向电流相吸，异向电流相斥。小结：磁体与磁体间、电流与磁体间、电流和电流间的相互作用都是通过磁场来传递的， 故电流能产生磁场。3.3.磁感线（1 1）磁感线是为了形象地描述磁场而人为假设的曲线。其疏密反映磁场的强弱，线上 每一点的切线2方向都跟该点的磁场方向相同。（2 2）磁感线的特点：1在磁体外部，磁感线从北极发出，进入南极；在磁体内部由南极回到北极。2磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强； 磁场方向在过该点的磁感线的切线上。3磁感线闭合而不相交，不相切，也不中

4、断。（3 3）熟记几种常见磁场的磁感线的分布。女口：条形磁铁、通电直导线、圆形电流、通电螺线管等。说明：磁感线是为了形象地研究磁场而人为假设的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线。实验时利用被磁化的铁屑来显示磁感线的分布情况，只是研究磁感线的一种方法， 使得看不见、摸不着的磁场变得具体形象，给研究带来方便；但是，绝不能认为磁感线是由 铁屑排列而成的。另外，被磁化的铁屑所显示的磁感线分布仅是一个平面上的磁感线分布情 况，而磁铁周围的磁感线应该分布在长、宽、高组成的三维空间内。4.4. 安培定则（右手螺旋定则）（1 1）定义：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的 四指

5、所指的方向就是磁感线的环绕方向。如图所示。（2 2）安培定则的拓展环形电流的磁场：如图所示。由（甲）图过渡到（乙）图。四指绕向为电流方向，则拇指方向即为环形电流中心轴线上磁感线方向。通电螺线管的磁场，如图所示。（3 3）通电螺线管：右手握住螺线管，四指环绕电流方向，拇指方向即为螺线管内磁感 线的方向。5.5. 三种常用的电流磁场的特点及画法比较（1 1）直线电流的磁场：无磁极，非匀强，距导线越远处磁场越弱，画法如图所示。3立体图 横截面图 纵截面图（2 2）通电螺线管的磁场：两端分别是N N 极和 S S 极，管内是匀强磁场，管外为非匀强磁场，画法如图所示。注意：磁场是分布在立体空间的，要熟练

6、掌握常见磁场的磁感线的立体图和纵、横截面的画法，以备解题时需要。这是本节内容的重点和难点。在学习磁场的过程中可与电场对比 着进行掌握。同时要注意磁感线与电场线之间的区别。6.6. 关于地磁场地球本身就是一个大磁体，具有以下几个特点：（1 1）地磁场的 N N 极在地球南极附近，S S 极在地球北极附近，磁感线分布如图所示。地磁 S S 极地磁 N N 极（2 2） 地磁场 B B 的水平分量（Bx）总是从地球南极指向北极，而竖直分量（By）则南 北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下。（3 3）在赤道平面上，距离地球表面相等的各点， 磁场强弱程度一致， 且方向水平向北。（4 4）地

7、球上的人类和某些生物常利用地磁来确定方向。横截面图纵截面图（3 3）环形电流的磁场：两侧是示。N N 极和 S S 极，离圆环中心越远，磁场越弱，画法如图所xXX4【典型例题】问题 1 1:电流磁场方向的判定问题:51.1.（20022002 年上海）如图所示为一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。其工作原理类似打点计时器， 当电流从电磁铁的接线柱 a a 流入，吸引小磁铁向下运动时， 以下选项中 正确的是（）。A.A. 电磁铁的上端为N N 极, 小磁铁的下端为N N 极B.B.电磁铁的上端为S S 极， 小磁铁的下端为S S 极C.C. 电磁铁的上端为N N 极, 小磁铁的下端为S S

8、 极D.D. 电磁铁的上端为S S 极， 小磁铁的下端为N N 极解析：当电流从 a a 端流向电磁铁时，据右手螺旋定则，测出电磁铁的上端为S S 极，此时能吸引小磁铁向下运动，故说明小磁铁的下端为N N 极。答案：D D变式 1 1、考题 2 2:如图所示为磁场、磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈，当在线圈中心处挂上 一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时（ ）A.A. 小磁针 N N 极向里转B.B. 小磁针 N N 极向外转C C小磁针在纸面内向左摆动D.D.小磁针在纸面内向右摆动解析：由右手安培定则可知，螺线管内部的磁感线向里，小磁针N N 极的受力

9、方向即为该处的磁场方向。答案：A A变式 2 2：考题 3 3：如图所示，一束带电粒子沿水平方向沿虚线飞过磁针上方，并与磁针方向平行,能使磁针 N N 极转向读者，那么这束带电粒子可能是（）a6问题 2 2、典型磁场分布及安培定则的应用问题:A.A.向右飞的正离子C.C.向右飞的负离子B.B.向左飞的负离子7考题 4 4:在蹄形铁心上绕有线圈， 如图所示，根据小磁针的指向，画出线圈的绕线方向。答案：C C考题 6 6:图所示（甲）、（乙）是两种结构不同的环状螺线管的示意图，其中（乙）由两 个匝数相同、互相对称的、半圆环形螺线管串联而成，给它们按图示方向通以电流，试画出 磁感线的分布情况示意图。

10、（甲（乙解析： 画电流产生的磁场的磁感线分布图应注意掌握三条原则： 电流的磁场方向，由右手螺旋定则 （安培定则）决定；磁感线是闭合曲线；磁感应强度大的地方，磁感线 密，磁感应强度小的地方，磁感线疏。考题 7 7:某同学做奥斯特实验时，把小磁针放在水平的通电直导线的下方，当通电后发现小磁针不动。稍微用手拨动一下小磁针，小磁针转动了180180后静止不动。由此可知通电直导线的电流方向是（）。A.A.自东向西B.B.自南向北C.C.自西向东D.D.自北向南答案：A A问题 3 3、磁感应强度的概念及其矢量性理解：考题 1 1:有关磁感应强度的下列说法中，正确的是（）A.A. 磁感应强度是用来表示磁场

11、强弱的物理量B.B. 若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C.C. 若有一小段长为 L L,通以电流为 I I 的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F F,则该处磁感应强度的大小- -定是F/ILF/IL考题 5 5：图所示是通电直导线周围磁感线分布情况示意图,各图的中央表示垂直于纸面的通电直导线及其中电流的方向,其他的均为磁感线，其方向由箭头指向表示， 这四个图中,正确的是（BCDNn8D.D.由定义式 B=F/ILB=F/IL 可知，电流强度 I I 越大，导线 L L 越长，某点的磁感应强度就越小 答案：A A例 2.2.三根平行长直导线，分别垂直地通过一等

12、腰直角三角形的三个顶点，如图所示，现 在使每条通电导线在斜边中点处所产生的磁感应强度大小均为B B。则该处实际磁感应强度的大小和方向如何？解析：根据安培定则，Ii和丨2在 0 0 点处产生的磁感应强度方向相同，丨2在 0 0 点处产生的磁感应强度方向与它们垂直，由大小均为B B 可知，0 0 点处实际磁感应强度的大小Bohj（2B）2 B2- 5B，方向在三角形所在的平面内与斜边夹角-arctan2。变式：针对训练 3 3:在纸面上有一个等边三角形ABCABC，其顶点处都有通相同电流的三根长直导线垂直于纸面放置，电流方向如图所示， 每根通电导线在三角形的中心产生的磁感应强度大小为Bo，则中心

13、O O 处的磁感应强度大小为 _。4/ * */ ; * / 0 魄.&答案：零。【模拟试题】（答题时间：30 分钟）1.1.如图所示， 橡胶圆盘上带有大量负电荷， 当圆盘在水平面上沿逆时针方向转动时，悬 挂在圆盘边缘上方的小磁针可能转动的方向是（）A.A. N N 极偏向圆心B.B. S S 极偏向圆心C.C. 无论小磁针在何位置，圆盘转动对小磁针无影响D.D. A A、B B 两种情况都有可能）92.2. 对以下电磁现象判断正确的是（10A.A. 指南针在大电流输电线路附近时，指示方向不正确B.B. 两条平行的输电导线有靠近的趋势C.C. 东西走向的输电导线总是受到向下的磁场力D.D. 柔

14、软的螺线管通电后长度缩短3.3. 关于地磁场下列说法中正确的是（）A.A. 地理位置的南、北极即为地磁场的南北极B.B. 地磁场的磁感线是不闭合曲线C.C. 在赤道上的磁针的N N 极在静止时指向地理南极D.D. 在赤道上的磁针的N N 极在静止时指向地理北极4.4. 如图所示为某磁场的一条磁感线，其上有 A A、B B 两点，则（）AB-*-A.A. A A 点的磁感应强度一定大B.B. B B 点的磁感应强度一定大C.C. 因为磁感线是直线，A A、B B 两点的磁感应强度一样大D.D. 条件不足，无法判断5.5. 如图所示，在同一平面内有四根彼此绝缘的通电直导线，四根导线中电流il =3

15、i2i4，要使 0 0 点处磁场增强，则应切断哪一根导线中的电流（）6.6.对于通有稳恒电流的长而直的螺线管，下面说法中正确的是（）A.A. 通电螺线管内部的磁场是匀强磁场B.B. 通电螺线管磁感线的分布都是从N N 极指向 S S 极C.C. 放在通电螺线管内部的小磁针静止时，N N 极指向通电螺线管的 N N 极D.D. 通电螺线管内部的小磁针静止时，N N 极指向螺线管的 S S 极7.7. 在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针可知（）A.A. 一定是小磁针正东方向有一条形磁铁的N N 极靠近小磁针B.B. 一定是小磁针正东方向有一长形磁铁的S S 极靠近小磁针C.C

16、. 可能是小磁针正上方有电子流自南向北通过D.D. 可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过8.8. 如图所示，三条长直导线都通以垂直于纸面向外的电流，且等距的 A A 点的磁场方向为（）A.A.切断iiB.B.切断i2C.C.切断i3D.D.切断i4N N 极向东偏转，由此Ii =12二打，则距三导线11Ilod114lIh :I3. .oA.A.向上B.B.向右C.C.向左D.D.向下9 9铁环上绕有绝缘的通电导线，电流方向如图所示，则铁环中心 0 0 处的磁场方向为（）A.A.向下B.B.向上C.C.垂直纸面向里D.D.垂直纸面向外e e、f f 是螺线管电流的10.10.如图所示，

17、a a、12【试题答案】1.1. A A 提示：负电荷的运动方向与其形成的电流方向相反，在盘上方的磁场方向应指向圆 心。2.2. A A、D D 提示：大的输电流的导线在其附近产生较强的磁场，会对磁针产生显著的作用， 故指南针指示方向不正确， A A 选项正确。 两条平行的输电导线中若电流方向相反， 两导线受 到相互排斥的磁场力， 相互远离， 通电螺线管相邻导线电流方向相同， 各圈导线之间相互吸 引，螺线管缩短，故 B B 选项不正确， D D 选项正确，东西走向的输电导线与地磁场方向垂直， 要受到磁场力的作用， 但因电流的方向不同而使输电导线受到的磁场力也不相同， 方向可能 向上，也可能向下

18、，故 C C 选项不正确。3.3. D D 提示：据地磁场特点知， 地理北极即为地磁场南极，即 S S 极，在地球表面磁感线由地 理南极指向地理北极，故 A A、B B、C C 都不对， D D 是正确的。4.4. D D 提示：因磁感应强度的大小是由磁感应线的疏密度决定的。5.5. D D 提示：由安培定则可知，i4的磁场在 0 0 处与其他磁场方向相反。6.6. A A、C C 提示：磁感线是闭合曲线，外部从 N N 极到 S S 极，内部从 S S 极指向 N N 极。7.7. C C 提示： 在赤道上空地磁场方向为水平向北， 在地磁场的作用下， 小磁针只稳定地水平指北，而指北的这一端为小磁针的 N N 极。当小磁针的 N N 极突然向东偏转，说明小磁针所在 空间内突然有一指向东边的磁场对小磁针产生磁力的作用。这一磁场既可是磁体产生的， 也可是电流产生的。在小磁针正东方向，条形磁铁 N N 极所产生的磁场是经小磁针指向西方，故 A A 选项一定 不成立。而条形磁铁 S S 极产生的磁场是经小磁针自西指向东，故B B 选项可能成立，但不是惟一原因，故 B B 选项不对。当小磁针正上方有电子流通过时，电子流产生的磁场是在垂直 于电子流的平面内，以电