高考物理专题复习讲义：专题十一磁场

1、学习必备欢迎下载知识网络:安培分子电流假说本章在介绍了磁现象的电本质的基础上，主要讨论了磁场的描述方法（定义了磁感应强度、磁通量等概念，引入了磁感线这个工具）和磁场产生的作用（对电流的安培力作用，对通电线圈 的磁力矩作用和对运动电荷的洛仑兹力作用）及相关问题。其中磁感应强度、磁 通量是电磁学 的基本概念，应认真理解；载流导体在磁场中的平衡、加速运动，带电粒子 在洛仑兹力作用 下的圆周运动等内容应熟练掌握；常见磁体周围磁感线的空间分布观念的 建立，常是解决有 关问题的关键，应注意这方面的训练。单元切块：按照考纲的要求，本章内容可以分成三部分，即：基本概念安培力；洛伦兹力 带电粒子在磁场中的运动；

2、带电粒子在复合场中的运动。其中重点是对安培力、洛伦兹力的理解、熟练解决通电直导线在复合场中的平衡和运动问题、带电粒子在复合场中的运动问题。难点是带电粒子在复合场中的运动问题。知识点、能力点提示学习必备欢迎下载.通过有关磁场知识的归纳，使学生对磁场有较全面的认识，并在此基础上理解磁现象电本质；.介绍磁性材料及其运用，扩大学生的知识面，培养联系实际的能力；.磁感应强度B的引入，体会科学探究方法； 通过安培力的知识，理解电流表的工作原理; 通过安培力的公式 F=IlBsin 0的分析推理，开阔学生思路，培养学生思维能力；通过安培 力 在电流表中的应用，培养学生运用所学知识解决实际问题的意识和能力；.

3、通过洛仑兹力的引入，培养学生的逻辑推理能力；.通过带电粒子在磁场中运动及回旋加速器的介绍，调动学生思考的积极性及思维习惯的培养，并开阔思路。基本概念安培力教学目标：.掌握电流的磁场、安培定则；了解磁性材料，分子电流假说.掌握磁感应强度，磁感线，知道地磁场的特点.掌握磁场对通电直导线的作用，安培力，左手定则. 了解磁电式电表的工作原理.能够分析计算通电直导线在复合场中的平衡和运动问题。教学重点：磁场对通电直导线的作用，安培力教学难点：通电直导线在复合场中的平衡和运动问题教学方法：讲练结合，计算机辅助教学教学过程：一、基本概念.磁场的产生磁极周围有磁场。电流周围有磁场（奥斯特）。安培提出分子电流假

4、说（又叫磁性起源假说），认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的。（但这并不等于说所有磁场都是由运动电荷产生的，因为麦克斯韦发现变化 的电场也能产生磁场。）变化的电场在周围空间产生磁场。学习必备欢迎下载.磁场的基本性质磁场对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用（对磁极一定有力的作用；对电流只是可 能有力的作用，当电流和磁感线平行时不受磁场力作用）。这一点应该跟电场的基本性质相比较。3磁场力的方向的判定磁极和电流之间的相互作用力（包括磁极与磁极、电流与电流、磁极与电流），都是运动电荷之间通过磁场发生的相互作用。因此在分析磁极和电流间的各种相互作用力的方向时， 不要再沿用初中学过的“同名磁极

5、互相排斥，异名磁极互相吸引”的结论（该结论只有在一个磁体在另一个磁体外部时才正确），而应该用更加普遍适用的：“同向电流互相吸引， 反向 电流互相排斥”，或用左手定则判定。.磁感线用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线。磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，也就是在该点小磁针静止时弱。磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线/、同）要熟记常见的几种磁场的磁感线：/x x x 犬注必）N极的指向。磁感线的疏管表示磁场的强OWxtAA /J k地球磁场为1； /条格磁铁-+磁感线分布环瑙电流的个通、直导线牌嵯物 少、通电环行导线周围磁坳-一X / /1坟0一磁感鼓分布安培定则蹄形磁铁直线电澹

6、的磁场务 ”箱猛安培定则磁场通电螺线管的磁场学习必备欢迎下载安培定则（右手螺旋定则）：对直导线，四指指磁感线方向；对环行电流，大拇指指中 心轴线上的磁感线方向；对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。.磁感应强度B=F （条件是匀强磁场中，或 AL很小，并且L，B ）。IL磁感应强度是矢量。单位是特斯拉，符号为 T, 1T=1N/ （A m） =1kg/ （A s2）.磁通量如果在磁感应强度为 B的匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面， 其面积为S,则定义 B与S的乘积为穿过这个面的磁通量， 用表示。是标量，但是有方向（进该面或出该面）（ 单位为韦伯，符号为 Wb。1Wb=iT m2=1V

7、 s=1kg m2/ （A s2）。可以认为穿过某个面的磁感线条数就是磁通量。在匀强磁场磁感线垂直于平面的情况下，3=与，所以磁感应强度又叫磁通密度。在匀强磁场中，当 B与S的夹角为a时，有 虫=3阴所”。二、安培力（磁场对电流的作用力）1.安培力方向的判定（1）用左手定则。 TOC o 1-5 h z （2）用“同性相斥，异性相吸”（只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时）。（3）用“同向电流相吸，反向电流相斥”（反映了磁现象的电本质）。可以把条形磁铁等效为长直螺线管（不要把长直螺线管等效为条形磁铁）。【例1】磁场对电流的作用力大小为F= BIL （注意：L为有效长度，电流与磁场方向应）.

8、F的方向可用 定则来判定.试判断下列通电导线的受力方向.XXXX.XXX.BI B学习必备欢迎下载试分别判断下列导线的电流方向或磁场方向或受力方向.【例2】如图所示，可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流，不计通电导线 的重力，仅在磁场力作用下，导线将如何移动？【例3】 条形磁铁放在粗糙水平面上，正中的正上方有一导线，通有图示方向的电流后，磁铁对水平面的压力将会 （增大、减小还是不变？）。水平面对磁铁的摩擦力大小为。【例4】 如图在条形磁铁 N极附近悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转?【例5】 电视机显象管的偏转线圈示意图如右，即时电流方向如图所示。该时刻由里向

9、 外射出的电子流将向哪个方向偏转？2.安培力大小的计算F = BLIsina （ a为B、L间的夹角）高中只要求会计算a =0 （不受安培力）和 a =90两种情况。【例6】 如图所示，光滑导轨与水平面成a角，导轨宽L。匀强磁场磁感应强度为Bo金属杆长也为 L ,质量为 m,水平放在导轨上。当回路总电流为Ii时，金属杆正好能静止。求：B至少多大？这时 B的方向如何？若保持 B的大小不变而将 B的方向改为竖直向上，应把回路总电流12调到多大才能使金属杆保持静止？【例7】如图所示，质量为 m的铜棒搭在U形导线框右端，棒长和框宽均为 L,磁感应 强度为B的匀强磁场方向竖直向下。电键闭合后，在磁场力作

10、用下铜棒被平抛出去， 下落 h后的水平位移为s。求闭合电键后通过铜棒的电荷量 Q。【例8】如图所示，半径为 R、单位长度电阻为 人的均匀导体环固定在水平面上，圆环中心为O,匀强磁场垂直于水平面方向向下，磁感应弓11度为Bo平行于直径 MON的导体杆,沿垂直于杆的方向向右运动。杆的电阻可以忽略不计，杆于圆环接触良好。某时刻，杆的 位置如图，/ aOb=2 0 ,速度为v,求此时刻作用在杆上的安培力的大小。学习必备欢迎下载【例9】如图所示，两根平行金属导轨间的距离为0.4 m,导轨平面与水平面的夹角为37 ,磁感应弓虽度为0.5 T的匀强磁场垂直于导轨平面斜向上，两根电阻均为 10、重均为0.1

11、N的金属杆ab、cd水平地放在导轨上，杆与导轨间的动摩擦因数为0.3,导轨的电阻可以忽略.为使ab杆能静止在导轨上，必须使 cd杆以多大的速率 沿斜面向上运动？【例10如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置：一长方体绝缘容器内部高为L,厚为d,左右两管等高处装有两根完全相同的开口向上的管子a、b,上、下两侧装有电极 C （正极）和D （负极）并经开关 S与电源 连接，容器中注满能导电的液体，液体的密度为p ;将容器置于一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，当开关断开时，竖直管子a、b中的液面高度相同，开关S闭合后，a、b管中液面将出现高度差。若当开关S闭合后，a、b管中液面将出现高度差为h,

12、电路中电流表的读数为 I,求磁感应强度B的大小。【例10】安培秤如图所示，它的一臂下面挂有一个矩形线圈，线圈共有N匝，它的下部悬在均匀磁场 B内，下边一段长为L,它与B垂直。当线圈的导线中通有电流 I时, 调节祛码使两臂达到平衡；然后使电流反向，这时需要在一臂上加质量为m的祛码，才能使两臂再达到平衡。求磁感应强度B的大小。、与地磁场有关的电磁现象综合问题.地磁场中安培力的讨论【例11】已知北京地区地磁场的水平分量为3.0X 10-5t.若北京市一高层建筑安装了高100m的金属杆作为避雷针，在某次雷雨天气中，某一时刻的放电电流为10%,此时金属杆所受培力的方向和大小如何？磁力矩又是多大？.地磁场

13、中的电磁感应现象【例12】绳系卫星是系留在航天器上绕地球飞行的一种新型卫星，可以用来对地球的大气层进行直接探测； 系绳是由导体材料做成的，又可以进行地球空间磁场电离层的探测；系绳在运动中又可为卫星和牵引它的航天器提供电力.如何测地磁场磁感应强度的大小和方向一冬地磁场的磁感线在北半球朝向偏北并倾斜指向地面，在南半球朝X X X X向偏北并倾斜指向天空，且磁倾角的大小随纬度的变化而变化.若测 乂 丁 之K K 居 居出地磁场磁感应强度的水平分量和竖直分量，即可测出磁感应强度 w v v v，一、一户的大小和万向.学习必备欢迎下载【例13】测量地磁场磁感应强度的方法很多，现介绍一种有趣的方法如图所示

14、为北半球一条自西向东的河流，河两岸沿南北方向的 A、B两点相距为d.若测出一东XXXX水漳方育XXXXXXXX河水流速为v, A、B两点的电势差为 U,即能测出此地的磁感应 强度的垂直分量 B1.因为河水中总有一定量的正、负离子，在地磁场洛仑兹力的作 用下，正离子向 A点偏转，正、负离子向 B点偏转，当 A、B间 电势差达到一定值时，负离子所受电场力与洛仑兹力平衡，离子 不同偏转，即UU一q = Bqv,故 B1 =.ddv如图所示，在测过 B,的地方将电阻为 R、面积为S的矩形线圈的AD边东西方向放置，线圈从水平转到竖直的过程中，测出通过线圈 某一截面的电量 Q,穿过线圈的磁通量先是B,从正

15、面穿过，继而变为B从反面穿过，那么电量Qm&=UJ%+B)SRR R22B=、：B_l +B ，磁倾角e=argtgB-B/四、针对训练:1.下列说法中正确的是A.磁感线可以表示磁场的方向和强弱B.磁感线从磁体的 N极出发，终止于磁体的S极C.磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场N极一定指向通电D.放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的 螺线管的S极.关于磁感应强度，下列说法中错误的是A.由8=互可知，B与F成正比，与IL成反比IL学习必备欢迎下载B.由B=E可知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明此处一定无磁场ILC.通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强D.磁感应强度的方

16、向就是该处电流受力方向.一束电子流沿x轴正方向高速运动，如图所示，则电子流产生的磁场在 点P处的方向是A.沿y轴正方向B.沿y轴负方向C.沿z轴正方向D.沿z轴负方向突然发现小磁针N极向东偏转，由此可.在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态, 知A.一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的N极靠近小磁针B. 一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的S极靠近小磁针C.可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过D.可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过.两根长直通电导线互相平行， 电流方向相同.它们的截面处于一个等边三角形 ABC 的A和B处.如图所示，两通电导线在 C处的磁场的磁感应强度的值都是

17、B,则C处 磁场的总磁感应强度是A.2BB.BC.0D. 3B.磁铁在高温下或者受到敲击时会失去磁性，根据安培的分子电流假说，其原因是A.分子电流消失B.分子电流的取向变得大致相同C.分子电流的取向变得杂乱D.分子电流的强度减弱.根据安培假说的思想，认为磁场是由于电荷运动产生的，这种思想对于地磁场也适用, 而目前在地球上并没有发现相对于地球定向移动的电荷，那么由此判断，地球应该（）A.带负电 B.带正电C.不带电D.无法确定.关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向，正确的说法是A.跟电流方向垂直，跟磁场方向平行学习必备欢迎下载B.跟磁场方向垂直，跟电流方向平行C.既跟磁场方向垂直，

18、又跟电流方向垂直D.既不跟磁场方向垂直，又不跟电流方向垂直9.如图所示，直导线处于足够大的匀强磁场中，与磁感线成。=30角，导线中通过的电流为I,为了增大导线所受的磁场力， 可采取下列四种办法， 其中不正确的是A.增大电流IB.增加直导线的长度C.使导线在纸面内顺时针转30。D.使导线在纸面内逆时针转6010.如图所示，线圈abcd边长分别为Li、L2,通过的电流为I,当线圈绕 OO轴转过0 角时A.通过线圈的磁通量是BL1L2COS 0B. ab边受安培力大小为 BILi cos 0C.ad边受的安培力大小为 BIL2COS 0D.线圈受的磁力矩为 BIL iL2cos 011.如图所示，一金属直杆 MN两端接有导线，悬挂于线圈上方， 竖直平面内，为使 M N垂直纸面向外运动，可以A.将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极B.将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极C.将a、d端接在电源正极，b、c端