第八章磁场学案

2012届高三物理第一轮复习学案第八章磁场1第八章磁场学案执笔:王德岐审核：汪先云王胜利第一模块磁场及磁场对电流的作用基础知识梳理一、磁场的基本概念1．磁场(1)产生：磁场是______、_______或运动电荷周围客观存在的一种特殊物质．磁场的来源主要有：①磁极周围有磁场；②电流周围有磁场(奥斯特)；③变化的电场在周围空间中产生磁场(麦克斯韦)．(2)基本性质：磁场对放入其中的_______和_____有力的作用．(3)方向：小磁针在磁场中静止时____极所指的方向就是该点的磁场方向，或者说是小磁针在磁场中静止时____极的受力方向．(4)地磁场：地球周围存在磁场．N极在地球_____附近，S极在地球_____附近．(5)磁极间的相互作用规律：同性相_____，异性相_______(只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部)．2．磁感应强度(1)大小：在磁场中_______于磁场方向的通电导线，所受的力(安培力)F跟电流I和导线长度L的______的比值叫磁感应强度，用符号B表示．表达式：_________.单位：___________．(2)方向：磁感应强度B的方向与该处______方向，与小磁针静止时______极受力方向相同．(3)物理意义：磁感应强度B是表示磁场____的物理量．3．磁感线(1)磁感线：在磁场中画出的一些有方向的曲线，使这些曲线上每一点的_______方向与该点的____________方向相同的曲线．(2)磁感线的基本特性①磁感线的疏密表示磁场的_______．②磁感线在空中不_______、不中断，是_____的曲线；在磁体外部，由N极指向S极，在磁体内部，由S极指向N极．2012届高三物理第一轮复习学案第八章磁场2③磁感线是为了形象描述磁场而假想的物理模型，在磁场中并不存在，不可认为有磁感线的地方才有磁场，没有磁感线的地方没有磁场．4．磁通量(Φ)(1)定义：穿过某一个面积的磁感线条数．当B⊥S时，Φ＝_______；当B∥S时，磁通量为____.(2)单位：______，符号_____.二、电流的磁场安培定则1．直线电流的磁场(1)磁感线是以导线为圆心的同心圆，如图8－1－1甲所示．(2)其方向用安培定则判定：右手握住导线，让伸直的大拇指指向_______方向，弯曲的四指所指的方向就是_________的环绕方向．(3)直线电流周围空间的磁场是非匀强磁场，距导线近，磁场______；距导线远，磁场_______．2．环形电流的磁场右手握住环形导线，弯曲的四指和环形电流方向一致，伸直的大拇指所指方向就是环形电流中心轴线上________的方向．如图8－1－2甲、乙所示．3．通电螺线管的磁场右手握住螺线管，让弯曲的四指指向______方向，伸直的大拇指的指向为螺线管_____部磁感线方向．如图8－1－2丙所示．三、安培力左手定则8－1－1图8－1－22012届高三物理第一轮复习学案第八章磁场31．安培力的大小(1)定义：磁场对_____的作用力称为安培力．(2)公式：F＝__________，其中θ为B与I之间的夹角．当磁场和电流垂直时，F＝______.2．安培力方向的判断(1)左手定则：伸开左手，使大拇指与其余四个手指_______，并且与手掌在同一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线________穿入掌心，并且使四个手指指向_______的方向，那么大拇指所指的方向就是通电导体在磁场中所受_________的方向．安培力方向既垂直于_____________方向，又垂直于_______方向．(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)判断．(3)用“同向电流相____，反向电流相_____”(反映了磁现象的电本质)判断．类型题：磁感应强度、磁感线、磁通量【例1】根据安培假说的物理思想：磁场来源于运动电荷．如果用这种思想解释地球磁场的形成，根据地球上空并无相对地球定向移动的电荷的事实．那么由此推断，地球总体上应该是：（A）A.带负电;B.带正电;C.不带电;D.不能确定【例2】如图所示，两根导线a、b中电流强度相同．方向如图所示，则离两导线等距离的P点，磁场方向如何？【跟踪训练1】一小段通电直导线长1cm，电流强度为5A，把它放入磁场中某点时所受磁场力大小为0．1N，则该点的磁感强度为（）A．B＝2T；B．B≥2T；C、B≤2T；D．以上三种情况均有可能【跟踪训练2】如图所示，一根通电直导线放在磁感应强度B=1T的匀强磁场中，在以导线为圆心，半径为r的圆周上有a,b,c,d四个点，若a点的实际磁感应强度为0，则下列说法中正确的是（AC）A.直导线中电流方向是垂直纸面向里的B.C点的实际磁感应强度也为0C.d点实际磁感应强度为2T，方向斜向下，与B夹角为450D.以上均不正确【例3】如图所示，A为通电线圈，电流方向如图所示，B、C为与A在同一平面内的两同心圆，φB、φC分别为通过两圆面的磁通量的大小，下述判断中正确的是（）A．穿过两圆面的磁通方向是垂直纸面向外B．穿过两圆面的磁通方向是垂直纸面向里C．φB＞φCD．φB＜φCB·a·b·c·d2012届高三物理第一轮复习学案第八章磁场4【例4】如图所示，匀强磁场的磁感强度B＝2．0T，指向x轴的正方向，且ab=40cm，bc=30cm，ae=50cm，求通过面积Sl（abcd）、S2（befc）和S3（aefd）的磁通量φ1、φ2、φ3别是多少？【跟踪训练1】如图所示边长为100cm的正方形闭合线圈置于磁场中，线圈AB、CD两边中点连线OO/的左右两侧分别存在方向相同、磁感强度大小各为B1＝0．6T，B2=0．4T的匀强磁场。若从上往下看，线圈逆时针转过370时，穿过线圈的磁通量改变了多少？【跟踪训练2】如图4所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁N极附近下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，且位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近位置Ⅱ，在这个过程中，线圈中的磁通量（）A．是增加的；B．是减少的C．先增加，后减少；D．先减少，后增加类型题：安培力方向判断【例5】从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有高能带电粒子，若到达地球，对地球上的生命将带来危害．对于地磁场对宇宙射线有无阻挡作用的下列说法中，正确的是（）A.地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在南北两极最强，赤道附近最弱B.地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强，南北两极最弱C.地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处相同D.地磁场对宇宙射线无阻挡作用【跟踪训练1】超导是当今高科技的热点之一，当一块磁体靠近超导体时，超导体中会产生强大的电流，对磁体有排斥作用，这种排斥力可使磁体悬浮在空中，磁悬浮列车就采用了这项技术，磁体悬浮的原理是（）①超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同．②超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反．③超导体使磁体处于失重状态．④超导体对磁体的磁力与磁体的重力相平衡．A.①③B.①④C.②③D.②④2012届高三物理第一轮复习学案第八章磁场5【跟踪训练2】如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线通以如图所示方向电流时（）A．磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用B．磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用C．磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用D．磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用【跟踪训练3】.如图在条形磁铁N极处悬挂一个线圈，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？【变式提升1】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。该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转？【变式提升2】.如图所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN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端接在电源负极D.将a、c端接在交流电源的一端，b、d接在交流电源的另一端【变式提升3】.（2000年上海高考试题）如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同、方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为（）A.F2B.F1－F2C.F1＋F2D.2F1－F2【变式提升4】.如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则A.磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用i2012届高三物理第一轮复习学案第八章磁场6B.磁铁对桌面的压力减小，受到桌面的摩擦力作用C.磁铁对桌面的压力增大，不受桌面的摩擦力作用D.磁铁对桌面的压力增大，受到桌面的摩擦力作用【变式提升5】质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的平行导轨上，导轨宽度为d，杆ab与导轨间的摩擦因数为μ．有电流时aB恰好在导轨上静止，如图所示，如图10—19所示是沿ba方向观察时的四个平面图，标出了四种不同的匀强磁场方向，其中杆与导轨间摩擦力可能为零（）类型题：安培力综合应用【例6】如图所示，电源电动势E＝2V，r＝0.5Ω,竖直导轨电阻可略，金属棒的质量m＝0.1kg，R=0.5Ω，它与导体轨道的动摩擦因数μ＝0.4，有效长度为0.2m,靠在导轨的外面，为使金属棒不下滑，我们施一与纸面夹角为600且与导线垂直向外的磁场，（g=10m/s2）求：（1)此磁场是斜向上还是斜向下？（2）B的范围是多少？【跟踪训练1】在倾角为θ的斜面上，放置一段通有电流强度为I,长度为L，质量为m的导体棒a，（通电方向垂直纸面向里），如图所示，棒与斜面间动摩擦因数μtanθ.欲使导体棒静止在斜面上，应加匀强磁场，磁场应强度B最小值是多少？如果要求导体棒a静止在斜面上且对斜面无压力，则所加匀强磁场磁感应强度又如何？θ⊕a2012届高三物理第一轮复习学案第八章磁场7【跟踪训练2】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，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向，这时需要在一臂上加质量为m的砝码，才能使两臂再达到平衡。求磁感强度B的大小。【跟踪训练3】如图所示，金属棒ab的质量为m=5g，放置在宽L=1m、光滑的金属导轨的边缘上，两金属导轨处于水平面上，该处有竖直向下的匀强磁场，磁感强度为B=0.5T，电容器的电容C=200μF，电源电动势E=16V，导轨平面距离地面高度h=0.8m，g取10，在电键S与“1”接通并稳定后，再使它与“2”接通，金属棒ab被抛到s=0.064m的地面上，试求ab棒被水平抛出时电容器两端的电压。【跟踪训练4】.电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，1982年澳大利亚国立大学制成了能把2.2g的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到10km/s的电磁炮（常规炮弹速度大小约为2km/s），若轨道宽2m，长为100m，通过的电流为10A，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为_______T，磁场力的最大功率P=_______W（轨道摩擦不计）.【跟踪训练5】.如图所示，在两根劲度系数都为k的相同的轻质弹簧下悬挂有一根导体棒ab，导体棒置于水平方向的匀强磁场中，且与磁场垂直.磁场方向垂直纸面向里，当导体棒中通以自左向右的恒定电流时，两弹簧各伸长了Δl1；若只将电2012届高三物理第一轮复习学案第八章磁场8流反向而保持其他条件不变，则两弹簧各伸长了Δl2，求：（1）导体棒通电后受到的磁场力的大小?（2）若导体棒中无电流，则每根弹簧的伸长量为多少?【跟踪训练6】.如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L，质量为m的通电直导体棒，棒内电流大小为I，方向垂直纸面向外.以水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向建立直角坐标系.（1）若加一方向垂直斜面向上的匀强磁场，使