2008高三物理一轮复习全套教学案第八章磁场学生版

第八章磁场新课标要求1．内容标准（1）列举磁现象在生活、生产中的应用．了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。关注与磁相关的现代技术发展．例1观察计算机磁盘驱动器的结构，大致了解其工作原理．（2）了解磁场，知道磁感应强度和磁通量。会用磁感线描述磁场．例2了解地磁场的分布、变化，以及对人类生活的影响．（3）会判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向．（4）通过实验，认识安培力。会判断安培力的方向。会计算匀强磁场中安培力的大小．例3利用电流天平或其他简易装置，测量或比较磁场力．例4了解磁电式电表的结构和工作原理．（5）通过实验，认识洛仑兹力。会判断洛仑兹力的方向．会计算洛仑兹力的大小．了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用．例5观察阴极射线在磁场中的偏转．例6了解质谱仪和回旋加速器的工作原理．（6）认识电磁现象的研究在社会发展中的作用．2．活动建议（1）用电磁继电器安装一个自动控制电路．（2）观察电视显像管偏转线圈的结构，讨论控制电子束偏转的原理．第一单元磁场的性质安培力考点解读典型例题知识要点一、磁场1．磁场：磁体、电流和运动电荷周围空间存在着一种特殊物质叫磁场．2．磁场的性质：磁场对放入其中的磁体、电流或运动电荷有力的作用．3．磁场的电本质：一切磁现象都是起源于电荷的运动．4．磁场方向：规定小磁针在磁场中N极受力的方向（或者小磁针在磁场中静止时N极的指向）即为该位置处的磁场方向．（例1．2针对1）二、磁感线1．概念：用来形象地描述磁场并不真实存在的一组假想的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向即为该点的磁场方向，其疏密反映了磁场的强弱（磁感应强度的大小）．2．特点：在磁体外部，磁感线由N极到Ｓ极；在磁体内部，磁感线由S极到N极，磁感线是一组闭合曲线，在空间互不相交．（例3、针对２）三、电流的磁场、安培定则１．安培定则：用右手握住导线，让伸直的大【例1】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N极向东偏转，由此可知()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通过;D．可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过．【例2】某同学在北京将一根质量分布均匀的条形磁铁用一条细线悬挂起来，使它平衡并呈水平状态，悬线系住条形磁铁的位置是：（）拇指所指的方向跟电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向．安培定则用来判断电流产生磁场的方向．同样，用安培定则可以判断环形电流、通电螺线管所产生的磁场方向．２．电流的磁场：要熟练掌握直线电流的磁场（如图8-1-1）、环形电流的磁场（如图8-1-2）、螺线管电流（如图8-1-3）的磁场.（例4针对3、4）四、磁感应强度磁感应强度是描述磁场大小和方向的物理量，用“B”表示，是矢量．1．B的大小：磁场中某点的磁感应强度的大小等于垂直于磁场方向放置于该点的通电直导线所受磁场力F与通过该导线电流强度和导线长度乘积IL的比值．2．B的方向：磁场中某一点的磁场方向．3．B的单位：斯特拉．1T＝1N/(A·m)4．匀强磁场：磁感应强度大小、方向处处相等的区域，在匀强磁场中，磁感线互相平行并等距．5．磁通量：Ф=BS国际单位是：韦伯，简称：韦，符号：Wb（1）Ф=BS中面积S应与B垂直，若穿过某面A．磁铁的重心处B．磁铁的某一磁极处C．磁铁中心的北侧D．磁铁重心的南侧【例3】始终静止在斜面上的条形磁铁，当其上方水平导线L中通以如图8-1-10所示的电流流向时，斜面对磁铁的弹力N和摩擦力f将：（）A．N增大，f减小B．N减小，f增大C．N、f均增大D．N、f均减小图8-1-10图8-1-9图8-1-1图8-1-2图8-1-3的磁感线与该面不垂直时，S应理解为垂直与B方向上的投影。（2）Ф是标量，但有正负．（3）由Ф=BS得B=Ф/S。即为磁感应强度的另一定义式，表示穿过垂直于磁场方向的单位面积的磁感线条数。所以B又叫做磁通密度．（例5、6针对5、6）五、安培力1．磁场对电流的作用力，叫做安培力．一根长为L的直导线，当导线垂直磁场放置时，通过电流I时，安培力的大小可以表示为F＝ILB．当导线平行磁场放置时安培力为零．2．公式的适用条件：一般只适用于匀强磁场．3．安培力的方向：用左手定则判定，总是跟磁场垂直，跟电流的方向垂直，即安培力总是垂直于导线和磁感线所在的平面．4．弯曲导线的有效长度等于两端点所连直线的长度；相应的电流方向，沿直线由始端流向末端。因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，所以通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和一定为零．（例7.针对7、8、9.）六、磁电式电表１．电流表是测量电流大小和方向的仪器，常用的是磁电式电流表．２．构造：如图8－1－4所示，①蹄形磁铁、②圆柱形铁心、③铝框、④线圈、⑤螺旋弹簧、⑥指针．3．原理：通电线圈在磁场中受到的安培力的力矩使线框转动，带动指针转动，当安培力的力矩跟螺旋弹簧的扭转力矩相等时，指针稳定；电流越大，安培力的力矩越大，指针转动的角度越大，因此，通过指针偏转的角度的大小即可反映出电流的大小．疑难探究七、你是如何理解磁感线概念的?磁感线的方向都是由N极指向S极吗?磁感线是为了形象地描述磁场而人为引入的曲【例4】如图9-1-11所示，有两根平行长直导线，通以大小相等、方向相反的电流，下列说法中正确表达了与两导线在同一平面，且与两导线距离都相等的各点的磁场的磁感应强度的是()A．等于零B．不等于零，方向从一根导线垂直指向另一根导线C．不等于零，方向平行于导线D．不等于零，方向垂直于导线所在平面【例5】关于磁感强度的下列说法中，正确的是（）A．放在磁场中的通电导线，电流越大，受到的磁场力也越大，表示该处的磁感强度越大B．磁感线的指向就是磁感强度的方向C．垂直磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感强度方向D．磁感强度的大小、方向与放入磁场的通电导线的电流大小、导线长度、导线取向等均无关图9-1-11图8-1-4线，并不是客观存在着的线．磁感线是闭合曲线（这一点是与电场线不同的地方）．只有在磁铁或通电螺线管外部的磁感线方向才是由N极指向S极，在磁铁内部或通电螺线管内部的磁感线方向都是由S极指向N极．八、地磁场的主要特点是什么?地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个:1．地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近，磁感线分布如上图8-1-5所示．2、地磁场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、在赤道平面上，距离地球表面相等的各点，磁感强度相等，且方向水平向北.九、磁场中某位置的磁感应强度与放入的通电导线有关吗?磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是客观存在的，与放入的电流Ｉ的大小、导线的长短即L的大小无关，与电流受到的力也无关，即便不放人载流导体，它的磁感应强度也照样存在．因此不能说B与F成正比，或B与IL成反比.磁感应强度B是矢量，遵守矢量分解合成的平行四边形定则.注意磁感应强度的方向就是该处的磁场方向，并不是该处电流的受力方向.十、如何理解磁通量这一概念？我们可从以下几方面来理解磁通量：1．磁感强度B主要描述磁场中某点的磁场情况，与位置对应；而磁通量用来描述磁场中某一个给定面上的磁场情况，它与给定面对应．2．磁通量是指穿过线圈面积的磁感线的“净条数”，当有不同方向的磁场同时穿过同一面积时，磁通量指的是合磁场的磁感线穿过其面积的条数，即此时的磁通量为合磁通．【例6】面积为S=0.5m2的闭合导线圆环，处于B=0.4T的匀强磁场中，当环与磁场平行时，穿过环的磁通量Φ1是多少？当环面转过900时，穿过导线环的磁通量Φ2是多少？环面再转1800后，穿过导线环的磁通量Φ3时多少？在第二次转动过程中磁通量的改变量ΔΦ为多少？【例7】.如图8-1-12所示，导体杆ab的质量为m，电阻为R，放置在与水平面夹角为θ的倾斜导轨上，导轨间距为d，电阻不计，系统处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，电源内阻不计．问(1)若导轨光滑，电源电动势E多大能使导体杆静止在导轨上?(2)若杆与导轨之间的动摩擦因数为μ，且不通电时导体不能静止在导轨上，要使杆静止在导轨上，电源的电动势E应为多大?图8-1-12图8-1-53．在匀强磁场中，某一平面内的磁通量与磁场的磁感强度有关，与平面的面积有关．其计算式为：φ=B·S．式中φ为穿过平面的磁通量，B为平面所在位置处的磁感强度，S为平面在垂直于磁感线平面上的投影面积．当平面与磁感线之间夹角为θ时，可用下列两种方法进行计算：①可求面积S在垂直于B方向上的投影面积S⊥，则φ=BSsinθ，②可把B分解为个平行于面积S和垂直于面积S的两个分量B∥和B⊥，B∥对应的磁通量为零，而B⊥对应的磁通量φ⊥=B⊥S=BSsinθ，且φ=φ⊥=BSsinθ．十一、在应用F=BIL公式时应注意哪些问题?因F=BIL是由B=ILF导出，所以在应用时要注意:1．B与L垂直;2。L是有效长度;3、B并非一定为匀强磁场，但它应该是L所在处的磁感应度如图8-1-6所示．垂直折线abc中通入电流I，ab=bc=L，折线所在平面与匀强磁场磁感应强度B垂直．abc受安培力等效于ac（通有a→c的电流I）所受的安培力，即F=BI·2L，方向同样由等效电流ac判断为在纸面内垂直于ac斜向上．同理推知（1）如图8-1-7所示，半圆形通电导线受按培力F=BI·2R；（2）如图8-1-8所示闭合的通电导线框受安培力F=0。图8-1-6图8-1-7典型例题答案【例1】解析：在赤道上空地磁场方向为水平向北，在地磁场的作用下，小磁针只会稳定地水平指北，而指北这一端为小磁针的N极，当小磁针的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，这一磁场既可能是磁体产生的，也可能是电流产生的．在小磁针正东方向，条形磁铁N极所产生的磁场是经小磁针指向西方，故A选项一定不成立，而条形磁铁S极产生的磁场是经小磁针自西指向东，故B选项可能成立，但不是唯一原因，故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垂直于电子流的平面内，以电子流为圆心的同心圆．而小磁针的磁场方向将因电子流水平通过而成水平方向，若电子流水平自南向北，则经过小磁针的磁场方向为水平向东；若电子流水平自北向南，则其经小磁针的磁场方向为水平向西。答案：C说明：使小磁针突然偏转的原因是小磁针处的磁场发生了变化。【例2】解析由于地球是一个大磁体，存在地磁场，其磁感线的分布如图所示。在地球表面除了赤道附近的地磁场呈水平方向（和地面平行）外，其它地方的地磁场均不沿水平方向。北京附近的地磁场方向如图(a)所示，若在此处悬挂条形磁铁，且悬挂点在中心，则它在地磁场的作用下，静止时它将沿着地磁场方向，如图(b)所示，显然不能水平。若将悬挂点移至重心的北侧，如图(c)所示，则根据平衡条件确定它能在水平位置平衡。答案：C【例3】解析：条形磁铁在导线周围产生磁场，磁感线形状如图8-1-13所示，根据左手定则判断出导线受力F如图8-1-13所示，又据牛顿第三定律可知磁铁受反作用力F'的方向．因为此时磁铁受力增加了F'，而它仍处于静止状态，所以斜面对它的摩擦力以及弹力都增大了．答案：C说明：此题选导线为研究对象，判断出导线受到磁铁的作用力方向，再根据牛顿第三定律，就可知磁铁受到通电导线的力的方向，从而得出答案．【例4】解析：与两导线在同一平面内，且与两导线距离都相等的各点就是图中虚线所在处．导线A中的电流在虚线处产生的磁场方向是垂直于纸面向里，而导线B中的电流在虚线处产生的磁场方向也是垂直干纸面向里，由于对称性，两导线中的电流在虚线处产生的磁感应强度是大小相等，方向相同，由矢量叠加可知虚线上各点的磁感应强度不为零，且垂直于两导线所确定的平面．答案：D．说明：通电导线(直线电流或环形电流)周围磁场的磁感线的方向由安培定则即右手安培定则确定．其磁场中各点的磁感应强度与电流的大小及该