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2013届高考一轮物理复习课件(人教版):第八章第1节 磁场及其描述 (PPTminimizer)


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第八章 磁场

第八章

磁场

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1.电流的磁场(Ⅰ) 2.磁感应强度、磁感线、地磁场(Ⅱ) 3.磁性材料,分子电流假说(Ⅰ) 4. 磁场对通电直导线的作用, 安培力,

左手定则(Ⅱ)

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5.磁电式电表原理(Ⅰ) 6.磁场对运动电荷的作用,洛伦兹力,带电粒子在 匀强磁场中的运动(Ⅱ) 7.质谱仪、回旋加速器(Ⅰ) 说明:1.安培力的计算限于直导线跟 B 平行或垂直 两种情况 2. 洛伦兹力的计算限于 v 跟 B 平行或垂直的两种情 况
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9.实验:描绘小电珠的伏安特性曲线 10.实验:把电流表改装为电压表 11.实验:用电流表和电压表测定电池的电动势和 内电阻 12.实验:用多用电表探索黑箱内的电学元件 13.实验:传感器的简单应用

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复习时,应以左手定则和带电粒子在磁场中的运动 为重点.应侧重掌握下列问题: 1.知道安培力是洛伦兹力的宏观表现,所以它们的 方向都用左手定则判断. 2.根据公式 F=qvBsinθ 理解 v 与 B 平行时带电粒 子不受洛伦兹力作用,静止的电荷在磁场中不受洛伦兹 力作用.
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3.根据洛伦兹力的方向与带电粒子的速度方向垂 直,理解洛伦兹力不做功. 4.利用左手定则,运用平面几何知识,根据有关公 式,熟练掌握带电粒子在洛伦兹力作用下做圆周运动的 圆心、半径、运动时间的确定方法,提高画图能力. 5.提高综合运用知识的能力.

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第1节 磁场及其描述

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第1节

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一、磁场及其描述 1.定义:磁场是磁体、电流周围存在的一种特殊① ______. 2.方向:磁场中任一点小磁针②________极所受磁 场力的方向为该点的磁场方向. 3.磁场的基本特性:磁场对放入其中的磁体、电流 和运动电荷都有③________的作用.

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4.磁感线:在磁场中人为地画出一系列曲线,使曲 线上每一点的切线方向都跟这点的④________的方向一 致,这样的曲线就叫做磁感线.磁感线的疏密程度表示 磁场的⑤________.磁感线是⑥________曲线. 5.安培定则 (1)对于通电直导线:右手握住导线,让伸直的拇指 所指的方向跟⑦________的方向一致,弯曲的四指所指 的方向就是⑧________方向.
第八章 第1节

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(2)对于环形电流和通电螺线管:让右手弯曲的四指 指向⑨________的方向,伸直的拇指所指的方向就是⑩ ________的方向. 6.磁感应强度 (1)意义:描述磁场?________的物理量. F (2)定义式:B=IL.(式中 F 为 I 与磁场方向垂直时的 磁场力, 此时磁场力最大. 与磁场平行时, I 磁场力为零).

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(3)方向:小磁针?________时,?________极所指 (所受磁场力)的方向. (4)匀强磁场:磁感应强度大小处处?________,方 向处处?________的区域里的磁场叫做匀强磁场,匀强 磁场的磁感线是分布均匀的?________直线.

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二、八种典型的磁场 1.地磁场 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 ? ________ 在 地 球 南 极 附 近 , ? ________在地球北极附近. (2)地磁场 B 的水平分量(Bx)总是从地球?________ 指向?________;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.

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(3)在赤道平面上,距离地球表面高度相等的各点, 21 22 磁场强弱○________,且方向水平向○________. 2.电流的磁场 23 ○________实验发现了电流的磁效应,各种电流周 围的磁场如下:

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(1)直线电流的磁场:无磁极,非匀强,距导线越远 24 处磁场越○________,画法如图所示.

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(2)通电螺线管的磁场:两端分别是 N 极和 S 极,管 25 26 内是 匀强磁场, 磁感线方 向由 ○ ________ 极 指 向 ○ 27 ________极,管外为非匀强磁场,磁感线由○________ 28 极指向○________极,画法如图所示.

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(3)环形电流的磁场:两侧是 N 极和 S 极,圆环内部 29 是○________磁场,画法如图所示.

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①物质 ⑥闭合 ?强弱 行

② 北 (N)

③磁场力 ⑨电流

④磁场

⑤强弱

⑦电流 ⑧磁场 ?静止

⑩螺线管内部磁场 ?相同 ?北极 ?平 21 ○ 27 ○

?N(或北)

?相等

?北极(N 极) ?南极(S 极) ?南极

相同 N

22 23 24 25 26 ○向北 ○奥斯特 ○弱 ○S ○N 28 29 ○S ○非匀强

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一、对磁感应强度的理解 规律方法 1.磁感应强度是为了描述磁场的强弱和方向而引入 的物理量

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F (1)在定义式 B=IL中,通电导线必须垂直于磁场方 向放置.因为磁场中某点通电导线受力的大小,除和磁 场强弱有关以外,还和导线的方向有关.导线放入磁场 中的方向不同,所受磁场力也不相同.通电导线受力为 零的地方,磁感应强度 B 的大小不一定为零,这可能是 电流方向与 B 的方向在一条直线上的原因造成的.

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(2)磁感应强度由磁场本身决定,跟在该位置放入的 导线长度 L、电流 I 的大小及受到磁场的作用力均无关, F 与放不放通电导线也无关,不能根据公式 B=IL就说 B 与 F 成正比,与 IL 成反比. (3)磁感应强度的方向是磁场中小磁针静止时 N 极所 指的方向,其大小根据电流元受力来计算.通电导线受 力的方向不是磁感应强度的方向.

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(4)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场, 这时 L 应很短很短, 称为“电流元”, IL 相当于静电场中的“试 探电荷”. (5)我们要找的是磁场中某一点磁感应强度的大小, 因此要把电流元放入磁场中某一点,这要求电流元要足 够的短.

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2.注意磁感应强度与电场强度的区别 (1)电场强度的方向和电荷受力方向相同或相反,而 磁感应强度的方向和电流受力方向垂直. (2)电荷在电场强度不为零的地方一定受电场力,电 流在磁感应强度不为零的地方不一定受磁场力,当 B∥I 时,F=BIlsinθ=0.

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例 1 下列说法中正确的是(

)

A.磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定:把一 小段通电导线放在该点时受到的安培力 F 跟该导线的长 度 L 和通过的电流 I 的乘积 IL 的比值表示该点的磁感应 F 强度 B,即 B=IL

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B.通电导线在某点不受磁场力的作用,则该点的磁 感应强度一定为零 F C.磁感应强度 B=IL只是定义式,它的大小取决于 场源以及在磁场中的位置,与 F、I、L 以及有无导线无 关 D.通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向

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________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________

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【解析】 根据磁感应强度的定义, 通电导线应为“在 磁场中垂直于磁场方向的通电导线”, 只有在这个方向上导 线所受的力才最大,故 A 错;当通电导线与磁场方向平行 时,不受安培力作用,所以 B 选项错;在磁场源稳定的情 况下, 磁场内每一点的磁感应强度是惟一确定的, 与放入该 点的检验电流无关,C 正确;安培力的方向与磁感应强度的 方向并不相同,而是垂直,故 D 错.

【答案】

C
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题后反思 应熟练掌握电场力和安培力的大小和方向的区别, 防止简单的类比而出错.

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跟踪训练 1 的是( )

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下列关于磁感应强度大小的说法正确

A.通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大 B.通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大 C.放在匀强磁场中各处的通电导线,受力大小和方 向处处相同 D. 磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导 线受力的大小和方向无关

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诱思启导

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通电导线受磁场力的大小与该处磁感应强度的大小 有必然联系吗?
【解析】 通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁

感应强度大小有关,还与二者方向间的夹角有关,故 A、 B、C 项均错,磁感应强度是描述磁场的物理量,是由磁 场所决定的,与放在磁场中的通电导线受力的大小和方 向无关,故 D 项正确.正确选项为 D.

【答案】

D
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二、磁感应强度的叠加 规律方法

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类似于电场中两个电荷附近的电场强度是两个电荷分 别单独存在时产生的场强叠加而成的,两个电流附近的磁 场的磁感应强度是两个电流分别单独存在时产生的磁场的 磁感应强度叠加而成的.若两个电流在某处产生的磁场的 磁感应强度 B1、B2 不在同一直线上时,则应用平行四边形 定则进行矢量合成可求得该点的磁感应强度 B.

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例2

三根平行的直导线,分别垂直地通过一个等腰直角 三角形的三个顶点,如图所示,现使每条通电导线在斜 边中点 O 所产生的磁感应强度大小均为 B.则该处的磁感 应强度的大小和方向如何?

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【解析】

根据安培定则,I1 与 I3 在 O 点处产生的

磁感应强度大小相等,方向相反,I2 在 O 点处产生的磁 感应强度的方向与 B1(B3)相垂直,又知 B1、B2、B3 的大 小相等均为 B,方向如图所示,B1 和 B3 大小相等,方向 相反,所以矢量和为零.因此,O 点的磁感应强度 B0= B2=B,方向如图所示.

【答案】

B,方向从I1指向I3.
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题后反思 此类问题关键是由安培定则准确地画出各导线产生 的磁感应强度的方向,然后利用矢量合成的各种方法求 矢量和.

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跟踪训练 2

(2010· 荆州模拟)

如图所示, 一根通电直导线垂直放在磁感应强度为 1 T 的匀强磁场中,在以导线截面的中心为圆心,r 为半径 的圆周上有 a、b、c、d 四个点.已知 a 点的实际磁感应 强度为 0,则下列叙述正确的是( )

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A.直导线中的电流方向垂直纸面向里 B.b 点的实际磁感应强度为 2 T,方向斜向上,与 B 的夹角为 45° C.c 点的实际磁感应强度为 0 D.d 点的实际磁感应强度与 b 点相同

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诱思启导 (1)a 点的磁感应强度 B 为零,说明通电直导线在 a 点产生的磁场方向与匀强磁场方向有什么关系?大小有 什么关系?电流向里还是向外? (2)通电直导线在 b、c、d 处产生的磁场什么方向? 大小与 a 处一样吗?

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【解析】 a 点磁感应强度为零,表明通电直导线在 a 点产生的磁场方向水平向左,大小为 1T.由安培定则可 知电流方向向里.它在 b、c、d 点产生的磁场的磁感应 强度的大小均为 1T.b 点方向向上,c 点水平向右,d 点竖 直向下.由磁场的叠加可知:b、d 两点合磁场的磁感应 强度为 2T,b 点斜向上,d 点斜向下,c 点为 2T,方向 水平向右,选项 A、B 正确.

【答案】

AB
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三、 安培定则的应用 规律方法 1.安培定则描述了电流方向与磁场方向之间的关 系,应用它可以判断直线电流,环形电流及通电螺线管 周围磁感线的分布及方向, 在应用时, 应注意分清“因” 和“果”:

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(1)直线电流的磁场: 拇指指向“原因”即电流方向; 四指指向“结果”即磁感线的环绕方向. (2)环形电流的磁场: 四指指向“原因”即电流方向; 拇指指向“结果”即中心轴线的磁感线方向. (3)通电螺线管的磁场:四指指向“原因”即电流方 向;拇指指向“结果”即螺线管内部沿中心轴线的磁感 线方向,亦即指向螺线管的 N 极.

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2.一个其他形状的电流(如矩形、三角形等)的磁场, 从整体效果上可等效为环形电流的磁场,采用安培定则 判定. 也可以分成几段直线电流判定,然后利用磁场叠加 思想处理. 3.小磁针静止时 N 极指向即为该点磁场方向,也是 该点磁感线的切线方向.

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例 3 如图所示,直导线 AB、螺线管 C、电磁铁 D 三者相距较远,它们的磁场互不影响,当开关 S 闭合稳 定后,则图中小磁针的北极 N(黑色的一端)指示出磁场方 向正确的是( )

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A.a C.c

B.b D.d

________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________

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【解析】

接通电源后,直导线、螺线管、电磁铁

等都将产生磁场,应用安培定则逐一进行判断.

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为了便于判断所标出的小磁针 N 极的指向是否正 确,先根据安培定则画出有关磁场中经过小磁针的磁感 线及其方向,如上图所示.根据安培定则,对于通电直 导线 AB,磁感线是以导线 AB 上各点为圆心的同心圆, 且都在跟导线垂直的平面上,俯视时其方向是逆时针方 向,显然磁针 a 标示不对.通电螺线管 C 内部的磁感线

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是由左指向右,外部的磁感线是由右向左,故 b 所示正 确、c 所示不对.对电磁铁 D(与蹄形磁铁相似),由安培 定则可知,电磁铁的左端为 N 极,右端为 S 极,可见小 磁针 d 标示正确,因此答案为 B、D.

【答案】

BD

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题后反思 (1)分析此题, 首先应正确判断直导线 AB、 螺线管 C, 电磁铁 D 中电流的方向,依据是电流由电源正极流出, 流入电源的负极. (2)应用安培定则判定磁感线的环绕方向时,注意四 指指向和大拇指的指向. (3)注意加深对“小磁针静止时 N 极所指的方向就是 该点磁场方向”的理解.

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