最新選修31第一節(jié)磁場及其描述

1、第九章 磁場【知識建構(gòu)】 磁場磁場的產(chǎn)生磁鐵的磁場條形磁鐵磁場場蹄形磁鐵磁場場電流的磁場直線電流的磁場場環(huán)形電流的磁場場通電螺線管的磁場場磁場的描述磁感線磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度方向勻強磁場磁場的作用對磁極的作用n極受力方向沿磁場方向s極受力方向與磁場方向相反對電流的作用大小方向：左手定則，荷的作用對運動電荷大小f=0(當v/b時)方向：左手定則帶電粒子在勻強磁場中的運動當v不垂直b時，將v分解到b和與b垂直的方向上重要儀器質(zhì)譜儀回旋加速器速度選擇器磁流體發(fā)電機磁電式電表第一節(jié) 磁場及其描述一、 考情分析考試大綱考綱解讀1.磁場、磁感應(yīng)強度、磁感線 i2.通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向 i1.

2、重視并加強對基本概念、基本規(guī)律的學(xué)習(xí)，注意將磁場與電場對比，注意它們的區(qū)別。2.熟練掌握幾種常見磁體（電流）周圍磁感線的空間分布特點，會用有關(guān)圖形表示，善于畫俯視圖、仰視圖、側(cè)視圖等。3.安培定則的使用屬于基礎(chǔ)知識，基本上是定性分析，題型多見于選擇題。4.考查磁場中的基本概念，如磁感線、磁感應(yīng)強度、磁通量等，一般以選擇題的形式出現(xiàn)。二、 考點知識梳理 （一）、磁場的基本概念1. 磁體的周圍存在磁場。2. 電流的周圍也存在磁場3. 變化的電場在周圍空間產(chǎn)生磁場（麥克斯韋）。4. 磁場和電場一樣，也是一種_。5. 磁場不僅對磁極產(chǎn)生力的作用， 對電流也產(chǎn)生力的作用6. 磁場的方向在磁場中的任一點，

3、小磁針_的方向，亦即小磁針靜止時_所指的方向，就是那一點的磁場方向 磁現(xiàn)象的電本質(zhì):_（二）、磁場的基本性質(zhì)磁場對放入其中的磁極或電流有_的作用（對磁極一定有力的作用;對電流只是可能有力的作用,當電流和磁感線平行時_磁場力作用）。1. 磁極和磁極之間有磁場力的作用2. 兩條平行直導(dǎo)線，當通以相同方向的電流時，它們相互_，當通以相反方向的電流時，它們相互_。3. 電流和電流之間，就像磁極和磁極之間一樣，也會通過_發(fā)生相互作用 4. 磁體或電流在其周圍空間里產(chǎn)生磁場，而磁場對處在它里面的磁極或電流有_的作用5. 磁極和磁極之間、磁極和電流之間、電流和電流之間都是通過_來傳遞的 （三）、磁感線為了描

4、述磁場的強弱與方向，人們想象在磁場中畫出的一組_1疏密表示磁場的_2每一點_表示該點磁場的方向，也就是_的方向3是閉合的曲線，在磁體外部由_極至_極，在磁體的內(nèi)部由_極至_極磁線不相切不相交。4勻強磁場的磁感線_沒有畫出磁感線的地方_沒有磁場5安培定則：姆指指向_，四指指向_注意這里的磁感線是一個個同心圓，每點磁場方向是在該點切線方向。 *熟記常用的幾種磁場的磁感線：（四）、磁感應(yīng)強度1磁場的最基本的性質(zhì)是_，電流垂直于磁場時受磁場力_，電流與磁場方向平行時，_。2在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線受到的磁場力f跟電流強度i和導(dǎo)線長度l的乘積il的比值，叫做通電導(dǎo)線所在處的_表示磁場強弱的物理量

5、是_大?。簞t有_，（電流方向與磁感線_時的公式）b只由磁場本身決定，與放不放通電導(dǎo)線無關(guān)；與導(dǎo)線中電流的大小無關(guān)。因此不與f成正比，也不與il成反比，b=是比值定義式。方向：左手定則：是磁感線的_方向；是小磁針_受力方向；是小磁針靜止時_的指向不是導(dǎo)線受力方向；不是正電荷受力方向；也不是電流方向 單位：_，也叫_，國際單位制單位符號_點定b定：就是說磁場中某一點定了，則該處磁感應(yīng)強度的大小與方向都是定值勻強磁場的磁感應(yīng)強度_磁場的疊加:空間某點如果同時存在兩個以上電流或磁體激發(fā)的磁場,則該點的磁感應(yīng)強度是各電流或磁體在該點激發(fā)的磁場的磁感應(yīng)強度的_,滿足_.（五）、磁通量1磁感應(yīng)強度b與垂直磁

6、場方向的面積s的_叫做穿過這個面的磁通量s與b垂直：=bs s與b平行：=0 s與b夾角為：=bs=bssin2 磁通量的單位:_，符號是_1wb=1tm23磁通量的意義:_。4.磁通密度: 從=bs可以得出b=/s ，這表示磁感應(yīng)強度等于_，因此常把磁感應(yīng)強叫做磁通密度，并且用wb/m2作單位1t=1 wb/m2=1n/am5.磁通量是_,但是有正負.如果將從平面某一側(cè)穿入的磁通量為正, 則從平面反一側(cè)穿入的磁通量為負.（六）、用類比法記憶電場和磁場的基本性質(zhì)電場強度（e）磁感應(yīng)強度（b）意義描述電場的力的性質(zhì)的物理量描述磁場的力的性質(zhì)的物理量概念的建立電場對電荷q有作用力；對電場中的不同點

7、，e的值一般不同e由電場本身決定磁場對直線電流有作用力對磁場中的不同點，b的值一般不同b 由磁場本身決定公式e=b=單位1n/c=1v/m1t=1n/am方向正電荷受到電場力方向靜止小磁針n極受到的磁場力方向三、考點知識解讀考點1. 磁感應(yīng)強度的理解剖析： 1磁感應(yīng)強度由磁場本身決定，就好像電場強度由電場本身決定，與所在空間放不放通電導(dǎo)線無關(guān). 2不能根據(jù)公式就說b與f成正比，與i 成反比. 3磁感應(yīng)應(yīng)強度b的定義式也是其度量式，但用來測量的小段通電導(dǎo)線必須垂直放入磁場.如果將小段通電直導(dǎo)線平行放入磁場，其所受安培力為零，但不能說該點磁感應(yīng)強度為零. 4磁感應(yīng)強度是矢量，其方向是放入其中的小磁

8、針靜止時n極的指向，不是磁場中電流所受磁場力的方向，而是與受到的磁場力方向垂直.例題1根據(jù)磁感應(yīng)強度的定義式b=，下列說法中正確的是（ ） a在磁場中某確定位置，b與f成正比，與i、l的乘積成反比 b一小段能通電直導(dǎo)線在空間某處受磁場力f=0，那么該處的b一定為零 c磁場中某處的b的方向跟電流在該處受磁場力f的方向相同 d一小段通電直導(dǎo)線放在b為零的位置，那么它受到磁場力f也一定為零 解析：磁感應(yīng)強度是表征磁場強弱的物理量，確定的磁場中的確定點的磁感應(yīng)強度是一個確定的值，它由磁場本身決定的，與磁場中是否有通電導(dǎo)體，及導(dǎo)體的長度，電流強度的大小，以及磁場作用力的大小無關(guān).a錯誤.若電流方向與磁場

9、方向在一條直線上，通電導(dǎo)體將不受到磁場力的作用，因此在某處磁場力為零，并不能說明該處的磁感應(yīng)強度為零.b錯誤.通電導(dǎo)體受到磁場力的方向垂直于磁場方向和電流方向所決定的平面.c錯誤.通電導(dǎo)體處在一個沒有磁場的空間，當然不受磁場力的作用. 答案： d【變式訓(xùn)練1】關(guān)于磁感應(yīng)強度，下列說法正確的是（ ） a一小段通電導(dǎo)線放在b為零的位置，那么它受到的磁場力也一定為零 b通電導(dǎo)線所受的磁場力為零，該處的磁感應(yīng)強度也一定為零 c放置在磁場中1m長的通電導(dǎo)線，通過1a的電流，受到的磁場力為1n，則該處的磁感應(yīng)強度就是1t d磁場中某處的b的方向跟電流在該處受到磁場力f的方向相同 解析： a選項根據(jù)磁感應(yīng)強

10、度的定義a選項對。 b選項通電導(dǎo)線（電流i）與磁場平行時，磁場力為零。b選項錯。 c選項通電導(dǎo)線（電流i）與磁場垂直。c選項錯。 d選項b與f方向一定垂直d選項錯。 答案：a考點2.安培定則的應(yīng)用剖析：1判斷直線電流的磁場方向的安培定則與判斷環(huán)形電流的磁場方向的安培定則兩種情況下四指、大拇指指向的意義正好相反.2注意等效電流的磁場，如電子流可以可以看作和電子流運動方向相反的電流，然后根據(jù)安培定則判斷出電子流的磁場方向.3其他形式的電流（如矩形、三角形等）的磁場，從整體效果上可等效為環(huán)形電流的磁場，優(yōu)先采用環(huán)形電流的安培定則判定.例題2如圖9-1.1所示，、三枚小磁針分別放在通電螺線管的正上方、

11、管內(nèi)和右側(cè)。當這些小磁針靜止時，小磁針極的指向是（ ）9-1.1 、均向左 、均向右 向左，向右，向右 向右，向左，向右 解析：首先搞清電流的方向，再根據(jù)安培定則判斷，螺線管右側(cè)相當于極，左側(cè)相當于極，在外部磁感線由極指向極，在內(nèi)部磁感線由極指向極，所以小磁針的極向左，向右，向右，故選答案：【變式訓(xùn)練2】如圖9-1.2所示，帶負電的金屬環(huán)繞軸以角速度勻速旋轉(zhuǎn)，在環(huán)左側(cè)軸線上的小磁針最后平衡的位置是（）9-1.2 極豎直向上 極豎直向下 極沿軸線向左 極沿軸線向右解析：帶負電的金屬環(huán)旋轉(zhuǎn)，可形成環(huán)形電流，而產(chǎn)生磁場，負電荷勻速旋轉(zhuǎn)，會產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)方向相反的環(huán)形電流，由右手定則可知在磁針所處磁場的方

12、向沿軸向左，由于磁針極指向為磁場方向，所以應(yīng)選答案：考點3. 對磁通量=bs的理解剖析： 1bs只適用于磁感應(yīng)強度b與平面s垂直的情況.當s與垂直于b的平面間的夾角為時，則有bscos.可理解為b（s cos）,即等于b與s在垂直于b方向上分量的乘積.也可理解為（bcos）s，即等于b垂直于s方向上的分量與s的乘積.2s不一定是某個線圈的真正面積，而是線圈在磁場范圍內(nèi)的面積，s為線圈面積的一半.3多匝線圈內(nèi)磁通量的大小與線圈匝數(shù)無關(guān).例題3 如圖9-1.3所示，通有恒定電流的導(dǎo)線mn與閉合金屬框共面，第一次將金屬框由平移到，第二次將金屬框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到，設(shè)先后兩次通過金屬框的磁通量變化分別為和

13、，則（ ）9-1.3 a. b. = c. d. 不能判斷 解析：導(dǎo)體mn周圍的磁場并非勻強磁場，靠近mn處的磁場強些，磁感線密一些，遠離mn處的磁感線疏一些，當線框在i位置時，穿過平面的磁通量為，當線圈平移至位置時,磁能量為，則磁通量的變化量為=-，當?shù)骄€框翻轉(zhuǎn)到位置時，磁感線相當于從“反面”穿過原平面，則磁通量為-，則磁通量的變化量是=+所以 答案：c 【變式訓(xùn)練3】如圖9-1.4所示，勻強磁場的磁感強度b20t，指向x軸的正方向，且ab=40cm，bc=30cm，ae=50cm，求通過面積sl（abcd）、s2（befc）和s3（aefd）的磁通量1、2、3分別是多少？9-1.4 解析：

14、根據(jù)=bs垂，且式中s垂就是各面積在垂直于b的yx平面上投影的大小，所以各面積的磁通量分別為1=bs1204030104024 wb；2=031=bs1204030104024 wb 答案：1 0 24 wb， 20， 3 024 wb四、考能訓(xùn)練a 基礎(chǔ)達標1、根據(jù)安培假說的物理思想：磁場來源于運動電荷如果用這種思想解釋地球磁場的形成，根據(jù)地球上空并無相對地球定向移動的電荷的事實那么由此推斷，地球總體上應(yīng)該是：（ ） a帶負電 b帶正電 c不帶電 d不能確定2、如圖9-1.5所示，a為通電線圈，電流方向如圖所示，b、c為與a在同一平面內(nèi)的兩同心圓，b、c分別為通過兩圓面的磁通量的大小，下述判

15、斷中正確的是（ ）9-1.5 a穿過兩圓面的磁通方向是垂直紙面向外 b穿過兩圓面的磁通方向是垂直紙面向里cbc dbc 3、下列單位中與磁感應(yīng)強度單位相同有（）abcd4、在地球赤道上空有一小磁針處于水平靜止狀態(tài)，突然發(fā)現(xiàn)小磁針n極向東偏轉(zhuǎn)，由此可知 ( )a一定是小磁針正東方向有一條形磁鐵的n極靠近小磁針b一定是小磁針正東方向有一條形磁鐵的s極靠近小磁針c可能是小磁針正上方有電子流自南向北通過d可能是小磁針正上方有電子流自北向南水平通過5、下列關(guān)于磁場的說法中，正確的是( ) a只有磁鐵周圍才存在磁場 b磁場是假想的，不是客觀存在的c磁場是在磁極與磁極、磁極和電流發(fā)生作用時才產(chǎn)生d磁極與磁極

16、，磁極與電流、電流與電流之間都是通過磁場發(fā)生相互作用 6、關(guān)于磁感線，下列說法中正確的是( ) a磁感線上每一點的切線方向都跟該點的磁場方向一致 b兩條磁感線的空隙處不存在磁場 c不同磁場形成的磁感線可以相交 d磁感線是磁場中客觀存在的、肉眼看不見的曲線 7、一條豎直放置的長直導(dǎo)線，通有由下而上的電流，它產(chǎn)生的磁場在它正北方某處的磁感應(yīng)強度與地磁場在該處的磁感應(yīng)強度大小相等，設(shè)地磁場方向水平向北，則該處的磁場方向為( )a向東偏北450 b向正西 c向西偏北450 d向正北 8、下列所述的情況，哪一種情況可以肯定鋼棒沒有磁性( ) a將鋼棒的一端接近磁針的n極時，則兩者互相吸引，再將鋼棒的這一

17、端接近磁針的s極時，則兩者互相排斥 b將鋼棒的一端接近磁針的n極時，則兩者互相排斥，再將鋼棒的另一端接近磁針的n極時，則兩者互相吸引 c將鋼棒的一端接近磁針的n極時，則兩者互相吸引，再將鋼棒的另一端接近磁針的s極時，則兩者仍互相吸引 d將鋼棒的一端接近磁針的n極時，則兩者互相吸引，再將鋼棒的另一端接近磁針的n極時，則兩者仍互相吸引 9、一小段通電直導(dǎo)線長1cm，電流強度為5a，把它放入磁場中某點時所受磁場力大小為01n，則該點的磁感強度為（ ） ab2t； bb2t； cb2t ；d以上三種情況均有可能 10、如圖9-1.6所示，一根通電直導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強度b=1t的勻強磁場中，在以導(dǎo)線為圓心

18、，半徑為r的圓周上有a,b,c,d四個點，若a點的實際磁感應(yīng)強度為0，則下列說法中正確的是（ ）babcd9-1.6 a直導(dǎo)線中電流方向是垂直紙面向里的 bc點的實際磁感應(yīng)強度也為0 cd點實際磁感應(yīng)強度為，方向斜向下，與b夾角為450 d以上均不正確 11、如圖9-1.7所示，一水平放置的矩形閉合線圈abcd在細長磁鐵n極附近下落，保持bc邊在紙外，ad邊在紙內(nèi)，由圖中的位置經(jīng)過位置到位置，且位置和都很靠近位置，在這個過程中，線圈中的磁通量（ ）9-1.7a是增加的； b是減少的c先增加，后減少； d先減少，后增加 9-1.812、如圖9-1.8所示邊長為100cm的正方形閉合線圈置于磁場中

19、，線圈ab、cd兩邊中點連線oo/的左右兩側(cè)分別存在方向相同、磁感強度大小各為b106t，b2=04t的勻強磁場。若從上往下看，線圈逆時針轉(zhuǎn)過370時，穿過線圈的磁通量改變了多少？ b 能力提升9-1.913、如圖9-1.9所示，木板質(zhì)量為m，靜止于水平地面上，木板上固定一質(zhì)量不計的框架，框架上懸有磁鐵a，木板上放有磁鐵b，兩磁鐵質(zhì)量均為m，設(shè)木板對地面的壓力為n1，b對木板的壓力為n2，a對懸線的拉力為t，則下面結(jié)論正確的是（）an1bcd以上答案全不對14、（2007年上海一模）如圖9-1.10所示，兩根平行的通電直導(dǎo)線通過等腰直角三角形兩個頂點，兩根導(dǎo)線通入大小相等、方向垂直紙面向里的電

20、流，每根導(dǎo)線在直角頂點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的大小均為b，則直角頂點處實際的磁感應(yīng)強度的大小和方向為（）xy9-1.10ab,沿y軸正方向bb,沿y軸負方向cb,與x軸正方向同向db,與x軸正方向反向9-1.1115、如圖9-1.11是一種利用電磁原理制作的充氣泵的結(jié)構(gòu)示意圖其工作原理類似打點計時器當電流從電磁鐵的接線柱a流入，吸引小磁鐵向下運動，由此可判斷：電磁鐵的上端為_極，永磁鐵的下端為_極（n或s） 16、某試驗小組為了探究通電長直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度b與導(dǎo)線上電流強度i0和距離r間的關(guān)系，設(shè)計了如圖所示的試驗：一根固定通電長直導(dǎo)線通以可調(diào)節(jié)的電流強度i0，一根可以自由運動的短導(dǎo)線與之

21、在同一平面內(nèi)，通以恒定的電流i=2a，長度l=0.1m，應(yīng)用控制變量法：（1）使兩導(dǎo)線距離r保持不變,調(diào)節(jié)長直導(dǎo)線中的電流強度i0，測得相應(yīng)的磁場力f，得到如下實驗數(shù)據(jù)：試驗次數(shù)12345電流強度i0/a5.010152025磁場力f/10-4n1.012.002.983.965.02磁感應(yīng)強度b/10-3t填充上述表格中的磁感應(yīng)強度b一欄的值，并歸納磁感應(yīng)強度b和產(chǎn)生磁場的長直導(dǎo)線上的電流i0的關(guān)系是_（2）使長直導(dǎo)線中的電流強度i0保持不變，調(diào)節(jié)短導(dǎo)線與之的距離r，測得相應(yīng)的磁場力f，得到如下實驗數(shù)據(jù)：試驗次數(shù)12345距離r/m0.050.100.150.200.25磁場力f/10-4n

22、12.05.94.13.02.4磁感應(yīng)強度b/10-3t填充上述表格中的磁感應(yīng)強度b一欄的值，并歸納磁感應(yīng)強度b和空間位置與長直導(dǎo)線間的距離r的關(guān)系是_ fn9-1.1217、磁場具有能量，磁場中單位體積所具有的能量叫做能量密度，其值為b2/2,式中b是感應(yīng)強度,是磁導(dǎo)率，在空氣中為一已知常數(shù)為了近似測得條形磁鐵磁極端面附近的磁感應(yīng)強度b，一學(xué)生用一根端面面積為a的條形磁鐵吸住一相同面積的鐵片p，再用力將鐵片與磁鐵拉開一段微小距離l，并測出拉力f，如圖9-1.12所示因為f所做的功等于間隙中磁場的能量，所以由此可得磁感應(yīng)強度b與f、a之間的關(guān)系為b 9-1.1318、長為1.2m,質(zhì)量為1kg的金屬桿靜止于相距1m的兩水平軌道上，金屬桿中通有方向如圖9-1.13所示、大小為20a的恒定電流，兩軌道內(nèi)外存在豎直方向的勻強磁場金屬桿與軌道間的動摩擦因數(shù)為06，（1）欲使桿向右勻速運動，求磁場的磁感應(yīng)強度大小和方向（）；（2）欲使桿向右以加速度為作勻加速運動，求磁場的磁感應(yīng)強度大小 9-1.1419、如圖9-1.14所示，不計電阻的u形導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌寬l=0.5m，左