高考物理总复习 81磁场 磁感应强度课件 新人教版.ppt

第八章磁场 第1单元磁场磁感应强度 一 磁场的几个基本概念1 磁场是存在于磁体 电流 运动电荷 周围的特殊物质 基本特性是对放入其中的磁体和运动电荷有力的作用 具有物质性 矢量性 独立性 叠加性 磁场的方向规定为 在磁场中任一点放一小磁针的n极受力方向 例1 磁场中任意一点的磁场方向为小磁针在该点 a 北极受磁场力的方向b 南极受磁场力的方向c 静止时小磁针北极的指向d 受磁场力的方向 解析 磁场的方向是人为规定的 另外要注意受磁场力的方向与n极的指向不同 静止以后的指向才和受力方向一致 答案 ac 2 磁感线磁感线是为了直观形象的描述磁场而人为地画出的一簇有方向的线 在磁场中并不真的存在 磁感线有以下性质 1 磁感线上任一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同 2 任何两条磁感线都不相交 不中断 不相切 3 磁感线都是闭合的曲线 4 磁感线的疏密表示磁场的强弱 磁感线越密的地方磁场越强 反之越弱 名师点拨 磁感线都是闭合曲线 而静电场中的电场线是从正电荷出发到负电荷中止 不闭合的 请查阅教材 明确几种磁场磁感线的分布 例如 条形磁体 蹄形磁体 直线电流 环形电流 通电螺线管 地球磁场的分布 例2 关于磁感线的叙述正确的是 a 磁感线始于磁铁n极 终止于s极b 磁感线是由铁屑规则地排列而成的曲线c 磁感线上某点切线方向即该点磁场方向d 磁感线是为描述磁场引入的假想的线 实际上并不存在于磁场中 解析 磁感线同电场线一样是一种模型 赋予它很多特性 闭合 不相交 疏密反映磁场的强弱 切线方向反映磁场的方向 答案 cd 名师点拨 b定义的条件是通电直导线必须垂直磁场方向放置 这是因为在磁场中某一点 导线的取向不同 它所受的磁场力也不同 磁感应强度是描述磁场本身属性的物理量 它的大小和方向由磁场本身决定 跟是否在磁场中放入电流 是否受磁场力无关 例3 一根短导线放入磁场中 电流i 长度l 受磁场力为f 则下列说法正确的是 a 磁感应强度一定等于f il b 磁感应强度一定大于或等于f il c f大的地方 磁感应强度b一定大d 某处磁感应强度的方向与f同向 解析 定义b时是让导线和b垂直的 而以上没说明导线的放置方位 另外b的方向与f方向的关系是由左手定则来判断的 应为垂直关系 答案 b 二 磁现象的电本质磁铁的磁场和电流的磁场都是由运动的电荷产生的 这就是磁现象的电本质 即分子电流假说 安培为什么会有这样的想法呢 安培发现通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场非常相似 而螺线管是由一圈一圈的环形电流组成的 所以安培认为磁铁的磁场中具有大量的分子电流组成 分子电流如同环形电流对应两个磁极 这样提出了著名的分子电流假说 他的假说能够解释磁化和消磁 分子电流假说的验证 例4 关于磁现象的电本质 正确的说法是 a 磁铁的磁场和电流的磁场都是由运动的电荷产生的b 磁体磁性消失是因为它内部的分子电流消失c 磁体被磁化过程是其内部分子电流取向大致相同的过程d 磁就是电 电就是磁 解析 安培分子电流假说揭示了磁铁的磁性起源 说明所有磁场都是由运动电荷产生的 分子电流是原子内部电子的运动形成的 磁性消失不是失去了分子电流 电现象和磁现象是联系密切的两种自然现象 但本质是不同的 答案 ac 三 安培定则 或右手螺旋定则 专门用来判断电流形成的磁场方向的方法 用于直线电流时 拇指指向电流的方向 用于环形电流和通电螺线管时 拇指指向线圈内部磁感线的方向 例5 2010 台湾 沿东西水平方向 上下放置的水平长直导线 分别通以大小相等 方向相反的电流 且o点位于两导线之间 如图所示 下列哪一个为o点的磁场方向 a 向东b 向西c 向南d 向北 答案 d 触类旁通 如图所示 一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方时 磁针的s极向纸内偏转 则这束带电粒子可能是 a 向右飞行的正离子束b 向左飞行的正离子束c 向右飞行的负离子束d 向左飞行的负离子束 解析 小磁针n极静止指向即是该处磁场方向 因此轨迹下方磁场由纸内指向纸外 由安培定则判定正离子束定向运动方向由右向左 若为负离子则反之 答案 bc 四 磁通量1 磁通量的两种定义定义一 bs 只适用于b与s垂直的情况 若b与s面之间的夹角为 则有 bssin 定义二 利用穿过某一面的磁感线的条数 形象化的定义 例6 如图所示 两个同轴放置的平面金属圆环 条形磁铁穿过圆心且与两环平面垂直 则通过两圆环的磁通量 a b间的关系是 a a bb a bc a bd 不能确定 解析 通过圆环的磁通量为穿过圆环的磁感线的条数 首先明确条形磁铁的磁感线分布情况 另外要注意磁感线是闭合的曲线 条形磁铁的磁感线在磁体的内部是从s极到n极 在磁体的外部是从n极到s极 内部有多少根磁感线 外部的整个空间就有多少根磁感线同内部磁感线构成闭合曲线 对两个圆环 磁体内部的磁感线全部穿过圆环 外部的磁感线穿过多少 磁通量就抵消多少 所以面积越大 磁通量反而越小 答案 a 名师点拨 大小圆环都包围了所有的条形磁铁的内磁场和一小部分外磁场 磁通量是一个标量 要注意磁通量的正负问题 假如向上穿过线圈的磁通量为正 向下穿过则为负 正负磁通量的计算遵守代数法则 2 对定义的理解 1 此式成立的条件是 b必须为匀强磁场 且灌满整个的s 2 s不一定是某个线圈的真正面积 而是线圈在磁场范围内的面积 3 多匝数线圈 穿过线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关 因为不论线圈匝数多少 穿过线圈的磁感线条数相同 因而穿过线圈的磁通量相同 4 磁通量为标量 但有正负 5 合磁通量问题 若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在 当计算这个面的磁通量时 先规定某个方向的磁通量为正 反方向的磁通量为负 平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的磁通量 例7 如图所示 线圈平面与水平方向夹角 60 磁感线竖直向下 线圈平面面积s 0 4m2 匀强磁场磁感应强度b 0 6t 则穿过线圈的磁通量 为多少 解析 方法一把s投影到与b垂直的方向 则 b scos 0 6 0 4 cos60 wb 0 12wb方法二把b分解为平行于线圈平面的分量b 和垂直于线圈平面的分量b b 不穿过线圈 且b bcos 则 b s bcos s 0 6 0 4 cos60 wb 0 12wb方法三直接用公式运算 注意 的含义 bssin 90 0 6 0 4 0 5wb 0 12wb 答案 0 12wb 触类旁通 如图所示 有一矩形线圈 一半放在有界的匀强磁场中 匀强磁场的磁感应强度为0 2t 线圈可绕ab边或绕cd边转动 已知ab 10cm bc 20cm 求 1 在图示位置的磁通量 2 由图示位置绕ab转过60 位置时的磁通量 解析 1 由公式 bs 得 0 2 0 1 0 1wb 2 10 3wb 2 绕ab转过60 时 cd恰好跟磁场边界重合 所以磁通量不变 答案 1 2 10 3wb 2 2 10 3wb 一 地球的磁场特点1 地球是一个大磁体 它的n极在地理南极附近 s极在地理北极附近 2 地磁场b的水平分量总是由南指向北 而竖直分量在南半球是垂直地面向上 在北半球是垂直地面向下 3 在赤道上方 距地球表面相等的各点 磁感应强度相同 且方向水平向北 例1 2011 全国 为了解释地球的磁性 19世纪安培假设 地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流i引起的 在下列四个图中 正确表示安培假设中环形电流方向的是 解析 地磁的南极在地理北极的附近 故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方 而根据安培定则 拇指与四指垂直 而四指弯曲的方向就是电流流动的方向 故四指的方向应该向西 故b项正确 答案 b 例2 根据安培假说的思想 认为磁场是由于运动电荷产生的 这种思想如果对地磁场也适用 而目前在地球上并未发现相对地球定向移动的电荷 那么由此推断 地球应该 a 带负电b 带正电c 不带电d 无法确定 解析 根据地球自西向东的旋转方向及地磁场的分布特点 由安培定则可判定地球带负电 答案 a思考 如果地磁场就是由地球内部的电荷定向运动形成的 那么这些电荷定向移动的方向有可能怎样 二 磁场的叠加问题空间几个磁场叠加以后 在某一点的磁场方向即该点的磁感应强度的方向只有一个 即合磁场方向 求该点磁感应强度方向要应用平行四边形定则 例3 在等边三角形的三个顶点a b c处 各有一条长直导线垂直穿过纸面 导线中通有大小相等的恒定电流 方向如图 过c点的导线所受安培力的方向 a 与ab边平行 竖直向上b 与ab边平行 竖直向下c 与ab边垂直 指向左边d 与ab边垂直 指向右边 解析 本题考查了左手定则的应用 导线a在c处产生的磁场方向由安培定则可判断 即垂直ac向左 同理导线b在c处产生的磁场方向垂直bc向下 则由平行四边形定则 知过c点的合磁场方向平行于ab 根据左手定则可判断导线c受到的安培力垂直ab边 指向左边 答案 c 三 微元法的应用 例4 如图所示 电流从a点流入 从b点流出均匀的圆铜环 两半圆环电流大小相等 则圆心处的磁感应强度为 a 垂直圆环向里b 垂直圆环向外c 在圆环面内且指向b点d 零 解析 可以把圆环分成若干微元 即若干小段 每一微元都可看作是线段 分别在圆心产生磁场 磁感应强度为b 而每一微元都可以找到和它关于圆心对称的另一微元 二者电流反向 根据安培定则 可知它们在圆心处的磁感应强度抵消 所以圆心处的总的磁感应强度为零 答案 d 名师点拨 此题中的磁场不是常规意义上直线电流的磁场 应用微元法以后 其实就变成了简单的反向直线电流问题 这种方法在以后的学习中还会用到 一 有关磁场中磁感线的分布规律问题 例1 如图所示 长通电螺线管中通以正弦交流电 一个电子 重力不计 沿着螺线管的中心轴线飞入 则电子在螺线管内的运动是 a 螺旋线运动b 沿着轴线的振动c 匀速直线运动d 加速直线运动 解析 长直通电螺线管内除两端外可看作匀强磁场 另外其中心轴线恰和一条磁感线重合 所以如图所示电子是沿着磁感线方向