浙江省高三物理复习 第8章 第1讲 磁场的基本概念课件 新人教版.ppt

第1讲磁场的基本概念 历年高考对本章知识的考查覆盖面大 磁感应强度 载流体在磁场中的平衡 洛伦兹力的应用等问题多次出现 特别是带电粒子在磁场 或电场 磁场 重力场的复合场 中的运动问题 出现的频率高 难度大 本章是高考的热点 近年重视率百分之百 对带电粒子在洛伦兹力作用下在匀强磁场中做匀速圆周运动的问题 应着眼于描述带电粒子的轨迹 利用几何知识寻找圆心及轨道半径 突出考查物理规律的综合运用 本章主要是研究磁场及其作用 重点是安培力 洛伦兹力 关于磁场的性质要明确由永磁体 通电导线或运动电荷产生 其本质是运动电荷产生磁场 磁场的强弱和方向可以用磁感线来描述 要熟记通电直导线 通电导线环 通电螺线管 条形磁铁 蹄形磁铁的磁场的磁感线分布 包括在磁场内部的分布 疏密及方向 会用无限分割的方法和通电直导线的磁场分布情况分析任意形状的通电导线的磁感线分布 熟知安培定则 关于安培力要明确其本质是运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现 明确f bil的i b垂直关系 l是通电导线的有效长度 方向由左手定则判定 在安培力作用下物体运动的分析方法是认识立体图 根据立体图画出平面图 结合牛顿定律进行分析 要求会用 电流元分析法 等效分析法 等技巧性方法帮助分析 关于洛伦兹力的公式f qvb 只适用于v与b垂直的情况 当v平行于b时 粒子不受洛伦兹力 在判断洛伦兹力方向时 要用左手定则 注意负电荷形成电流方向与其运动方向相反 洛伦兹力永远不做功 带电粒子在匀强磁场中做圆周运动问题 要明确洛伦兹力充当向心力 由此可导出粒子运动半径公式和周期公式 讨论轨迹问题可结合几何知识 关键是画出大致的轨迹 找出圆心与半径 带电粒子在复合场中运动的问题 要把握好受力分析方法 注意到洛伦兹力的特殊性 粒子速度的大小或方向变化时 洛伦兹力是变化的 要明确使用平衡条件 牛顿定律 动能定理 能量守恒定律 注意规律的使用条件和一般方法 要注意动态过程 临界条件多解等情况 分析要全面 讨论要具体 这部分的应用一般较力学中要复杂 解题前一定要认真审题 建立正确 明晰的物理情景 选择恰当的物理规律和简洁的方法 力的观点和能量的观点是思考问题的两个不同角度 可以单独应用 也可以综合应用 要注意到不同的方法的比较 不断提高自己的分析综合能力和解决实际问题的能力 质谱仪和回旋加速器在这里只为了培养学生能力 而不是为了高考目的 一 磁场1 磁场的基本概念 磁场是存在于磁体 电流和运动电荷周围空间的一种特殊形态物质 磁场对处于其中的磁体 电流和运动电荷有磁场力的作用 磁极与磁极 磁极与电流 电流与电流之间的相互作用是通过磁场发生的 2 磁场的方向 规定小磁针在磁场中静止时n极的指向为该点的磁场方向 3 磁感线在磁场中画出的一系列假想的曲线 该曲线的切线方向表示该位置的磁场方向 曲线的疏密能定性描述磁场的强弱 磁感线在空间不相切 不相交 磁感线是闭合曲线 二 电流的磁场 安培定则1 直线电流的磁场 右手握住直导线 伸直大拇指方向与电流方向一致 弯曲四指方向就是直线电流在周围空间激发的磁场的方向 2 环形电流的磁场 右手弯曲的四指方向和环形电流方向一致 伸直大拇指所指方向为环形电流中心轴线上的磁场方向 3 通电螺线管的磁场 右手弯曲的四指方向跟电流方向一致 伸直大拇指所指的方向为通电螺线管内部的磁场方向 说明 应用安培定则时首先应特别注意伸的是右手 其次注意不同情况下四指环绕方向 大拇指指向的意义不同 下表为以上各种不同磁场的比较 三 磁感应强度1 磁场的基本性质 对放入其中的电流有磁场力的作用 电流垂直于磁场时受磁场力最大 电流与磁场方向平行时 磁场力为零 2 磁感应强度 1 定义 在磁场中某点垂直磁场方向放置一小段长为l的通有电流i的导线 该点磁场对通电导线的磁场力f与电流i和长度l的乘积的比值被定义为该点的磁感应强度b 即 磁感应强度b是由磁场自身性质决定的 与磁场中是否存在电流及il的乘积大小无关 在国际单位制中 磁感应强度的单位是t 特 2 方向 磁感应强度是矢量 其方向是小磁针静止时n极的指向 不是磁场中电流所受磁场力方向 3 匀强磁场 磁感应强度大小处处相等 方向都相同 那么这个区域里的磁场叫匀强磁场 4 磁场的叠加 空间如果同时存在两个以上的电流或磁体激发的磁场 某点的磁感应强度b是各电流或磁体在该点激发的磁场的磁感应强度的矢量和 5 地磁场主要有三个特点 地磁场的n极在地球南极附近 s极在地球北极附近 磁感线分布如图所示 地磁场b的水平分量bx总是从地球南极指向地球北极 而竖直分量by 在南半球垂直地面向上 在北半球垂直地面向下 在赤道平面上 距离地球表面高度相等的各点 磁感应强度相等 且方向水平向北 例1 如图8 1 1所示 放在通电螺线管内部中间处的小磁针 静止时n极指向右 试判断电源的正负极 图8 1 1 解析 小磁针n极的指向即为该处的磁场方向 所以在螺线管内部磁感线由a b 根据安培定则可判断电流由电源的c端流出 由d端流入 故c端为正极 d端为负极 点评 不要错误认为螺线管b端吸引小磁针的n极就相当于条形磁铁的南极 关键要搞清楚螺线管内 外部磁感线分布 变式训练1 把一根水平放置的导线沿东西方向垂直放在小磁针的上方 当给导线通以由东向西的电流时 磁针将 a 偏转90 b 偏转180 c 偏转360 d 不发生偏转 b 解析 东西方向电流 由安培定则可知道小磁针处磁场是由北向南 小磁针北极应该指向南方 而开始小磁针北极指向北方 所以要转过180 所以b正确 例2 如图8 1 2所示 图甲 乙是两种结构不同的环状螺线管的示意图 其中乙图是由两个匝数相同 互相对称的 半圆环形螺线管串联而成的 给它们按图示方向通以电流 试画出磁感线的分布情况示意图 图8 1 2 解析 画电流产生的磁场的磁感线分布图应注意掌握三条原则 电流的磁场方向 由右手螺旋定则 安培定则 决定 磁感线是闭合曲线 磁感应强度大的地方磁感线密 磁感应强度小的地方磁感线疏 甲图所示的通电螺线管中的磁场 只能存在于环形螺线管的空腔中 磁感线都是圆形 根据右手螺旋定则 磁感线方向是逆时针方向 如图中的虚线所示 乙图为两个对称的半圆环形的螺线管组合而成 左边的通电半圆环形螺线管中的磁场是顺时针方向的 右边的通电半圆环形螺线管中的磁场是逆时针方向的 由于磁感线都是闭合曲线 两个半圆环形螺线管磁场的磁感线在环顶相遇都转弯竖直向下 各自闭合 环面中间部分的磁场方向向下 变式训练2 如图8 1 3所示 若一束电子沿y轴正方向移动 则在z轴上某点a的磁场方应该是 a 沿x轴的正向b 沿x轴的负向c 沿z轴的正向d 沿z轴的负向 解析 电子沿y轴正方向移动 相当于电流方向沿y轴负方向 根据安培定则可判断在z轴上的a点的磁场方向应该沿x轴负方向 故选b b 例3 关于磁感应强度b 下列说法中正确的是 a 磁场中某点b的大小 跟放在该点的试探电流元的情况有关b 磁场中某点b的方向 跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致c 在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时 该点b值大小为零d 在磁场中磁感线越密集的地方 磁感应强度越大 d 解析 磁感应强度是磁场本身属性 在磁场中某处为一恒量 其大小可由计算 但与试探电流元的f i l的情况无关 b的方向规定为小磁针n极受磁场力的方向 与放在该处电流元受力方向并不一致 当试探电流元的方向与磁场方向平行时 虽磁感应强度不为零 但电流元受磁场力却为零 在磁场中磁感线越密集的地方 磁感应强度越大 d正确 点评 磁场的磁感应强度只取决于磁场本身 与试探电流元无关 正如电场中的电场强度与检验电荷无关一样 是场的本身属性 类似的物理量还有加速度 电阻 电容 电势差等 凡是用比值定义的物理量都和定义式中的物理量无必然关系 例4 如图8 1 4所示 同一平面内有两根互相平行的长直导线1和2 通有大小相等 方向相反的电流 a b两点与两导线共面 a点在两导线的中间 与两导线的距离均为r b点在导线2右侧 与导线2的距离也为r 现测得a点磁感应强度的大小为b 则去