福建省高中物理第一轮总复习 第8章第1课时 磁场 磁感应强度 磁感线课件鲁科版 新课标.ppt

磁场 磁感应强度 磁感线 第八章 本章是历年高考的重点 高考中对本章的考查知识覆盖面宽 几乎每个知识点都考到 特别是左手定则 安培力 洛伦兹力等 试题综合程度较高 如 通过加减电场和重力场设计综合程度更高的带电质点在复合场中的运动问题 还有跟现代技术应用中新情景相联系的问题 综合题一般在中等难度及以上 一般均为历年的高考压轴题 从近几年高考命题趋势看 命题表现为 基本知识应用于新技术情景 与理解 推理 数学应用等综合能力相结合 新课程的高考对本章内容有所调整 与旧考纲相比 地磁场 磁性材料 分子电流假说 电磁式电表原理 等考点未在新考纲中列出 并将 磁感应强度 磁感线 安培力 安培力方向 洛伦兹力 洛伦兹力的方向 由 级要求降低到 级要求 但 匀强磁场中的安培力 洛伦兹力公式 和 带电粒子在匀强磁场中的运动 还是 级要求 建议对于 地磁场 和 磁性材料 内容作初步了解 电磁式电表原理 是 匀强磁场中的安培力 的应用 作定性了解 复习过程中要重视这些内容在科学技术中的应用 认识电磁现象的研究在社会发展中的作用 纵观近几年高考 本章虽然是磁场问题 但从思维能力看 考查的重点仍为力学问题 因此 复习时 要全面把握物体的受力分析 从物体的受力及初状态出发 分析物体运动过程和运动形式 把握运动过程中所满足的规律 扣住运动过程中的临界点 如力的突变点 运动形式的转折点 轨迹的切点 磁场的边界等 一 磁场1 磁场的产生 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的物质 本质上讲磁场是由于所产生的 变化的电场空间也产生磁场 电荷运动 2 磁场的基本特性 磁场对处于其中的有力的作用 磁极与磁极 磁极与电流 电流与电流之间的相互作用都是通过发生的 3 磁场的方向 该点处磁场方向 磁极 电流和运动电荷 磁场 规定在磁场中任意一点小磁针北极的受力方向 小磁针静止时n极的指向 4 磁现象的电本质 奥斯特发现电流磁效应 电生磁 后 安培提出分子电流假说 认为在原子 分子等物质微粒内部 存在着一种环形电流 分子电流 分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体 它的两侧相当于两个磁极 从而揭示了磁铁磁性的起源 磁铁的磁场和电流的磁场一样都是由产生的 根据分子电流假说可以解释磁化 去磁等有关磁现象 电荷运动 二 磁感线1 磁感线的定义 为了形象描述磁场 在磁场中画出一簇有向曲线 使曲线上每一点的方向都跟该点的磁场方向一致 这簇曲线叫做磁感线 2 磁感线的性质 1 磁感线上任意一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同 该点处磁场方向 磁感应强度方向 磁感线的切线方向 小磁针北极受力方向 小磁针静止时n极指向都是同一个方向 切线 2 任意两条磁感线不相交 不相切 3 任意一条磁感线都不中断 是闭合曲线 在磁体外部磁感线 在磁体内部磁感线从 4 磁感线的疏密表示 磁感线越密处磁场 反之 5 磁感线并不真实存在 但其形状可以用实验模拟 没有画出磁感线的地方 并不等于没有磁场 从n极出 s极进 s极指向n极 磁场的强弱 越强 越弱 3 熟悉几种常见磁场的磁感线的分布 1 磁铁的磁场 如图9 1 1 图9 1 1 注 内部还有磁感线 2 电流的磁场 掌握直线电流的磁场 如图9 1 2 环形电流的磁场 如图9 1 3 螺线管电流 如图9 1 4 的磁场 图9 1 2 图9 1 3 图9 1 4 三 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一小段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 即b 2 b的方向 磁场中某一点的磁场方向 3 b的单位 特斯拉 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 磁感线互相平行且等距 对磁场 磁感应强度及磁感线的理解磁场中某区域的磁感线 如图9 1 5所示 图9 1 5 则 a a b两处的磁感应强度的大小不等 ba bbb a b两处的磁感应强度的大小不等 ba bbc 同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大d 同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小 磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小 由图可知 b处的磁感线疏密程度较a处大 所以ba bb 导线放在磁场中的受力与导线放置的方向有很大关系 而不是仅仅取决于b和i的大小 与磁感线有关的问题 不要与电场线相混淆 它们都是用疏密程度表示场强的大小 但同一电荷在场强大小不同的地方 受力大小一定不同 而通电导线的受力 除了要考虑b i l的大小外 还要考虑b i的夹角 正因如此 b的定义式中要求b i相互垂直 选项b正确 故选b 变式训练1 关于磁感线的一些说法 不正确的是 a 磁感线上各点的切线方向 就是该点的磁场方向b 磁场中两条磁感线一定不相交c 磁感线分布较密的地方 磁感应强度较强d 通电螺线管的磁感线从n极出发 终止于s极 是非闭合曲线 d 安培定则的运用如图9 1 6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 当电键s闭合后 小磁针北极 黑色一端 n的指向正确的是 a ab bc cd d 图9 1 6 小磁针北极的指向就是该处磁场的方向 要确定小磁针北极的指向是否正确 先根据安培定则确定有关磁场中经过小磁针的磁感线及其方向 通电直导线ab的磁场 磁感线是以导线ab上各点为圆心的同心圆 且都在与导线垂直的平面上 其方向俯视为逆时针方向 显然小磁针a的指向不对 通电螺线管c的磁感线及其方向与条形磁铁相似 螺线管内的磁感线由左指向右 外部的磁感线由右指向左 则b的指向正确 c的指向不对 对电磁铁d 磁感线的分布与蹄形磁体相似 由安培定则可以确定 电磁铁的左端为n极 右端为s极 通过小磁针d处的磁感线方向是由左向右 d的指向错误 小磁针北极的指向正确的是b 1 磁场是分布在立体空间的 要熟练掌握常见磁场的磁感线的立体图和截面图的画法 这是解答磁场问题的基础 2 判断小磁针的指向有两种方法 小磁针北极的指向就是该处磁场的方向 也是该处磁感线的切线方向 穿过小磁针的磁感线必定是从小磁针的南极进北极出 变式训练2 如图9 1 7所示 位于通电直导线和通电螺线管附近或内部可自由转动的小磁针a b c d中 d在螺线管内部 其指向正确的是 a a和cb b和dc a和dd b和c 图9 1 7 d 磁场的叠加一根电缆埋藏在一堵南北走向的墙里 在墙的西侧处 当放一指南针时 其指向刚好比原来旋转180 由此可以断定 这根电缆中电流的方向为 a 可能是向北b 可能是竖直向下c 可能是向南d 可能是竖直向上 在地磁场作用下 小磁针静止时n极指向北方 现改变为n极指向南方 故应有竖直向上的通电电流 即选d 奥斯特实验中 通电导线应南北放置 这样小磁针的偏转只是由通电导线产生的磁场引起 而不是由地磁场引起 变式训练3 在正方形pqrs的各顶点 均置有一条与正方形垂直的通有相同电流的长直导线 a为正方形的中心 b为pq连线的中点 如图9 1 7所示 则 图9 1 8 a a点的磁感应强度比b大b a点的磁感应强度为零c b点的磁感应强度指向a处d b点的磁感应强度指向p处 b 基础训练 1 如图9 1 9所示 a b是直线电流的磁场 c d是环形电流的磁场 e f是通电螺线管的磁场 试在图中补画出电流方向或磁感线方向 图9 1 9 基础训练 解析 如下图所示 基础训练 2 如图9 1 10所示的四个实验现象中 不能表明电流能产生磁场的是 基础训练 a 图甲中 导线通电后磁针发生偏转b 图乙中 通电导线在磁场中受到力的作用c 图丙中 当电流方向相同时 导线相互靠近d 图丁中 当电流方向相反时 导线相互远离 基础训练 解析 弄清楚通电直导线周围的磁场分布情况 乙实验只能说明蹄形磁铁产生的磁场对电流有力的作用 答案 b 基础训练 3 如图9 1 11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 则去掉导线1后 b点的磁感应强度大小为 方向 图9 1 11 基础训练 4 19世纪20年代 以塞贝克 数学家 为代表的科学家已认识到 温度差会引起电流 安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差 从而提出如下假设 地球磁场是由绕地球的环形电流引起的 则该假设中的电流方向是 a 由西向东垂直磁子午线b 由东向西垂直磁子午线c 由南向北沿磁子午线d 由赤道向两极沿磁子午线 基础训练 基础训练 解析 如右图所示 考虑地球的自转方向 利用安培定则可以判定的磁场是由东向西的环形电流产生的 故b正确 基础训练 5 要想在如图9 1 12所示的虚线框范围内产生方向都垂直纸面向里的磁场 以下办法可行的是 a 电子在框内做顺时针圆周运动b 正离子在框内做顺时针圆周运动c 电子沿d到a的方向运动d 正离子沿a到b的方向运动 基础训练 解析 可以把框看做是一环形电流 由安培定则可知 要产生垂直纸面向里的磁场 电流方向应是顺时针的 电子运动方向与电流方向相反 故c错误 d正确 在框内做圆周运动 不能使框内各处的磁场都垂直纸面向里 ab错 本题正确答案是d 基础训练 6 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水平通过d 可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过 基础训练 解析 使小磁针突然偏转的原因是小磁针处的磁场发生了变化 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 以电子流为圆心的同心圆 而小磁针处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 提升训练 7 如图9 1 13所示 真空中两点电荷 q和 q以共同的角速度绕轴oo 匀速转动 p点距 q近 则p点磁感应强度的方向为 a 沿oo 向上b 沿oo 向下c 从 q指向 qd 磁感应强度为0 9 1 13 提升训练 解析 q和 q以oo 为轴匀速转动时 每一个点电荷都形成一个环形电流 q形成的环形电流在oo 处产生的磁场的磁感应强度方向向上 q形成的环形交流在oo