广东省高中物理第一轮总复习 第9章第1讲磁场及描述课件 粤教版 新课标.pptVIP

本章通过对安培力 洛伦兹力的理解 分析解决通电直导线在磁场中的受力情况 运动情况以及带电粒子在复合场中的运动 复习的重点在于 磁场的描述 磁感应强度和磁感线 安培力和洛伦兹力 生活科技中的应用 回旋加速器 速度选择器 磁流体发电机 质谱仪 霍尔效应 磁电式仪表等 带电粒子在磁场中的运动 带电粒子在复合场中的运动 高考展望 对磁感应强度定义式的理解 安培力 磁感应强度 电流三者之间的关系 带电粒子在磁场中的运动及在有界磁场中的偏转分析是本章的难点 1 熟悉磁感线的空间分布 磁感线的空间分布 常常是解决安培力问题 洛伦兹力问题及电磁感应问题的关键 复习中应注意这方面的训练 2 牢固掌握基础知识 增强学习能力 近年的高考试题中 本章内容每年至少一题 基本上每个考点都考到了 所以要注意对本章知识的全面掌握 本章考查次数最多的是左手定则及带电粒子在匀强磁场或复合场中的运动 其次是通电导线在磁场中的平衡问题 在备考复习中 要注意空间想象能力的培养 要多分析物理模型 提高对物理过程进行综合分析的能力 各种质谱仪回旋加速器 磁场 磁场的描述 磁感应强度磁通量磁感线 磁场的作用 对通电导线的作用 安培力 左手定则对运动电荷的作用 洛伦兹力带电粒子在磁场中的圆周运动 磁场的应用 磁场是看不见 摸不着的一种特殊的物质 因此通过磁感线可以对磁场的描述更形象 对磁场的理解有助于后面对通电导体和运动的电荷在磁场中的受力更准确的把握 一 磁场的概念1 磁场的产生 磁场是存在于 和周围空间的一种特殊形态的物质 本质上讲磁场是由于运动所产生的 变化的电场空间也产生磁场 磁体 电流 运动电荷 电荷 2 磁场的基本特性 磁场对处于其中的磁极 电流和运动电荷有力的作用 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 规定在磁场中任意一点小磁针北极的受力方向 小磁针静止时极的指向 为该点处磁场的方向 磁场 n 二 磁感应强度1 定义 在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线 受到的磁场力f与电流i和导线长度l的乘积的比值叫做通电直导线所在处的磁感应强度 定义式为 2 磁感应强度是矢量 方向是小磁针在该处的北极的受力方向 在国际单位制中 磁感应强度的单位是1t 1n a m 特斯拉 t 3 说明 1 磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是客观存在的 与放入的电流i的大小 导线的长短即l的大小无关 与电流受到的力也无关 即使不放入载流导体 它的磁感应强度也照样存在 因此不能说b与f成正比 或b与il成反比 2 磁感应强度b是矢量 满足分解合成的平行四边形定则 注意磁感应强度的方向就是该处的磁场方向 并不是在该处的电流的受力方向 3 磁感应强度的定义式是典型的比值定义法 要注意此定义式描述的物理情景及适应条件 一小段通电导体垂直磁场方向放入磁场 三 磁通量1 定义 磁感应强度b与垂直磁场方向的面积s的乘积叫做穿过这个面的磁通量 定义式为 单位 2 物理意义 穿过某一面积的磁感线的条数 3 磁通量的计算 1 当面积s与磁感应强度方向垂直时 穿过面积s的磁通量为 bs 韦伯 wb bs 2 当面积s与磁感应强度方向存在夹角 时 则将面积s投影在垂直于磁感应强度的方向 如右图所示 则穿过面积s的磁通量为 3 当面积s与磁感应强度b平行时 则 0 bssin 4 磁通量是 没有方向 但有正负 若规定磁感线从某一边穿过平面时磁通量为正 则反方向穿过平面的磁通量就为负 当某平面上同时有正反两个方向的磁感线穿过时 则穿过该面的实际磁通量为正负磁通量的 如右图所示 正 负 标量 代数和 四 磁感线1 磁场中人为地画出一系列曲线 曲线的切线方向表示该位置的磁场方向 曲线的疏密能定性地表示磁场的强弱 这一系列曲线称为磁感线 要掌握条形磁铁 蹄形磁铁形成磁场及地磁场中的磁感线分布情况 2 磁感线是闭合曲线 在磁体外部由n极到s极 在磁体内部由s极到n极 3 磁感线的方向 磁场方向 可用安培定则判断 4 几种特殊磁场特点及其磁感线分布 1 直线电流的磁场特点 无磁极 非匀强 且距导线越远处磁场越弱 直线电流磁场的磁感线的立体图 横截面 纵截面图如下图所示 2 通电螺线管的磁场特点 与条形磁铁的磁场相似 管内为匀强磁场 且磁场最强 管外为非匀强磁场 通电螺线管磁场的磁感线的立体图 横截面图 纵截面图如下图所示 3 环形电流的磁场特点 环形电流的两侧是n极和s极 且离圆环中心越远 磁场越弱 环形电流的磁感线的立体图 横截面图 纵截面图如下图所示 4 地磁场 地磁场的n极在地球南极附近 s极在地球北极附近 磁感线分布如右图所示 地磁场b的水平分量 bx 总是从地球南极指向北极 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 在赤道平面上 距离地球表面相等的各点 磁感应强度相等 且方向水平向北 主题 1 对磁场 磁感应强度及磁感线的理解在物理学中 对概念的理解非常重要 要抓住其概念的本质 并通过本质来分析得到一些现象或者规律 单选 磁体之间的相互作用是通过磁场发生的 对磁场认识正确的是 a 磁感线有可能出现相交的情况b 磁感线总是由n极出发指向s极c 某点磁场的方向与放在该点小磁针静止时n极所指方向一致d 若在某区域内通电导线不受磁场力的作用 则该区域的磁感应强度一定为零磁感线 磁场方向 c 若磁感线能相交 则在相交点有两个切线方向 即该点有两个磁场方向 显然与实际不符 因此 磁感线是不可能相交的 a选项错误 磁感线在磁体的外部是由n极指向s极 在磁体内部是由s极指向n极 b选项错误 对磁场方向人们规定某点磁场的方向与放在该点的小磁针静止时n极所指方向一致 c选项正确 当通电导线与磁场方向平行时 通电导线将不受磁场力的作用 但该区域仍存在磁场 d选项错误 对磁感线和磁场方向的理解 某处的磁感应强度不是由放在该处的导体的受力决定的 而是由磁场本身性质所决定的 a 棱aa 上的各点磁感应强度大小相等b 棱ad上的各点磁感应强度大小相等c 棱ab上的各点磁感应强度方向相同d 棱cc 上的各点磁感应强度方向相同 双选 如图9 1 1所示 在正四棱柱abcd a b c d 的中心线oo 上有一根通有恒定电流的无限长直导线 比较各点的磁场 图9 1 1 ad 直线电流产生的磁场的磁感应强度跟电流强度成正比 与到导线的距离成反比 棱aa 上各点及a d两点磁感应强度大小相等 但在ad连线上越接近ad中点 磁感应强度越大 棱ab上的各点 磁感应强度方向不相同 主题 2 磁场的叠加在空间的某一点有多个磁场 则该点的磁场为这几个磁场的叠加 由于磁场是矢量 磁场的叠加原则遵守平行四边形定则 双选 两根通电的长直导线平行放置 电流分别为i1和i2 电流的方向如图9 1 2所示 在与导线垂直的平面上有a b c d四点 其中a b在导 图9 1 2 线横截面连线的延长线上 c d在导线横截面连线的垂直平分线上 则导体中的电流在这四点产生的磁场的磁感应强度可能为零的是 a a点b b点c c点d d点右手螺旋定则 磁场的叠加 ab 通过右手螺旋定则判断 两根通电导线产生的磁场方向在a b两点相反 而在c d两点却不相反 因此 在a b两点当电流i1 i2恰当的情况下磁场的磁感应强度是可能为零的 在c d两点磁场的磁感应强度不可能为零 通过右手螺旋定则判断某处的磁感应强度的方向是解决本题的重点 运用矢量的叠加就能得出哪些点的磁感应强度可能为零 不要看到c d两点到两导线的距离相等就认为两点的磁感应强度就可能为零 单选 在同一平面内有四根彼此绝缘的通电直导线 如图9 1 2所示 四根导线中电流i4 i3 i2 i1 要使o点磁场增强 则应切断哪一根导线中的电流 a i1b i2c i3d i4 图9 1 2 d o点的磁场是由四根导线所产生的磁场的叠加 根据右手螺旋定则可知在o点 i1 i2和i3所产生的磁场方向都垂直于纸面向里 i4所产生的磁场方向垂直于纸面向外 因此 要使o点磁场增强 则应切断i4导线中的电流 单选 在xoy坐标原点o处放置一根与坐标平面垂直的通电直导线 电流方向指向纸内 如图9 1 4所示 此坐标范围内还存在一个平行于xoy平面的匀强磁 图9 1 4 场 已知在以直导线为圆心的圆周上的a b c d四点上 a点的磁感应强度最大 则此匀强磁场的方向 a 沿x轴正方向b 沿x轴负方向c 沿y轴负方向d 沿y轴正方向 c 先根据安培定则确定通电直导线在圆周上的a b c d四点上所产生的磁感应强度的方向 再根据矢量的合成法判断出结果 可知c选项正确 本例考查根据平行四边形定则合成磁感应强度和运用安培定则来判断通电直导线形成的磁场在某处磁感应强度的方向 解题时应注意磁感应强度在某处的方向是以直导线为圆心的圆周在该处的切线方向 单选 取两个完全相同的长导线 用其中一根绕成如图9 1 5 a 所示的螺线管 当该螺线管中通以电流强度为i的电流时 测得螺线管内中部的磁感应强度大小为b 若将另一根长导线对折后绕成如图9 1 5 b 所示的螺线管 并通以电流强度也为i的电流时 则在螺线管内中部的磁感应强度大小为 a 0b 0 5bc bd 2b 图9 1 5 采用b中的双线绕法 因螺线管中的电流方向相反 产生的磁感应强度大小相等 方向相反 合磁感应强度为零 故a正确 a 主题 3 磁通量的计算根据磁通量的公式 bs可以计算穿过一平面的磁通量的大小 但要注意的是此时该平面一定要与磁感应强度垂直 如果出现不垂直的情况 可以分解磁感应强度或者将平面投影在垂直于磁感应强度的方向上 对于面积s既有穿入磁感线 又有穿出磁感线 则 是指穿入与穿出磁感线条数之差 单选 如图9 1 6所示 两个同心放置的共面金属圆环a和b 一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直 则穿过两环的磁通量 a和 b的大小关系为 图9 1 6 a a bb a bc a bd 无法比较磁通量的计算 条形磁铁磁感线的分布图 a 在条形磁铁的内部磁感线是从s极到n极 外部是从n极到s极 因此 穿过a b两个圆环的磁通量等于穿过条形磁铁内部的磁感线条数减去条形磁铁外部穿过圆环的磁感线的条数 由于b环大于a环 因此 相减后a