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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第八章 磁 场,内容,要求,说明,考纲下载,磁场、磁感应强度、磁感线,通电直导线和通电线圈周围磁场方向,安培力、安培力方向,匀强磁场中安培力,洛伦兹力、洛伦兹力方向,洛伦兹力公式,带电粒子在匀强磁场中运动,质谱仪和盘旋加速器,1.安培力计算只限于电流与磁感应强度垂直情形,2.洛伦兹力计算只限于速度与磁场方向垂直情形,1/23,考纲解读,1.考查磁场基本概念，如磁感线、磁感应强度、磁通量,等，普通以选择题形式出现。,2.结合左手定则分析处理通电导体在磁场中平衡、运动,类问题。以非选择题形式考查居多。,3.带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动，确定其圆心、,半径、运动轨迹、运动时间等问题，尤其注意“边界问题”,以及由周期性引发“多解问题”。带电粒子在电场、磁,场中运动问题是本考点重点内容，有可能成为试卷压,轴题。,4.带电粒子在复合场中运动问题，以及分析处理磁电式,电表、粒子速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、盘旋,加速器、霍尔效应、电磁流量计等磁场知识在生活和科,技方面应用问题。,2/23,1.对本章主要概念，如磁感应强度、磁感线、磁通量、安培力、洛伦兹力等要深刻了解、准确掌握。同时注意与电场进行类比学习、类比记忆。,2.对各种磁场分布图如：条形磁铁磁场、蹄形磁铁磁场、地球磁场同名磁极靠近区域磁场、异名磁极靠近区域磁场、通电直导线周围磁场、通电螺线管磁场、环形电流磁场等，要从立体图、横截面图、纵截面等不一样角度识记且能够依据问题需要准确画出。,3.针对安培定则、左手定则以及下一章中右手定则易混特点，复习时可经过比较、区分、重复练习方法，从而到达准确应用。,4.对安培力复习，不但要明确其大小、方向，还要学会用“电流元法”、“特殊位置法”、“等效分析法”等方法。分析详细问题将立体图转化为平面图进行受力分析，是处理包括到安培力综合问题有效路径。,5.带电粒子在匀强磁场中运动是本章重点。包括带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动问题要按定圆心、画轨迹、求半径方法依据几何关系和运动学方程求解。,6.本章知识与生产、生活、当代科技联络亲密，如带电粒子在磁场中运动与速度选择器、等离子体发电机、电磁流量计等相联络，能够设计一些生产、生活中对这些知识应用原型，让学生应用所学知识进行分析，提升学生应用知识处理实际问题能力。,3/23,考点1 磁场概念,磁场对电流作用,几个电流周围磁场分布,直线电流磁场,通电螺线管磁场,环形电流磁场,特点,无磁极、非匀强且距导线越远处磁场越弱,与条形磁铁磁场相同，管内为匀强磁场且磁场最强，管外为非匀强磁场,环形电流两侧是N极和S极且离圆环中心越远，磁场越弱,安培定则,立体图,横截,面图,纵截,面图,4/23,磁感线疏密能形象地表示磁场强弱，但应注意：,(1)只有在同一图中才能依据磁感线疏密判定各处磁场强弱，在不一样两个图中，不能依据磁感线疏密判定没有联络两个图中磁场强弱。,(2)没有画到磁感线地方并不表示那里没磁场存在。,5/23,典例一,对安培定则认识,【例1】如图所表示，有一束电子正在,y,轴上向,y,轴正方向移动，则在,z,轴上某,点,A,处磁场方向应是(),A.沿,x,轴正方向,B.沿,x,轴负方向,C.沿,z,轴正方向,D.沿,z,轴负方向,(1)明确电流方向。,(2)建立正确三维空间观，结合坐标系，依据安培定则确定磁场方向。,B,【解析】,电荷定向移动形成电流，当电子沿,y,轴正方向运动时，相当于通以沿负,y,方向电流，依据安培定则可得，在,zOy,平面内,y,轴上方，磁场方向是垂直于,zOy,平面指向,x,轴负方向。故只有B正确。,6/23,1,如图所表示，水平直导线,ab,通有向,右电流,I,，置于导线正下方小,磁针S极将(),A.向纸外偏转,B.向纸内偏转,C.在纸面内顺时针转动90,D.不动,A,7/23,考点2 磁场描述,1.对磁感应强度了解,(1)磁感应强度由磁场本身决定，跟在该位置放入导体长度,L,，电流,I,大小及受到磁场作用力均无关，与放不放通电导体也无关。不能依据公式,B,=,F,/(,IL,)就说,B,与,F,成正比，与,IL,成反比。,(2)由公式,B,=,F,/(,IL),计算,B,时，通电直导线必须垂直于磁场放入。假如小段通电导线平行放入磁场，其所受安培力,F,为零，但不能说该处磁感应强度,B,为零。,(3)磁感应强度方向不是通电导线所受磁场作用力方向，而是与通电导线受到作用力方向垂直。,1.在使用公式,B,=,F,/(,IL,)时，必须注意前提条件：,I,B,。,2.,B,=,F,/(,IL,)为磁感应强度定义式，而不是决定式，磁感应强度,B,大小及方向是由磁场本身决定，与磁场中是否存在电流无关。,3.磁感应强度,B,是矢量，但其方向不与安培力方向一致，而是与小磁针静止时N极所指方向一致。,8/23,(2)面积,S,含义：,S,不一定是某个线圈真正面积，而是线,圈在磁场范围内面积。如图(2)所表示，,S,应为线圈面积二分之一。,(1),=,B,S,含义：,=,BS,只适合用于磁感应强度,B,与面积,S,垂直,情况。当,S,与垂直于,B,平面间夹角为,时，则有,=,BS,cos,。,可了解为,=,B,(,S,cos,)，即,等于,B,与,S,在垂直于,B,方向上分量乘,积。也可了解为,=(,B,cos,),S,，即,等于,B,在垂直于,S,方向上分,量与,S,乘积。如图(1)所表示。,(3)多匝线圈磁通量：多匝线圈内磁通量大小与线圈匝,数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈磁感线条数相同，,而磁感线条数可表示磁通量大小。,(4)合磁通量求法：,若某个平面内有不一样方向和强弱磁场共同存在，当计算穿过这个面磁通量时，先要求某个方向磁通量为正，反方向磁通量为负，平面内各个方向磁通量代数和等于这个平面内合磁通量。,2.对磁通量了解,9/23,(1)磁通量是标量，其正、负值仅表示磁感线是正向还是反向穿过线圈平面。,(2)同一线圈平面，假如正向穿过平面磁感线条数与反向穿过平面条数一样多，则,=0。,10/23,典例二,对磁感应强度了解,【例2】以下说法中正确是(),A.电荷在某处不受电场力作用，则该处电场强度为零,B.一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零,C.表征电场中某点电场强弱，是把一个试探电荷放在该点时受到电场力与,试探电荷本身电荷量比值,D.表征磁场中某点磁场强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到磁场力,与该小段导体长度和电流乘积比值,(1)电场强度由电场本身决定，与试探电荷无关。,(2)磁感应强度由磁场本身决定，与试探电流元无关。,(3)比值定义法定义物理量含有相同特点。,【解析】,电场和磁场有一个显著区分是：电场对放入其中电荷有力作用，而磁场仅对在磁场中运动且速度方向和磁感应强度方向不平行带电粒子有力作用，磁场对通电导线有力作用条件是磁场方向不能和电流方向平行，所以A对B错。同理依据电场强度定义式,E,=,F,/,q,可知C答案正确。而一样用比值定义法定义磁感应强度则应有明确说明，即,B,=,F,/(,IL,)中,I,和,B,方向必须垂直，故D错，所以应选A、C。,AC,11/23,2,有一小段通电导线，长为1 cm，电流强度5 A，把它置于磁场中，受到磁场力为0.1 N，则该处磁感应强度,B,一定是(),A.,B,=2T B.,B,2 T,C.,B,2T D.以上情况均可能,C,12/23,典例三,磁通量了解,【例3】如图所表示，面积为,S,矩形线圈,abcd,，处于磁感应强度为,B,匀强磁场中，磁场方向与线框平面成,角，当线框以,ab,为,轴顺时针方向转过90时，穿过,abcd,面磁通量改变量,为(),A.,BS,cos,B.,BS,(sin,+cos,),C.,BS,sin,D.,BS,(1)磁通量为穿过平面磁感线有效条数，故,应为,EB,沿垂直于平面分量与,S,乘积。,(2),有正负之分。,(3),=|,2,-,1,|，即,总为正。,B,【解析】,磁通量由磁感应强度矢量在垂直于线框方向上分量决定，开始时,B,与线框平面成,角，磁通量,1,=,BS,sin,，线框平面按题意方向转动时，磁通量先减小再反向增大，当转过90时，磁通量为负值，,2,=-,BS,cos,，可见，磁通量改变量为,=|,2,-,1,|=|-,BS,cos,-,BS,sin,|=,BS,(cos,+sin,)。,13/23,3,如图所表示，环形金属软弹簧，套在,条形磁铁中心位置。若将弹簧沿,半径向外拉，使其面积增大，则穿,过弹簧所包围面积磁通量将(),A.增大 B.减小,C.不变 D.无法确定怎样改变,B,14/23,判定通电导体在安培力作用下运动或运动趋势，首先必须搞清楚导体所在位置磁场分布情况，然后利用左手定则准确判定导体受力情况，进而确定导体运动方向或运动趋势方向。现对几个惯用方法列表比较以下：,电流元法,把整段弯曲导线分为多段直流电流元，先用左手定则判断每段电流元受力方向，然后判断整段导线所受协力方向，从而确定导线运动方向,特殊位置法,通电导线转动到某个便于分析特殊位置时，判断其所受安培力方向，从而确定其运动方向,等效法,环形电流可等效成小磁针，通电螺线管能够等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立。等效后再确定相互作用情况,结论法,两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；两不平行直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同趋势,转换研究对象法,定性分析磁体在电流磁场作用下怎样运动或运动趋势问题,可先分析电流在磁体磁场中所受安培力,然后由牛顿第三定律,确定磁体所受电流磁场作用力,从而确定磁体所受协力及运动方向,1.通电导体在安培力作用下运动判断方法,15/23,安培力方向与磁感应强度方向垂直，而不是相同或相反，这跟电场力与电场强度方向之间关系是不一样。,16/23,(1)安培力大小,安培力惯用公式,F,=,BIL,，要求两两垂直，应用时要满足：,B,与,L,垂直；,L,是有效长度，即垂直磁感应强度方向长度；,如弯曲导线有效长度,L,等于两端点所连直线,长度(如图所表示)，对应电流方向沿,L,由始端流向末,端。因为任意形状闭合线圈，其有效长度为零，所,以闭合线圈通电后在匀强磁场中，受到安培力矢量和为零。,B,并非一定是匀强磁场，但一定是导线所在处磁感应强度值。,(2)通电导线在磁场中平衡和加速,选定研究对象；,变三维为二维，画出平面受力分析图，其中安培力方向切忌跟着感觉走，要用左手定则来判断，注意,F,安,B,、,F,安,I,。,列平衡方程、牛顿第二定律方程式进行求解。,2.与安培力相关力学综合问题,17/23,包括安培力运动及平衡问题，分析方法是在分析了其它力基础上又多加上了一个安培力。该类问题用动能定理或能量守恒定律有时会比较方便。,18/23,【例4】如图所表示，把一重力不计通电直导线水平放在蹄形磁,铁两极正上方，导线能够自由转动，当导线通入图示方,向电流,I,时，导线运动情况是(从上往下看)(),A.顺时针方向转动，同时下降,B.顺时针方向转动，同时上升,C.逆时针方向转动，同时下降,D.逆时针方向转动，同时上升,安培力作用下导体运动情况判定,判断通电导线在安培力作用下运动时方法很多。关键在于依据不一样情况选择不一样解法。处理本题时应明确转动和下降是同时进行，不要因为用了两种方法而认为是两个过程。,A,【解析】,(1)电流元法：设导线中心为,O,点，把直线电流等效为,AO,、,OB,两段电流元，由左手定则能够判断出,AO,段受力方向垂直纸面向外，,OB,段受力方向垂直纸面向内，所以，从上向下看,AB,将以中心,O,为轴顺时针转动。,(2)特殊位置法：用导线转过90特殊位置来分析，依据左手定则判得安培力方向向下，故导线在顺时针转动同时向下运动。故选A。,典例四,19/23,如图所表示，在光滑水平桌面上放着一个矩形导线框,abcd,，其中通有顺时针方向电流。在矩形线框左侧固定着一个长直导线,MN,，,MN,与,ad,边平行，并与线框在同一平面内。当长直导线,MN,中通有自下而上电流时，矩形线框将(),A.沿光滑桌面向左移动,B.沿光滑桌面向右移动,C.以,ad,边为轴逆时针转动,D.以,ab,边为轴转动,4,A,20/23,【例5】如图所表示，在倾角,=30斜面,上，固定一金属框架，宽,L,=0.25 m，,接入电动势,E,=12 V、内阻不计电,池。在框架上放有一根质量,m,=0.2 kg,金属棒,ab,，它与框架动摩擦因数,=，整个装置放在磁感应强度,B,=0.8 T、垂直框架,向上匀强磁场中。当调整滑动变阻器,R,阻值在什么范,围内时，可使金属棒静止在框架上？框架与棒电阻不,计，,g,取10 m/s,2,。,安培力作用下物体平衡,典例五,21/23,相关安培力平衡问题往往包括到三维立体空间问题，处理相关安培力问题时，画出导体棒横截面受力图，变三维为二维便可变难为易，快速解题。,【解析】,(1)当变阻器,R,取值较小时，,I,较大，安,培力,F,较大，会使金属棒产生沿框架上滑趋势，,所以，框架对棒摩擦力沿框架向下，如图(1)所表示。,金属棒刚好不上滑时满足平衡条件,B,(,E,/,R,1,),L,-,mg,cos,-,mg,sin,=0，,R,1,=,BEL,/,mg,(sin,+,cos,)=1.6,。,(2)当变阻器,R,取值较大时，,I,较小，安培力,F,较小，在金属棒重力分力,mg,sin,作用下，使棒有沿框架下滑趋势，框架对棒摩擦力沿框架向上，如图(2)所表示。,金属棒刚好不下滑时满足平衡条件,B,(,E,/,R,2,),L,+,mg,cos,-,mg,sin,=0，得,R,2,=,BEL,/,mg,(sin,-,cos,)=,0.8120.25/0.210(0.5-),=4.8,所以,R,取值范围应为1.6,R,4.8,。,22/23,5,【,答案,】,(1),mg,/,k,(2),M,端,(3)2.5 A (4)0.10 T,图为一电流表原理示意图。质量为,m,匀质细金属,棒,MN,中心处经过一绝缘挂钩与一竖直悬挂弹簧,相连，弹簧劲度系数为,k,。在矩形区域,abcd,内有匀强,磁场，磁感应强度大小为,B,，方向垂直纸面向外。与,MN,右端,N,连接一绝缘轻指针可指示标尺上读,数，,MN,长度大于,ab,。当,MN,中没有电流经过且处,于平衡状态时，,MN,与矩形区域,cd,边重合；当,MN,中有电流经过时，指针示数可表示电流强度。,(1)当电流表示数为零时，弹簧伸长多少？(重力加速度为,g,),(2)若要电流表正常工作，,MN,哪一端应与电源正极相接？,(3)若,k,=2.0 N/m，,ab,=0.2 m，,bc,=0.050 m，,B,=0.20 T，此电,流表量程是多少？(不计通电时电流产生磁场作用),(4)若将量程扩大2倍，磁感应强度变为多大？,23/23,
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