高二物理磁场 1—3节人教实验版知识精讲

高二物理磁场 1—3节人教实验版知识精讲

高二物理磁场 1—3节人教实验版 ‎ ‎【本讲教育信息】‎ 一. 教学内容：‎ 磁场 1—3节 知识要点：‎ ‎1. 知道磁体与磁体之间、通电导线与通电导线之间的相互作用，是通过磁场而发生的。‎ ‎2. 知道描述磁场方向和强弱的物理量是磁感应强度，知道磁感应强度的方向是如何规定的。‎ ‎3. 知道什么叫磁感线;几种常见磁场的磁感线的分布情况。了解安培分子电流假说的内容。‎ 重点、难点解析：‎ 一、磁现象和磁场 ‎1. 自然界中的磁体总存在着两个磁极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。‎ ‎2. 丹麦物理学家奥斯特的贡献是发现了电流的磁效应，著名的奥斯特实验是把导线沿南北方向放置在指南针上方，通电时小磁针发生了偏转。‎ ‎3. 磁场 磁场是存在于磁体和电流周围的一种特殊物质，磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、以及通电导线与通电导线之间的相互作用，是通过磁场而发生的。‎ 二、磁感应强度B ‎1. 物理意义：描述磁场的强弱 ‎2. 磁场的方向（即为磁感应强度的方向）：‎ 小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁场方向。‎ 小磁针静止时N极受力的方向为该点的磁场方向。‎ 磁感线上该点的切线方向为该点的磁场方向。‎ ‎3. 磁感应强度的大小 在磁场中垂直磁场方向的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫做通电导线所在处的磁感应强度，用B来表示。‎ 即 B= 单位：特（T）‎ 注意：此式由匀强磁场推出，但适用于任何磁场，在非匀强磁场中，IL应理解为一个很小的电流元，垂直于磁场方向放置于磁场中某一点，则B=反映了磁场中该点的强弱程度。‎ ‎4. 磁感线 磁感线的基本特性：‎ ‎（1）磁感线的疏密表示磁场的强弱。‎ ‎（2）磁感线不相交、不相切、不中断、是闭合曲线；在磁体外部，从N指向S；在磁体内部，由S指向N。‎ ‎（3）磁感线是为了形象描述磁场而假想的物理模型，在磁场中并不真实存在。‎ 三、几种常见的磁场 ‎1.条形磁铁的磁场：如图所示，条形磁铁的磁感线 两头密，中间疏，在磁铁外部，磁感线从磁铁N极出来，从磁铁S极进去，在磁铁内部，磁感线的方向由S极指向N极。磁感线是闭合的，外部磁感线的条数与内部磁感线的条数相同。‎ ‎2、蹄形磁铁的磁场：‎ ‎3、直线电流的磁场：‎ ‎①形状：磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。离导线越近，磁感线越密，说明磁场越强，离导线越远，磁感线越稀，说明磁场越弱。‎ ‎②直线电流磁场方向的判断：‎ 其方向可以用安培定则判断。‎ ‎③试根据立体图画出其平面：（磁感线进入为×，磁感线出来为· 。电流流入为×，电流流出为· 。）‎ ‎4、环形电流的磁场：‎ ‎①形状：围绕环形导线的闭合曲线，在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面垂直。‎ ‎②环形电流磁场方向的判断：也可以用安培定则表示。‎ 注意：两种情况中安培定则有何不同？‎ 在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”，在判定直线电流的磁场方向时，大拇指指“原因”——电流方向，四指指“结果”——磁场绕向；在判定环形电流磁场方向时，四指指“原因”——电流绕向，大拇指指“结果”——环内沿中心轴线的磁感应方向。‎ ‎5、通电螺线管的磁场：‎ 环形电流其实就是只有一匝的通电螺线管，‎ 通电螺线管则是许多匝环形电流串联而成的。‎ ‎①形状：从外部看，环形电流的磁场相当于一个 条形磁铁的磁场。‎ ‎②磁场方向的判断：其磁场方向也用安培定则来判断：注意拇指所指的方向是它的内部磁场的方向，也是通电螺线管N极的方向。‎ 注意：由于通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场类似，有些情况下可以将通电螺线管等效为条形磁铁处理。‎ ‎6、磁感应强度的矢量性 ‎①B是矢量，计算时遵循平行四边形定则。‎ ‎②B的方向即磁场的方向，并不是F的方向，而是垂直于B与L决定的平面。‎ ‎③磁场的叠加：空间中如果同时存在两个以上的电流或磁体在该点激发的磁场，某点的磁感应强度B是各电流或磁体在该点激发磁场的磁感应强度的矢量和，且满足平行四边形法则。‎ 四、安培分子电流假说：‎ ‎1、安培分子电流假说：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。‎ ‎2、磁现象的电本质：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电流产生的。‎ ‎【典型例题】‎ 例1. 下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是 （ ）‎ A. 通电导线受安培力大的地方磁感应强度一定大 B. 磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向 C. 放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同 D. 磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关 答案：D ‎【点拨】磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，磁感应强度的大小由磁感线的疏密来反映。安培力的大小不仅与B、I、L有关，还与导体的放法有关。‎ 例2. 关于磁感应强度，下列说法正确的是 （ ）‎ A. 由可知，B与F成正比与IL成反比。‎ B. 通电导线放在磁场中的某点，那点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，那点的磁感应强度就为零。‎ C. 通电导线受安培力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受安培力的地方一定不存在磁场。（即B=0）‎ D. 磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定的，其大小和方向是惟一确定的，与通电导线无关。‎ ‎【错解】ABC ‎【错解分析】磁感应强度是只是一个量度式，而不是决定式；磁感应强度B是由磁场本身的性质决定的，与放不放入通电导线无关。C选项忽略了B、L平行的情况。‎ ‎【正解】D 例3. 一螺线管如图所示，当闭合电键后，两小磁针a、b静止时N极指向什么方向?‎ ‎【错解】小磁针a的N极指向左端，小磁针b的N极也指向左端。‎ ‎【错解分析】我们在分析、判定通电螺线管的N、S极时一般不会出错，即左端为S极，右端为N极。但是同学们继续用“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”来判定小磁针的N极指向时，对于小磁针b就出错了。因为初中学过的“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”只适用于磁体的外部，不适用于磁体（通电螺线管）的内部。这类题的正确解题顺序应该是：用安培定则判断出通电导线（螺线管）的磁场方向——画出通电导线（螺线管）周围的磁场分布——小磁针所在处的磁场方向——小磁针的N极指向。本题的正确的答案是小磁针a的N极指向左端，小磁针b的N极指向右端。‎ ‎【正解】小磁针a的N极指向左端，小磁针b的 N极指向右端。‎ 例4. 一束离子沿水平方向飞行，平行地飞过小磁针上方，如图所示，发现图中小磁针的N极向纸外转，这个离子束可能是 （ ）‎ 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 ‎【分析】由小磁针的旋转方向判定小磁针N极受力方向，再由安培定则判定产生磁场的电流方向，最后判定离子的电性及运动方向。‎ 由题目知，小磁针N极向纸外转，则小磁针所在处的磁场方向垂直纸面向外，由安培定则可判定产生磁场的电流方向水平向左，如果离子带正电，则离子向左飞，如果离子带负电，则离子应向右运动。‎ 答案：BC ‎【点拨】熟练掌握磁场方向、安培定则是解答本题的关键所在。‎ ‎【模拟试题】‎ ‎1. 奥斯特的实验说明了（ ）‎ A. 磁场的存在 B. 磁场具有方向性 C. 通电导体周围存在磁场 D. 磁场间有相互作用 ‎2. 关于磁场下列说法正确的是（ ）‎ A. 其基本性质是对处于其中的磁体和电流有力的作用 B. 磁场是看不见摸不着，实际不存在而是人们假想出来的一种物质 C. 磁场是客观存在的一种特殊的物质形态 D. 磁极与磁极之间是直接发生作用的 ‎3. 关于电场与磁场以下说法正确的是（　　　）‎ A. 电流周围存在的是电场，磁极周围存在磁场 B. 电荷周围存在电场，电流周围存在磁场 C. 磁极与磁极之间通过磁场而相互作用 D. 磁极与电流之间一定没有相互作用 ‎4. 关于磁极间相互作用，下列说法正确的是（　　　）‎ A. 同名磁极相互吸引 B. 同名磁极相互排斥 C. 异名磁极相互排斥 D. 异名磁极相互吸引 ‎5. 在做“奥斯特实验”时，下列操作中现象最明显的是 （ ）‎ A. 沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上 B. 沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的正下方 C. 电流沿南北方向放置在磁针的正上方 D. 电流沿东西方向放置在磁针的正上方 ‎6. 由磁感应强度的定义式B=可知 （ ）‎ A. 磁感应强度与通电导体所受到的磁场力成正比，与电流和导线长度的乘积成反比 B. 磁感应强度的方向与F的方向相同 C. 公式B=只适用于匀强磁场 D. 公式B=对任何磁场都适用 ‎7. 关于磁场中某点磁场的方向，下列说法不正确的是 （ ）‎ A. 与放在该点的小磁针所受的磁场力方向相同 B. 与放在该点的小磁针N极所受的磁场力方向相同 C. 与放在该点的小磁针S极所受的磁场力方向相反 D. 与通过该点的磁感线的切线方向相同 ‎8. 把一条导线平行地放在磁针的上方。当给导线通以如图所示电流时，小磁针（ ）‎ A. 不动 B. 最后停在N极指向读者位置 C. 最后停在S极指向读者位置 D. 一直转动下去 ‎9. 如图所示，一个电子在纸面所在的平面内做快速逆时针方向的圆周运动。则此电子的运动将（ ）‎ A. 不产生磁场 B. 产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向里 C. 产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向外 D. 产生磁场，但圆心处的磁场方向只能由小磁针在该处的受力来决定 ‎10. 如图所示，电流从A点分两路通过对称的半圆分路汇合于B点，在圆环中心处的磁感强度是（ ）‎ A. 最大，垂直穿出纸面 B. 最大，垂直穿入纸面 C. 为零 D. 无法确定 ‎11. 图为三根通电平行直导线的断面图. 若它们的电流强度大小都相同，且ab=ac=ad，而a点的磁感应强度的方向是 （　　　）‎ A. 垂直纸面指向纸里 B. 垂直纸面指向纸外 C. 沿纸面由a指向b D. 沿纸面由a指向d 试题答案 ‎1. C 2. AC 3. BC 4. BD 5. C 6. D 7. A 8. C 9. B 10. C 11. C