1、选修3-1 第八章 磁 场本章概览1.本章主要是对磁场中的基本概念、规律的掌握，导体在安培力作用下的运动和带电粒子在磁场场中运动的处理方法及应用。2.本章巧妙地把磁场性质与力学中的牛顿运动定律、动能定理、功能关系等有机结合，应用数学知识进行解题，作为力电综合题型，能有效考查综合分析问题的能力。属每年高考必考内容。3.高考中以选择题形式考查对基础知识的理解，以计算题形式把磁场的性质、几何关系等综合在一起。第一课时 磁场的基本概念考点剖析【教学要求】1知道电流的磁效应，知道磁场的基本特性。2知道磁感应强度和磁通量，会用磁感线描述磁场，熟悉电流周围磁场分布。【知识再现】一、磁场1磁场是磁极、电流周围
2、存在的一种特殊 2磁场的方向：规定在磁场中任一点小磁针 极的受力的方向就是那一点的磁场方向3磁场的基本特性；磁场对放入其中的磁体、电流和运动电荷都有 的作用二、磁感应强度(B)1定义：在磁场中 于磁场方向的通电导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的 叫磁感应强度2定义式：BF/IL式中F为I与磁场方向垂直时的磁场力(此时磁场力最大，I与磁场平行时，磁场力为零)3方向：小磁针 时， 极所指(所受磁场力)的方向即是该点 方向，不是电流元所受的安培力的方向4单位：l T1 NAm三、磁感线1定义：在磁场中画一系列曲线，使曲线上任意点的 都跟该点磁场方向一致，这一系列曲线即为磁感线2特点
3、：磁感线是为了形象地研究磁场而人为假设的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线磁感线是在磁体(螺线管)外部由 极到 极，内部由 极到 极的闭合曲线磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线较密的地方磁场较强，磁感线较疏的地方磁场较弱磁感线上任何一点的切线方向，都跟该点的磁场(磁感应强度)方向一致磁感线不能相交，也不能相切3安培定则：对于通电直导线，右手大拇指代表 方向，四个弯曲的手指方向代表 方向。 对于环形电流和通电螺线管，右手大拇指代表 方向，四个弯曲的手指方向代表 的方向四、地磁场的主要特点：1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。2地磁场B的水平分量(B水平)总是
4、从地球南极指向北极，而竖直分量(B竖直)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。3在赤道平面上，与地球表面距离相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平向北。重点突破知识点一磁场和磁感线 判断磁场方向,可用安培定则。在解题过程中，要有一定的空间想象力，也就是要构建磁感线的分布图景。【应用1】在图甲中，当电流通过线圈时，磁针的南极指向渎者，试确定线圈中电流的方向。导示: 磁针南极指向读者是因为南极受力指向读者，这说明南极所在处的磁场远离读者，根据安培定则可知线圈中电流方向是顺时针的，如图乙。【应用2】根据安培假没的思想，认为磁场是由于运动电荷产生的这种思想如果对地磁场也适用，而目前在
5、地球上并没有发现相对地球定向移动的电荷，那么由此判断，地球应该( )A带负电 B带正电C不带电 D无法确定导示:地磁场的产生可认为是地球自转引起的。由于地磁N极在地理南极附近，地磁S极在地理北极附近，而地球自西向东转，据安培定则可判定地球应该带负电。知识点二磁感应强度和磁通量磁感应强度的定义比电场强度的定义要复杂，电荷在电场中某点受到的电场力是一定的，方向与该点的场强方向要么相同，要么相反，而通电导体在磁场中某处受到的磁场力与通电导体在该处的放置方向有关，电流方向与磁场方向平行时，通电导体不受磁场力作用，当电流方向与磁场方向垂直时最大，磁感应强度方向与磁场方向总是垂直的关系。而磁通量则应理解为
6、磁感线的条数，有不同方向的磁感线时，则为净磁条数。【应用3】下列说法中上确的是( ) A由B=F/IL可知，磁感应强度B与一小段通电直导线受到的磁场力F成正比 B一小段通电导线所受磁场力的方向就是磁场方向 C一小段通电导线在某处不受磁场力，该处磁感应强度一定为零 D磁感应强度为零处，一小段通电导线在该处不受磁场力导示: 磁感应强度是反映磁场基本属性的物理量，一旦磁场确定各处的磁感应强度B也就客观地确定了。选项A认为磁场某处的磁感应强度月的值随通电导线受力情况而变，是没有深刻理解B=F/IL的意义，故A错。磁感应强度B的方向一定和磁场力方向垂直，B选项错。当通电导线与磁场平行时，导线就不受磁场
7、力，只有D选项正确。【应用4】如图所示，两同心圆环a和b，处在同一平面内，a的半径小于b的半径，条形磁铁的轴线与圆环平面垂直。则穿过两圆环的磁通量a与中b的大小关系为( )Aab BabCab D无法比较导示: 由于磁感线是闭合的，磁铁内部集中了全部的磁感线，方向由S指向N，与磁铁外部所有的磁感线的条数之和相等。而磁通量应为穿过某一面积的磁感线的代数和。这样，由于Sab，应选A。知识点三安培力及其作用下导体的运动不管是电流还是磁体，对通电导线的作用都是通过磁场来实现的，因此必须要清楚导线所在位置的磁场分布情况，然后结合左手定则准确判断导线的受力情况或将要发生的运动，常用方法如下：1电流元法：把
8、整段导线分为多段电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向。2等效法：环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立。3特殊位置法：通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向。4结沦法：两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势。5转换研究对象法：定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受
9、电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向。【应用5】如图所示，把轻质通电圈用细线挂在磁铁的N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面，当线圈中通以如图所示方向的电流时，线圈将怎样运动? 导示: 本题采用等效分析法和结论分析法相结合进行分析较为简便。把条形磁铁等效成如图所示的环形电流，由图可见两电流互相平行，且方向相同。由结论可知环形电流线圈不会转动，只是同向电流相互吸引，故线圈将向磁铁平移。环形电流也可等效为小磁针，然后分析磁体和小磁针之间的相互作用即可。方法探究类型一有关磁场叠加问题 磁场的叠加，遵循平行四边形定则。【例1】（07黄冈调研）如图所示，三根通电长直导线P、Q、
10、R互相平行，通过正三角形的三个顶点，三条导线通入大小相等、方向垂直纸面向里的电流；通电直导线产生磁场的磁感应强度BKIr，I为通电导线的电流强度，r为距通电导线的垂直距离，K为常数。则R受到的磁场力的方向是( ) A垂直R，指向y轴负方向B垂直R，指向y轴正方向C垂直R，指向x轴正方向D垂直R，指向x轴负方向导示:先利用安培定则分别判断P、Q在R所在处产生的磁场，再合成可得R处的磁场方向是沿+x轴方向，用左手定则即可判断安培力的方向沿y轴负方向，选项A正确。类型二比较法的应用 物理学中经常用到比较法,这种方法对理解物理概念很有帮助.【例2】(07上海卷)磁场对放入其中的长为l、电流强度为I、方
11、向与磁场垂直的通电导线有力F的作用，可以用磁感应强度B描述磁场的力的性质，磁感应强度的大小B ，在物理学中，用类似方法描述物质基本性质的物理量还有 等。导示:磁感应强度的定义式为BF/Il，它是用作比法来定义物理量，从而反应磁场的力的性质。类似地，电场强度、重力场、风力场等也可以进行类似定义。成功体验1（07上海卷）两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图（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（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）A0 B0.5B （CB
12、D2 B2（07苏锡常镇四市调查)两个完全相同的条形磁铁,放在平板AB上，磁铁的N、S极如图所示，开始时平板及磁铁皆处于水平位置，且静止不动，（1）现将AB突然竖直向上平移（平板与磁铁之间始终接触），并使之停在AB处，结果发现两个条形磁铁吸在了一起（2）如果将AB从原来位置突然竖直向下平移，并使之停在位置AB处，结果发现两条形磁铁也吸在了一起，则下列说法正确的是 ( B C ) （A）开始时两磁铁静止不动说明磁铁间的作用力是排斥力（B）开始时两磁铁静止不动说明磁铁间的吸引力等于静摩擦力（C）第（1）过程中磁铁开始滑动时，平板正在向上减速（D）第（2）过程中磁铁开始滑动时，平板正在向下减速3如图所示，四根彼此绝缘的通电直导线处在同一平面，=，要使O点磁场增强，则应切断哪一根导线中的电流（ D ）A. 切断 B. 切断 C. 切断 D. 切断参考答案1A 2B C 3D