1、2012高三物理复习课件（导与练福建）第8章第一课时 磁场及其描述(对应学生用书第 109 页)1知道磁体的磁场，电流的磁场及地磁场的分布特点；2能用磁感线、磁感应强度、磁通量来描述磁场(对应学生用书第 109110 页)1磁场(1)磁场：一种看不见、摸不着、存在于电流或磁体周围的物质，它传递着磁相互作用(2)基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用(3)磁场的方向：小磁针N极所受磁场力的方向，或小磁针静止时N极所指的方向(4)地球的磁场：地球本身就是一个大磁体，它的三个特点是地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近地球的地磁场两极和地理两极不重合，形成了磁偏角；地磁场B
2、的水平分量总是从地球南极指向北极，而竖直分量则南北相反，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，且方向均水平2磁感线(1)磁感线：在磁场中画出的一些有方向的假想曲线，使曲线上的任意一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同，都代表磁场中该点小磁针北极受力的方向(2)磁感线的特点磁感线是闭合曲线，磁体的外部是从N极到S极，内部是从S极到N极；磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向；磁感线是人们为了形象描述磁场而假想的(3)常见磁场的磁感线分布条形磁铁和蹄形磁铁的磁场：在磁体的外部，磁感线从N极射出进入S极，在内部也
3、有相同条数的磁感线(图中未画出)与外部磁感线衔接并组成闭合曲线几种电流周围的磁场分布安培定则立体图横截面图纵截面图(1)图中的“”号表示磁场或电流方向垂直纸面向里，“”表示磁场或电流方向垂直纸面向外；小圆圈表示导线横截面，、分别表示垂直于纸面向里和向外的电流(2)直线电流的磁场无磁极，非匀强磁场，距导线越远处磁场越弱3磁感应强度、磁通量(1)磁感应强度物理意义：磁感应强度B是描述磁场强弱和方向的物理量定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的力F跟电流I和导线长度l的乘积Il的比值叫做磁感应强度定义式：B.单位：特斯拉，简称：特，符号为T.方向：磁场中某点B的方向就是该点的磁场方向，也就是
4、放在该点的小磁针N极受力方向垂直穿过单位面积的磁感线条数等于该处的磁感应强度磁感应强度大的地方，磁感线密，磁感应强度小的地方，磁感线疏(2)匀强磁场定义：在磁场的某个区域内，各点的磁感应强度大小、方向都相同的磁场；磁感线特点：是一组平行且等间距的直线；存在：a.两个相距很近的异名磁极之间，b.通电长直螺线管内部：如图所示(3)磁通量定义：磁场中穿过磁场某一面积S的磁感线条数，用表示；计算公式：BS；单位：韦伯，符号Wb，1 Wb1 Tm2.磁通量是标量，但有正负，其正负代表磁感线是正穿还是反穿，若正穿为正，则反穿为负(对应学生用书第110页)1关于磁场和磁感线，下列说法中正确的是(B)A磁感线
5、总是从磁体N极出发到磁体S极终止B磁感线的疏密程度描述了磁场的强弱C磁场中某点磁场方向与可以自由转动的小磁针N极所指的方向相同D磁场中某处磁感应强度方向与通电导线在该处所受的作用力方向相同解析：磁体内部的磁感线从S极出发到N极，外部从N极到S极，是闭合曲线，A错误；磁场方向是小磁针在该点静止时N极所指方向，C错误；作用力的方向与磁感应强度方向和电流方向均垂直，D错误故选B.2有关磁感应强度 B，下列说法正确的是(C)A由 B FIL知，B 与 F 成正比，与 IL 成反比B由 B FIL知，B 的方向就是 F 的方向CB 是磁场的性质，由磁场自身因素决定，与外界无关D电流在磁场中某处受力为零时
6、，该处的磁感应强度 B 一定等于零解析：磁感应强度由磁体或电流及位置决定，引入电流I是便于测量，与I无关，而且要电流垂直于磁场，其中由左手定则可知，FB，正确选项是C.3如图所示，环形金属软弹簧套在条形磁铁的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的磁通量将(B)A增大 B减小C不变 D无法确定如何变化解析：磁体内外部磁感线贯穿方向相反且条数相同，面积增大时，外部磁感线增加，净磁感线条数就相应减小，B正确(对应学生用书第 110112 页)1大小：磁感应强度是用比值法定义的，其大小由磁场本身的性质决定，与放入的直导线的电流 I 的大小、导线的长短 l 的大小无关2方向：
7、由定义式 BFIl计算 B 时，通电导线必须垂直于磁场；若通电导线平行放入磁场，则不受作用力，但不能说该处磁感应强度为零磁感应强度的方向不是通电导线所受磁场作用力的方向，而是与作用力的方向垂直对磁感应强度的理解3磁感应强度B与电场强度E的比较(1)电场强度的方向和电荷受力方向相同或相反，而磁感应强度的方向和电流元受力方向垂直(2)电荷在电场中一定受静电力作用，而电流在磁场中不一定受作用力【例1】关于磁感应强度B，下列说法中正确的是()A磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关B磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致C在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时，该
8、点的B值大小为零D在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大思路点拨：磁场的磁感应强度只取决于磁场本身，与试探电流元无关规范解答：磁感应强度是磁场本身的属性，在磁场中某处为一恒量，其大小可由 BFIl(BI)计算，但与试探电流元的 F、I、l 的情况无关，A 错误；磁感应强度的方向规定为小磁针静止时，N 极所受磁场力的方向，与放在该处电流元受力方向垂直，B 错误；当试探电流元运动的方向与磁场方向平行时，虽电流元受的磁场力为零，但磁感应强度却不为零，C错误；磁感线的疏密是根据磁场的强弱画出的，磁感线越密集的地方，磁感应强度越大，故D 正确答案：D.磁感应强度的方向应为该点小磁针 N 极所受力方向
9、或小磁针静止时 N 极所指方向，易因 BFIl认为 B 方向就是 F 方向，实际上 B 的方向与 F 方向垂直针对训练11：下列关于磁感应强度大小的说法，正确的是()A通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大B通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大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解析：磁场中某点磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，与通电导线的受力大小及方向都无关，故选项A错误，选项D正确通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度的大小有关，而且与通电导线的取向有关，故选项B错误虽然匀强磁场中磁感应强度处处
10、相等，但当导线在各个位置的方向不同时，磁场力是不相同的(导线与磁场垂直时受磁场力最大，与磁场平行时受磁场力为0)，所以选项C错误答案：D.安培定则的应用和磁场的叠加1安培定则的应用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”.原因(电流方向)结果(磁场方向)直线电流的磁场大拇指四指环形电流的磁场四指大拇指2.磁场的叠加磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解【例2】三根平行长直导线，分别垂直地通过一等腰直角三角形的三个顶点，如图所示现在使每条通电导线在斜边中点O处所产生的磁感应强度大小均为B，则该处实际磁感应强度的大小和方向如
11、何？思路点拨：磁感应强度是矢量，若某点同时存在多个磁场，则该点的磁感应强度应由平行四边形定则求得解析：由安培定则知，I1 和 I3 在 O 点处产生的磁感应强度方向相同，I2 在 O 点产生的磁感应强度方向与它们垂直，如图所示，由平行四边形定则进行矢量合成可知，O 点处实际磁感应强度的大小 B02B2B2 5B，方向是在三角形所在平面内与斜边的夹角 arctan 2.答案：5B 在三角形所在平面与斜边的夹角为 arctan 2(1)磁场中某点的磁感应强度的大小及方向是客观存在的，与放入导线的长度、通过导线的电流强度I的大小、电流的方向及电流受到的力均无关，它由磁场本身的性质来决定(2)若两个电
12、流在某点产生的磁场的磁感应强度B1、B2不在同一直线上时，则应用平行四边形定则进行矢量合成，可求得该点的磁感应强度B.针对训练 21：如图所示，一根通电直导线放在磁感应强度 B1 T 的匀强磁场中，在以导线为圆心，半径为 r 的圆周上有 a、b、c、d 四个点，若 a 点的实际磁感应强度为 0，则下列说法中正确的是()A直导线中电流方向是垂直纸面向外Bc 点的实际磁感应强度也为 0Cd 点实际磁感应强度为 2 T，方向斜向下，与 B 夹角为 45D以上说法均不正确解析：本题中的磁场是由直导线电流的磁场和匀强磁场共同形成的，磁场中任一点的磁感应强度应为两磁场分别产生的磁感应强度的矢量和a 处磁感
13、应强度为 0，说明直线电流在该处产生的磁场大小与匀强磁场 B 的大小相等、方向相反，可得直导线中电流方向应是垂直纸面向里，A 错误在圆周上任一点，由直导线产生的磁场的磁感应强度大小均为 B1 T方向沿圆周切线方向，可知 c 点的实际磁感应强度大小为 2 T，方向向右，B 错d点的实际磁感应强度大小为 2 T，方向与 B 成 45角斜向右下方，C 正确，D 错答案：C.对磁通量的理解1BS的含义BS只适用于磁感应强度B与面积S垂直的情况当S与垂直于B的平面间的夹角为时，则有BScos.可理解为B(Scos)，即等于B与S在垂直于B方向上投影面积的乘积如图(甲)所示；也可理解为(Bcos)S，即等
14、于B在垂直于S方向上的分量与S的乘积2面积S的含义：S不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围内的面积如图(乙)所示，S应为线圈面积的一半3多匝线圈的磁通量：多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线条数可表示磁通量的大小4合磁通量求法若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当计算穿过这个面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量(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，如果正向穿过平面的磁感线条数与反向穿过平面的
15、条数一样多，则0.【例3】如图所示，线框面积为S，线框平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量为多少？若使线框绕OO转过60，则穿过线框平面的磁通量为多少？若从初始位置转过90，则此时穿过线框平面的磁通量为多少？思路点拨：(1)明确B与S方向关系；(2)掌握磁感线正穿和反穿的计算解析：线框平面与磁感应强度为 B 的匀强磁场方向垂直时，0，此时磁通量 1BS，线框绕 OO转过 60，磁通量 2BScos 6012BS，线框转过 90时磁通量 3BScos 900.答案：BS 12BS 0变式训练31：若线框变为N匝的叠加且从初始位置转过180时，穿过线框平面的磁通量改变了多少？
16、解析：转过180后的磁通量为4BS，所以|41|2BS，磁通量与线框匝数无关答案：2BS(1)在磁通量BS的公式中，S为垂直于磁感应强度B方向上的有效面积，要正确理解、S三者之间的关系(2)当磁场范围一定时，线圈面积发生改变，磁通量也可能不变如图在空间有磁感线穿过线圈S，S外没有磁场，如S增大，不变(3)磁通量是标量，但有正负，正负号表示磁感线贯穿平面的方向考点一：用安培定则确定磁场方向或小磁针的转动方向【例1】(基础题)如图所示，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，当开关S闭合稳定后，则图中小磁针的北极N(黑色的一端)指示出磁场方向正确的是()a b c dA B
17、C D解析：开关S闭合后，由安培定则可知，直导线AB的磁场的磁感线为逆时针环绕(从上方看)，电磁铁D在d处的磁场水平向右，螺线管C在c处的磁场水平向右，b处的磁场水平向左，再由小磁针N极所指的方向即为该点磁场方向可知，正确答案：C.判断磁场方向或小磁针转动方向通常按以下方法进行分析：(1)认清小磁针所处的位置(2)根据已知电流方向，利用安培定则判定小磁针所在处的磁场方向(3)由于小磁针的N极所受磁场力的方向与所在处磁场方向相同，所以小磁针应转到N极所指的方向与该点磁场方向相同为止，在说明小磁针的转动方向或磁场绕向时，必须说明从什么方向观察考点二：安培定则的应用和磁场的叠加【例2】(能力题)如图
18、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_解析：长直导线 1 和 2 通有大小相等、方向相反的电流，两电流在 a 点产生的磁感应强度大小相等、方向相同，即导线 2 在 a 点产生的磁感应强度为B2，方向由安培定则得垂直纸面向里，同理得去掉导线 1 后 b 点的磁感应强度大小为B2，方向垂直纸面向外答案：B2 垂直纸面向外(对应学生用书第 262 页)【测控导航】考点题号1.磁场
19、和磁感线1、2、82.安培定则3、73.磁感应强度4、54.磁通量6、91.(2010年泉州模拟)关于磁场和磁感线的描述，正确的说法是(D)A磁感线从磁体的N极出发，终止于S极B磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向C沿磁感线方向，磁场逐渐减弱D在磁场强的地方同一通电导体受的作用力可能比在磁场弱的地方受的作用力小解析：磁感线在磁体内部从S极到N极，外部从N极到S极，是闭合曲线，A错误；磁场的方向与磁场力的方向垂直，B错误；磁感线的疏密表示磁场的强弱，C错误；由于磁场力的大小不仅取决于磁感应强度和电流大小，还取决于他们的角度，故D正确2(2010年深圳模拟)如图所示为某种用来束缚原
20、子的磁场的磁感线分布情况，以O点为坐标原点，沿z轴正方向磁感应强度B大小的变化最有可能为(C)解析：沿z轴正方向磁感线先疏后密，故B应先减小，再增大，C正确3磁铁放久了，其磁性将变弱，为了保持其磁性，我们需要给磁铁充磁，充磁的方式有两种如图(甲)是将条形磁铁穿在通电螺线管中，图(乙)是将条形磁铁夹在电磁铁之间，a、b和c、d接直流电源，下列接线正确的是(B)Aa接电源正极，b接电源负极，c接电源正极，d接电源负极Ba接电源正极，b接电源负极，c接电源负极，d接电源正极Ca接电源负极，b接电源正极，c接电源正极，d接电源负极Da接电源负极，b接电源正极，c接电源负极，d接电源正极解析：充磁时，应
21、使外加磁场方向与磁铁的磁场方向相同，(甲)图中，因磁铁在螺线管内部，应使螺线管内部磁感线方向从右向左，由安培定则可判定，a接电源正极，b接电源负极；(乙)图中，同理可知，右端为螺线管N极，左端为S极，由安培定则可判定c接电源负极，d接电源正极，故B对4如图所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与通电直导线共面，若使线框逐渐远离(平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将(A)A逐渐减小 B逐渐增大C保持不变 D不能确定解析：由安培定则知右侧磁场垂直于纸面向里，向右逐渐减弱，所以磁通量减小，A选项正确5磁场中某区域的磁感线如图所示，则(B)Aa、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBbBa、b两处
22、的磁感应强度的大小不等，BaBb C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处受力小解析：在磁场中，磁感线疏密表示磁场的强弱，故BaBb，选项B正确，A错误；同一通电导线如果都垂直放入磁场中，则在a处受力一定比在b处受力小，但如果导线与磁场平行放置，受力均为0，故C、D均错误6如图所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为(B)ABR2 BBr2CnBR2 DnBr2解析：磁场区域的面积为r2，故穿过线圈的磁通量为Br2，磁通量与匝数无关，B正确7如图所示，有
23、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处的磁场方向应是(B)A沿x轴的正方向B沿x轴的负方向C沿z轴的正方向D沿z轴的负方向解析：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y轴负方向的电流，根据安培定则可得，在zOy平面内的y轴上方，磁场方向是垂直于zOy平面指向x轴的负方向故只有B正确8关于能自由转动的小磁针在地球表面上静止时的指向，下列说法中正确的是(C)A在北半球的地球表面上，小磁针N极的指向一定是地理的正北方向B在北半球的地球表面上，小磁针N极的指向一定与水平面平行C在赤道上的小磁针的N极的指向与水平面是平行的D将小磁针从一个地方挪到不远的另一个地方，两
24、处小磁针N极的指向是平行的解析：由于地磁场的N极、S极与地理的南极、北极并不完全重合，所以小磁针N极的指向应是地磁场的S极，但并非是正北方向，A错误，在北半球，地磁场的磁感线有水平分量，并且还有竖直向下的分量，B错误，只有在赤道上磁场的方向与水平面是平行的，C正确，由地磁场的磁感线特点可知，D错误9(拓展探究题)如图有一正方形线圈边长为10 cm，与水平面夹角为37，匀强磁场竖直向下，已知通过线圈平面的磁通量为0.04 Wb，则匀强磁场的磁感应强度B为多少？如果线圈的匝数变为原来的N倍，则其磁通量变为多少？为什么？解析：由磁通量的定义式可得：BScos 37故 BScos 370.040.120.8 T5 T如果线圈匝数变为原来的 N 倍，通过线圈平面的磁通量不变，仍为 0.04 Wb，因为通过线圈的磁通量和线圈的匝数无关答案：5 T 0.04 Wb 原因见解析