磁场知识点学案答案版Word文档下载推荐.docx

磁场知识点学案答案版Word文档下载推荐.docx

《磁场知识点学案答案版Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《磁场知识点学案答案版Word文档下载推荐.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

本章的重点是：

描述磁场特性的基本物理量——磁感应强度，表达磁场对电流和运动电荷作用规律的基本公式和基本定则——安培力公式、洛伦兹力公式和左手定则．

难点

本章的难点是：

磁感应强度的定义、洛伦兹力公式的导出、带电粒子在匀强磁场中的运动以及带电粒子在复合场中运动问题的分析方法等等，是教学中的难点，在教学中要十分注意讨论问题的逻辑和思想方法．

热点

纵观近几年高考，涉及本章知识点的题目年年都有，考查次数最多的是与洛伦兹力有关的带电粒子在匀强磁场或复合场中的运动，其次是与安培力有关的通电导体在磁场中的加速或平衡问题．

一、磁现象

天然磁石和人造磁铁都叫做永磁体，它们能吸引铁质物体的性质-叫磁性．如磁铁能吸引铁屑、铁钉等物质．磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极．

能够自由转动的磁体，静止时指南的磁极叫做南极（S极），指北的磁极叫做北极（N极）．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．

二、电流的磁效应

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的磁针上方，通电时磁针转动．

三、磁场

磁体与磁体之间、磁体与通电导线之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的．磁体的周围、电流的周围存在磁场．

四、地球的磁场

地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指向南北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角，简称磁偏角．

一、磁感应强度的意义

描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量．

二、磁感应强度的方向

1．磁感应强度的定义：

描述磁场强弱的物理量．

2．磁感应强度的方向：

小磁针静止时N所指的方向规定为该点的磁感应强度方向，简称为磁场方向．

3．磁感应强度是矢量．

三、磁感应强度的大小

1．电流元：

在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫做电流元．

2．定义：

在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线所受的磁场力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．

3．定义式：

B＝．

单位：

特斯拉，简称特，符号是T．1T＝1．

一、磁感线

1．在磁场中画出的一些曲线，曲线上每一点的切线都跟这点的磁感应强度的方向一致．

2．在磁体的两极附近，磁场较强，磁感线较密．

二、几种常见的磁场

1．直线电流的磁场

（1）磁感线是围绕电流的一圈圈的外疏内密的同心圆．

（2）判断方法：

磁感线的方向可以用安培定制（右手螺旋定则）确定．

（3）安培定则：

右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流的方向一致，弯曲四指所指的方向就是磁感线环绕的方向．

2．环形电流和通电螺线管的磁场

环形电流安培定则的用法：

让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指

所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向．

三、安培分子电流假说

1．内容：

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．如图甲所示．

2．对有关磁现象的解释

（1）磁化：

软铁棒未被磁化前，内部分子电流取向杂乱无章，磁场相互抵消，对外界不显磁性，在外界磁铁的磁化下，内部各分子电流取向一致，形成磁极．如图乙所示．

（2）失磁：

由于激烈的分子热运动或机械运动使分子电流取向变得杂乱无章的结果．

四、匀强磁场

1．定义：

磁感应强度的大小、方向处处相同的磁场．

2．磁感线特点：

匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线．

五、磁通量

设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，则B与S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通．用字母Φ表示磁通量．

2．定义式：

Φ＝BS

3．单位：

韦伯，简称韦，符号Wb,1Wb＝1T·

m2

．比较项目

磁感线

电场线

相

似

点

意义

形象地描述磁场方向和相对强弱而假想的线

形象地描述电场方向和相对强弱而假想的线

方向

线上各点的切线方向即该点的磁场方向，是磁针N极受力方向

线上各点的切线方向即该点的电场方向，是正电荷受电场力的方向

疏密

表示磁场强弱

表示电场强弱

特点

在空间不相交、不中断

在空间不相交不中断

不同点

是闭合曲线

静电场中，电场线始于正电荷或无穷远处，止于负电荷或无穷远处，是不闭合的曲线

二、几种常见的磁场的分布特点及安培定则

1．常见永磁体的磁场（如图）

一、安培力的方向

1．安培力：

磁场对通电导线的作用力．

2．方向——遵守左手定则

3．安培力的方向特点：

F⊥B，F⊥I，即F垂直于__B和I决定的平面．

安培力大小的计算

1．当B与I垂直时，F＝BIL．

2．当B与I在同一直线上时，F＝0．

3．当B与I成θ角时，F＝BILsinθ，θ是B与I的夹角．

电场力

安培力

研究对象

点电荷

电流元

受力特点

正电荷受力方向与电场方向相同，负电荷相反

安培力方向与磁场方向和电流方向都垂直

判断方法

结合电场线方向和电荷正、负判断

用左手定则判断

一、洛伦兹力

1．概念：

运动电荷在磁场中受到的力．

2．洛伦兹力的方向

（1）左手定则：

伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；

让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．

（2）负电荷受力方向与正电荷受力方向相反．

3．洛伦兹力的大小

一般公式：

F＝qvBsinθ，其中θ是带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角．

①当θ＝90°

时，即v的方向与B的方向垂直时，F＝qvB，洛伦兹力最大．

②当θ＝0°

，即v的方向与B的方向平行时，F＝0，洛伦兹力最小．

．洛伦兹力的作用效果特点

由于洛伦兹力总是垂直于电荷运动方向，因此洛伦兹力总是不做功．它只能改变运动电荷的速度（即动量）的方向，不能改变运动电荷的速度（或动能）的大小

洛伦兹力

作用对象

静止或运动的电荷

运动的电荷

力的大小

F电＝qE，与v无关

F洛＝qvBsinα，与v有关，当B与v平行时，F洛＝0

力的方向

平行于电场方向

同时垂直于速度方向和磁场方向

对运动电荷的作用效果

改变速度大小、方向，对运动电荷做功（除非初、末状态位于同一等势面）

只改变运动电荷的速度方向，对运动电荷不做功

一、带电粒子在匀强磁场中的运动

1．实验探究

（1）不加磁场时，电子束的径迹是一条直线

（1）洛伦兹力不改变带电粒子速度的大小，或者说洛伦兹力对带电粒子不做功．

（2）沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做圆周运动．洛伦兹力方向总与速度方向垂直，正好起到了提供向心力的作用．

一、速度选择器

如图所示，粒子所受的电场力FE＝qE，所受的洛伦兹力FB＝qvB，则由匀速运动的条件FE＝FB可得，v＝E/B，即满足比值的粒子都沿直线通过，与粒子的正负无关．除此之外，还应注意以下两点：

1．若v＞或v＜，粒子都将偏离直线运动．粒子若从右侧射入，则不可能匀速通过电磁场，这说明速度选择器不仅对粒子速度的大小有选择，而且对速度的方向也有选择．

2．要想使FE与FB始终相反，应将v、B、E三者中任意两个量的方向同时改变，但不能同时改变三个或者任一个方向，否则将破坏速度选择功能．

二、质谱仪

1．原理图：

如图所示：

1．构造图：

如图所示．

回旋加速器的核心部件是两个D型盒．

2．周期：

高频交流电的周期与带电粒子在D形盒中的运动周期相同．粒子每经过一次加速，其轨道半径就大一些，粒子绕圆周运动的周期不变．

3．最大动能：

由qvB＝和EK＝mv2得EK＝，当r＝R时，有最大动能Ekm＝（R为D形盒的半径），即粒子在回旋加速器中获得的最大动能与q、m、B、R有关，与加速电压无关．

（1）磁场的作用

带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，周期T＝，由此看出其周期与速率、半径均无关，带电粒子每次进入金属盒都运动相等的时间（半个周期）后平行电场方向进入电场，

（2）电场的作用

回旋加速器两个半圆形金属盒之间的缝隙区域存在周期性变化的并且垂直于两金属盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速．

（3）交变电压的周期

为保证带电粒子每次经过缝隙时都被加速，使之能量不断提高，需在缝隙两侧加上跟带电粒子在半圆形金属盒中运动周期相同的交变电压．

三、磁流体发电机

如图是磁流体发电机，其原理是：

等离子体喷入磁场B，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到A、B板上，产生电势差．设板间距离为l，当等离子体以速度v匀速通过A、B板间时，A、B板上聚集的电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势．此时离子受力平衡：

E场q＝Bqv，即E场＝Bv，故电源电动势E＝E场l＝Blv．

三、电磁流量计

如图所示，一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中可以导电的液体向左流动，导电流体中的自由电荷（正负离子）在洛伦兹力作用下横向偏转，a、b间出现电势差，当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定，由Bqv＝q，可得v＝，流量Q＝Sv＝·

＝．

、霍尔效应

如图所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中．当电流按如图方向通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为U＝k，式中的比例系数k称为霍尔系数．

一、带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的分析

1．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径和周期

（1）带电粒子做匀速圆周运动的受力特征：

F洛＝F向，即qvB＝m，所以轨迹半径r＝．

（2）运动的周期：

T＝＝

2．带电粒子在匀强磁场中做圆周（或部分圆周）运动的圆心、半径及时间的确定

（1）圆心的确定．

带电粒子进入有界磁场后，其轨迹是一段圆弧，确定圆弧的圆心是解决问题的关键．在解决实际问题中，确定圆心的位置通常有如下两种方法：

①已知带电粒子的入射方向和出射方向时，通过入射点和出射点作入射方向和出射方向的垂线，两条垂线的交点即粒子轨迹的圆心，如左下图所示．

②已知入射方向和出射点的位置，可以通过入射点作入射方向的垂线，再做入射点和出射点连线的中垂线，两条垂线的交点就是粒子运动轨迹的圆心．如右上图所示．

（2）运动半径的确定．

做入射点、出射点对应的半径（或圆周上的其他点），并作适当的辅助线建立直角三角形，利用直角三角形的边角关系结合r＝求解．

（3）运动时间的确定．

粒子在磁场中运动一周的时间为周期T＝2πm/qB，当粒子在有界磁场中运动的圆弧对的圆心角为α时，粒子在有界磁场中运动时间为t＝T或t＝

公式t＝T中的α以“度”为单位，公式t＝T中的α以“弧度”为单位，