高考物理导学案复习:磁场

时间:2022-05-10 12:03:43 高考物理 我要投稿
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高考物理导学案复习:磁场

  九、磁场(1)

高考物理导学案复习:磁场

  【课题】磁场的基本概念

  【目标】

  1.掌握磁感应强度、磁感应线和磁通量的概念;

  2.会用安培定则、磁感应线分析有关问题。

  【导入】

  一、磁场:

  1、定义:存在于磁体和电流周围的一种特殊物质.

  2、基本性质:对放入其中的磁体或电流产生力的作用。

  3、方向的确定: ①小磁针:(规定)小磁针在磁场中某点N极的受力方向(或小磁针静止时N极的指向)为该点的磁场方向。②由磁感线的方向确定。③由磁感应强度的方向确定.

  二、磁感线:

  1、定义:为形象描述磁场而引入的一族曲线,它是理想化的模型,实际是不存在的。

  2、特点:

  ①磁感线的疏密表示磁场强弱,磁感线上某点切线方向表示该点的磁场方向.

  ②磁体外部的磁感线从N极指向S极,而磁体内部的磁感线从S极指向N极.电流的磁感线方向由安培定则判定,磁感线是闭合曲线.

  ③任意两条磁感线不相交,也不相切。

  3、要掌握条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流、通电螺线管以及匀强磁场的磁感线分布情况及特点。

  三.磁感应强度:

  1、定义:在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,受到的磁场作用力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。(其理解可与电场强度类比)

  2、定义式:B=F/IL (L⊥B);

  3、B是描述磁场的力的性质的物理量,与F、I、L无关.它是由磁场本身性质及空间位置决定的,单位:1T=1N/A.m

  4、直线电流的磁感应强度:

  四、磁通量

  1、定义:磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫穿过这个面积的磁通量,ф= BS.单位:1Wb=1T.m2

  注意:如果面积S与B不垂直,如图所示,应以B乘以在垂直磁场方向上的投影面积S,即 ф=BS’=BScosα

  2、物理意义:穿过某一面积的磁感线条数.

  五、地磁场

  地球的磁场与条形磁体的磁场相似,其主要特点有:

  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(Bx)总是从地球南极指向北极,而竖直分量(By,)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,距离地球表面相等的各点,磁感强度相等,且方向水平向北。

  【导研】

  [例1] 如图所示,正四棱柱的中心轴线OO’处有一无限长的载流直导线,对该电流的磁场,下列说法中正确的是( )

  A.同一条侧棱上各点的磁感应强度都相等

  B.四条侧棱上的磁感应强度都相同

  C.在直线ab上,从a到b,磁感应强度是先增大后减小

  D.棱柱内任一点的磁感应强度比棱柱侧面上所有点都大

  [例2](江苏省建湖县2009届高三第二次调研考试)有两条长直导线垂直水平纸面放置,交纸面于a、b两点,通有大小相等的恒定电流,方向如图,a、b的连线水平。c是ab的中点,d点与c点关于b点对称。已知c点的磁感应强度为B1,d点的磁感应强度为B2,则关于a处导线在d点的磁感应强度的大小及方向,下列说法中正确的是(   )

  A. ,方向竖直向上 B. ,方向竖直向下

  C. ,方向竖直向下   D. ,方向竖直向上

  [例3] 如图所示,通有恒定电流的直导线mn与闭合金属框共面,第一次将金属框由位置 Ⅰ平移到虚线所示的位置Ⅱ;第二次将金属框由位置Ⅰ绕Cd边翻转到位置Ⅱ,设先后两种情况下通过金属框的磁通量变化分别为△ф1、△ф2,则( ).

  A.△ф1>△ф2 B.△ф1=△ф2

  C.△ф1<△ф2 D.△ф1=-△ф2

  [例4] (南京金陵中学江苏省海安高级中学08年高三物理联合模拟试卷)欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻关系时因无电源和电流表,他利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源,用小磁针的偏转检测电流,具体做法是:在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方,平行于小磁针水平放置一直导线,当该导线中通有电流时,小磁针会发生偏转;当通过该导线电流为I时,小磁针偏转了30°,问当他发现小磁针偏转了60°,通过该直导线的电流为(已知直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比)( )

  A.2I B. I C.3I D. I

  [例5]某实验小组为了探究通电长直导线产生的磁场的磁感应强度B与导线上电流I0和距离r之间的关系,设计了以下的试验:一根固定通电长直导线通以可调节的电流I0,一根可以自由运动的短导线与之在同一平面内,通以恒定的电流I=2A,长度L=0.1m。运用控制变量法:

  (1)使两导线距离r保持不变,调节长直导线中的电流I0,测得短导线受到的安培力为F,得到如下实验数据:

  实验次数12345

  电流I0/A5.010152025

  安培力F/×10-4N1.012.002.983.965.02

  磁感应强度B/×10-3T0.5051.001.49

  填充上述表格中的磁感应强度B一栏的值,并归纳磁感应强度B和产生磁场的长直导线上的电流I0的关系是___________,理由是__________________________。

  (2)使长直导线中的电流I0保持不变,调节短导线与长导线间的距离r,测得短导线受到的安培力为F/,得到如下实验数据:

  实验次数12345

  距离r/m0.050.100.150.200.25

  安培力F//×10-4N12.05.94.13.02.4

  磁感应强度B/×10-3T6.002.952.05

  填充上述表格中的磁感应强度B一栏的值,并归纳磁感应强度B的空间位置与长直导线间的距离r的关系是________,理由是_______________________________。

  【导练】

  1、(江苏省徐州市2007?2008学年度高三第一次质量检测)运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用,运动方向会发生偏转,这一点对地球上的生命来说有十分重要的意义.从太阳和其他星体发射出的高能粒子流,称为宇宙射线,在射向地球时,由于地磁场的存在,改变了带电粒子的运动方向,对地球起到了保护作用.如图所示为地磁场对宇宙射线作用的示意图.现有来自宇宙的一束质子流,以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点,则这些质子在进入地球周围的空间将( )

  A.竖直向下沿直线射向地面 B.向东偏转

  C.向西偏转 D.向北偏转

  2、(2007年上海卷7.)取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.0 B.0.5B C.B D.2 B

  3、在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中,水平放置一根长通电直导线,电流的方向垂直于纸面向里.如图所示,a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点,在这四点中 (  )

  A.b、d两点的磁感应强度大小相等

  B.a、b两点的磁感应强度大小相等

  C.c点的磁感应强度的值最小

  D.b点的磁感应强度的值最大

  4、实验室里可以用图甲所示的小罗盘估测条形磁铁磁场的磁感应强度。方法如图乙所示,调整罗盘,使小磁针静止时N极指向罗盘上的零刻度(即正北方向),将条形磁铁放在罗盘附近,使罗盘所在处条形磁铁的方向处于东西方向上,此时罗盘上的小磁针将转过一定角度.若已知地磁场的水平分量Bx,为计算罗盘所在处条形磁铁磁场的磁感应强度B,则

  (1)还需知道什么物理量?,

  (2)请写出磁感应强度的表达式。

  5、(2007学年度第一学期宝山区高三物理期末测试卷).MN和PQ为两条相互平行的长直导线,通有大小相等的电流 ,电流方向如图所示,两条导线之间有一通电圆环,圆环与导线位于同一平面内,圆环中心O点到两条导线的距离相等,已知O点的磁感应强度为B,通电圆环在O点产生的磁感强度为B1,则

  (1)两通电直导线在O点产生的磁感应强度为多少?

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