2010高考物理精品讲练系列学案：磁场及其描述

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高考物理最新教案-十一、磁场精品

十一、磁场教学目标1．了解磁场的产生和基本特性，加深对场的客观性、物质性的理解．2．通过磁场与电场的联系，进一步使学生了解和探究看不见、摸不着的场的作用的方法．掌握描述磁场的各种物理量．3．掌握安培力的计算方法和左手定则的使用方法和应用．教学重点、难点分析1．对磁感强度、磁通量的物理意义的理解及它们在各种典型磁场中的分布情况．2．对安培力和电磁力矩的大小、方向的分析．一、磁场1．磁场存在于何处？2．磁场的基本特征是什么？3．什么是磁现象的电本质？在磁体或电流周围空间存在磁场．它的基本特征是对处于其中的通电导线、运动电荷或磁体的磁极能施加力的作用．磁现象的电本质是指所有磁现象都可归纳为：运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用．二、描述磁场性质的物理量1．磁感应强度（符号B，单位T）利用磁场对放入其中的特殊物质的作用（如电场对电荷、磁场对通电导线的作用等），采用试探法，即在场中引入试探电荷或试探电流元，研究电磁场对它们的作用情况，从而判定场的分布情况．磁感强度的定义式为：B=F/Il其中电流元（Il）受的磁场力的大小与电流方向相关．因此采用电流与磁场方向垂直时受的最大力F来定义B，而电场中就不存在这个问题．磁感强度矢量性：磁感强度是描述磁场的物理量．大小表征磁场的强弱，方向是磁场中某点小磁针静止时N极的指向．同时它满足矢量叠加的原理：若某点的磁场几个场源共同形成，则该点的磁感强度为几个场源在该点单独产生的磁感强度的矢量和．磁感线：用来形象描述磁场中各点磁感强度分布的曲线．它的疏密程度表示磁场的强弱，而它上各点的切线方向则表示该处磁场的方向．特点：磁体外方向N极指向S极（内部反之）．[例1]如图3-5-1所示，两根垂直纸面平行放置的直导线A、C由通有等大电流．在纸面上距A、C等远处有一点P．若P点磁感强度及方向水平向左，则导线A、C中的电流方向是如下哪种说法？A．A中向纸里，C中向纸外 B．A中向纸外，C中向纸里C．A、C中均向纸外 D．A、C中均向纸里练习．如图3-5-10所示，A和B中一个是电源，另一个是用电器．当用两导线连接起来用电器工作时，用一个小磁针放在a点下方，磁针N极向纸外偏转，用电压表测定a与b间的电压，发现a点电势比b点高，由此可判断出电源是______．2．磁通量（符号单位Wb）注意定义中B、S方向问题及的标量叠加问题．穿过磁场中某一面积的磁感线条数称为穿过这一面积的磁通量．定义式为：=BS⊥（S⊥为垂直于B的面积）．磁感强度是描述磁场某点的性质，而磁通量是描述某一面积内磁场的性质．由B= /S⊥可知磁感强度又可称为磁通密度．[例2]如图3-5-2所示，在水平虚线上方有磁感强度为2B，方向水平向右的匀强磁场，水平虚线下方有磁感强度为B，方向水平向左的匀强磁场．边长为l的正方形线圈放置在两个磁场中，线圈平面与水平面成α角，线圈处于两磁场中的部分面积相等，则穿过线圈平面的磁通量大小为多少？分析：1．注意到B与S不垂直，应把S投影到与B垂直的方向上．2．注意到水平虚线上下两部分磁场大小与方向的不同．应求两部分磁通量按标量叠加，求代数和．练习．长方形线框abcd的平面与磁感线垂直放置，它有一半面积处于磁感应强度为B的匀强磁场中，已知ab=l，ad=2l，现以ab边为轴（ab边平行于磁场边界）使线框转过60°角，则穿过线框的磁通量变化量是[ ]A．0 B．B12 C．B12/2 D．B12/4三、磁场对电流的作用1．安培力：安培力大小F=B⊥IL．B⊥为磁感强度与电流方向垂直分量．方向：左手定则．注意安培力总是与磁场方向和电流方向决定的平面垂直．例题1．如图3-5-7所示，固定螺线管M右侧有一正方形线框abcd，线框内通有恒定电流，其流向为abcd，当闭合开关S后，线框运动情况应为A．ab向外，cd向里转动且向M靠拢B．ab向里，cd向外转动且远离MC ．ad 向外，bc 向里转动且向M 靠拢D ．ad 向里，bc 向外转动且远离M2．安培力矩——磁场对通电线圈的力矩作用推出安培力矩公式：M=BIS //（S //为线圈面积在磁场方向上的投影大小）[例4]在磁感强度为B 的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd ，边长分别为L1、L2，通以电流I ．如图3-5-4所示．已知转轴OO ′在线圈平面内，且垂直于B ，Od=3oa ，O ˊc=3b '0当线圈从图示位置绕轴转过θ角时，下面哪些说法正确？[ ]A ．ab 边受到安培力为BIL1sin θB ．ab 边受到安培力为BIL1cos θC ．线圈受到磁力矩为BIL1L2cos θD ．穿过线圈的磁通量为BL1L2sin θ解：根据安培力定义可知此时ab 边受的安培力大小为BIL1，因此A 、B 选项错误；而由磁通量和磁力矩的公式可知选项C 、D 正确．例1.如图所示，等腰三角形金属线框ACD 放在光滑水平面上，DA=DC=lm ，∠A=∠C=30°，若线框中通以I=1A 的电流，则DA 、DC两边所受合力大小为_____N ，整个线框所受合力为_____N ．例2．在磁感强度为B 的水平匀强磁场中，有一个可绕对称轴OO ′转动的等边三角形线圈abc ，已知三角形线圈共有N 匝，每边长L ，通有电流强度为I 的电流，如图3-5-11所示，此通电线圈在磁场受到的最大安培力矩是________。

高三物理第十一章磁场教案人教版

高三物理第十一章磁场教案第一讲：磁场的描述磁场对电流的作用基础知识一、磁场1.磁场的存在: 磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围的一种特殊的物质，我们看不到，但可以通过它的作用效果感知它的存在，并对它进行研究和描述．2、磁场的基本性质：是对处于其中的通电导线、运动电荷或磁体的磁极能施加力的作用说明：磁极之间、磁极与电流之间、电流与电流之间的相互作用力是通过磁场而产生的3、磁场的方向：规定磁场中任一点小磁针北极所受力的方向或小磁针静止时北极所指的方向二、磁场的描述1、磁感应强度：用来描述磁场的强弱和方向的物理量〔1〕磁感强度的定义式为：B=F/Il，其中电流元〔Il〕受的磁场力的大小与电流方向相关．因此采用电流与磁场方向垂直时受的最大力F来定义B〔2〕方向：即为该点磁场的方向〔3〕单位：特斯拉〔T〕2、磁感线：〔1〕用来形象描述磁场中各点磁感强度的假想曲线．〔2〕它的疏密程度表示磁场的强弱，而它上各点的切线方向那么表示该处磁场的方向．〔3〕特点：磁体外磁感线方向是由N极指向S极，内部反之；在空间不相交，不中断的闭合曲线3、几种曲型的磁场及磁感线分布特点〔1〕匀强磁场：磁感应强度处处相等，磁感线是平行等距的直线〔2〕磁体的磁场：条形磁铁，蹄形磁铁的磁场〔3〕电流的磁场：通电直导线、环形电流、通电螺线管的磁场〔4〕地磁场：地磁场与条形磁铁的磁性相似，地理的北极是地磁的南极，地磁场的水平分量总是由南极指向北极，竖直分量在南极半球向上，北半球向下，在赤道平面上磁场的方向水平向北。

三、磁通量1、磁通量的定义．穿过磁场中某一面积的磁感线条数称为穿过这一面积的磁通量．符号2、定义式为：=BS〔S为垂直于B的面积〕；单位Wb3、磁通量是描述某一面积内磁场的性质．由B= /S⊥可知磁感强度又可称为磁通密度．说明：〔1〕B与S不垂直，应把S投影到与B垂直的方向上．〔2〕两个不同方向的磁感线穿过同一面积时，求两部分磁通量按标量叠加，求代数和．四、磁场对电流的作用1．安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫安培力.〔1〕安培力的计算公式：F=BILsinθ；通电导线与磁场方向垂直时，即θ = 900，此时安培力有最大值；通电导线与磁场方向平行时，即θ=00，此时安培力有最小值，F min=0N；0°＜θ＜90°时，安培力F介于0和最大值之间.〔2〕左手定那么：伸开左手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿入手心，并使四指指向电流方向，这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向.说明：〔1〕安培力的方向总是与磁场方向和电流方向决定的平面垂直〔除了二者平行，安培力为0的情况〕．〔2〕安培力的计算只限于导线与B垂直和平行的两种情况.〔3〕安培力F、磁感应强度B、电流I三者方向的关系①I、B的方向，可惟一确定F的方向；②F 、B 的方向，且导线的位置确定时，可惟一确定I 的方向；③F 、I 的方向时，磁感应强度B 的方向不能惟一确定.2、安培力公式的适用条件；〔1〕一般只适用于匀强磁场；〔2〕导线垂直于磁场；〔3〕L 为导线的有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L 由始端流向末端；如下图，几种有效长度〔图中虚线所示〕；3、作用点：作用于磁场中这部分导线的中点4、产生原因：磁场对导线中运动电荷有力的作用，安培力就是磁场对导线中所有运动电荷的作用力的合力。

高考物理一轮复习第九章磁场第1讲磁场的描述磁场对电流的作用教学案

第九章磁场[高考备考导航]第1讲磁场的描述磁场对电流的作用知识排查知识点一磁场、磁感应强度1.磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。

(2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向。

2.磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的强弱和方向。

(2)大小：B＝FIL(通电导线垂直于磁场)。

(3)方向：小磁针静止时N极的指向。

(4)单位：特斯拉(T)。

3.匀强磁场(1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场。

(2)特点：磁感线为疏密程度相同、方向相同的平行直线。

知识点二磁感线电流的磁场1.磁感线及其特点(1)磁感线：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。

(2)特点①磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。

②磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱。

③磁感线是闭合曲线，没有起点和终点。

④磁感线是假想的曲线，客观上不存在。

2.几种常见的磁场(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图1所示)图1(2)电流的磁场安培定则在磁场的某些区域内，磁感线为同向等间距的平行线，如图2所示。

图2知识点三安培力1.安培力的大小F＝ILB sin θ(其中θ为B与I之间的夹角)(1)磁场和电流垂直时：F＝BIL。

(2)磁场和电流平行时：F＝0。

2.安培力的方向左手定则判断：图3(1)伸出左手，让拇指与其余四指垂直，并且都在同一个平面内。

(2)让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流方向。

(3)拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。

小题速练1.思考判断(1)垂直磁场放置的线圈面积减小时，穿过线圈的磁通量可能增大。

( )(2)小磁针N极所指的方向就是该处磁场的方向。

( )(3)在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强。

( )(4)将通电导线放入磁场中不受安培力，则该处的磁感应强度为零。

( )(5)安培力可能做正功，也可能做负功。

( )答案(1)√(2)×(3)√(4)×(5)√2.磁场中某区域的磁感线如图4所示，则( )图4A.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大B.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小C.a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a<B bD.a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a>B b解析a处的磁感线比b处稀疏，则a点磁感应强度比b点小，所以B a<B b，选项C正确，D错误；将一小段通电导线放入磁场时，当通电导线垂直磁场时，受到的磁场力最大，平行磁场时受磁场力为零，虽然B a<B b，但是无法比较导线所受的磁场力的大小，选项A、B错误。

(选修1-1学案)1.3认识磁场

第一章第三节认识磁场姓名高二班学号 ◆ 自主梳理★★★一、磁场：磁场是存在于磁体或电流周围的一种特殊物质，是客观存在的。

磁作用正是通过磁场的传递，作用在别的磁体或电流上。

磁体与磁体之间，磁体与通电导体之间，通电导体与通电导体之间的相互作用，都是通过磁场发生作用。

【理解】（1）磁现象中的概念 ①磁性：磁体具有吸引铁（镍、钴）的性质。

②磁体：具有磁性的物体。

例如：指南针③磁极：磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极。

磁体都有两个磁极，一个叫南极（又称S 极），另一个叫北极（又称N 极）。

磁极之间有相互作用，即同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

（2）磁场的基本性质：对放入磁场中的磁体和电流有力的作用。

二、磁场的描述磁场方向：磁场是具有方向的。

人们规定，在磁场中的任一点，小磁针北极（N 极）受力的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向，为该点磁场的方向。

（1）磁感线：磁感线可以形象地描述磁场的分布。

【理解】①磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。

②磁场的强弱可以用磁感线的疏密程度来表示：磁感线越密的地方磁场越强，磁感线越疏的地方磁场越弱。

③磁感线是为了更好地描述磁场，人为假想出来的，实际是不存在的。

④磁感线是闭合的曲线，在磁体外部，磁感线从N 极到S 极；在磁体内部，磁感线从S 极到N 极。

⑤任何两条磁感线都不会相交，也不会相切。

（2）磁感应强度（B ）：磁场既有大小又有方向，因此，可以用一个矢量来描述。

这个矢量称为磁感应强度，它的符号是B 。

磁感线强度的单位是特斯拉，符号是T 。

【理解】①磁感应强度反映磁场本身的强弱和方向。

②磁感应强度的大小代表在这点上磁场的强弱，磁感应强度的方向就是这点上的磁场方向。

三、匀强磁场：如果在磁场的某一区域内，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场称为匀强磁场。

【理解】 ①匀强磁场中的磁感线应该是一组方向一致的等间距平行线。

②匀强磁场是最简单的磁场。

高中物理选修3-1《磁场》精品教学案(全章整理含答案)

高中物理选修3-1《磁场》精品教学案（全章整理）第1节磁现象和磁场一、磁现象及电流的磁效应1．磁现象(1)磁性：物质具有吸引铁质物体的性质叫磁性。

(2)磁体：天然磁石和人造磁铁都叫做磁体。

(3)磁极：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)。

(4)磁极间相互作用规律：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．电流的磁效应(1)奥斯特实验：把导线沿南北方向放置在指向南北的磁针上方，通电时磁针发生了转动。

(2)意义：奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首先揭示了电与磁的联系。

二、磁场1．磁体、电流间的相互作用(1)磁体与磁体间存在相互作用。

(2)通电导线对磁体有作用力，磁体对通电导线也有作用力。

(3)两条通电导线之间也有作用力。

2．磁场(1)定义：磁体与磁体之间，磁体与通电导线之间，以及通电导线与通电导线之间的相互作用，是通过磁场发生的，磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的特殊物质。

(2)基本性质：对放入其中的磁体或通电导线有力的作用。

三、地球的磁场1．地磁场图3-1-1地球本身是一个磁体，N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近。

自由转动的小磁针能显示出地磁场的方向，这就是指南针的原理。

2．磁偏角小磁针的指向与正南方向之间的夹角。

3．太阳、月亮、其他行星等许多天体都有磁场。

1．自主思考——判一判(1)奥斯特实验说明了磁场可以产生电流。

(×)(2)天然磁体与人造磁体都能吸引铁质物体。

(√)(3)单独一个带电体可以只带正电荷(或负电荷)，同样磁体也可以只有N极或S极。

(×)(4)地磁场能使小磁针的两极指向正南正北。

(×)(5)地理的南北极与地磁的南北极并不重合，地磁的北极在地理北极附近。

(×)(6)磁场的基本性质是对处在磁场中的磁极或电流有力的作用。

高三物理一轮复习教案：磁场的基本性质

第一单元磁场基本性质知识目标：一、磁场1、磁场：磁场是存在于磁体、运动电荷周围的一种物质．它的基本特性是：对处于其中的磁体、电流、运动电荷有力的作用．2、磁现象的电本质：所有的磁现象都可归结为运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用．二、磁感线为了描述磁场的强弱与方向，人们想象在磁场中画出的一组有方向的曲线．1．疏密表示磁场的强弱．2．每一点切线方向表示该点磁场的方向，也就是磁感应强度的方向．3．是闭合的曲线，在磁体外部由N极至S极，在磁体的内部由S极至N极．磁线不相切不相交。

4．匀强磁场的磁感线平行且距离相等．没有画出磁感线的地方不一定没有磁场．5．安培定则：姆指指向电流方向，四指指向磁场的方向．注意这里的磁感线是一个个同心圆，每点磁场方向是在该点切线方向·*熟记常用的几种磁场的磁感线：【例1】根据安培假说的物理思想：磁场来源于运动电荷．如果用这种思想解释地球磁场的形成，根据地球上空并无相对地球定向移动的电荷的事实．那么由此推断，地球总体上应该是：（A）A.带负电;B.带正电;C.不带电;D.不能确定解析:因在地球的内部地磁场从地球北极指向地球的南极，根据右手螺旋定则可判断出地球表现环形电流的方向应从东到西，而地球是从西向东自转，所以只有地球表面带负电荷才能形成上述电流，故选A.三、磁感应强度1．磁场的最基本的性质是对放入其中的电流或磁极有力的作用，电流垂直于磁场时受磁场力最大，电流与磁场方向平行时，磁场力为零。

2．在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的磁场力F跟电流强度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．①表示磁场强弱的物理量．是矢量．②大小：B=F/Il（电流方向与磁感线垂直时的公式）．③方向：左手定则：是磁感线的切线方向；是小磁针N极受力方向；是小磁针静止时N 极的指向．不是导线受力方向；不是正电荷受力方向；也不是电流方向．④单位：牛/安米，也叫特斯拉，国际单位制单位符号T．⑤点定B定：就是说磁场中某一点定了，则该处磁感应强度的大小与方向都是定值．⑥匀强磁场的磁感应强度处处相等．⑦磁场的叠加:空间某点如果同时存在两个以上电流或磁体激发的磁场,则该点的磁感应强度是各电流或磁体在该点激发的磁场的磁感应强度的矢量和,满足矢量运算法则.【例2】如图所示，正四棱柱abed一a'b'c'd'的中心轴线00'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（AC）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解析:因通电直导线的磁场分布规律是B∝1/r，故A,C正确，D错误．四条侧棱上的磁感应强度大小相等，但不同侧棱上的点的磁感应强度方向不同，故B错误．【例3】如图所示，两根导线a、b中电流强度相同．方向如图所示，则离两导线等距离的P点，磁场方向如何？解析：由P点分别向a、b作连线Pa、Pb．然后过P点分别做Pa、Pb垂线，根据安培定则知这两条垂线用PM、PN就是两导线中电流在P点产生磁感应强度的方向，两导线中的电流在P处产生的磁感应强度大小相同，然后按照矢量的合成法则就可知道合磁感应强度的方向竖直向上，如图所示，这也就是该处磁场的方向．答案：竖直向上【例4】六根导线互相绝缘，所通电流都是I，排成如图10一5所示的形状，区域A、B、C、D均为相等的正方形，则平均磁感应强度最大的区域是哪些区域？该区域的磁场方向如何？解析：由于电流相同，方格对称，从每方格中心处的磁场来定性比较即可，如I1在任方格中产生的磁感应强度均为B，方向由安培定则可知是向里，在A、D方格内产生的磁感应强度均为B/，方向仍向里，把各自导线产生的磁感应强度及方向均画在四个方格中，可以看出在B、D区域内方向向里的磁场与方向向外的磁场等同，叠加后磁场削弱．答案：在A、C区域平均磁感应强度最大，在A区磁场方向向里．C区磁场方向向外．【例5】一小段通电直导线长1cm，电流强度为5A，把它放入磁场中某点时所受磁场力大小为0．1N，则该点的磁感强度为（）A．B＝2T； B．B≥2T； C、B≤2T ；D．以上三种情况均有可能解析：由B＝F/IL可知F/IL＝2（T）当小段直导线垂直于磁场B时，受力最大，因而此时可能导线与B不垂直，即Bsinθ＝2T，因而B≥2T。

2010高考物理总复习名师学案磁场43页WORD147366

2010高考物理总复习名师学案--磁场（43页WORD）●考点指要知识点要求程度1.电流的磁场. Ⅰ2.磁感应强度.磁感线.地磁场.磁通量. Ⅱ3.磁性材料.分子电流假说. Ⅰ4.磁电式电表原理Ⅰ5.磁场对通电直导线的作用.安培力.左手定则. Ⅱ6.磁场对运动电荷的作用.洛伦兹力.带电粒子在匀强磁场中的圆周运动. Ⅱ7.质谱仪，回旋加速器Ⅰ【说明】(1)只要求掌握直导线跟B平行或垂直两种情况下的安培力.(2)只要求掌握v跟B平行或垂直两种情况下的洛伦兹力.●复习导航本章主要讨论了磁场的描述方法(定义了磁感应强度等概念，引入了磁感线这个工具)和磁场产生的作用(对电流的安培力的作用、对运动电荷的洛伦兹力作用)及其相关问题.其中磁感应强度是电磁学的基本概念，应认真理解；通电直导线在磁场中的平衡、加速运动，带电粒子在洛伦兹力作用下的圆周运动等内容应熟练掌握；常见磁体周围磁感线的空间分布观念的建立，常是解决有关问题的关键，复习中应注意这方面的训练.从近几年的高考试题看，几乎本章的每个知识点都考过，特别是左手定则和带电粒子在磁场(或加有电场、重力场的复合场)中的运动，更是频频出现，且难度较大，对学生的空间想象能力、物理过程、运动规律的综合分析能力都要求较高，在复习中应引起高度的重视.本章内容可分为两个单元组织复习：(Ⅰ)磁场对电流的作用.(Ⅱ)磁场对运动电荷的作用.第Ⅰ单元磁场对电流的作用●知识聚焦一、磁场1.磁场是磁极、电流周围存在的一种物质，对放在磁场中的磁极、电流具有力的作用.2.磁场的方向：规定在磁场中任一点小磁针N极受力的方向(或者小磁针静止时N极的指向)就是那一点的磁场方向.3.磁感线：在磁场中人为地画出一系列曲线，曲线的切线方向表示该位置的磁场方向，曲线的疏密能定性地表示磁场的弱强，这一系列曲线称为磁感线.要掌握条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流、通电螺线管形成磁场及地磁场中的磁感线分布特点.地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个：（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11—1—1所示.图11—1—1（2）地磁场B的水平分量（Bx) 总是从地球南极指向地球北极，而竖直分量By，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，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平向北.对于磁感线的认识，要注意以下几点：①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，实验时利用被磁化的铁屑来显示磁感线的分布情况，只是研究磁感线的一种方法，使得看不见、摸不着的磁场变得具体形象，给研究者带来方便.但是，决不能认为磁感线是由铁屑排列而成的，另外被磁化的铁屑所显示的磁感线分布仅是一个平面上的磁感线分布情况而磁铁周围的磁感线应分布在长、宽、高组成的三维空间内.②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.③磁场对小磁针N 极的作用力的方向叫做磁场的方向.由于磁感线上任何一点的方向，都跟该点的磁场方向一致，所以磁感线方向，磁场方向和小磁针静止时N 极所指的方向，三者是一致的.④磁感线不能相交，也不能相切.⑤没有画磁感线的地方，并不表示那里就没有磁场存在，通过磁场中的任一点总能而且只能画出一条磁感线.⑥磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线.例如：条形磁铁或通电螺线管的磁感线在外部都是从N 极出来进入S 极；在内部则由S 极回到N 极，形成闭合曲线.4.电流的磁场安培定则(1)直线电流的磁场，(2)环形电流的磁场，(3)通电螺线管的磁场，磁感线的方向都是由安培定则判断.二、磁感应强度和磁通量1.磁场最基本的性质是对放入其中的电荷有磁场力的作用.电流垂直于磁场时受磁场力最大，电流与磁场方向平行时，磁场力等于零.在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线，受到的磁场力F 与电流I 和导线长度L 的乘积的比值叫做通电直导线所在处的磁感应强度.定义式为：B ＝ILF，磁感应强度的方向就是该位置的磁场方向. 2.匀强磁场：若某个区域里磁感应强度大小处处相等，方向都相同，那么这个区域的磁场叫做匀强磁场.两个较大的异名磁极之间(除边缘之外)、长直通电螺线管内部(除两端之外)都是匀强磁场.匀强磁场中的磁感线是平行等距的直线.3.穿过某一面积的磁感线的条数叫做穿过这个面积的磁通量. Φ=BS ⊥磁感应强度又叫磁通密度.B =⊥S φ 三、安培力1.磁场对电流的作用力也叫安培力，其大小由B ＝ILF导出，即F ＝BI Ｌ.式中F 、B 、I 要两两垂直. 2.安培力的方向可由左手定则判定，注意安培力垂直于电流方向和磁场方向决定的平面.3.由于该处的题目中给出的常是立体图，又涉及到F 、I 、B 之间的方向关系，因此求解该处题目时应具有较好的空间想象力，要善于把立体图形改画成易于分析受力的平面图形.四、电流表的工作原理电流表的构造主要包括：蹄形磁铁、圆柱形铁芯、线圈、螺旋弹簧和指针.蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，如图11—1—2所示，这样不管通电导线处于什么角度，它的平面均与磁感线平行，从而保证受到的磁力矩不随转动角度的变化而变化.始终有：M =nBIS (n 为线圈的匝数).当线圈转到某一角度时，磁力矩与弹簧产生的阻力矩M ′相等时，线圈就停止转动，此时指针(指针随线圈一起转动)就停在某处，指向一确定的读数：I＝nBSM,由于M′与转动的角度θ成正比，所以电流越大，偏转角就越大，θ与电流I成正比.图11—1—2●疑难辨析1.磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是客观存在的，与放入的电流I的大小、导线的长短即L的大小无关，与电流受到的力也无关，即便不放入载流导体，它的磁感应强度也照样存在.因此不能说B与F成正比，或B与IL成反比.磁感应强度B是矢量，遵守矢量分解合成的平行四边形定则.注意磁感应强度的方向就是该处的磁场方向，并不是该处电流的受力方向.2.因F＝BIＬ是由B＝ILF导出，所以在应用时要注意：(1)B与L垂直；(2)L是有效长度；(3)B并非一定为匀强磁场，但它应该是L所在处的磁感应强度.例如图11—1—3所示，垂直折线abc中通入电流I，ab ＝bc＝L，折线所在平面与匀强磁感应强度B垂直.abc受安培力等效于ac(通有a→c的电流I)所受安培力，即F ＝BI·2L，方向同样由等效电流ac判定为在纸面内垂直于ac斜向上.同理可以推知：(1)如图11—1—4(1)所示，半圆形通电导线受安培力F＝BI·2R，(2)如图11—1—4(2)所示闭合的通电导线框受安培力F＝0.图11—1—43.定性判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动方向问题，常用下列几种方法：(1)电流元分析法.把整段电流等分为很多段直线电流元，先用左手定则判断出小段电流元受到的安培力方向，再判断整段电流所受安培力合力的方向，从而确定导体的运动方向.(2)特殊位置分析法.把通电导体转到一个便于分析的特殊位置后判断其安培力方向，从而确定运动方向.图11—1—5 图11—1—6例如，如图11—1—5所示，把一通电导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线中通过如图所示方向的电流I时，试判断导线的运动情况.用电流元分析法：把直线电流看为OA和OB两部分，画出几条典型的磁感线，由左手定则可判断出OA段受安培力垂直纸面向外，OB段受安培力垂直纸面向里，如图11—1—6所示，可见从上向下看导线将逆时针转动；再用特殊位置分析法：设导线转过90°到与纸面垂直的位置，见图11—1—6，判断导线受安培力方向向下.由以上两个方面可知导线在逆时针转动的同时向下运动.图11—1—3(3)等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条形磁铁也可等效为环形电流，通电螺线管可等效成多个环形电流或条形磁铁.(4)利用平行电流相互作用分析法：同向平行电流相互吸引，异向平行电流相互排斥.例如，图11—1—7所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面.当线圈内通入如图方向的电流后，判断线圈如何运动?用等效分析法：把环形电流等效为一个小磁针如图11—1—8所示，由磁极间相互作用可知线圈将向磁铁运动.图11—1—7 图11—1—8●典例剖析［例1］如图11—1—9所示，导线ab固定，导线cd与ab垂直且与ab相隔一段距离.cd可以自由移动，试分析cd的运动情况.图11—1—9【解析】首先分析固定导线ab的磁感线的分布情况，如图所示(用安培定则)，然后再用左手定则分析cd导线在磁场中的受力方向.可以发现ab两侧的部分所受安培力F分别如图中标的所示，所以cd导线将顺时针方向转动.仔细留意一下就会发现，当cd一转动，两者的电流就有同向的成分，而同向电流相互吸引，可见cd导线在转动的同时还要向ab导线平移.【说明】通过对本题的分析有两点值得注意：(1)cd导线边转动，边受到吸引力，且随着转动角度的增大，所受吸引力增大.转动和吸引是同时发生的，一转动就有吸引力，并不是转动以后才受到吸引力.(2)不论是电流与电流的作用还是电流与磁体的作用，如果发生这种转动(在磁场力作用下，不是外力作用下)，其转动的必然结果是相互吸引.这是由能量守恒所决定的.利用这一特点，可快速判断此类问题.【设计意图】通过本例说明电流和电流间的相互作用力及分析在这种作用力下导线运动情况的方法.［例2］在倾角为α的光滑斜面上，放一根通电导线AB，电流的方向为A→B，AB长为L，质量为m，放置时与水平面平行，如图11—1—10所示，将磁感应强度大小为B的磁场竖直向上加在导线所在处，此时导线静止，那么导线中的电流为多大?如果导线与斜面有摩擦，动摩擦因数为μ，为使导线保持静止，电流I多大?（μ＜tanα）图11—1—10 图11—1—11【解析】在分析这类问题时，由于B 、I 和安培力F 的方向不在同一平面内，一般情况下题目中所给的原图均为立体图，在立体图中进行受力分析容易出错，因此画受力图时应首先将立体图平面化.本题中棒AB 所受重力mg 、支持力F N 和安培力F 均在同一竖直面内，受力分析如图11—1—11所示.由于AB 静止不动，所以F N si n α=F =BIL ① F N cos α=mg ②由①②得导线中电流I ＝LBmgtan α 如果存在摩擦的话，问题就复杂得多.当电流I ＜LBmgtan α时，AB 有向下滑的趋势，静摩擦力沿斜面向上，临界状态时静摩擦力达到最大值F f1=μF N 1.当电流I ＞LBmgtan α时，AB 有向上滑的趋势，静摩擦力沿斜面向下，临界状态时F f2=μF N 2.第一种临界情况，由平衡条件得：沿斜面方向 mg sin α=F 1cos α+F f1 ③ 垂直于斜面方向F N 1＝mg cos α＋F 1sin α ④ 又F f1=μF N 1；F 1＝I 1LB⑤由③④⑤得，I 1＝)sin (cos )cos (sin a LB mg μααμα+-第二种情况，同理可列方程mg sin α+F f2=F 2cos α ⑥ F N 2＝mg cos α+F 2sin α ⑦ F f2=μF N 2；F 2=I 2LB⑧由⑥⑦⑧得， I 2＝)sin (cos )cos (sin a LB mg μααμα-+所求条件为：)sin (cos )cos (sin a LB mg μααμα+-≤I ≤)sin (cos )cos (sin a LB mg μααμα-+【思考】 (1)题目中所给的条件μ＜tan α有什么作用?若μ＞tan α会出现什么情况? (2)若磁场B 的方向变为垂直斜面向上，本题答案又如何?【思考提示】（1）μ＜tan α说明mg sin α＞μmg cos α，若导体中不通电，则它将加速下滑，所以，为使导体静止，导体中的电流有一最小值，即I ≥)sin (cos )cos (sin a LB mg μααμα+-.若μ＞tan α，则mg sin α＜μmg cosα，则即使I =0，导体也能静止，即电流的取值范围为 0≤I ≤)sin (cos )cos (sin a LB mg μααμα-+.（2）若磁场B 的方向变为垂直斜面向上，则安培力沿斜面向上，对导体棒将要沿斜面下滑的情况，由平衡条件得mg sin α=μmg cos α+B I 1L解得 I 1=BLmg )cos (sin αμα-对导体棒将要上滑的情况，由平衡条件得 mg sin α+μmg cos α=B I 2L 解得 I 2=BLmg )cos (sin αμα+所以，在磁场B 与斜面垂直时，为使导体静止，电流的取值范围为BL mg )cos (sin αμα-≤I ≤BLmg )cos (sin αμα+【设计意图】本题为通电导体的平衡问题，是磁场和力学的综合问题，通过本例说明分析这类综合题的方法及求解临界问题的方法.●反馈练习 ★夯实基础1.在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针N 极向东偏转，由此可知 A.一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的N 极靠近小磁针 B.一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的S 极靠近小磁针 C.可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过 D.可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过【解析】由现象可知，一定有磁场影响小磁针，但不一定是由磁铁产生的磁场，故AB 错，由安培定则知C 对.【答案】 C2.磁感应强度的单位为T ， 1 T 相当于 ①1 Wb ／m 2 ②1 kg ／（A ·s 2） ③1 N ·s ／（C ·m ） ④1 V ／（s ·m 2）以上正确的是A.①②③④B.只有③C.①④D.①②③【解析】根据B =S φ知1 T=1 Wb/m 2，①对.根据B =ILF知，1 T=1 N/(A ·m)=1 N ·s/(C ·m)= 1 kg/(A ·s 2)，所以②、③都对，选D.【答案】 D3.在同一平面内有四根彼此绝缘的通电直导线，如图11—1—12所示，电流i 1＝i 3＞i 2＞i 4，要想保留其中三根导线且使中心O 点磁场最强，应切断哪一个电流A.i 1B.i 2C.i 3D.i 4【解析】由安培定则可知，i 1、i 2的磁场方向向里.i 3、i 4的磁场向外，根据场的叠加原理及i 1＝i 3＞i 2＞i 4和对称关系，可知O 点磁场方向向里.不难比较，若要O 点磁场最强，应切断i 3，故选C.【答案】 C4.如图11—1—13所示，在空间有三根相同的导线，相互间的距离相等，各通以大小和方向都相同的电流.除了相互作用的磁场力外，其他作用力都可忽略，则它们的运动情况是______.图11—1—12图11—1—13【解析】根据通电直导线周围磁场的特点，由安培定则可判断出，它们之间存在吸引力. 【答案】两两相互吸引,相聚到三角形的中心5.质量为m 的通电细杆ab 置于倾角为θ的平行导轨上，导轨宽度为d ，杆ab 与导轨间的动摩擦因数为μ.有电流时ab 恰好在导轨上静止，如图11—1—14所示.图11—1—15是沿b →a 方向观察时的四个平面图，标出了四种不同的匀强磁场方向，其中杆与导轨间摩擦力可能为零的是图11—1—15A.①②B.③④C.①③D.②④【解析】 ①中通电导体杆受到水平向右的安培力，细杆所受的摩擦力可能为零.②中导电细杆受到竖直向上的安培力，摩擦力可能为零.③中导电细杆受到竖直向下的安培力，摩擦力不可能为零.④中导电细杆受到水平向左的安培力，摩擦力不可能为零.故①②正确，选A.【答案】 A6.如图11—1—16所示，长为L 、质量为m 的两导体棒a 、b ,a 被置在光滑斜面上，b 固定在距a 为x 距离的同一水平面处，且a 、b 水平平行，设θ＝45°，ａ、b 均通以大小为I 的同向平行电流时，a 恰能在斜面上保持静止.则b 的电流在a 处所产生的磁场的磁感应强度B的大小为 .图11—1—16【解析】由安培定则和左手定则可判知导体棒a 的受力如图，由力的平衡得方程：mg s i n45°=F cos45°，即mg =F =BIL 可得B ＝ILmg. 【答案】ILmg7.如图11—1—17所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面三角形框架，三边的长度分别为3L 、4L 和5L ，电阻丝L 长度的电阻为r .框架与一电动势为E 、内阻为r 的电源相连通，垂直于框架平面有磁感应强度为B 的匀强磁场.则框架受到的磁场力大小为，方向是 .图11—1—14图11—1—17【解析】总电阻R ＝r r R R R R ac abc ac abc 1247=++⋅,总电流I ＝R E ＝rE4712，三角形框架的安培力等效为I 通过ac 时受的安培力：F ＝rBLEac BI 4760=. 【答案】 60B LE ／47r ；在框架平面内垂直于ac 向上 8.一劲度系数为k 的轻质弹簧，下端挂有一匝数为n 的矩形线框abcd .bc 边长为l .线框的下半部处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向与线框平面垂直.在图11—1—18中，垂直于纸面向里，线框中通以电流I ，方向如图所示.开始时线框处于平衡状态，令磁场反向，磁感强度的大小仍为B ，线框达到新的平衡.在此过程中线框位移的大小Δx ______，方向______.图11—1—18【解析】设线圈的质量为m ，当通以图示电流时，弹簧的伸长量为x 1，线框处于平衡状态，所以kx 1=mg -nBIl .当电流反向时，线框达到新的平衡，弹簧的伸长量为x 2，由平衡条件可知kx 2=mg +nBIl .所以k (x 2-x 1)=k Δx =2nBIl所以Δx =knBIl2 电流反向后，弹簧的伸长是x 2＞x 1，位移的方向应向下. 【答案】kBIlπ2；位移的方向向下★提升能力9.如图11—1—19所示，PQ 和MN 为水平、平行放置的金属导轨，相距1 m ，导体棒ab 跨放在导轨上，棒的质量为m ＝0.2 kg ，棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体的质量M ＝0.3 kg ，棒与导轨的动摩擦因数为μ＝0.５，匀强磁场的磁感应强度B ＝2 T ，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电流?方向如何?(g ＝10 m/s 2)图11—1—19【解析】导体ab 受力如图所示，由平衡条件：F N ＝mg ……①；ILB -F f -M g ＝0……②；又F f ＝μF N ……③，联①②③得I ＝2 A ，由左手定则知电流由ａ→b .【答案】 2A ；a →b10.电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器，具有速度快、命中率高、发射成本低、减少污染等优点，是21世纪的一种理想兵器，它的主要原理如图11—1—20所示.1982年澳大利亚国立大学制成了能把2.2 g 的弹体加速到10 km/s 的电磁炮(常规炮弹约为2 km/s)，若轨道宽为2 m ，长为100 m ，通过的电流为10 A ，则轨道间所加的匀强磁场B =______ T ，磁场力的最大功率P ＝ W.(轨道摩擦不计)图11—1—20【解析】据安培力F =BIL得B =ILF , 又因F =ma =m s v v t 222-故B =sILv v m IL F t 2)(202-= 代入数据计算可得B =55 T.又P max =F ·v max =BIL ·v max ，可求P max =1.1×107 W. 【答案】 55；1.1×10711.如图11—1—21所示，水平放置的光滑平行金属导轨，相距为L ，导轨所在平面距地面高度为h ，导轨左端与电源相连，右端放有质量为m 的静止的金属棒，竖直向上的匀强磁场的磁感应强度为B ，当电键闭合后，金属棒无转动地做平抛运动，落地点的水平距离为s ，求：电路接通的瞬间，通过金属棒的电量为多少?图11—1—21【解析】设金属棒经时间t 落地，且水平速度为v ，通过的电流为I ，则根据平抛的特点：v =hgs t s 2=,又由动量定理得F ·t ′=mv ,其中F =BIL ，代入：B LIt ′=mshg2, 即BLQ =h g ms2,Q =hgBL ms 2.【答案】hg BL ms 2 12.在原子反应堆中抽动液态金属或医疗器械中抽动血液等导电液体时，由于不允许传动的机械部分与这些液体相接触，常使用一种电磁泵，如图11—1—22所示这种电磁泵的结构，将导管放在磁场中，当电流穿过导电液体时，这种液体即被驱动，问：图11—1—22（1）这种电磁泵的原理是什么？（2）若导管内截面积为ab ，磁场的宽度为L ，磁感应强度为B ，液体穿过磁场区域的电流为I ，求驱动力造成的压强差为多少？【解析】液体等效于一根长为b 的通电导体在磁场中受安培力作用，驱动液体，驱动力造成的压强，可认为安培力作用于ab 的面积上产生的，安培力为F =BIb安培力产生的压强为P =aBIab F =【答案】（1）安培力使液体被驱动；（2）aBI 第Ⅱ单元磁场对运动电荷的作用●知识聚焦1.洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力.当电荷的运动速度方向与磁场垂直时，洛伦兹力的大小F ＝qvB .洛伦兹力的方向可由左手定则判定.注意：四指应指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向.2.带电粒子在匀强磁场中的运动：带电粒子以速度v 垂直射入匀强磁场B 中，若只受洛伦兹力，则带电粒子在与B 垂直的平面内做匀速圆周运动.洛伦兹力F 提供带电粒子所需的向心力.由牛顿第二定律得qvΒ＝m Rv 2所以R ＝qB mv，运动周期T ＝qB m v R ππ22=. 3.质谱仪是用来测量各种同位素原子量的仪器，回旋加速器则是用来加速带电粒子的装置，从原理上讲二者都是利用电场和磁场控制电荷的运动的.4.磁现象的电本质：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的. ●疑难辨析1.安培力是洛伦兹力的宏观表现.所以洛伦兹力的方向与安培力的方向一样可由左手定则判定. 判定洛伦兹力方向时，一定要注意F 垂直于v 和B 所决定的平面.2.当运动电荷的速度v 的方向与磁感应强度B 的方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力作用，仍以初速度做匀速直线运动.在磁场中静止的电荷也不受洛伦兹力作用.3.洛伦兹力对运动电荷不做功.由于洛伦兹力F 始终与电荷运动速度v 的方向垂直，不论电荷做什么性质的运动，也不论电荷的运动轨迹是什么样的(包括高中阶段不能描述的运动轨迹)，它只改变v 的方向，并不改变v 的大小，所以洛伦兹力对运动的电荷永远不做功.4.带电粒子做匀速圆周运动的圆心、半径及运动时间的确定：(1)圆心的确定.因为洛伦兹力指向圆心，根据F 洛⊥v ，画出粒子运动轨迹中任意两点(一般是射入和射出磁场的两点)的F 洛的方向，其延长线的交点即为圆心.(2)半径的确定和计算.半径的计算一般是利用几何知识，常用解三角形的方法. (3)在磁场中运动时间的确定.利用圆心角与弦切角的关系，或者是四边形内角和等于360°计算出圆心角θ的大小，由公式t ＝︒360θT 可求出运动时间. 5.带电粒子在复合场中的运动.这里所说的复合场是磁场与电场的复合场，或者是磁场与重力场的复合场，或者是磁场和电场、重力场的复合场.当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，所处状态是静止或匀速直线运动状态；当带电粒子所受合外力只充当向心力时，粒子做匀速圆周运动；当带电粒子所受合外力变化且与速度方向不在一条直线上时，粒子做非匀变速曲线运动.除了要写出相应的受力特点的方程之外，还要用到运动学公式，或者从能量的观点(即动能定理或能量守恒定律)写出方程，联立求解.注意微观．．带电粒子在复合场中运动时，一般不计重力.●典例剖析［例1］如图11—2—1所示，一带正电的质子从O 点垂直射入，两个板间存在垂直纸面向里的匀强磁场，已知两板之间距离为d ，板长为d ，O 点是板的正中间，为使粒子能从两板间射出，试求磁感应强度B 应满足的条件(已知质子的带电量为e ，质量为m ).图11—2—1【解析】由于质子在O 点的速度垂直于板NP ，所以粒子在磁场中做圆周运动的圆心O ′一定位于NP 所在的直线上，如果直径小于ON ，则轨迹将是圆心位于ON 之间的一个半圆弧.随着磁场B 的减弱，其半径r =qBmv逐渐增大，当半径r =ON /2时，质子恰能从N 点射出.如果B 继续减小，质子将从N M 之间的某点射出.当B 减小到某一值时，质子恰从M 点射出.如果B 再减小，质子将打在MQ 板上而不能飞出.因此质子分别从N 点和M 点射出是B 所对应的两个临界值.第一种情况是质子从N 点射出，此时质子轨迹的半个圆，半径为ON /2=d /4.所以R 1＝410dqB mv = B 1＝demv 04 第二种情况是质子恰好从M 点射出，轨迹如图中所示.由平面几何知识可得： R 22＝d 2+(R 2-21d )2①又R 2＝2qB mv ②由①②得： B 2=demv 540磁感应强度B 应满足的条件：de mv 540≤B ≤demv 04. 【说明】求解带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的题目时，正确地画出带电粒子的轨迹是解题的关键.作图时一定要认真、规范，不要怕在此耽误时间.否则将会增大解题的难度.造成失误.【设计意图】通过本例说明（1）确定带电粒子在磁场中做圆周运动的圆心并进一步利用几何关系求半径的方法.(2)分析解决临界问题的方法.［例2］如图11—2—2所示，在xOy 平面上，a 点坐标为（0，l ），平面内一边界通过a 点和坐标原点O 的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，有一电子（质量为m ，电量为e )从a 点以初速度v 0平行x 轴正方向射入磁场区域，在磁场中运动，恰好在x 轴上的b 点（未标出）射出磁场区域，此时速度方向与x 轴正方向夹角为60°，求：图11—2—2（1）磁场的磁感应强度；（2）磁场区域圆心O 1的坐标；（3）电子在磁场中运动的时间.【解析】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，从a 点射入从b 点射出，O 、a 、b 均在圆形磁场区域的边界，粒子运动轨道圆心为O 2，令R b O a O ==22由题意可知，∠aO 2b =60°，且△aO 2b 为正三角形在△OO 2b 中，R 2=（R -l ）2+(R sin60°)2 ① 而R =Be mv 0②由①②得 R =2l所以B =elmv 20而粒子在磁场中飞行时间 t =03223261T 36060v l v l Be m πππ=⨯== 由于∠aOb =90°又∠aOb 为磁场图形区域的圆周角所以ab 即为磁场区域直径l R aO ==211 O 1的x 坐标：x =aO 1sin60°=l 23。

高中物理高二物理《磁场》教案、教学设计

高中物理高二物理《磁场》教案、教学设计
一、教学目标
（一）知识与技能
在本章节《磁场》的教学中，学生将掌握以下知识与技能：
1.了解磁场的概念、特性以及磁场的基本规律，理解磁感线、磁通量等基本物理量的定义及计算方法。
2.学会使用右手螺旋定则判断电流产生的磁场方向，掌握安培环路定理，并能运用安培力计算公式解决实际问题。
-设计具有挑战性的问题，让学生运用所学知识解决，巩固对磁场规律的理解。
5.关注个体差异，实施分层教学：
-针对不同学生的学习需求，设计难易程度不同的练习题，使每个学生都能在原有基础上得到提高。
-提供课后辅导，帮助学生克服学习困难，提高学习效果。
6.情感态度与价值观的培养：
-通过磁场知识的学习，激发学生对科学的好奇心，培养其探索精神。
-选择题：针对磁场的基本概念和性质，设计选择题，巩固知识点。
-计算题：结合安培环路定理和洛伦兹力，设计计算题，提高学生运用知识解决实际问题的能力。
-简答题：要求学生简述磁场在生活中的应用实例，培养理论联系实际的能力。
3.实验报告：根据课堂实验内容，要求学生撰写实验报告，包括实验目的、原理、过程、结果及心得体会，提高学生的实验素养。
（二）讲授新知
1.磁场概念：
-磁场定义：磁场是磁体周围空间中存在的磁力作用场。
-磁感线：用磁感线形象地表示磁场的分布，讲解磁感线的特点和性质。
-磁通量：介绍磁通量的概念及其计算方法。
2.磁场规律：
-右手螺旋定则：讲解电流产生磁场的方向判断方法，举例说明。
-安培环路定理：推导安培环路定理，通过实例解释其应用。
-安培环路定理和洛伦兹力的推导及应用。
-磁场在生活中的应用实例。
3.教师巡回指导：在小组讨论过程中，教师巡回指导，解答学生的疑问，引导讨论方向。

高考物理总复习专题十磁场(讲解部分)

四指
大拇指
2.磁场的叠加 (1)磁感应强度是矢量,计算时与力的计算方法相同,遵守平行四边形定则, 可以用正交分解法进行合成与分解。 (2)两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的。
例1 (2017课标Ⅲ,18,6分)如图,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为l。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零。如果让P中的电流反向、其他条件不变,则a点处磁感应强度的大小为 ( )
取值范围为2.4 Ω≤R≤4 Ω,则选A。
答案 A
二、通电导体在磁场中运动情况的判定 1.五种判定方法
电流元法特殊位置法等效法结论法
转换研究对象法
分割为电流元体所受合力方向
安培力方向运动方向
整段导
特殊位置安培力方向运动方向
环形电流条形磁铁
小磁针通电螺线管
多个环形电流
同向电流相互吸引,异向电流相互排斥,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
(1)质子最初进入D形盒的动能多大? (2)质子经回旋加速器后得到的最大动能多大? (3)交变电源的频率是多少?
解题导引
解析 (1)质子在电场中加速,根据动能定理得
1 qU=Ek-0,则Ek= 1 qU=1×104 eV。
2
2
(2)质子在回旋加速器的磁场中,绕行的最大半径为R,则
qvB= mv2 ,解得v= qBR
①t= θ ·T
2π
②t= L
v
常用解三角形法:例:(左
图)R= L 或由R2=L2+

人教版高中物理全套教案和导学案8、第1讲磁场的描述磁场对电流的作用

[体系构建][考纲点击]1.磁场、磁感应强度、磁感线(Ⅰ)2.通电直导线和通电线圈周围磁场的方向(Ⅰ)3.安培力、安培力的方向(Ⅰ)4.匀强磁场中的安培力(Ⅱ)5.洛伦兹力、洛伦兹力的方向(Ⅰ)6.洛伦兹力公式(Ⅱ)7.带电粒子在匀强磁场中的运动(Ⅱ)8.质谱仪和回旋加速器(Ⅰ)[复习指导]1.理解磁场、安培力、洛伦兹力等基本概念。

2.掌握通电导线在磁场中、带电粒子在磁场及复合场中的受力分析和运动分析的方法，能结合牛顿运动定律、运动学规律、圆周运动规律及功和能的关系等知识进行综合分析。

3.能运用几何图形、函数图象分析表达物理量之间的定量关系，提高运用数学知识处理物理问题的能力。

磁场、磁感应强度和磁通量1．磁场(1)来源：磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围的一种特殊物质。

(2)基本性质：磁场对放入磁场中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。

2．磁感应强度(1)意义：描述磁场强弱及方向的物理量。

(2)定义：B＝FIL，式中通电直导线I与磁场方向垂直。

(3)方向：小磁针静止时N极所指的方向。

(4)单位：特斯拉，符T,1 T＝1 N/A·m。

(5)决定因素：由磁场本身决定，与I、L和F的大小均无关。

3．磁通量(1)概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的平面的面积S和B的乘积。

(2)公式：Φ＝BS。

(3)单位：韦伯，符：Wb,1 Wb＝1_T·m2。

1．对磁感应强度的理解(1)磁感应强度由磁场本身决定，跟在该位置放入的导线长度L、电流I的大小及受到磁场的作用力均无关，与是否放通电导线也无关。

绝对不能根据公式B＝FIL认为B与F成正比，与IL成反比。

(2)由公式B ＝FIL 计算B 时，通电导线必须垂直于磁场放入，如果小段通电导线平行放入磁场，其所受安培力F 为零，但该处磁感应强度B 不为零。

(3)磁感应强度的方向不是通电导线所受磁场作用力的方向，而是与受到的作用力的方向垂直。

黄山中学高三物理资料——磁场及其描述;磁场对电流的作用

9、一通电细杆置于倾斜的导轨上，杆与导轨间有摩擦，当有电流时直杆恰好在导轨上静止．下图是它的四个侧视图，标出了四种可能的磁场方向，其中直杆与导轨间的摩擦力可能为零的是（）
A
1 2 3 4
B
5 6
C
7 8
D
9
10、在倾角为的光滑斜面上，置一通有电流 I，长 L 质量为 m 的导体棒，如图所示．试求：（1）欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度 B 的最小值和方向．（2）欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度 B 的最小值和方向．（3）分析棒有可能静止在斜面上且要求 B 垂直 L，应外加磁场的方向范围．
2．安培力的方向 (1)用左手定则判定：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 ,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受 (2)安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即 F 垂直于决定的平面四、磁电式电流表 1．基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之间的． 2．工作原理如右图所示，磁场的方向总沿着均匀辐射地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是相等的，保证 B 的大小不发生变化，且安培力的方向与线圈．当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，线圈转动，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就，螺旋弹簧的形变也就 I 与指针偏角θ 成正比，表盘刻度 (选填“均匀” 、 “不均匀”)．所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小． 3．优、缺点：优点是高，能测出很弱的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱．二、重难点突破【例 1】下列叙述正确的是（） A、软铁棒在磁场中被磁化是因为在外磁场作用下，软铁棒中分子 N 电流取向变得大致相同；软铁棒中分子电流取向变得大致相同； B、通电直导线周围的磁场是内部的分子电流产生的； a b C、安培假设中的分子电流是不存在； D、软铁棒在磁场中被磁化是因为棒中分子电流消失【例 2】如图所示，两个同平面、同圆心放置的金属圆环 a 和 b， S 条形磁铁放在其中，通过两环的磁通量a、b 相比较 A、a>b B、a<b C、a=b S D、无法确定【例 3】如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁的 N 极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面，当线圈内通以如图方向的电流后，线圈将 A、不动 B、转动 C、向左摆动 D、向右摆动【例 4】如图所示，两平行导轨相距 20cm，金属棒 M、N 的质量为 10g，电阻 R=8Ω ，匀强磁场的磁感应强度 B 方向竖直向下，大小为 0.8T，电源的电动势为 10V，内阻为 r=1Ω ，θ ＝45°，当电键 S 闭合时，MN 处于平衡状态，求 R1 的取值为多少？

物理选修3-1学案：整合提升第5章磁场含解析精品

整合提升知识网络重点突破1.磁场(1)磁感线：要记住永久磁体——条形磁铁、蹄形磁铁的磁感线分布情况.在磁体外部磁感线是从N极到S极，在磁体内部磁感线又从S极回到N极；因此，磁感线是不相交、不中断的闭合曲线.(2)电流的磁场，安培定则直线电流的磁场、环形电流的磁场、通电螺线管的磁场方向都是由安培定则来判定.要掌握在这三种情况下，安培定则的具体使用方法和这三种磁场磁感线的分布情况.【例1】磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流是2.5 A ，导线长1 cm ，它受到的安培力为5×10-2 ..求：(1)这个位置的磁感应强度是多大？(2)如果把通电导线中的电流增大到5 A 时，这一点的磁感应强度是多大? (3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否可以肯定这里没有磁场.解析：(1)由磁感应强度的定义式得：B =m101A 2N 10522--⨯⨯⨯=IL F =2 T. (2)磁感应强度Ｂ是由磁场和空间位置(点)决定的，和导线的长度L 、电流Ｉ的大小无关，所以该点的磁感应强度是2Ｔ.(3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，则有两种可能：①该处没有磁场，②该处有磁场，只不过通电导线与磁场方向平行. 温馨提示定义物理量时有一定的前提条件、一定的特殊性，不在条件之中的情况很多，出现了多解. 2.磁通量单匝线圈和n 匝线圈放在垂直线圈平面的匀强磁场中，磁通量为B ·S （B 为磁感应强度、S 为线圈所围面积）.当平面与线圈平面与磁感应强度B 方向不垂直，不能直接用Ф＝BS 计算，处理时可以用不同的方法：把S 投影到与B 垂直的方向，Φ=B ·S ⊥；或把B 分解为平行于线圈平面的分量B ∥和垂直于线圈平面的分量B ⊥，Φ=B ⊥·S . 磁通量为双向标量，转过180°后的磁通量与转前的磁通量绝对值相等但符号相反.磁通变化量指该变化量的绝对值.【例2】一个100匝的矩形线圈面积S ＝10-2 m 2，它和匀强磁场方向之间的夹角θ1＝30°，穿过线圈的磁通量Ф＝1×10-5 Wb ，则磁场的磁感应强度B ＝_______T ；若线圈以一条边为轴转180°，则穿过线圈的磁通量的变化为_______；若线圈平面和磁场方向之间的夹角变为θ2＝0°，则Ф＝_______W b . 解析：线圈的磁通量Φ=B ·S ⊥=BS s I n30°所以：B =5.01010130sin 25⨯⨯=Φ--S T=2×10-3 T 若线圈以一条边为轴转180°，则穿过线圈的磁通量的变化量 ΔΦ=Φ-Φ′=2×10-5 W b -(-2×10-5) W b =4×10-5 W b 线圈平面和磁场方向之间的夹角变为0°，则Ф＝0. 答案：2×10-3 4×10-5 b 0。

(课标人教版)2010年高考物理复习资料磁场学生版1解读

第8讲磁场一、磁场磁体是通过磁场对铁一类物质发生作用的，磁场和电场一样，是物质存在的另一种形式，是客观存在。

小磁针的指南指北表明地球是一个大磁体。

磁体周围空间存在磁场；电流周围空间也存在磁场。

电流周围空间存在磁场，电流是大量运动电荷形成的，所以运动电荷周围空间也有磁场。

静止电荷周围空间没有磁场。

磁场存在于磁体、电流、运动电荷周围的空间。

磁场是物质存在的一种形式。

磁场对磁体、电流都有磁力作用。

与用检验电荷检验电场存在一样，可以用小磁针来检验磁场的存在。

如图所示为证明通电导线周围有磁场存在——奥斯特实验，以及磁场对电流有力的作用实验。

1．地磁场地球本身是一个磁体，附近存在的磁场叫地磁场，地磁的南极在地球北极附近，地磁的北极在地球的南极附近。

2．地磁体周围的磁场分布与条形磁铁周围的磁场分布情况相似。

3．指南针放在地球周围的指南针静止时能够指南北，就是受到了地磁场作用的结果。

4．磁偏角地球的地理两极与地磁两极并不重合，磁针并非准确地指南或指北，其间有一个交角，叫地磁偏角，简称磁偏角。

说明：①地球上不同点的磁偏角的数值是不同的。

②磁偏角随地球磁极缓慢移动而缓慢变化。

③地磁轴和地球自转轴的夹角约为11°。

二、磁场的方向在电场中，电场方向是人们规定的，同理，人们也规定了磁场的方向。

规定：在磁场中的任意一点小磁针北极受力的方向就是那一点的磁场方向。

确定磁场方向的方法是：将一不受外力的小磁针放入磁场中需测定的位置，当小磁针在该位置静止时，小磁针N极的指向即为该点的磁场方向。

磁体磁场：可以利用同名磁极相斥，异名磁极相吸的方法来判定磁场方向。

电流磁场：利用安培定则（也叫右手螺旋定则）判定磁场方向。

三、磁感线在磁场中画出有方向的曲线表示磁感线，在这些曲线上，每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同。

（1）磁感线上每一点切线方向跟该点磁场方向相同。

（2）磁感线特点（1）磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线越密的地方表示磁场越强，磁感线越疏的地方表示磁场越弱。

教科版高中物理必修三知识讲解_磁场及其描述

磁场及其描述：：【学习目标】1．了解磁现象，理解电流的磁效应及其伟大意义。

2．通过磁的相互作用现象，知道磁场的存在和磁场的基本性质。

3．了解地磁场的分布以及地磁场对地球生命及人类活动的意义。

4．理解磁感线的意义，能够熟练地运用安培定则确定电流的磁场方向。

5．理解磁场的方向；理解磁感应强度的定义、磁通量的定义和计算方法；理解匀强磁场的特点以及在匀强磁场中磁通量的计算。

【要点梳理】【课程：磁场及其描述第1节磁现象】要点一、磁现象要点诠释：1．磁性、磁体物质具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性。

具有磁性的物体叫磁体。

2．磁极磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极。

任何磁体都有两个磁极，一个叫南极（又称S 极），另一个叫北极（又称N极）。

3．磁极间的相互作用同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

4．磁化、磁性材料变无磁性物体为有磁性物体叫磁化，变有磁性物体为无磁性物体叫退磁。

磁性材料可分为软磁性材料和硬磁性材料。

磁化后容易去掉磁性的物质叫软磁性材料，不容易去磁的物质叫硬磁性材料。

一般来讲软磁性材料剩磁较小，硬磁性材料剩磁较大。

软磁性材料可应用于需被反复磁化的场合，例如振片磁头、计算机记忆元件、电磁铁等；硬磁性材料可应用于制作永久磁铁。

要点二、电流的磁效应要点诠释：1．电流对小磁针的作用1820年，丹麦物理学家奥斯特发现，导线通电后，其下方与导线平行的小磁针发生偏转，如图所示。

说明：在做奥斯特实验时，为排除地球磁场的影响，小磁针应南北放置，通电导线也应南北放置。

2．磁铁对通电导线的作用如图所示，磁铁会对通电导线产生力的作用，使导体棒偏转。

3．电流和电流间的相互作用如图所示，有互相平行而且距离较近的两条导线，当导线中分别通以方向相同和方向相反的电流时，观察到发生的现象是：同向电流相吸，异向电流相斥。

【课程：磁场及其描述第2节：磁场】要点三、磁场要点诠释：1．定义磁体或电流周围存在一种特殊物质，能够传递磁体与磁体、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用，这种特殊的物质叫磁场。

《磁场》教案共3篇

《磁场》教案共3篇《磁场》教案1一、教学目标1.了解磁场的概念，掌握磁场和磁力线的性质。

2.了解安培定则和洛伦兹力，掌握磁感应强度的计算方法。

3.能够解决一些有关磁场的实际问题。

二、教学重点1.磁场和磁力线的性质2.安培定则和洛伦兹力3.磁感应强度的计算方法三、教学难点1.解决实际问题时如何运用磁场的知识四、教学方法1.理论教学与实验教学相结合。

2.探究式学习。

五、教学准备1.课件、PPT2.磁铁、磁针、螺线管等实验器材3.以磁场为主题的实例题和案例六、教学过程1.引入环节（1）通过一组有关磁场的实例或图片展示引导学生注意磁场的存在和性质，激发学生学习磁场的兴趣。

（2）提出问题：为什么物体的运动会受到磁场的影响？2.知识讲解（1）定义：磁场是由电荷在运动中所产生的磁效应的表现，是一种物理量，与电荷运动相关。

（2）磁力线磁力线是描述磁场的工具，它们是磁力的矢量表示。

磁力线的性质如下：a. 磁力线始终指向磁场的方向b. 磁力线不会交叉，始终呈封闭曲线c. 磁力线密集程度代表了磁场强度。

（3）磁感应强度磁感应强度是表示磁场强度的物理量，用B表示，是单位面积垂直于磁感线的区域内磁通量ϕ的比值。

（4）安培定则以右手法则或者洛伦兹力公式，通过电流、电荷、磁通量等量之间的关系，揭示了在磁场中电荷、电流、磁场的相互作用关系。

（5）洛伦兹力洛伦兹力描述了带电粒子在磁场中受到的力，它与带电粒子的电荷、速度和磁场强度有关。

3.实验环节通过给学生展示磁铁、磁针、螺线管等实验器材的运用，体验并验证磁场的存在和磁场对带电粒子的影响。

4.案例分析通过介绍一些实际问题，如电动机的运行原理、MRI的成像原理等，引导学生深入理解磁场的运用。

七、教学总结通过此次授课，基本完成了磁场相关的知识学习任务。

不过学生在解决实际问题时可能会遇到一些难点，需要继续加强对教学内容的理解和应用能力的提升。

《磁场》教案2课程名称：磁场课程时间：2课时适用年级：高中一年级教学目标：1. 了解磁场的概念、特征和产生方式。