高考物理一轮复习 第一单元 磁场及其描述

取夺市安慰阳光实验学校2008高考物理一轮复习第一单元磁场及其描述
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1．电流的磁场Ⅰ
2．磁感应强度．磁感线．地磁场Ⅱ
3．磁性材料．分子电流假说Ⅰ
学法指导
深刻理解有关磁场的基本概念，熟悉常见磁场的磁感线分布，达到“心中有图”的程度，为电磁学的学习打好基础，复习时注意把磁场和电场的同类性质类比记忆，找出其共性和特性。

知识梳理
1．磁场是磁体、运动电荷（或电流）在周围空间产生的一种物质．磁体与磁体、电流与磁体、电流与电流之间都通过磁场发生相互作用．在磁场中任一点，小磁针静止时N极所指的方向为该点磁场方向．
2．磁体和电流的磁场都产生于电荷的运动，并通过磁场而相互作用．
１．磁极间的相互作用规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．磁铁能吸引铁、钴、镍等金属．
3．磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线，其疏密表示磁场的强弱，磁感线上每一点的切线方向，都与该点的磁场方向相同．在磁体和通电螺线管外部，磁感线从N极至S极，在它们内部，磁感线从S极至N极，形成封闭曲线．磁感线在空间不相交。

4．磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量．单位：特斯拉（T）．5．安培定则：对直导线，大拇指指向电流方向，四指弯曲方向是磁感线方向；对环形电流和通电螺线管，四指弯曲方向为电流方向，大拇指指向内部磁感线方向．
6．通电导线的周围存在磁场是由丹麦物理学家奥斯特发现的．
点拨
通过复习要能把常见磁场的分布图记清楚，能知道常见磁场的磁场强弱、方向的分布情况，同时可加强空间想象能力。

学习探究
例1 如图图11.1-1所示，放在通电螺线管内部中间处的小磁针，静止时N 极指向右，试判断电源的正负极。

分析和解答：
小磁针N极的指向即为该处的磁场方向，所以在螺线管内部磁感线由a→b，根据安培定则可判断电流由电源的c端流出，由d端流入。

故c端为正极，d 端为负极。

点拨：不要错误认为螺线管b端吸引小磁针的N极就相当于条形磁铁的南极，关键要搞清楚螺线管内、外部磁感线分布。

例2关于磁感强度B，下列说法中正确的是
图11.1-1
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，该点B 值大小为零
D ．在磁场中磁感线越密集的地方，磁感强度越大
解析 磁感强度是磁场本身属性，在磁场中某处为一恒量，其大小可由
IL F B =
计
算，但与试探电流元的F 、I 、L 的情况无关；B 的方向规定为小磁针N 极受磁
场力的方向，与放在该处电流元受力方向并不一致；当试探电流元的方向与磁
场方向平行时，虽磁感强度不为零，但电流元受磁场力却为零；据磁感强度大
小即磁通密度
S
B Φ=
可知，在磁场中磁感线越密集的地方，磁感强度越大．
由以上分析可知，正确选项为D ．
点拨 磁场的磁感强度只取决于磁场本身，与试探电流元无关，正如电场中的电场强度与检验电荷无关一样，是场的本身属性．类似的物理量还有速度、加速度、电阻、电容、电势差等，凡是用比值定义的物理量都和定义式中的物理量无必然关系．
例3 如图图11.1-3所示，若一束电子沿y 轴正方向移动，则在z 轴上某点A 的磁场方应该是
[ ]
A ．沿x 轴的正向
B ．沿x 轴的负向
C ．沿z 轴的正向
D ．沿z 轴的负向
分析和解答：
电子沿y 轴正方向移动，相当于电流方向沿y 轴负方向，根据安培定则可判断在z 轴上的A 点的磁场方向应该沿x 轴负方向。

故选B 。

点拨：合理建立空间概念，运用安培定则判断，注意带负电的体运动方向与电流方向间的关系。

训练1．把一根水平放置的导线沿东西方向垂直放在小磁针的上方，当给导线
通以由东向西的电流时,磁针将 （ ）
A ．偏转90°
B ．偏转180°
C ．偏转360°
D ．不发生偏转
1．B ．
训练2．如图11.1-5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 点磁感应强度的方向水平向左，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
2．A
自我测评
1．关于磁场和磁感线的下列说法中，正确的是1．AD
A ．磁极对磁极、电流对电流及磁极对电流的作用力都是通过磁场发生的
B ．磁感线总是从磁体北极出发，到磁体南极终止
C ．磁场中某点的磁场方向就是小磁针在该点时北极的
指向
图11.1-6
图11.1-3
图11.1-5
D．磁场中某点磁场方向就是小磁针北极在该点的受力方向
2．磁场中某区域的磁感线如图11.1-6所示．则2．BD
A．a、b两处磁感强度大小不等，B a＜B b
B．a、b两处磁感强度大小不等，B a＞B b
C．同一小段通电导线放在a处时受力一定比b处时大
D．同一小段通电导线放在a处时受力可能比b处时小
3．下列说法中正确的是3．D
A．通电导线受安培力大的地方磁感应强度一定大
B．磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向
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
4．十九世纪二十年代，以塞贝克（数学家）为代表的科学家已认识到：温度差会引起电流．安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出如下假设：地球磁场是由绕地球的环行电流引起的，则该假设中的电流方向是4．B
A．由西向东垂直磁子午线
B．由东向西垂直磁子午线
C．由南向北沿磁子午线方向
D．由赤道向两极沿磁子午线方向
5．两导线互相垂直且互相绝缘，两导线中电流强度大小相等，方向如图图11.1-7所示，则a、b、c、d四个区域中，磁场较强的两个区域是5．C
A．区域a和b B．区域b和d
C．区域a和d D．区域b和c
6．如图图11.1-8所示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的S极向纸内偏转，这一带电粒子束可能是：6．BC
A．向右飞行的正离子束
B．向左飞行的正离子束
C．向右飞行的负离子束
D．向左飞行的负离子束
7．磁感强度的单位是特斯拉（T），1T相当 7．A
A．1kg/A·s2
B．1kg·m/A·s2
C．1kg·m2/s2
D．1kg·m2/A·s2
8．按要求完成下列各图(如图
11.1-9)
(1)根据图(a)中小磁针静止时指
向，标出电源极性．
(2)根据图(b)中蹄形磁铁通电后的磁感线方向，画出线圈绕法．
图11.1-9
图11.1-7
图11. 1-8
(3)要求两线圈通电后互相吸引，画出图(c)中导线的连接方法．
(4)根据图(d)中合上电键S 后小磁针A 向右摆动的现象，画出小磁针B 的转动方向．
8．（1）右端正极；（2）略；（3）略；（4）向纸外转．
9．磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为
μ
22B ，
式中B 是磁感应强度，μ是磁导率，在空气中μ为一已知常数．为了近似测得
条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B ，一学生用一根端面面积为A 的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P ，再用力将铁片与磁铁拉
开一段微小距离l ∆，并测出拉力F ，如图11.1-10所
示，因为F 所做的功等于间隙中磁场的能量，所以由
此可得磁感应强度B 与F 、A 之间的关系为__________．9．
A
F
μ2 10．根据下列材料：碳钢、坡莫合金、软铁、铜、铝、铁氧体、陶瓷．制作条形磁棒时应选用______；制作小量程电流表中蹄形磁铁应选用______；制作打点计时器内振动片应选用______；制作电磁铁铁芯应选用______．10．碳钢；碳钢；软铁；软铁 拓展提高 思维升华 创新能力题
1、如图11.1-2所示，图（甲）（乙）是两种结构不同的环状螺线管的示意图．其
中（乙）图是由两个匝数相同、互相对称的、半圆环形螺线管串联而成的．给它们按图示方向通以电流．试画出磁感线的分布情况示意图． 解析 画电流产生的磁场的磁感线分布图应注意掌握三条原则：①电流的磁场方向，由右手螺旋定则（安培定则）决定；②磁感线是闭合曲线；③磁感强度大的地方磁感线密，磁感强
度小的地
方，磁感线疏．
（甲）图所示的通电螺线管中的磁场，只能存在于环形螺线管的空腔中，
磁感线都是圆形；根据右手螺旋定则，磁感线方向是顺时针方向．如图中的虚
线所示．
（乙）图为两个对称的半圆环形的螺线管组合而成．左边的通电半圆环形螺线管中的磁场是顺时针方向的；右边的通电半圆环形螺线管中的磁场是逆时针方向的；由于磁感线都是闭合曲线，两个半圆环形螺线管磁场的磁感线在环顶相遇都转弯竖直向下，各自闭合，环面中间部分的磁场方向向下．
点拨 磁感线是闭合曲线，图（甲）中比较容易判断磁感线方向是顺时针的．图（乙）中要注意导线的绕向．由于左、右两半圆形螺线管中电流方向不同，应先判断环内磁感线的方向，然后根据磁感线闭合的特点来判断磁感
线的形状．
2、在全自动洗衣机中，排水阀是由程
序控制器
控制其动作的．当洗衣机进行排水和脱水工序时，电磁铁的线圈通电，使电磁
图11.1-10
图11.1-2
图11.1-4
铁的铁芯2动作，牵引排水阀的活塞，排除污水．牵引电磁铁的结构如图11.1-4所示．以下说法正确的是
A．若某时刻输入控制电流时，a为正，b为负，
则铁芯2中A端为N极，B端为S极
B．若某时刻输入控制电流时，a为正，b为负，
则铁芯2中A端为S极，B端为N极
C．若a、b处输入交变电流，铁芯2不能吸入线圈中
D．若a、b处输入交变电流，铁芯2能吸入线
圈中
解析在磁场中的任一点，小磁针北极（N极）受力的方向，即小磁针静止时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向．N极周围的磁感线是向外发散的，若将另一个N极放入它的场中，受力与磁感线方向相同，必远离第一个N极而被排斥．若将一个S极放入它的场中，受力与磁感线方向相反，必靠近N极而被吸引．在上述全自动洗衣机排水阀问题中，线圈a、b间通以直流电，a为正，b为负时线圈的左端为N极，铁芯在图示位置被磁化，A端为S极，B端为N极，S极处于螺线管内部，而管内部的磁感应线方向水平向左（磁场方向水平向左），铁芯A端S极受力方向则为水平向右，当然管外磁感应线方向也水平向左（整体而言），铁芯B端N极受力为水平向左，但是因管内部磁感应线较管外更密集（磁场更强），水平向右的作用力更大，结果铁芯所的合力水平向右，铁芯要被吸入线圈中，如不考虑其他因素的影响（如复位弹簧的弹力的影响），铁芯N、S两极受力平衡．断电后，铁芯在复位弹簧作用下回到原位置（图中未画弹簧）．因此，A错，B对．
当a、b处输入交变电流时，仍能吸入线圈，因为铁芯仍能被磁化，且磁化后的磁性总是与线圈要发生相吸的作用．因此，C错，D对．
由以上分析可知，正确选项为BD．
点拨“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”只适用于螺线管外部磁场，不适用于其内部，磁极在螺线管内部的受力要根据“N极受力与磁场同向，S 极受力与磁场反向”来判断．。