2021版高考物理一轮复习第八章磁场课时1磁场及其描述安培力学案新人教版

课时1 磁场及其描述安培力

一、磁场、磁感应强度

1.磁场:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。方向:小磁针静止时N极指向或小磁针N极受磁场力的方向或沿磁感线的切线方向。

2.磁感应强度

(1)物理意义:描述磁场强弱和方向的物理量。

(通电导线垂直于磁场)。

(2)定义式:B=F

IL

(3)方向:小磁针静止时N极的指向。

(4)单位:特斯拉,符号T。

二、磁通量

1.概念:磁感应强度B与面积S的乘积。

2.计算

(1)公式:Φ=BS。

(2)适用条件:①匀强磁场;②S是垂直磁场中的有效面积。

(3)单位:韦伯(Wb),1 Wb=1 T·m2。

3.意义:穿过某一面积的磁感线的条数。

4.标矢性:磁通量是标量,但有正、负。

三、磁感线及特点

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.磁感线的特点

(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,在磁感线较密的地方磁场较强;在磁感线较疏的地方磁场较弱。

(3)磁感线是闭合曲线,没有起点和终点。在磁体外部,从N极指向S极;在磁体内部,由S极指向N极。

(4)同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切。

(5)磁感线是假想的曲线,客观上不存在。

3.(1)常见磁体的磁场

(2)电流周围的磁场

直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场

特点无磁极、非匀强且距导

线越远处磁场越弱

与条形磁铁的磁场相似,管内为

匀强磁场且磁场最强,管外为非

匀强磁场

环形电流的两侧是N极和S

极且离圆环中心越远,磁场

越弱

安

培

定

则

立

体

图

横

截

面

图

四、安培力的大小和方向

1.安培力的大小

(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

(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,并使四指指向电流的方向,这时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。

(2)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(注意:B和I可以有任意夹

角)。

考点一磁现象和磁场几种常见的磁场

1.磁极:能够吸引铁质物体的性质叫做磁性,磁体上磁性最强的区域叫做磁极。

2.磁体、电流周围存在着磁场,磁场是客观存在的物质。磁体之间、磁体与电流之间以及电流与电流之间的作用都是通过磁场发生的。

3.磁场的基本特性:对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。

4.磁场的方向:小磁针的N极所受磁场力的方向,或自由小磁针静止时N极的指向。

5.丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应,首次揭示了电与磁的联系。

(1)悬吊着的磁针,静止时指北的磁极为北极(N极),指南的磁极为南极(S极)。磁体的磁极都是成对出现的,到目前为止,还没有发现磁单极。

(2)地球也是一个大的磁体,地磁场的N极在地理南极附近,地磁场的S极在地理北极附近。[典例1] 在重复奥斯特的电流磁效应的实验时,为使实验方便且效果明显,通电直导线应( )

A.平行于南北方向,位于小磁针上方

B.平行于东西方向,位于小磁针上方

C.平行于东南方向,位于小磁针下方

D.平行于西南方向,位于小磁针下方

解析:在做奥斯特实验时,为排除地磁场影响,小磁针应南北放置,通电直导线也应南北放置且位于小磁针上方,故选A。

答案:A

变式1:关于地磁场,下列说法正确的是( A )

A.指南针总是指向南北,是因为受到了地磁场的作用

B.地磁两极与地理两极完全重合

C.地球周围的地磁场的磁感线是从地磁南极出发到地磁北极

D.我国宋代学者沈括正确找到了地磁场产生的原因

解析:指南针总是指向南北,是因为受到了地磁场的作用,地球本身就是一个大磁体,选项A正确;地磁场的两极与地理的两极并不完全重合,有一个夹角,这个夹角叫磁偏角,选项B错误;地

球周围的地磁场的磁感线是从地理南极出发到地理北极,而不是地磁的南极到北极,选项C错误;我国宋代学者沈括发现了磁偏角,而不是找到了地磁场产生的原因,选项D错误。

考点二磁感应强度、磁感线

1.磁感应强度

(1)磁感应强度由磁场决定,与检验电流无关。

(2)磁感应强度是矢量,磁场叠加时合磁感应强度等于各分磁感应强度的矢量和。

(3)磁感应强度的大小与方向处处相同的磁场叫匀强磁场。

2.磁感线

(1)磁感线是闭合曲线,没有起点和终点;在磁体外部,由N极指向S极;在磁体内部,由S极指向N极。

(2)同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切。

(3)磁感线是假想的曲线,客观上不存在。

[典例2] 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;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。当通过该导线电流为I时,小磁针偏转了30°,则当他发现小磁针偏转了60°时,通过该直导线的电流为I的(不考虑地球的地理两极与地磁两极的偏差)( )

A.3倍

B.3倍

C.3

D.3

解析:小磁针偏转方向由该点的合磁场的方向所决定。如图所示,当小磁针偏转30°时有,B I1=3B地,当小磁针偏转60°时,B I2=3B地,即有B I2=3B I1。又因直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比,则有I2=3I1。

答案:A

变式2:关于磁感线与电场线的描述,正确的是( B )

A.电场线起止于电荷,磁感线起止于磁极