2013年高中物理得分宝典系列 14专题三 第3章 磁场

2013年高中物理得分宝典系列 14专题三 第3章 磁场内容摘要：

1、概述从近几年高考试题看带电粒子在有界磁场中运动及带电粒子在复合场中运动是高考的热点和重点，近几年始终围绕带电粒子在磁场、复合场中运动和实际应用问题考查，如质谱仪和回旋加速器等，尤其复合场中的问题更是每年必考，占分值较大。 带电粒子在复合场中的运动，一般具有较复杂的运动图景，可以综合考察重力场、电场、磁场的知识，同时考查同学们在复杂的情景中灵活运用解题的基本方法，洞察问题的内在联系，更能反映考生的综合素质，带电粒子在复合场中的运动往往受到命题者的青睐。 预计未来高考中，带电粒子在同一区域内存在电磁场问题和带电粒子在周期性电磁场作用下运动的题目必将成为考查的重点，电磁场在各种科学仪器中的应用问题仍然不 2、可忽视，与现代高科技相关的物理情景试题也会不断翻新。 知识梳理磁感应强度 几种常见的磁场考纲解读考纲内容 要求 名师解读磁场、磁感应强度、磁感线、磁通量、通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 1. 知道磁场的基本特性；掌握电流磁效应的发现过程；知道地磁场；理解磁感应强度；会用磁感应强度的定义式进行有关计算；会用公式 F=答有关问题；知道磁感线、常见的磁场；知道磁通量的定义、磁通量 =适用条件。 2. 本节命题的热点：通电直导线和通电线圈周围磁场的方向。 磁感应强度是重点；磁感线是难点。 3. 单独考查的题型一般为选择题，难度偏易。 基础巩固1磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种 的物质。 磁场的基 3、本特性磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有 的作用。 磁现象的电本质磁体、电流和运动电荷的磁场都产生于 的运动，并通过磁场而相互作用。 2为了定量描述磁场的大小和方向，引入 的概念，在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，受到磁场力 F 跟电流强度 I 和导线长度 L 的乘积 值，叫通电导线所在处的磁感应强度。 用公式表示是：。 磁感应强度是 量。 的方向就是小磁针 极在该点所受磁场力的方向。 3磁场中某点的磁感应强度与产生磁场的 或电流有关，和该点在磁场中的位置有关。 与该点是否存在 导线无关。 4磁感线是为了形象描绘磁场中各点磁感应强度情况而 出来的曲线，在磁场中画出一组有方向的曲线。 在这些曲线上每一点的切 4、线方向，都和该点的 方向相同，这组曲线就叫磁感线。 磁感线的特点是：磁感线上每点的切线方向，都表示该点磁感应强度的方向。 磁感线密的地方磁场 ，疏的地方磁场。 在磁体外部，磁感线由 N 极到 S 极，在磁体内部磁感线从 S 极到 N 极，形成 曲线。 磁感线不能相交。 5磁通量（）穿过某一面积（S）的磁感线的。 磁通量= 是 B 与 的夹角） ，磁通量的变化 = 2。 自我校对：特殊形态；磁场力；电荷 2磁感应强度；比；矢；极；通电 4假想；磁场；强；弱；闭合 5条数；究通电导线环间的相互作用力实验器材：导线、开关、电源、铁架台、柔软的弹簧、水银、水银槽等。 实验过程：如图所示，把一根柔软的弹簧竖直地悬挂 5、起来，使它的下端刚刚跟槽中 的水银接触。 通电后，能够得到更加明显的现象：弹簧上下振动，电路交替通断。 现象解释：弹簧属于螺线管，通电后根据安培定则和磁体间相互作用规律会收缩。 收缩时电路断开，当电路断开后,弹簧由于自身的重力作用, 向下运动，这样电路又会闭合，从而重复通电和断电，导致弹簧的下端不停的上下振动。 重点突破一、直击考点考点一 磁现象本考点单独的命题几率很低，一般借助具体问题通过选择题、填空题的形式来考查对磁现象的解释。 磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。 【例 1】北京首条磁悬浮列车 2012 年开通。 磁悬浮列车是利用同名磁极 的原理使列车与导轨脱离接触，消除了车体与轨道之 6、间的 ，从而大大提高了列车速度。 【解析】同名磁极排斥，使列车脱离接触面从而减少摩擦，提高速度。 【答案】相互排斥；摩擦力。 【点评】磁悬浮列车实际上是依靠电磁斥力将列车悬浮于空中并进行导向，实现列车与地面轨道间的无机械接触，再利用线性电机驱动列车运行。 考点二 电流的磁效应本考点直接命题的几率很低，一般借助实际问题来综合考查。 任 何 通 有 电 流 的 导 线 ， 都 可 以 在 其 周 围 产 生 磁 场 的 现 象 ， 称 为 电 流 的 磁 效 应。 【例 2】如图所示，在全自动洗衣机中，排水阀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，使电磁铁的铁心 2 动作，牵引 7、排水阀的活塞，排除污水。 牵引电磁铁结构如图所示以下正确的是（ ） A若 a，b 初输入交变电流，铁心 2 不能吸入线圈中B若 a，b 初输入交变电流，铁心 2 能吸入线圈中C若某时刻输入控制电流时，a 为正，b 为负，则铁心 2 的 B 为 S 极D若某时刻输入控制电流时，a 为正，b 为负，则铁心 2 的 B 为 N 极考点三 地磁场本专题内容的命题形式倾向于应用型、综合型和能力型，易与生产、生活、军事科技、工农业生产等紧密联系主要题型为选择题、解答题。 地磁场主要特点有三个:（1）地磁场的 N 极在地球南极附近，S 极在地球北极附近；（2）地磁场 B 的水平分量（ ）总是从地球南极指向北极， 8、而竖直分量（ ）则南北相x ，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。 【例 3】用钢铁做成船身，一般都被磁化，某船磁化方向跟船身垂直，人在船上面向船头时，船右侧是 N 极，若该船正向南航行，则罗盘指针的 N 极指向是（ ） 磁感线试题的考查形式灵活，选择题、填空题、计算题都经常出现磁感线知识。 磁感线具有以下特点：（1）磁感线是有方向的，磁场中某一点，磁感线的方向就是该点磁场的方向；（2）磁感线有疏密，我们可以从条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线分布看出，两极处磁感线最密，而磁铁的两极处磁场最强。 因此磁感线的疏密可以反映磁场的 9、强弱，磁感线分布密的地方磁场就强，反之则弱；（3）磁感线是一些闭合的曲线，磁体周围的磁感线都从北极出来，回到南极；在磁体内部则从南极到北极；（4）磁体周围的磁感线永不相交。 【例 4】我国是最早发现磁现象、应用磁场的国家之一，指南针的发明为世界航海做出了巨大贡献。 现代，磁已更广泛地应用在我们的生活中。 关于磁感线，下列说法正确的是（ ）A. 磁感线上任何一点的切线方向，就是该点的磁场方向B. 磁体外部的磁感线都是从磁体的 N 极出来，回到 S 极C. 磁场中的磁感线是确实存在的D. 磁感线是由铁屑构成的【解析】磁感线不是客观存在的事物，使人们为了研究方便而人为地形象的规定的。 磁感线是闭合曲线，外部 10、从 N 极到 S 极，内部从 S 极指向 N 极。 【答案】评】本题主要考查磁场、磁感线的基本概念。 对于磁场的概念要注意理解：磁场是磁体周围存在着的一种看不见、摸不着的物质；磁场的基本性质是对放入其中的磁体产，利用它的这种性质，我们可以研究它；磁场有方向性，在磁场中的任一点，小磁针静止时北极所指的方向即是该点的磁场方向。 考点五 通电螺线管的磁感线本部分的知识以单独命题占多数，也可以与电磁现象相结合，基本题型是以选择题或实验题出现。 常见的磁场的磁感线的分布：（1）直线电流的磁场:同心圆、非匀强、距导线越远处磁场越弱；（2）通电螺线管的磁场:两端分别是 N 极和 S 极，管内可看作匀强磁场，管外是非 11、匀强磁场；（3）环形电流的磁场:两侧是 N 极和 S 极，离圆环中心越远，磁场越弱；（4）匀强磁场:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同。 匀强磁场中的磁感线是分布均匀、方向相同的平行直线。 考点六 磁感应强度常与带电粒子在磁场中的运动等知识综合，该类题目一般过程复杂、难度大、能力要求高。 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，并不是在该处的电流的受力方向。 【例 6】2012 年 4 月 11 日印尼苏门答腊海域发生 地震。 测量地磁的变化是预测地震的一个重要手段。 某地地磁场的磁感应强度的水平分量是 3.0 T 05 T，求地磁场磁感应强度 12、。 【解析】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，磁感应强度矢量合成得：5.05 T 与竖直方向成 37答案】5.05 T，与竖直方向成 37点评】地磁场的研究在生产和科学上都有重大意义。 例如地磁异常现象可以帮助找矿，因为地磁异常往往是因为地下埋藏着大量的磁铁矿引起的。 又如地震也往往伴随着地磁异常现象。 二、走出误区误区一 不能正确理解物理概念【例 1】如图所示，螺线管两端加上交流电压，沿着螺线管轴线方向有一电子射入，则该电子在螺线管内将做（ ）A加速直线运动 B匀速直线运动C匀速圆周运动 D简谐运动误区二 不能正确运用物理公式【例 2】把电流强度均为 I，长度均为 l 的两小 13、段通电直导线分别置于磁场中的 1、2 两点处时，所受磁场力的大小分别为 2，已知 1、2 两点磁感应强度的大小 2，则（ ）B 1= BB 2= CF 1F 2D以上都不对错解：A 或 B 或 因是只死记公式，而不理解公式的含义。 只有通电导线垂直于磁场放置时，B= ；当通电导线平行磁场放置时，导线受到的安培力为零，但磁感应强度不为零。 正解：= 适用于检验电流（ ）垂直于 B 的方向放置的情形，而通电导线在这两点是否垂直 B 不能确定，因此 A、B 选项中的等式不一定成立；磁场力的大小除与 B、I、 l 有关外，还与导线放置时与 B 的方向间的夹角有关，因此，无法比较 2的大小，C 项错误。 误区三 不能正确计算磁通量原因：设线框在位置、时的磁通量分别为 1、 2，直线电流产生的磁场在处比在处要强， 1 2。 将线框从平移到，磁感线是从线框的同一面穿过的，所以 1 2 1 1 2；将线框从绕 翻转到，磁感线分别是线框的正反两面穿过的，所以 2（ 2） 1 1 2。 （以原来穿过的为正，则后来从另一面穿过的为负）巩固复习。