重点高中物理选修3-1磁场知识点及习题.docx

精心整理 一、磁场 知识要点 磁场的产生 ⑴磁极周围有磁场。 ⑵电流周围有磁场（奥斯特）。 安培提出分子电流假说（又叫磁性起源假说），认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的。（不等于说所有磁场都是由运动电荷产生的。） ⑶变化的电场在周围空间产生磁场（麦克斯韦）。 磁场的基本性质 磁场对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用(对磁极一定有力的作用；对电流只是可能有力的作用，当电流和磁感线平行时不受磁场力作用)。这一点应该跟电场的基本性质相比较。 磁感应强度 B F IL （条件是匀强磁场中，或ΔL 很小，并且 L⊥B）。 磁感应强度是矢量。单位是特斯拉，符号为 T，1T=1N/(A?m)=1kg/(A?s2) 4.磁感线 ⑴用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线。磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，也就是在该点小磁针静止时N 极的指向。磁感线的疏密表示磁场的强弱。 ⑵磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同）。⑶要熟记常见的几种磁场的磁感线： ⑷安培定则（右手螺旋定则）：对直导线，四指指磁感线方向；对环行电流，大拇指指中心轴线上的磁感线方向；对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。 5.磁通量 如果在磁感应强度为 B 的匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，其面积为 S，则定义 B 与 S 的乘积为穿过这个面的磁通量， 用Φ表示。Φ是标量，但是有方向（进该面或出该面）。单位为韦伯，符号为 W 。1W =1T?m2=1V?s=1kg?m2/(A?s2)。 b b 可以认为磁通量就是穿过某个面的磁感线条数。 在匀强磁场磁感线垂直于平面的情况下，B=Φ/S，所以磁感应强度又叫磁通密度。在匀强磁场中，当B 与 S 的夹角为α时，有 Φ=BSsinα。 精心整理 地球磁场通电直导线周围磁场通电环行导线周围磁场 精心整理 精心整理 例 例 1：如图所示，可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流，不 磁场力作用下，导线将如何移动？ 解：先画出导线所在处的磁感线，上下两部分导线所受安培力的方 I S N 计通电导线的重力，仅在 向相反，使导线从左向右 看顺时针转动；同时又受到竖直向上的磁场的作用而向右移动（不要说 成先转 90°后平移）。分 析的关键是画出相关的磁感线。 例 2：条形磁铁放在粗糙水平面上，正中的正上方有一导线， 通有图示方向的电流后， 磁铁对水平面的压力将会＿＿(增大、减小还是不变？)。水平面 F ＿＿。 F/ F 对磁铁的摩擦力大小为 解：本题有多种分析方法。⑴画出通电导线中电流的磁场中 F S 通过两极的那条磁感线 （如图中粗虚线所示），可看出两极受的磁场力的合力竖直向上。 磁铁对水平面的压力减 小，但不受摩擦力。⑵画出条形磁铁的磁感线中通过通电导线的 那一条（如图中细虚线所示），可看出导线受到的安培力竖直向下，因此条形磁铁受的反作用力竖直向上。⑶把条形磁铁等效为通电螺线管，上方的电流是向里的，与通电导线中的电流是同向电流，所以互相吸引。 例 3：如图在条形磁铁 N 极附近悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向 的电流时，线圈将向哪个 方向偏转？ 解：用“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”最简单：条形磁铁的等 SN 效螺线管的电流在正面是向下的，与线圈中的电流方向相反，互相排斥，而左边的线圈匝数多所以线圈 向右偏转。（本题如果用“同名磁极相斥，异名磁极相吸”将出现判断错误，因为那只适用于线圈位于磁铁外部的情况。） 例 4：电视机显象管的偏转线圈示意图如右，即时电流方向如图所示。该时刻由里 向外射出的电子流将向哪个方向偏转？ 解：画出偏转线圈内侧的电流，是左半线圈靠电子流的一侧为向里，右半线圈靠 电子流的一侧为向外。电子流的等效电流方向是向里的，根据“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”，可判 i 定电子流向左偏转。（本题用其它方法判断也行，但不如这个方法简洁）。 例 5：如图所示，光滑导轨与水平面成α角，导轨宽 L。匀强磁场磁感 应强度为 B。金属杆长 也为 L，质量为 m，水平放在导轨上。当回路总电流为 I 时，金属杆正好能 静止。求：⑴B 至少多 1 大？这时B 的方向如何？⑵若保持B 的大小不变而将B 的方向改为竖直向上， α 应把回路总电流 I 调到 2 多大才能使金属杆保持静止？ α 解：画出金属杆的截面图。由三角形定则可知，只有当安培力方向沿导 轨平面向上时安培力才 B 最小，B 也最小。根据左手定则，这时B 应垂直于导轨平面向上，大小满足： BI L=mgsinα，B=mgsinα 1 /I L。 α 1 当 B 的方向改为竖直向上时，这时安培力的方向变为水平向右，沿导轨 方向合力为零，得 BI Lcos 2 α=mgsinα，I =I /cosα。（在解这