第十二章：磁場及其描述
磁場是歷年高考的考查重點，特別是磁場對運動電荷的作用力——洛侖茲力，以及電荷在復合場中的運動，一直是高考的熱點之一，幾乎是年年必考，並且綜合性強，難度較大。一般考查帶電粒子在復合中做勻速直線運動、勻速圓周運動、拋物線運動等。求解這類問題要注意分析粒子的受力圖景、運**景和能量圖景，依據受力和初始條件來確定粒子的運動情況，結合運動情況充分利用數學幾何知識求解相關問題。
如2023年全國卷第18題、2023年湖北理綜第24題、2023年廣西卷第18題、2023年全國理綜（四）第24題等。這一章的知識在科研生產實際中有許多重要應用，聯絡實際是這一章的最大亮點，如速度選擇器、質譜儀、迴旋加速器、磁流體發電機、電磁流量計、霍耳效應等，幾乎是年年考，重複考！同學們一定要捨得下功夫把這些問題弄通弄懂！
磁場『夯實基礎知識』
1、磁場的產生：
⑴磁極周圍有磁場。
⑵電流周圍有磁場（奧斯特）。
⑶變化的電場在周圍空間產生磁場（麥克斯韋）。
存在於（磁體、通電導線、運動電荷、變化電場、地球的）周圍
2、磁場的物質性：
磁場是存在於磁體、電流和運動電荷周圍空間的一種特殊形態的物質。
3、磁場的基本特性：磁場對處於其中的磁極、電流和運動電荷有力的作用；磁極與磁極、磁極與電流、電流與電流之間的相互作用都是通過磁場發生的(對磁極一定有力的作用；對電流只是可能有力的作用，當電流和磁感線平行時不受磁場力作用)。
4、磁場的方向：
磁感線在該點的切線方向;
規定在磁場中任意一點小磁針北極的受力方向（小磁針靜止時n極的指向）為該點處磁場方向。
對磁體：外部(ns)，內部(sn)組成閉合曲線；這點與靜電場電場線(不成閉合曲線)不同。
用安培左手定則判斷
5、磁現象的電本質：
奧斯特發現電流磁效應（電生磁）後，安培提出分子電流假說（又叫磁性起源假說）：認為在原子、分子等物質微粒內部，存在著一種環形電流——分子電流，分子電流使每個物質微粒都成為微小的磁體，它的兩側相當於兩個磁極；從而揭示了磁鐵磁性的起源：磁鐵的磁場和電流的磁場一樣都是由電荷運動產生的；根據分子電流假說可以解釋磁化、去磁等有關磁現象。
（不等於說所有磁場都是由運動電荷產生的。）
二、磁感線，電場中引入電場線描述電場，磁場中引入磁感線描述磁場。
1、磁感線的定義：為了形象描述磁場，在磁場中畫出一簇有向曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟該點的磁場方向一致，這簇曲線叫做磁感線。
2、物理意義：描述磁場大小和方向的工具(物理摸型)，磁場是客觀存在的，磁感線是一種工具。
3、磁感線的性質：
（1）磁感線上任意一點的切線方向都跟該點的磁場方向相同（該點處磁場方向、磁感應強度方向、磁感線的切線方向、小磁針北極受力方向、小磁針靜止時n極指向都是同乙個方向）；
（2）任何兩條磁感線不相交、不相切；
（3）任何一根磁感線都不中斷，是閉合曲線；磁感線在磁體的外部是n極指向s極，在內部是s極指向n極；
（4）磁感線的稀密表示磁場的強弱，磁感線越密處磁場越強，反之越弱；
（5）磁感線並不真實存在，但其形狀可以用實驗模擬；沒有畫出磁感線的地方，並不等於沒有磁場。
3、熟悉幾種常見磁場的磁感線的分布：蹄形磁體的磁場、條形磁體的磁場、直線電流的磁場、環形電流的磁場、通電螺電管的磁場。
4、地磁場：
要明白三個問題：(磁極位置? 赤道處磁場特點?南北半球磁場方向?)
（1）地球是乙個巨大的磁體、地磁的n極在地理的南極附近，地磁的s極在地理的北極附近；
（2）地磁場的分布和條形磁體磁場分布近似；
（3）在地球赤道平面上，地磁場方向都是由北向南且方向水平（平行於地面）；
（4）近代物理研究表明地磁場相對於地球是在緩慢的運動和變化的；地磁場對於地球上的生命活動有著重要意義。
電流的磁場、安培定則
『夯實基礎知識』
1、直線電流的磁場。磁感線是以導線為圓心的同心圓，其方向用安培定則判定：右手握住導線，讓伸直的大姆指指向電流方向，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環繞方向。
直線電流周圍空間的磁場是非勻強磁場，距導線近，磁場強；距導線遠，磁場弱。
2、環形電流的磁場。右手握住環形導線，彎曲的四指和環形電流方向一致，伸直的大姆指所指方向就是環形電流中心軸線上磁感線的方向。
3、通電螺線管的磁場。右手握住螺線管，讓彎曲的四指指向電流方向，伸直的大姆指的指向為螺線管內部磁感線方向；長通電螺線管內部的磁感線是平行均勻分布的直線，其磁場可看成是勻強磁場，管外空間磁場與條形磁體外部空間磁場類似。
四、磁感應強度
磁場的最基本性質是對放入其中的電流有磁場力的作用。電流垂直於磁場時受磁場力最大，電流與磁場方向平行時，磁場力為零。
1、定義：在磁場中垂直於磁場方向的通電直導線，所受的安培力f跟電流i和導線長度l之乘積il的比值叫做磁感應強度，
定義式為。（條件是勻強磁場中，或δl很小，並且l⊥b ）
磁感應強度是向量。單位是特斯拉，符號為t，1t=1n/(am)=1kg/(as2)
2、對定義式的理解：
（1）定義式中反映的f、b、i方向關係為：b⊥i，f⊥b，f⊥i，則f垂直於b和i所構成的平面。
（2）定義式可以用來量度磁場中某處磁感應強度，不決定該處磁場的強弱，磁場中某處磁感應強度的大小由磁場自身性質來決定。
（3）磁感應強度是向量，其向量方向是小磁針在該處的北極受力方向，與安培力方向是垂直的。
（4）如果空間某處磁場是由幾個磁場共同激發的，則該點處合磁場（實際磁場）是幾個分磁場的向量和；某處合磁場可以依據問題求解的需要分解為兩個分磁場；磁場的分解與合成必須遵循向量運算法則。
3、勻強磁場：磁感強度的大小處處相等，方向都相同的區域。兩個較大的異名磁極之間(除邊緣外)，長直通電螺線管內部(除兩端外)都是勻強磁場。勻強磁場的磁感線是平行等距的直線。
磁通量、磁通密度
『夯實基礎知識』
1、磁通量的定義：
如果在磁感應強度為b的勻強磁場中有乙個與磁場方向垂直的平面，其面積為s，則定義b與s的乘積為穿過這個面的磁通量，用φ表示。
可以認為磁通量就是穿過某面積的磁感線的條數叫做穿過這一面積的磁通量。
2、磁通量的計算公式：
若面積s所在處為勻強磁場b，磁感應強度方向又垂直面積s，則穿過面積s的磁通量為φ=b·s。
若面積s與垂直於磁場方向的平面間的夾角為θ，則穿過s的磁通量φ＝b·s⊥＝bscosθ；若s與b之間的夾角為α，則φ＝b·s⊥＝bssinα；無論採用哪一種公式計算，關鍵把握住「線圈的有效面積——線圈平面沿磁場方向的投影」
若平面s與磁場b平形，則φ=0
3、磁通量是標量，沒有方向，但有正負。若規定磁感線從某一邊穿過平面時磁通量為正，則反方向穿過平面的磁通量就為負，當某面上同時有正反兩個方向的磁感線穿過時，則穿過該面的實際磁通量為正負磁通量的代數和，φ＝φ正－φ負。
4、穿過某一線圈（多匝時）平面的磁通量的大小與線圈的匝數無關。穿過任意閉合曲面的總磁通量總是為零（如：穿過地球表面的總磁通量為零）。
5、在國際單位制中，磁通量的單位是韋伯（wb）：1wb＝1t·m2＝1n·m2/a·m＝1n·m/a＝1j/a＝1v·a·s/a＝1v·s。
6、磁通密度：垂直穿過單位面積上磁感線的條數（φ/s⊥）叫磁通密度。由φ＝b·s⊥，有b＝φ/s⊥，
故磁感應強度也叫磁通密度。磁通密度是從磁感線的稀密角度來描述磁場強弱的。國際單位制中規定：
垂直穿過1m2面積上的磁感線條數為1根時，該面上的磁感應強度為1t（1t＝1wb/m2）。
磁場對電流的作用
『夯實基礎知識』
一、磁場對直線電流的作用
1、安培力：磁場對電流的作用叫安培力。
2、安培力的大小：
（1）安培力的計算公式：f＝bilsinθ，θ為磁場b與直導體l之間的夾角。
（2）當θ＝90°時，導體與磁場垂直，安培力最大fm＝bil；當θ＝0°時，導體與磁場平行，安培力為零。
（3）f＝bilsinθ要求l上各點處磁感應強度相等，故該公式一般只適用於勻強磁場。
3、安培力的方向：
（1）安培力方向用左手定則判定：伸開左手，使大拇指和其餘四指垂直，並且都跟手掌在同乙個平面內，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，並使伸開的四指指向電流方向，那麼大拇指所指的方向就是通電導體在磁場中的受力方向。
（2）f、b、i三者間方向關係：已知b、i的方向（b、i不平行時），可用左手定則確定f的唯一方向：f⊥b，f⊥i，則f垂直於b和i所構成的平面（如圖所示），但已知f和b的方向，不能唯一確定i的方向。
由於i可在圖中平面α內與b成任意不為零的夾角。同理，已知f和i的方向也不能唯一確定b的方向。
（3）用「同向電流相吸，反向電流相斥」（反映了磁現象的電本質）。只要兩導線不是互相垂直的，都可以用「同向電流相吸，反向電流相斥」判定相互作用的磁場力的方向；當兩導線互相垂直時，用左手定則判定。
4、安培力的作用點：安培力是分布在導體的各部分，但直導線在勻強磁場中受安培力的作用點是導體受力部分的幾何中心。
磁場對運動電荷的作用
『夯實基礎知識』
一、洛侖茲力的大小和方向
1、洛侖茲力的概念。磁場對運動電荷的作用力叫洛侖茲力。
2、洛侖茲力的大小。
（1）洛侖茲力計算式為f＝qvbsinθ，其中θ為v與b之間的夾角；
（2）當θ＝0°時，v∥b，f＝0；當θ＝90°時，v⊥b，f最大，最大值fmax＝qvb。
3、洛侖茲力的方向。
（1）洛侖茲力的方向用左手定則判定：伸開左手，使大拇指和其餘四指垂直，並且都跟手掌在同一平面內，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入掌心，四指指向正電荷的運動方向，那麼，大拇指所指的方向就是正電荷所受洛侖茲力的方向；如果運動電荷為負電荷，則四指指向負電荷運動的反方向。
（2）f、v、b三者方向間的關係。已知v、b的方向，可以由左手定則確定f的唯一方向：f⊥v、f⊥b、則f垂直於v和b所構成的平面（如圖所示）；但已知f和b的方向，不能唯一確定v的方向，由於v可以在v和b所確定的平面內與b成不為零的任意夾角，同理已知f和v的方向，也不能唯一確定b的方向。
二、洛侖茲力的特性
1、洛侖茲力計算公式f洛＝qvb可由安培力公式f安=bil和電流的微觀表示式i＝nqvs共同推導出：f安＝bil＝b（nqvs）l＝（nsl）qvb，而導體l中運動電荷的總數目為n＝nsl，故每乙個運動電荷受洛倫茲力為f洛＝f安/n＝qvb。安培力是大量運動電荷所受洛倫茲力的巨集觀表現。
高考物理複習大全第十二章光
第十二章光 考綱要覽 考向 縱觀歷年考題和新課改區域的考題，一般與本章內容相關的考題知識較簡單，學習過程中識記內容較多.光的直線傳播 反射定律 折射定律，全反射出題率較高 光的干涉 衍射 偏振和光電效應與大學物理聯絡緊密，容易出現應用能力強的新穎題，平時要注重光學與現代科技密切結合，注重理論聯絡實際...
第十二章總複習
複習目標 知識與技能 1 知道氣態 液態和固態是物質存在的三種形態。2 知道熔化現象和凝固現象，知道熔化過程吸熱，凝固過程放熱。3 了解晶體和非晶體的區別。4 知道汽化現象和液化現象，知道汽化現象的兩種形式 蒸發和沸騰，知道汽化過程吸熱 液化過程放熱。5 知道什麼叫昇華 什麼叫凝華.能夠解釋常見的昇...
第十二章磁場中的磁介質
12 1 磁介質磁化強度 1 磁介質一切能夠磁化的物質 1 物質中的分子在磁場中的運動 固有磁矩在外磁場作用下，取向一致化形成的附加磁場與外磁場方向相同。固有磁矩在外磁場作用下，強度改變而形成的附加磁場與外磁場方向相反。以上兩種效應同時存在。電子在庫侖力作用下作圓周運動，2 順磁質 在外磁場作用下，...