2012屆高三物理一輪複習導學案
九、磁場（1）
【課題】磁場的基本概念
【目標】
1．掌握磁感應強度、磁感應線和磁通量的概念；
2．會用安培定則、磁感應線分析有關問題。
【匯入】
一、磁場：
1、定義：存在於磁體和電流周圍的一種特殊物質．
2、基本性質：對放入其中的磁體或電流產生力的作用。
3、方向的確定： ①小磁針：（規定）小磁針在磁場中某點n極的受力方向（或小磁針靜止時n極的指向）為該點的磁場方向。②由磁感線的方向確定。③由磁感應強度的方向確定．
二、磁感線：
1、定義：為形象描述磁場而引入的一族曲線，它是理想化的模型，實際是不存在的。
2、特點：
①磁感線的疏密表示磁場強弱，磁感線上某點切線方向表示該點的磁場方向．
②磁體外部的磁感線從n極指向s極，而磁體內部的磁感線從s極指向n極．電流的磁感線方向由安培定則判定，磁感線是閉合曲線．
③任意兩條磁感線不相交，也不相切。
3、要掌握條形磁鐵、蹄形磁鐵、直線電流、環形電流、通電螺線管以及勻強磁場的磁感線分布情況及特點。
三．磁感應強度：
1、定義：在磁場中垂直於磁場方向的通電導線，受到的磁場作用力f跟電流i和導線長度l的乘積il的比值叫做通電導線所在處的磁感應強度。（其理解可與電場強度模擬）
2、定義式：b=f/il （l⊥b）；
3、b是描述磁場的力的性質的物理量，與f、i、l無關．它是由磁場本身性質及空間位置決定的，單位：1t=1n/
4、直線電流的磁感應強度：
四、磁通量
1、定義：磁感應強度b與垂直磁場方向的面積s的乘積叫穿過這個面積的磁通量，ф= bs．單位：1wb=
[, ]如果面積s與b不垂直，如圖所示，應以b乘以在垂直磁場方向上的投影面積s，即 ф＝bs』＝bscosα
2、物理意義：穿過某一面積的磁感線條數．
五、地磁場
地球的磁場與條形磁體的磁場相似，其主要特點有：
1、地磁場的n極在地球南極附近，s極在地球北極附近，磁感線分布如圖所示。
2、地磁場b的水平分量（bx）總是從地球南極指向北極，而豎直分量（by，）則南北相反，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，距離地球表面相等的各點，磁感強度相等，且方向水平向北。
【導研】
[例1] 如圖所示，正四稜柱的中心軸線oo』處有一無限長的載流直導線，對該電流的磁場，下列說法中正確的是（ ）
a．同一條側稜上各點的磁感應強度都相等
b．四條側稜上的磁感應強度都相同
c．在直線ab上，從a到b，磁感應強度是先增大後減小
d．稜柱內任一點的磁感應強度比稜柱側面上所有點都大
[例2]（江蘇省建湖縣2009屆高三第二次調研考試）有兩條長直導線垂直水平紙面放置，交紙面於a、b兩點，通有大小相等的恆定電流，方向如圖，a、b的連線水平。c是ab的中點，d點與c點關於b點對稱。已知c點的磁感應強度為b1，d點的磁感應強度為b2，則關於a處導線在d點的磁感應強度的大小及方向，下列說法中正確的是（ ）
a．，方向豎直向上 b．，方向豎直向下
c．，方向豎直向下 d．，方向豎直向上
[例3] 如圖所示，通有恆定電流的直導線mn與閉合金屬框共面，第一次將金屬框由位置 ⅰ平移到虛線所示的位置ⅱ；第二次將金屬框由位置ⅰ繞cd邊翻轉到位置ⅱ，設先後兩種情況下通過金屬框的磁通量變化分別為△ф1、△ф2，則
a．△ф1＞△ф2 b．△ф1=△ф2
c．△ф1<△ф2d．△ф1=－△ф2
[例4] （南京金陵中學江蘇省海安高階中學08年高三物理聯合模擬試卷）歐姆在探索通過導體的電流和電壓、電阻關係時因無電源和電流錶，他利用金屬在冷水和熱水中產生電動勢代替電源，用小磁針的偏轉檢測電流，具體做法是：在地磁場作用下處於水平靜止的小磁針上方，平行於小磁針水平放置一直導線，當該導線中通有電流時，小磁針會發生偏轉；當通過該導線電流為i時，小磁針偏轉了30°，問當他發現小磁針偏轉了60°，通過該直導線的電流為（已知直導線在某點產生的磁場與通過直導線的電流成正比
a．2ib． ic．3id． i
[例5]某實驗小組為了**通電長直導線產生的磁場的磁感應強度b與導線上電流i0和距離r之間的關係，設計了以下的試驗：一根固定通電長直導線通以可調節的電流i0，一根可以自由運動的短導線與之在同一平面內，通以恆定的電流i=2a，長度l=0.1m。
運用控制變數法：
（1）使兩導線距離r保持不變，調節長直導線中的電流i0，測得短導線受到的安培力為f，得到如下實驗資料：
填充上述**中的磁感應強度b一欄的值，並歸納磁感應強度b和產生磁場的長直導線上的電流i0的關係是理由是
（2）使長直導線中的電流i0保持不變，調節短導線與長導線間的距離r，測得短導線受到的安培力為f/，得到如下實驗資料：
填充上述**中的磁感應強度b一欄的值，並歸納磁感應強度b的空間位置與長直導線間的距離r的關係是________，理由是
【導練】
1、(江蘇省徐州市2007—2008學年度高三第一次質量檢測)運動電荷在磁場中受到洛倫茲力的作用，運動方向會發生偏轉，這一點對地球上的生命來說有十分重要的意義．從太陽和其他星體發射出的高能粒子流，稱為宇宙射線，在射向地球時，由於地磁場的存在，改變了帶電粒子的運動方向，對地球起到了保護作用．如圖所示為地磁場對宇宙射線作用的示意圖．現有來自宇宙的一束質子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點，則這些質子在進入地球周圍的空間將（ ）
a．豎直向下沿直線射向地面 b．向東偏轉
c．向西偏轉d．向北偏轉
2、（2023年上海卷7．）取兩個完全相同的長導線，用其中一根繞成如圖（a）所示的螺線管，當該螺線管中通以電流強度為i的電流時，測得螺線管內中部的磁感應強度大小為b，若將另一根長導線對折後繞成如圖（b）所示的螺線管，並通以電流強度也為i的電流時，則在螺線管內中部的磁感應強度大小為（ ）
a．0 b．0.5b c．b d．2 b
3、在磁感應強度為b0、方向豎直向上的勻強磁場中，水平放置一根長通電直導線，電流的方向垂直於紙面向裡．如圖所示，a、b、c、d是以直導線為圓心的同一圓周上的四點，在這四點中 ( )
a．b、d兩點的磁感應強度大小相等
b．a、b兩點的磁感應強度大小相等
c．c點的磁感應強度的值最小
d．b點的磁感應強度的值最大
4、實驗室裡可以用圖甲所示的小羅盤估測條形磁鐵磁場的磁感應強度。方法如圖乙所示,調整羅盤,使小磁針靜止時n極指向羅盤上的零刻度（即正北方向）,將條形磁鐵放在羅盤附近,使羅盤所在處條形磁鐵的方向處於東西方向上,此時羅盤上的小磁針將轉過一定角度.若已知地磁場的水平分量bx,為計算羅盤所在處條形磁鐵磁場的磁感應強度b,則
（1）還需知道什麼物理量？,
（2）請寫出磁感應強度的表示式。
5、（2007學年度第一學期寶山區高三物理期末測試卷）．mn和pq為兩條相互平行的長直導線，通有大小相等的電流 ，電流方向如圖所示，兩條導線之間有一通電圓環，圓環與導線位於同一平面內，圓環中心o點到兩條導線的距離相等，已知o點的磁感應強度為b，通電圓環在o點產生的磁感強度為b1，則
（1）兩通電直導線在o點產生的磁感應強度為多少？
（2）若取走直導線mn，則o點的磁感應強度為多少？
2019屆高三物理一輪複習
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2019高三物理一輪複習導學案
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