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1、2020高考復(fù)習(xí) 電學(xué)部分 精講精練磁場(chǎng) 1磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度
【課標(biāo)要求】
1.知道電流的磁效應(yīng),知道磁場(chǎng)的基本特性,了解我國(guó)古代在磁現(xiàn)象方面的研究成果及其對(duì)人類(lèi)文明的影響。
2.認(rèn)識(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義,用磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。
3.知道磁感線(xiàn)。知道幾種常見(jiàn)磁場(chǎng)磁感線(xiàn)的分布情況,判斷通電直導(dǎo)線(xiàn)和通電線(xiàn)圈周?chē)艌?chǎng)的方向。了解安培分子電流假說(shuō)。
【知識(shí)精要】
1.磁體周?chē)嬖诖艌?chǎng)。奧斯特實(shí)驗(yàn)表明,通電導(dǎo)體周?chē)泊嬖诖艌?chǎng)。磁場(chǎng)是一種物質(zhì)。
2.安培分子電流假說(shuō)認(rèn)為,在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部存在著分子電流,分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為一個(gè)微小的磁體。分子電流實(shí)際上是由運(yùn)動(dòng)
2、的電荷形成的。
3.磁感線(xiàn)
(1)磁感線(xiàn)上各點(diǎn)的切線(xiàn)方向與該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向相同。磁感線(xiàn)是假想曲線(xiàn)。
(2)磁感線(xiàn)的疏密大致表示各處磁感應(yīng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱。
(3)磁感線(xiàn)都是閉合曲線(xiàn),且不能相交。
(4)電流(包括直線(xiàn)電流、環(huán)形電流、通電螺線(xiàn)管)周?chē)拇鸥芯€(xiàn)方向與電流的方向的關(guān)系,可由安培定則來(lái)判定。
4.磁感應(yīng)強(qiáng)度
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度,式中電流元IL與磁場(chǎng)方向垂直,B與IL的大小、有無(wú)均無(wú)關(guān)。
(2)B是矢量,方向?yàn)樾〈裴橃o止時(shí)N極的指向,也即磁場(chǎng)的方向。 單位是特斯拉(T)。
(3)地面附近的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大約是3×10-5T~7×10-5T,永磁鐵附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度大約是1
3、0-3~1T,在電機(jī)和變壓器的鐵芯中,B可達(dá)0.8T~1.4T。
(4)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向同該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一致,而磁場(chǎng)的方向與小磁針靜止時(shí)N極所指的方向一致。
【名師點(diǎn)撥】
例1:如圖所示,若一束電子沿y軸正方向移動(dòng),則在z軸上某點(diǎn)A的磁場(chǎng)方應(yīng)該是
A.沿x軸的正向 B.沿x軸的負(fù)向
C.沿z軸的正向 D.沿z軸的負(fù)向
解析:電子沿y軸正方向移動(dòng),相當(dāng)于電流方向沿y軸負(fù)方向,根據(jù)安培定則可判斷在z軸上的A點(diǎn)的磁場(chǎng)方向應(yīng)該沿x軸負(fù)方向。故選B。
點(diǎn)撥:合理建立空間概念,運(yùn)用安培定則判斷,注意帶負(fù)電的物體運(yùn)動(dòng)方向與電流方向間的關(guān)系。
例2:關(guān)于磁感強(qiáng)度B,下列說(shuō)法中正確的
4、是
A.磁場(chǎng)中某點(diǎn)B的大小,跟放在該點(diǎn)的試探電流元的情況有關(guān)
B.磁場(chǎng)中某點(diǎn)B的方向,跟放在該點(diǎn)的試探電流元所受磁場(chǎng)力方向一致
C.在磁場(chǎng)中某點(diǎn)的試探電流元不受磁場(chǎng)力作用時(shí),該點(diǎn)B值大小為零
D.在磁場(chǎng)中磁感線(xiàn)越密集的地方,磁感強(qiáng)度越大
解析:磁感強(qiáng)度是磁場(chǎng)本身屬性,在磁場(chǎng)中某處為一恒量,其大小可由計(jì)算,但與試探電流元的F、I、L的情況無(wú)關(guān);B的方向規(guī)定為小磁針N極受磁場(chǎng)力的方向,與放在該處電流元受力方向并不一致;當(dāng)試探電流元的方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí),雖磁感強(qiáng)度不為零,但電流元受磁場(chǎng)力卻為零;據(jù)磁感強(qiáng)度大小即磁通密度可知,在磁場(chǎng)中磁感線(xiàn)越密集的地方,磁感強(qiáng)度越大。由以上分析可知,正確選
5、項(xiàng)為D.
點(diǎn)撥:磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度只取決于磁場(chǎng)本身,與試探電流元無(wú)關(guān),正如電場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)一樣,是場(chǎng)的本身屬性.類(lèi)似的物理量還有速度、加速度、電阻、電容、電勢(shì)差等,凡是用比值定義的物理量都和定義式中的物理量無(wú)必然關(guān)系.
例3:十九世紀(jì)二十年代, 以塞貝克(數(shù)學(xué)家)為代表的科學(xué)家已認(rèn)識(shí)到: 溫度差會(huì)引起電流, 安培考慮到地球自轉(zhuǎn)造成了太陽(yáng)照射后正面與背面的溫度差, 從而提出如下假設(shè): 地球磁場(chǎng)是由繞地球的環(huán)形電流引起的, 則該假設(shè)中的電流方向是
A.由西向東垂直磁子午線(xiàn) B.由東向西垂直磁子午線(xiàn)
C.由南向北沿磁子午線(xiàn)
6、 D.由赤道向兩極沿磁子午線(xiàn)方向
(注: 磁子午線(xiàn)是地球磁場(chǎng)N極與S極在地球表面的連線(xiàn))
解析: 本題考查地球磁場(chǎng)磁感線(xiàn)分布及安培定則.學(xué)生易將地球內(nèi)部地磁場(chǎng)方向弄錯(cuò).在地球內(nèi)部地磁場(chǎng)磁感線(xiàn)由地理北極指向地理南極, 再根據(jù)安培定則得出環(huán)形電流方向?yàn)橛蓶|向西垂直磁子午線(xiàn)。 答案:B
例4:如圖所示,放在通電螺線(xiàn)管內(nèi)部中間處的小磁針,靜止時(shí)N極指向右,試判斷電源的正負(fù)極。
解析:小磁針N極的指向即為該處的磁場(chǎng)方向,所以在螺線(xiàn)管內(nèi)部磁感線(xiàn)由a→b,根據(jù)安培定則可判斷電流由電源的c端流出,由d端流入。故c端為正極,d端為負(fù)極。
點(diǎn)評(píng):不要錯(cuò)誤認(rèn)為螺線(xiàn)管b端吸引小磁針的N極就相當(dāng)于條形磁鐵
7、的南極,關(guān)鍵要搞清楚螺線(xiàn)管內(nèi)、外部磁感線(xiàn)分布。
例5:如圖所示,圖(甲)(乙)是兩種結(jié)構(gòu)不同的環(huán)狀螺線(xiàn)管的示意圖.其中(乙)圖是由兩個(gè)匝數(shù)相同、互相對(duì)稱(chēng)的、半圓環(huán)形螺線(xiàn)管串聯(lián)而成的.給它們按圖示方向通以電流.試畫(huà)出磁感線(xiàn)的分布情況示意圖.
解析:畫(huà)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)分布圖應(yīng)注意掌握三條原則:①電流的磁場(chǎng)方向,由右手螺旋定則(安培定則)決定;②磁感線(xiàn)是閉合曲線(xiàn);③磁感強(qiáng)度大的地方磁感線(xiàn)密,磁感強(qiáng)度小的地方,磁感線(xiàn)疏.
(甲)圖所示的通電螺線(xiàn)管中的磁場(chǎng),只能存在于環(huán)形螺線(xiàn)管的空腔中,磁感線(xiàn)都是圓形;根據(jù)右手螺旋定則,磁感線(xiàn)方向是順時(shí)針?lè)较颍鐖D中的虛線(xiàn)所示.
(乙)圖為兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的半圓環(huán)
8、形的螺線(xiàn)管組合而成.左邊的通電半圓環(huán)形螺線(xiàn)管中的磁場(chǎng)是順時(shí)針?lè)较虻?;右邊的通電半圓環(huán)形螺線(xiàn)管中的磁場(chǎng)是逆時(shí)針?lè)较虻?;由于磁感線(xiàn)都是閉合曲線(xiàn),兩個(gè)半圓環(huán)形螺線(xiàn)管磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)在環(huán)頂相遇都轉(zhuǎn)彎豎直向下,各自閉合,環(huán)面中間部分的磁場(chǎng)方向向下.
點(diǎn)評(píng):磁感線(xiàn)是閉合曲線(xiàn),圖(甲)中比較容易判斷磁感線(xiàn)方向是順時(shí)針的.圖(乙)中要注意導(dǎo)線(xiàn)的繞向.由于左、右兩半圓形螺線(xiàn)管中電流方向不同,應(yīng)先判斷環(huán)內(nèi)磁感線(xiàn)的方向,然后根據(jù)磁感線(xiàn)閉合的特點(diǎn)來(lái)判斷磁感線(xiàn)的形狀.
【當(dāng)堂反饋】
1.有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度的下列說(shuō)法中, 不正確的是
A.若有一小段通電導(dǎo)體在某點(diǎn)不受磁場(chǎng)力的作用, 則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零
B.若一小
9、段長(zhǎng)為L(zhǎng)、通過(guò)電流為I的導(dǎo)體, 在磁場(chǎng)中某處受到的磁場(chǎng)力為F, 則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小一定是F/IL
C.由定義式B=F/IL可知, 電流強(qiáng)度I越大, 導(dǎo)線(xiàn)L越長(zhǎng), 某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B就越小
D.一小段通電導(dǎo)體受到的磁場(chǎng)力的方向即為該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向
2.在圖中,一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛過(guò)磁針上方時(shí),磁針的S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn),這一帶電粒子束可能是
A.向右飛行的正離子
B.向左飛行的正離子
C.向右飛行的負(fù)離子
D.向左飛行的負(fù)離子
3.(2020大連模擬)如圖所示,兩根垂直紙面平行放置的直導(dǎo)線(xiàn)A、C由通有等大電流.在紙面上距A、C等遠(yuǎn)處有一點(diǎn)P.若P點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向水
10、平向左,則導(dǎo)線(xiàn)A、C中的電流方向是如下哪種說(shuō)法?
A. A中向紙里,C中向紙外
B. A中向紙外,C中向紙里
C. A、C中均向紙外
D. A、C中均向紙里
4.磁鐵在高溫下或者受到敲擊時(shí)會(huì)失去磁性,根據(jù)安培的分子電流假說(shuō),其原因是
A.分子電流消失
B.分子電流的取向變得大致相同
C.分子電流的取向變得大致無(wú)序
D.分子電流的強(qiáng)度減弱
5.(2020遼陽(yáng)模擬)指南針靜止時(shí),其位置如圖中虛線(xiàn)所示.若在其上方放置一水平方向的導(dǎo)線(xiàn),并通以恒定電流,則指南針轉(zhuǎn)向圖中實(shí)線(xiàn)所示位置.據(jù)此可能是
A.導(dǎo)線(xiàn)南北放置,通有向北的電流
B.導(dǎo)線(xiàn)南北放置,通有向南的電流
C.導(dǎo)線(xiàn)東西放置,通有向西的電流
D.導(dǎo)線(xiàn)東西放置,通有向東的電流
6.按要求完成下列各圖
(1)根據(jù)圖(a)中小磁針靜止時(shí)指向,標(biāo)出電源極性.
(2)根據(jù)圖(b)中蹄形磁鐵通電后的磁感線(xiàn)方向,畫(huà)出線(xiàn)圈繞法.
(3)要求兩線(xiàn)圈通電后互相吸引,畫(huà)出圖(c)中導(dǎo)線(xiàn)的連接方法.
(4)根據(jù)圖(d)中合上電鍵S后小磁針A向右擺動(dòng)的現(xiàn)象,畫(huà)出小磁針B的轉(zhuǎn)動(dòng)方向.
1.ABCD 2.BC 3.A 4.C 5.B 6.略