第八章 磁场知识梳理.doc

高三物理第章 一. 教学内容： 选修3-1第章 二. 高考考纲及分析高考考纲考纲知识网络知识要点 注意：① 磁感应强度B与F、I、L无关，只由磁场本身决定。 ② 式中的I必须垂直于该处的磁场。 ③ 磁感应强度是一个矢量，B的方向就是该处的磁场方向（不是F的方向）。 2. 磁感线 （1）磁感线的特点。 ① 不是真实存在的，是人们为了形象描述磁场而假想的。 ② 是闭合曲线，磁体的外部是从N极到S极，内部是从S极到N极。 ③ 磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。 （2）几种常见的磁感线 在掌握各类磁场的分布时，要牢记地磁场、条形磁铁、蹄形磁铁等永磁体的磁场分布以及直线电流、环形电流和通电螺线管周围空间的磁场分布，要能熟练地用磁感线正确表示，以图示方法画出磁感线的分布情况（包括正确的方向和大致的疏密程度），还要能根据解题的需要选择不同的图示（如立体图、纵剖面图或横断面图等）。 ① 条形磁铁和蹄形磁铁的磁场 在磁体的外部，磁感线从N极射出进入S极，在内部也有相应条数的磁感线（图中未画出）与外部磁感线衔接并组成闭合曲线。 ② 直线电流的磁场 直线电流的磁感线是在垂直于导线平面上的以导线上某点为圆心的同心圆（如图），其分布呈现“中心密边缘疏”的特征，从不同角度观察，如图。 ③ 环形电流的磁场 如图中甲、乙、丙从不同角度观察，环形电流的磁感线是一组穿过环所在平面的曲线，在环形导线所在平面处，各条磁感线都与环形导线所在的平面垂直。 ④ 通电螺线管的磁感线与条形磁铁相似，一端相当于北极N，另一端相当于南极S。 由于在螺线管内部磁感线从S指向N，因此不能用“同名磁极相斥，异名磁极相吸”来判断在管内部的小磁针的指向，小磁针在通电螺线管周围空间的指向，不论是在管内或管外，应根据磁感线的方向加以判断，如图。 ⑤ 匀强磁场 在磁场的某些区域内，若磁感线为同向、等间距的平行的直线，则这个区域的磁场叫匀强磁场。 条形磁铁N和S两磁极端面相互平行，距离较近时，磁极间的磁场是匀强磁场，如图所示.通有稳恒电流的长直螺线管内的中央区域的磁场也是匀强磁场，如图乙所示。 3. 安培力 （1）安培力大小 （其中θ为B与I之间的夹角） ① 若磁场和电流垂直时：F =BIL； ② 若磁场和电流平行时：F =0。 （2）安培力的方向 左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直（或倾斜）穿入手心，伸开四指指向电流方向，拇指所指的方向即为导线所受安培力的方向 说明：电流所受的安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，所以安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所确立的平面。 第二单元 磁场对运动电荷的作用力 1. 洛伦兹力的大小 当θ=90°时，，此时，电荷受到的洛伦兹力最大； 当θ=0°或180°时，f当v=0时，f =0，说明磁），方向总与速度v方向垂直.洛伦兹力提供向心力，使带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。 （2）其特征方程为：f洛=F向 半径公式： 周期和频率公式： 动能公式： 注意：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期T，只和粒子的比荷（q/m）有关，与粒子的速度v、半径R的大小无关；也就是说比荷（q/m）相同的带电粒子，在同样的匀强磁场中，T、f和ω相同推导洛伦兹力公式 如图所示，直导线长L，电流为I，导体中运动电荷数为n，截面积为S，为q，运动速度为v，则 所以洛伦兹力 因为（N为单位体积内的电荷数） 所以，式中，故。 3. 带电粒子在匀强磁场中的运动的解题思路及方法 1）圆心的确定：因为洛伦兹力F指向圆心，根据F⊥v，画出粒子运动轨迹中任意两点（一般是射入和射出磁场的两点）的F的方向，沿两个洛伦兹力F画出延长线，两延长线的交点即为圆心，或利用圆心位置必定在圆中一根弦的中垂线上，作出圆心位置2）半径的确定和计算：利用平面几何关系，求出该圆的可能半径（或圆心角）。并注意以下两个重要的几何特点（如图所示）： ① 粒子速度的偏向角等于回旋角，并等于AB线与切线的夹角（弦切角φ）的2倍，即：； ② 相对的弦切角θ相等，与相邻的弦切角互补，即：。3）粒子在磁场中运动时间的确定：利用回旋角（即圆心角α）与弦切角的关系，或者利用四边形内角和等于360°计算出圆心角α的大小，由公式可求出粒子在磁场中的运动时间