高中物理磁场讲义分解文档格式.docx
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是磁感线的切线方向；
是小磁针N极受力方向；
是小磁针静止时N极的指向．不是导线受力方向；
不是正电荷受力方向；
也不是电流方向．
④单位：
牛/安米，也叫特斯拉，国际单位制单位符号T．
⑤点定B定：
就是说磁场中某一点定了，则该处磁感应强度的大小与方向都是定值．
⑥匀强磁场的磁感应强度处处相等．
⑦磁场的叠加:
空间某点如果同时存在两个以上电流或磁体激发的磁场,则该点的磁感应强度是各电流或磁体在该点激发的磁场的磁感应强度的矢量和,满足矢量运算法则.
【例2】如图所示，正四棱柱abed一a'
b'
c'
d'
的中心轴线00'
处有一无限长的载流直导线，对该电流的磁场，下列说法中正确的是（）
A.同一条侧棱上各点的磁感应强度都相等
B.四条侧棱上的磁感应强度都相同
C.在直线ab上，从a到b，磁感应强度是先增大后减小
D.棱柱内任一点的磁感应强度比棱柱侧面上所有点都大
【例3】如图所示，两根导线a、b中电流强度相同．方向如图所示，则离两导线等距离的P点，磁场方向如何？
【例4】六根导线互相绝缘，所通电流都是I，排成如图10一5所示的形状，区域A、B、C、D均为相等的正方形，则平均磁感应强度最大的区域是哪些区域？
该区域的磁场方向如何？
【例5】一小段通电直导线长1cm，电流强度为5A，把它放入磁场中某点时所受磁场力大小为0．1N，则该点的磁感强度为（）
A．B＝2T；
B．B≥2T；
C、B≤2T；
D．以上三种情况均有可能
【例6】如图所示，一根通电直导线放在磁感应强度B=1T的匀强磁场中，在以导线为圆心，半径为r的圆周上有a,b,c,d四个点，若a点的实际磁感应强度为0，则下列说法中正确的是（）
A.直导线中电流方向是垂直纸面向里的
B.C点的实际磁感应强度也为0
C.d点实际磁感应强度为
，方向斜向下，与B夹角为450
D.以上均不正确
四、磁通量与磁通密度
1．磁通量Φ：
穿过某一面积磁力线条数，是标量．
2．磁通密度B：
垂直磁场方向穿过单位面积磁力线条数，即磁感应强度，是矢量．
3．二者关系：
B＝Φ/S（当B与面垂直时），Φ＝BScosθ，Scosθ为面积垂直于B方向上的投影，θ是B与S法线的夹角．
【例7】如图所示，A为通电线圈，电流方向如图所示，B、C为与A在同一平面内的两同心圆，φB、φC分别为通过两圆面的磁通量的大小，下述判断中正确的是（）
A．穿过两圆面的磁通方向是垂直纸面向外
B．穿过两圆面的磁通方向是垂直纸面向里
C．φB＞φCD．φB＜φC
规律方法1.磁通量的计算
【例8】如图所示，匀强磁场的磁感强度B＝2．0T，指向x轴的正方向，且ab=40cm，bc=30cm，ae=50cm，求通过面积Sl（abcd）、S2（befc）和S3（aefd）的磁通量φ1、φ2、φ3分别是多少？
【例9】如图4所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁N极附近下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，且位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近位置Ⅱ，在这个过程中，线圈中的磁通量（）
A．是增加的；
B．是减少的
C．先增加，后减少；
D．先减少，后增加
【例10】如图所示边长为100cm的正方形闭合线圈置于磁场中，线圈AB、CD两边中点连线OO/的左右两侧分别存在方向相同、磁感强度大小各为B1＝0．6T，B2=0．4T的匀强磁场。
若从上往下看，线圈逆时针转过370时，穿过线圈的磁通量改变了多少？
解析：
课堂练习：
1.（2011·
临汾高二检测）如图所示，把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转．发现这个实验现象的物理学家是（ ）
2．（2010·
德州高二检测）电工师傅能够用螺丝刀将狭小空间内的小螺丝吸引上来，关于该现象的解释正确的是（ ）
A．是因为螺丝刀带电把小螺丝吸引上来的
B．是因为螺丝带电和螺丝刀相互吸引发生的
C．是因为螺丝刀带有磁性，把小螺丝吸引上来的
D．是因为小螺丝带有磁性，去吸引螺丝刀的
3．（苏南八校联考）指南针是我国古代四大发明之一，东汉学者王充在《论衡》一书中描述的“司南”是人们公认的最早的磁性定向工具，关于指南针能指示南北方向是由于（ ）
A．指南针的两个磁极相互吸引
B．指南针的两个磁极相互排斥
C．指南针能吸引铁、铝、镍等物质
D．地磁场对指南针的作用
4.如图所示，假如将一个小磁针放在地球的北极点上，那么小磁针的N极将（ ）
A．指北B．指南C．竖直向上D．竖直向下
5．（2010·
长春高二检测）物理实验都需要有一定的控制条件．奥斯特做电流磁效应实验时，应排除地磁场对实验的影响．关于奥斯特的实验，下列说法中正确的是（ ）
A．该实验必须在地球赤道上进行
B．通电直导线应该竖直放置
C．通电直导线应该水平东西方向放置
D．通电直导线应该水平南北方向放置
6．如果你看过中央电视台体育频道的围棋讲座就会发现，棋子在竖直放置的棋盘上可以移动，但不会掉下来．原来，棋盘和棋子都是由磁性材料制成的．棋子不会掉落是因为（ ）
A．质量小，重力可以忽略不计
B．受到棋盘对它向上的摩擦力
C．棋盘对它的吸引力与重力平衡
D．它一方面受到棋盘的吸引，另一方面受到空气的浮力
7．如图所示，a、b、c三根铁棒中有一根没有磁性，则这一根可能是（ ）
A．aB．b
C．cD．都有可能
8．有关磁感应强度B的说法正确的是（ ）
A．对于B＝
，比值
越大，说明通电导线所在处的磁感应强度一定越大
B．对于B＝
，F越大，说明通电导线所在处的磁感应强度一定越大
C．可用
来量度磁感应强度的大小，但B是由磁场本身因素决定的，与I、L、F无关
D．在I、L相同的情况下，垂直磁场方向放置通电导线，受力F越大的地方，B越大
9．把长度L、电流I都相同的一小段电流元放入某磁场中的A、B两点，电流元在A点受到磁场力较大，则（ ）
A．A点的磁感应强度一定大于B点的磁感应强度
B．A、B两点磁感应强度可能相等
C．A、B两点磁感应强度一定相等
D．A点磁感应强度可能小于B点磁感应强度
10．在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20cm、通电电流I＝0.5A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0N，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场撤走，则P处磁感应强度为（ ）
A．零
B．10T，方向竖直向上
C．0.1T，方向竖向下
D．10T，方向肯定不沿竖直向上的方向
11．下列可用来表示磁感应强度的单位关系的是（ ）
A．1T＝1kg/m2 B．1T＝1kg/（A·
s2）
C．1T＝1kg·
m2/（A·
s2）D．1T＝1N/（A·
m）
12．先后在磁场中A、B两点引入长度相等的短直导线，导线与磁场方向垂直．如图所示，图中a、b两图线分别表示在磁场中A、B两点导线所受的力F与通过导线的电流I的关系．下列说法中正确的是（ ）
A．A、B两点磁感应强度相等
B．A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度
C．A点的磁感应强度小于B点的磁感应强度
D．无法比较磁感应强度的大小
13．一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置，如图所示，已知电流元的电流I、长度L和受力F，则可以用
表示磁感应强度B的是（ ）
14．磁感应强度为矢量，它可以分解为几个分量．
（1）如果北半球某处地磁场的磁感应强度大小为B，与水平方向的夹角为θ，那么该处地磁场的磁感应强度的水平分量和竖直分量各为多大？
（2）如果地理南、北极和地磁北、南极是重合的，那么在赤道上空磁场的竖直分量是多大？
在极地上空地磁场的水平分量是多大？
15．磁场中放一与磁场方向垂直的电流元，通入的电流是2.5A，导线长1cm，它受到的安培力为5×
10－2N.问：
（1）这个位置的磁感应强度是多大？
（2）如果把通电导线中的电流增大到5A时，这一点的磁感应强度是多大？
（3）如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否可以肯定这里没有磁场？
课后练习：
1．磁性水雷是用一个可绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是（ ）
A．磁体的吸铁性B．磁极间的相互作用规律
C．电荷间的相互作用规律D．磁场对电流的作用原理
2．实验表明：
磁体能吸引一元硬币，对这种现象解释正确的是（ ）
A．硬币一定是铁做的，因为磁体能吸引铁
B．硬币一定是铝做的，因为磁体能吸引铝
C．磁体的磁性越强，能吸引的物质种类越多
D．硬币中含有磁性材料，磁化后能被吸引
3.（2011·
烟台质检）两个完全相同的条形磁铁，放在平板AB上，磁铁的N、S极如图所示，开始时平板及磁铁皆处于水平位置，且静止不动．
a．现将AB突然竖直向上平移（平板与磁铁之间始终接触），并使之停在A″B″处，结果发现两个条形磁铁吸在了一起．
b．如果将AB从原来位置突然竖直向下平移，并使之停在位置A′B′处，结果发现两条形磁铁也吸在了一起，请回答下列问题：
（1）开始时两磁铁静止不动，磁铁间的相互作用力是_____力；
右侧的磁铁受到的静摩擦力的方向向___．
（2）在a过程中磁铁开始滑动时，平板正在向上加速还是减速呢？
答：
________.
（3）在b过程中磁铁开始滑动时，平板正在向下加速还是减速呢？
4．下列说法中正确的是（ ）
A．电荷在某处不受静电力的作用，则该处的电场强度为零
B．一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度一定为零
C．把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到静电力与其电荷量的比值表示该点电场的强弱
D．把一小段通电导线放在磁场中某处，所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值，表示该处磁场的强弱
5．如图所示，竖直向下的匀强磁场中，用两条竖直线悬吊一水平通电直导线，导线长为L，质量为m，通入电流I后，悬线偏离竖直方向θ角保持静止，已知导线受到磁场力方向水平，求磁场的磁感应强度．
6．磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为B2/2μ，式中B是磁感应强度，μ是磁导率，在空气中μ为已知常数．为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B，一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离Δl，并测出拉力F，如图所示．因为F所做的功等于间隙中磁场的能量，请推导磁感应强度B与F、A之间的关系．
磁场对电流的作用
基础知识一、安培力
1.安培力：
通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力．
说明:
磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用，磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力．
2.安培力的计算公式：
F＝BILsinθ（θ是I与B的夹角）；
通电导线与磁场方向垂直时，即θ＝900，此时安培力有最大值；
通电导线与磁场方向平行时，即θ＝00，此时安培力有最小值，F=0N;
00＜B＜900时，安培力F介于0和最大值之间.
3.安培力公式的适用条件:
①公式F＝BIL一般适用于匀强磁场中I⊥B的情况，对于非匀强磁场只是近似适用（如对电流元），但对某些特殊情况仍适用．
如图所示，电流I1//I2,如I1在I2处磁场的磁感应强度为B，则I1对I2的安培力F＝BI2L，方向向左，同理I2对I1，安培力向右，即同向电流相吸，异向电流相斥．
②根据力的相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有反作用力．两根通电导线间的磁场力也遵循牛顿第三定律．
二、左手定则
1.用左手定则判定安培力方向的方法：
伸开左手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，并使四指指向电流方向，这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向．
2.安培力F的方向既与磁场方向垂直，又与通电导线垂直,即F跟BI所在的面垂直．但B与I的方向不一定垂直．
3.安培力F、磁感应强度B、电流1三者的关系
①已知I,B的方向，可惟一确定F的方向；
②已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可惟一确定I的方向；
③已知F,1的方向时，磁感应强度B的方向不能惟一确定．
4.由于B,I,F的方向关系常是在三维的立体空间，所以求解本部分问题时，应具有较好的空间想象力，要善于把立体图画变成易于分析的平面图，即画成俯视图，剖视图，侧视图等．
【例1】如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线通以如图所示方向电流时（）
A．磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用
B．磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用
C．磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用
D．磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用
导线所在处磁场的方向沿磁感线的切线方向斜向下，对其沿水平竖直方向分解，如图10—15所示．对导线：
Bx产生的效果是磁场力方向竖直向上．
By产生的效果是磁场力方向水平向左．
根据牛顿第三定律：
导线对磁铁的力有竖直向下的作用力，因而磁铁对桌面压力增大；
导线对磁铁的力有水平向右的作用力．因而磁铁有向右的运动趋势，这样磁铁与桌面间便产生了摩擦力，桌面对磁铁的摩擦力沿水平方向向左．答案：
C
【例2】.如图在条形磁铁N极处悬挂一个线圈，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？
分析：
用“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”最简单：
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。
【例3】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”，可判定电子流向左偏转。
规律方法1。
安培力的性质和规律；
①公式F=BIL中L为导线的有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端．如图所示，甲中：
，乙中：
L/=d（直径）＝2R（半圆环且半径为R）
②
安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心；
③安培力做功:
做功的结果将电能转化成其它形式的能．
【例4】如图所示，在光滑的水平桌面上，有两根弯成直角相同金属棒，它们的一端均可绕固定转轴O自由转动，另一端b互相接触，组成一个正方形线框，正方形边长为L，匀强磁场的方向垂直桌面向下，磁感强度为B．当线框中通以图示方向的电流时，两金属棒b点的相互作用力为f此时线框中的电流为多少？
由于对称性可知金属棒在O点的相互作用力也为f，所以Oa边和ab边所受安培力的合力为2f，方向向右，根据左手定则可知Oa边和ab边所受安培力F1、F2分别与这两边垂直，由力的合成法则可求出F1=F2=2fcos450=
f＝BIL，I=
f／BL
点评：
本题也利用了对称性说明O点的作用力为f，当对左侧的金属棒作受力分析时，受到的两个互相垂直的安培力F1、F2（这两个安培力大小相等为F）的合力是水平向右的，大小为
F，与O、b两点受到的作用力2f相平衡。
【例5】质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的平行导轨上，导轨宽度为d，杆ab与导轨间的摩擦因数为μ．有电流时aB恰好在导轨上静止，如图所示，如图10—19所示是沿ba方向观察时的四个平面图，标出了四种不同的匀强磁场方向，其中杆与导轨间摩擦力可能为零的是（）
解析：
杆的受力情况为：
答案：
AB
2、安培力作用下物体的运动方向的判断
（1）电流元法：
即把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断整段电流所受合力方向，最后确定运动方向．
（2）特殊位置法：
把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向，从而确定运动方向．
（3）等效法：
环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管，通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析．
（4）利用结论法：
①两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；
②两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势．
（5）转换研究对象法：
因为电流之间，电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律，这样，定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向．
（6）分析在安培力作用下通电导体运动情况的一般步骤
①画出通电导线所在处的磁感线方向及分布情况
②用左手定则确定各段通电导线所受安培力
③）据初速方向结合牛顿定律确定导体运动情况
（7）磁场对通电线圈的作用:
若线圈面积为S，线圈中的电流强度为I，所在磁场的孩感应强度为B，线圈平面跟磁场的夹角为θ，则线圈所受磁场的力矩为：
M=BIScosθ．
【例6】如图所示，电源电动势E＝2V，r＝0.5Ω,竖直导轨电阻可略，金属棒的质量m＝0.1kg，R=0.5Ω，它与导体轨道的动摩擦因数μ＝0.4，有效长度为0.2m,靠在导轨的外面，为使金属棒不下滑，我们施一与纸面夹角为600且与导线垂直向外的磁场，（g=10m/s2）求：
（1）此磁场是斜向上还是斜向下？
（2）B的范围是多少？
解析:
导体棒侧面受力图如图所示：
由平衡条件得：
B最小时摩擦力沿导
轨向上，则有
μFN＋BILcos300＝mg,FN=BILsin300解得B＝2.34T
当B最大时摩擦力沿导轨向下，则有BILcos300＝mg＋μFN
FN=BILsin300解得B=3.75T
B的范围是2.34T--3.75T
【例7】在倾角为θ的斜面上，放置一段通有电流强度为I,长度为L，质量为m的导体棒a，（通电方向垂直纸面向里），如图所示，棒与斜面间动摩擦因数μ<
tanθ.欲使导体棒静止在斜面上，应加匀强磁场，磁场应强度B最小值是多少？
如果要求导体棒a静止在斜面上且对斜面无压力，则所加匀强磁场磁感应强度又如何？
（1）设当安培力与斜面成α角时B最小，则由平衡条件得：
mgsinθ＝μFN＋BILcosα,FN=mgcosθ＋BILsinα．
解得
∴当α＋β=900时,
（2）当FN=0时，则BIL＝mg，∴BIL=mg,由左手定则知B方向水平向左．
【例8】如图所示，abcd是一竖直的矩形导线框，线框面积为S，放在磁感强度为B的均匀水平磁场中，ab边在水平面内且与磁场方向成600角，若导线框中的电流为I，则导线框所受的安培力对某竖直的固定轴的力矩等于（）
A．IBSB．½
IBSC．
IBS
D．由于导线框的边长及固定轴的位置来给出，无法确定
为便于正确找出力臂，应将题中所给的立体图改画成平面俯视图，如图10—17所示，设线框ab边长为11，cd边长为12，并设竖直转轴过图中O点（O点为任选的一点），ao长lac，bo长lbo，则lac+lbo=l1．为便于分析，设电流方向沿abcda．
由左手定则判断各边所受安培力的方向，可知ab、cd边受力与竖直转轴平行，不产生力矩；
ad、bc两边所受安培力方向如图，将产生力矩．ad、bc边所受安培力的大小均为F＝IBl2，产生的力矩分别为：
Mad=Flaocosθ，Mbc=Flbccosθ．两个力矩的方向相同（困10—17中均为顺时针力矩），合力矩M=Mad＋Mbc＝F（lao＋lbc）cosθ＝IBScosθ，将θ＝600代入，得M=½
IBS．答案：
B
说明：
由此题也导出了单匝通电线圈在磁场所受磁力矩的公式M=IBScosθ．若为N匝线圈，则M＝NIBScosθ．式中S为线圈包围面积，θ为线圈平面与磁场方向的夹角．显然，当θ=00时，即线圈平面与磁场方向平行时，线圈所受磁力矩最大Mmax＝NBIS，当θ＝900，即线圈平面与磁场方向垂直时，线圈所受磁力矩为零．公式也不限于矩形线圈、对称转轴的情况，对任意形状的线圈．任一垂直于磁场的转轴位置都适用．
【例9】通电长导线中电流I0的方向如图所示，边长为2L的正方形载流线圈abcd中的电流强度为I，方向由a→b→c→d．线圈的ab边、cd边以及过ad、bc边中点的轴线OO/都与长导线平行．当线圈处于图示的位置时，ab边与直导线间的距离ala等于2L，且ala与ad垂直．已知长导线中电流的磁场在ab处的磁感强度为B1，在cd处的磁感强度为B2，则载流线圈处于此位置受到的磁力矩的大小为．
ad、bc边所受的磁场力和转轴OO/平行，其力矩为零，ab、cd边受力的方向如图10—21所示，大小分别为F1＝B1I·
2L，F2=B2I·
2L，F1、F2对转轴OO/的力臂分别为L和
L，则两力对转轴的力矩为M=M1＋M2=FlL＋F2
L=IL2（2B1＋
B2）．
IL2（2B1＋
B2）
3．安培力的实际应用
【例10】在原于反应堆中抽动液态金属等导电液时．由于不允许传动机械部分与这些流体相接触，常使用一种电磁泵。
图中表示这种电磁泵的结构。
将导管置于磁场中，当电流I穿过导电液体时，这种导电液体即被驱动。
若导管的内截面积为a×
h，磁场区域的宽度为L，磁感强度为B．液态金属穿过磁场区域的电流为I，求驱动所产生的压强差是多大？
解答:
本题的物理情景是：
当电流I通过金属液体沿图示竖直向上流动时，电流将受到磁场的作用力，磁场力的方向可以由左手定则判断，这个磁场力即为驱动液态金属流动的动力。
由这个驱动力而使金属液体沿流动方向两侧产生压强差ΔP。
故有F=BIh．Δp=F/ah，联立解得Δp＝BI/a
【例11】将两碳棒A,B（接电路）插
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