高中物理選修3-1磁場(chǎng)知識(shí)點(diǎn)及習(xí)題

1、一、一、磁場(chǎng)磁場(chǎng)知識(shí)要點(diǎn)知識(shí)要點(diǎn)1.磁場(chǎng)的產(chǎn)生⑴磁極周圍有磁場(chǎng)。⑵電流周圍有磁場(chǎng)（奧斯特）。安培提出分子電流假說（又叫磁性起源假說），認(rèn)為磁極的磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)都是由電荷的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。（不等于說所有磁場(chǎng)都是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的。）⑶變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)（麥克斯韋）。2.磁場(chǎng)的基本性質(zhì)磁場(chǎng)對(duì)放入其中的磁極和電流有磁場(chǎng)力的作用(對(duì)磁極一定有力的作用；對(duì)電流只是可能有力的作用，當(dāng)電流和磁感線平行時(shí)不受磁場(chǎng)力作用)。這一點(diǎn)應(yīng)該跟電場(chǎng)的基本性

2、質(zhì)相比較。3.磁感應(yīng)強(qiáng)度（條件是勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，或ΔL很小，并且L⊥B）。ILFB?磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量。單位是特斯拉，符號(hào)為T，1T=1N(A?m)=1kg(A?s2)4.磁感線⑴用來形象地描述磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁場(chǎng)方向和強(qiáng)弱的曲線。磁感線上每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，也就是在該點(diǎn)小磁針靜止時(shí)N極的指向。磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。⑵磁感線是封閉曲線（和靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線不同）。⑶要熟記常見的幾種磁場(chǎng)的磁感線：⑷安培定則（右手螺旋定則）：對(duì)直導(dǎo)

3、線，四指指磁感線方向；對(duì)環(huán)行電流，大拇指指中心軸線上的磁感線方向；對(duì)長直螺線管大拇指指螺線管內(nèi)部的磁感線方向。5.磁通量如果在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)與磁場(chǎng)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(gè)面的磁通量，用Φ表示。Φ是標(biāo)量，但是有方向（進(jìn)該面或出該面）。單位為韋伯，符號(hào)為Wb。1Wb=1T?m2=1V?s=1kg?m2(A?s2)?？梢哉J(rèn)為磁通量就是穿過某個(gè)面的磁感線條數(shù)。在勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感線垂直于平面的情況下，

4、B=ΦS，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度又叫磁通密度。在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)B與S的夾角為α?xí)r，有Φ=BSsinα。地球磁場(chǎng)通電直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)通電環(huán)行導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)桿長也為L，質(zhì)量為m，水平放在導(dǎo)軌上。當(dāng)回路總電流為I1時(shí)，金屬桿正好能靜止。求：⑴B至少多大？這時(shí)B的方向如何？⑵若保持B的大小不變而將B的方向改為豎直向上，應(yīng)把回路總電流I2調(diào)到多大才能使金屬桿保持靜止？解：畫出金屬桿的截面圖。由三角形定則可知，只有當(dāng)安培力方向沿導(dǎo)軌平面向上時(shí)安培力才最小，B也

5、最小。根據(jù)左手定則，這時(shí)B應(yīng)垂直于導(dǎo)軌平面向上，大小滿足：BI1L=mgsinα，B=mgsinαI1L。當(dāng)B的方向改為豎直向上時(shí)，這時(shí)安培力的方向變?yōu)樗较蛴?，沿?dǎo)軌方向合力為零，得BI2Lcosα=mgsinα，I2=I1cosα。（在解這類題時(shí)必須畫出截面圖，只有在截面圖上才能正確表示各力的準(zhǔn)確方向，從而弄清各矢量方向間的關(guān)系）。例6：如圖所示，質(zhì)量為m的銅棒搭在U形導(dǎo)線框右端，棒長和框?qū)捑鶠長，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向

6、下。電鍵閉合后，在磁場(chǎng)力作用下銅棒被平拋出去，下落h后落在水平面上，水平位移為s。求閉合電鍵后通過銅棒的電荷量Q。解：閉合電鍵后的極短時(shí)間內(nèi)，銅棒受安培力向右的沖量FΔt=mv0而被平拋出去，其中F=BIL，而瞬時(shí)電流和時(shí)間的乘積等于電荷量Q=I?Δt，由平拋規(guī)律可算銅棒離開導(dǎo)線框時(shí)的初速度，最終可得。hgstsv20??hgBLmsQ2?三、洛倫茲力三、洛倫茲力知識(shí)要點(diǎn)知識(shí)要點(diǎn)1.洛倫茲力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)力叫洛倫茲力，它是安

7、培力的微觀表現(xiàn)。計(jì)算公式的推導(dǎo)：如圖所示，整個(gè)導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力（安培力）為F安=BIL；其中I=nesv；設(shè)導(dǎo)線中共有N個(gè)自由電子N=nsL；每個(gè)電子受的磁場(chǎng)力為F，則F安=NF。由以上四式可得F=qvB。條件是v與B垂直。當(dāng)v與B成θ角時(shí)，F(xiàn)=qvBsinθ。2.洛倫茲力方向的判定在用左手定則時(shí)，四指必須指電流方向（不是速度方向），即正電荷定向移動(dòng)的方向；對(duì)負(fù)電荷，四指應(yīng)指負(fù)電荷定向移動(dòng)方向的反方向。3.洛倫茲力大小的計(jì)算帶電粒子在勻

8、強(qiáng)磁場(chǎng)中僅受洛倫茲力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力充當(dāng)向心力，由此可以推導(dǎo)出該圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式和周期公式：BqmTBqmvr?2??4.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)⑴穿過矩形磁場(chǎng)區(qū)。一定要先畫好輔助線（半徑、速度及延長線）。偏轉(zhuǎn)角由sinθ=LR求出。側(cè)移由R2=L2(Ry)2解出。經(jīng)歷時(shí)間由得出。Bqmt??注意，這里射出速度的反向延長線與初速度延長線的交點(diǎn)不再是寬度線段的中點(diǎn)，這點(diǎn)與帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)結(jié)論不同?、拼┻^圓形磁場(chǎng)區(qū)