2018届高中物理一轮复习基础知识手册 第十章 磁场 含答案

第十章磁场

知能图谱

磁场

实验描述：小磁针或电流检验 物理量描述：磁感应强度 描述方法 直观描述：磁感线 方向的描述：安培定则 磁场的描述 条形磁体的磁场 蹄形磁体的磁场 通电直导线的磁场 常见磁场 环形电流的磁场 通电螺线管的磁场 磁现象的电本质 地磁场 运动电荷产生的磁场 磁电式电表的原理 对电流的作用——安培力 大小：F＝BIL 方向：用左手定则判断 磁场的作用 大小：F＝Bqv 对运动电荷的作用——洛伦兹力 方向：用左手定则判断 粒子速度选择器 质谱仪 磁场的应用 磁流体发电机 回旋加速器 一、磁场的产生、描述及电本质

知识能力解读

知能解读（一）磁场

1.定义：磁体或电流周围存在的一种特殊物质。

2.基本性质：对放入其中的磁体和电流有力的作用。磁体与磁体、电流与磁体、电流与电流之间都是通过磁场发生作用的。 3.产生：（1）磁体能产生磁场；（2）电流能产生磁场。

4.方向：小磁针静止时N极的指向或小磁针N极的受力方向就是该点的磁场方向。 知能解读（二）电流的磁效应——奥斯特实验

奥斯特通过实验发现，水平电流在小磁针的正上方或正下方，且电流方向沿南北方向时，小磁针产生明显偏转，如图所示。

说明：

奥斯特实验首次揭示了电与磁之间的联系。 知能解读（三）地磁场

1.定义：地球是一个巨大的磁体，地球由于本身具有磁性而在其周围形成的磁场叫做地磁场。 2.地球的磁场与条形磁体的磁场相似，其主要特点有三个

（1）地磁场的N极在地球的南极附近，S极在地球的北极附近；地理的两极与地磁场的两极并不重合，其磁感线分布如图所示。

（2）在地球周围，地磁场磁感应强度B的水平分量Bx总是从地球南极指向地球北极，而竖直分量By在南半球向上，在北半球向下。

（3）在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平向北。 3.磁偏角：水平放置的小磁针的指向跟地理子午线之间有一个交角，这个交角叫做磁偏角。 知能解读（四）磁感应强度

1.定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力F根电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫做在该处的磁感应强度。用符号B表示。 2.定义式：B?F。 IL3.物理意义：描述磁场的强弱和方向的物理量。 4.单位：特斯拉，符号为T。1 T＝1 N/(A·m)。 5.性质

（1）矢量性：在磁场某处，小磁针静止时N极的指向即该处磁感应强度的方向，简称磁场方向。即该点的磁感线的切线方向。

（2）叠加原理：当空间中某点处有多个磁场相叠加时，合磁感应强度按适量合成的平行四边形定则求解。 说明：B?F是定义式，不是决定式。B的大小、方向由磁场本身决定，与该处是否放通电IL导线无关。

知能解读（五）磁感线

1.定义：在磁场中画一些有向曲线，曲线上任一点的切线方向跟该点的磁感应强度方向相同，这样的曲线叫做磁感线。 2.特点

（1）磁感线是为了形象描述磁场的分布而假设的，实际上不存在。 （2）磁感线上任一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同。

（3）同一磁场中磁感线的密疏程度表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强，反之，磁感线越疏的地方磁场越弱。

（4）任何两条磁感线都不相交、不相切。

（5）磁感线都是闭合曲线。磁感线在磁体外部从N极到S极，在磁体内部从S极到N极。 知能解读（六）三种常见的电流的磁场 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图

直线电流 以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱 环形电流 内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏 通电螺线管 内部磁场为匀强磁场，且比外部强，方向由S极指向N极，外部磁场类似条形磁体的磁场，方向由N极指向S极 说明：

（1）应用安培定则判定电流的磁场时，对直线电流判定的是导线之外空间磁场的方向，对环形电流和通电螺线管判定的是线圈轴线上磁场的方向。

（2）放置在螺线管内的小磁针受力方向按磁感线方向判断，不能根据螺线管的极性判断。 知能解读（七）安培分子电流假说 1.内容

安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，分子的两侧相当于两个磁极。 2.对磁现象的解释

一条铁棒未被磁化的时候，内部分子电流的取向是杂乱无章的，它们的磁场相互抵消，对外不显磁性。当铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流的取向变得大致相同，铁棒被磁化，两端对外界显示出较强的磁作用，形成磁极，铁棒就被磁化了。 3.磁现象的电本质

磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由运动电荷产生的。 知能解读（八）磁通量

1.定义：磁感应强度B与垂直于磁场方向的平面面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量，用Φ表示。

2.公式：Φ＝BS。

公式Φ＝BS适用于匀强磁场，并且磁感线要与平面垂直；若磁感线与平面不垂直，则公式中的面积S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积，即Φ＝BScos α，其中α为S与垂直于B的平面的夹角。

3.单位：在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，符号为“Wb”，且1Wb?1T?m。 4.磁通量的变化：????2??1，即其数值等于始、末状态穿过某个平面磁通量的差值。 5.磁通量是标量，有正负，若规定磁感线从正面穿入时磁通量为正，则磁感线从反面穿入时磁通量为负，因此，当磁感线同时从相反方向穿过同一平面时，磁通量等于穿过平面的磁感线净条数。

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方法技巧归纳

方法技巧（一）安培定则的应用技巧 方法指导：

（1）分清“因”和“果”：在判定直线电流的磁场的方向时，拇指指向“原因”——电流方向；四指指向“结果”——磁场绕向。在判定环形电流磁场方向时，四指指向“原因”——电流绕向；拇指指向“结果”——环内沿中心轴线的磁感线方向，即指向N极。

（2）优先采用整体法：一个任意形状的电流（如三角形、矩形）的磁场，从整体效果上可等效为环形电流的磁场。再根据安培定则确定磁场的方向，即磁感线的方向。 方法技巧（二）磁通量的计算方法

方法指导：当计算某个面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于穿过这个平面的磁通量。磁通量的正、负号并不表示磁通量的方向，它的符号仅表示磁感线的贯穿方向。

（1）在匀强磁场中，当B⊥S时，Φ＝BS，当B与S不垂直时，??BS?，S?为面积S在垂直于磁感线方向的投影。

（2）若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁感线条数为?1，反向磁感线条数为?2，则磁通量???1??2。

方法技巧（三）磁场的叠加

方法指导：空间中的磁场通常会是多个磁场的叠加，磁感应强度是矢量，可以通过平行四边形定则进行计算或判断。

易错易混辨析

易错易混：磁感线和静电场中电场线的区分 辨析：磁感线与电场线的比较 相似点 引入目的 密疏程度 切线方向 能否相交 不同点 磁感线 场的强弱 场的方向 不能相交 闭合曲线，无起点和终点 起于正电荷或无穷远，终于无穷远或负电荷 高考能力培养 高考能力（一）考纲解读

内容 磁场、磁感线、磁感应强度 通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 磁通量 高考能力（二）能力培养 1.理解能力 2.推理能力

二、磁场对通电导线的作用——安培力

知识能力解读

知能解读（一）安培力

电场线 形象描述场面引入的假想线，实际不存在 要求 Ⅰ Ⅰ Ⅰ 考纲解读 认识基本概念及特点，并能简单应用 能应用安培定则判断电流方向和磁场方向的关系 了解磁通量的概念，并能进行简单计算

1.定义：通电导线在磁场中所受的力叫做安培力。 2.大小：在匀强磁场中，长为L的导体，通入电流I。 （1）若磁场和电流垂直：F＝BIL。 （2）若磁场和电流平行：F＝0。

（3）若磁场和电流成θ角，如图所示，则F＝BILsinθ。

3.方向：安培力的方向用左手定则判断（如图所示。）

伸开左手，使拇指根其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。 说明

安培力的方向总垂直于磁感线和通电导线所在的平面，既与磁感应强度方向垂直，又与电流方向垂直，而磁场与电流方向不一定垂直。 知能解读（二）磁电式仪表——电流表 1.用途：测定电流的强弱和方向。 2.结构

如图所示，①蹄形磁铁、②圆柱形铁芯、③铝框、④线圈、⑤螺旋弹簧、⑥指针。其主要部件是蹄形磁铁和可转动线圈。

3.原理

（1）磁场特点：蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的。

（2）安培力特点：导线框平面始终与磁感线平行，安培力的大小始终与电流成正比，方向始终与磁场垂直，如图所示。

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