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一对一高二物理学校

发布于:2022-04-02 13:39:34

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高二物理知识点总结:磁场及其描述

所谓磁场,就是指存在磁力作用的空间。磁场是物质存在的基本形式之一,它存在于磁体周围空间、运动电荷周围空间以及电流周围空间。小编准备了高二物理知识点总结,具体请看以下内容。

1.对磁感应强度的理解

【例1】以下说法正确的是(  )

A.电流元在磁场中受磁场力为F,则B= ,电流元所受磁场力F的方向即为该点的磁场方向

B.电流元在磁场中受磁场力为F,则磁感应强度可能大于或等于

C.磁场中电流元受磁场力大的地方,磁感应强度一定大

D.磁感应强度为零的地方,一小段通电直导线在该处一定不受磁场力

【解析】判断磁感应强度的大小,需在电流元受力最大的前提下进行,且电流元受磁场力方向与该点磁场方向垂直,故A错,B对.电流元在磁场中所受磁场力与其放置的位置有关,电流元受力大的地方磁感应强度不一定大,故C错.

【答案】BD

【思维提升】(1)准确理解公式B= 成立的条件是B⊥I,即受力最大的前提是解题的关键;

(2)准确理解磁感应强度的大小、方向是由磁场本身的性质决定的,不能说B与F成正比、与IL的乘积成反比.

【拓展1】一根导线长0.2 m,通有3 A的电流,垂直磁场放入磁场中某处受到的磁场力是6x10-2 N,则该处的磁感应强度大小B为 0.1 T;如果该导线的长度和电流都减小一半,则该处的磁感应强度大小为 0.1 T.若把这根通电导线放入磁场中的另外一点,所受磁场力为12x10-2 N,则该点磁感应强度大小为 ≥0.2 T.

【解析】通电导线垂直放入磁场中,由定义式得

B= = T=0.1 T

某点的磁感应强度由磁场本身决定,故B=0.1 T

当通电导线在某处所受磁场力一定,将其垂直放入时,对应的B最小.

Bmin= = T=0.2 T,故B′≥0.2 T

2.安培定则的应用

【例2】当S闭合时,在螺线管内部的一根小铁棒被磁化,右端为N极.试判断通电螺线管的极性和电源的极性,这时用绝缘线悬挂的小通电圆环将怎样运动(俯视)?

【解析】小磁针(本题中为磁化后的软铁棒)静止时N极的指向为该点的磁场方向,在螺线管内部磁感线由S极到N极,故螺线管内右端为N极.再根据安培定则及等效法确定电源右端为负极,左端为正极,小通电圆环顺时针转动(同时靠近螺线管).

【思维提升】明确磁场方向,小磁针N极受力方向(或静止时N极指向)、磁感线在该点的切线方向及磁感应强度B的方向是同一个方向.明确磁感线在磁体外部是由N极到S极,在内部是由S极到N极的闭合曲线.

【拓展2】弹簧秤下挂一条形磁棒,其中条形磁棒N极的一部分位于未通电的螺线管内,如图所示.下列说法正确的是( AC )

A.若将a接电源正极,b接负极,弹簧秤示数将减小

B.若将a接电源正极,b接负极,弹簧秤示数将增大

C.若将b接电源正极,a接负极,弹簧秤示数将增大

D.若将b接电源正极,a接负极,弹簧秤示数将减小

【解析】条形磁铁在本题中可以看做小磁针,当a接电源正极时,条形磁铁的N极方向与螺线管的磁感线方向相反,相互排斥,示数减小,A对,B错;同理C对,D错.[ks5u.com]

3.安培定则与磁感应强度的矢量性

【例3】如图所示,互相绝缘的三根无限长直导线的一部分ab、cd、ef组成一个等边三角形.三根导线通过的电流大小相等,方向如图所示.O为三角形的中心,M、N分别为O关于ab、cd的对称点.已知三电流形成的合磁场在O点的磁感应强度的大小为B1,在M点的磁感应强度大小为B2,此时合磁场在N点的磁感应强度的大小为    .若撤去ef中的电流,而ab、cd中电流不变,则N点的磁感应强度大小为    .

【解析】设每根电流线在O点产生的磁感应强度大小为B0,ef、cd在M点产生的磁感应强度大小为B0′,则在O点有B1=B0 ①

在M点有B2=2B0′+B0 ②

在N点有BN=B0=B1

撤去ef中的电流后,在N点有BN′=B0+B0′ ③

由①②③式解得BN′=

【答案】B1;

【思维提升】直线电流的磁场方向由安培定则确定,直线电流的磁场强弱与电流I的大小及位置有关,充分利用“对称性”是解本题的关键.

【拓展3】三根平行的直导线,分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点,如图所示,现使每条通电导线在斜边中点O所产生的磁感应强度的大小为B.则该处的实际磁感应强度的大小和方向如何?

【解析】根据安培定则,I1与I3在O点处产生的磁感应强度相同,I2在O点处产生的磁感应强度的方向与B1(B3)相垂直.又知B1、B2、B3的大小均为B,根据矢量的运算可知O处的实际磁感应强度的大小B0= ,方向三角形平面内与斜边夹角θ;=arctan 2,如图所示.

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【例4】如图所示,电流从A点分两路通过环形支路再汇合于B点,已知两个支路的金属材料相同,但截面积不相同,上面部分的截面积较大,则环形中心O处的磁感应强度方向是 (  )

A.垂直于环面指向纸内 B.垂直于环面指向纸外

C.磁感应强度为零 D.斜向纸内

【错解】根据磁感应强度的矢量性,在O点场强很有可能选择C或D.

【错因】对于两个支路的电流产生的磁场在O点的磁场的大小没作认真分析,故选择C,有时对方向的分析也不具体,所以容易选择D.

【正解】两个支路在O处的磁感应强度方向均在垂直于圆环方向上,但上面支路的电流大,在O处的磁感应强度较大,故叠加后应为垂直于纸面向里,选择A.

【答案】A

【思维提升】认真审题,结合电路的结构特点,分析电流的大小关系,利用矢量合成原理分析O处的磁感应强度方向.

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