2023年新高二暑期物理衔接讲义 第14讲 磁场的基本性质

第14讲 磁场基本概念 一、磁场 (一)电和磁的联系　磁场 1．磁极之间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引． 2．奥斯特实验：把导线放置在小磁针的上方，通电时磁针发生了转动． 实验意义：奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系． 3． 磁场：磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，是通过磁场发生的，磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的客观存在的物质． (二)磁感线 1．磁场的方向：物理学规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时N极所指方向就是该点磁场的方向． 2．磁感线 (1)定义：在磁场中画出一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致，这样的曲线就叫作磁感线． (2)特点 ①磁感线的疏密表示磁场的强弱．磁场强的地方，磁感线较密；磁场弱的地方，磁感线较疏． ②磁感线某点的切线方向表示该点磁场的方向 (三)安培定则 1．直线电流的磁场 安培定则：如图1甲所示，用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向． 直线电流周围的磁感线分布情况如图乙所示． 2．环形电流的磁场 安培定则：如图2甲所示，让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向． 3．通电螺线管的磁场 安培定则：如图3所示，用右手握住螺线管，让弯曲的四指与螺线管电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向． 用安培定则判断电流磁场的方向 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 环内磁场比环外强，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 【例题1-1】(2021秋·江苏泰州·高二校考期中)下列关于磁场的相关判断和描述正确的是(　　) A．甲图中导线所通电流与受力后导线弯曲的图示符合物理事实 B．乙图表明条形磁铁的磁感线从极出发，到极终止 C．丙图中导线通电后，其正下方小磁针的旋转方向符合物理事实 D．丁图中环形导线通电后，其轴心位置小磁针极向纸面内旋转符合物理事实 【例题1-2】(2022·高二课时练习)为了判断一个未知正负极的蓄电池的极性，某同学将该蓄电池通过电阻跟螺线管连接起来，发现小磁针的N极立即向螺线管偏转，如图所示。用M、N和P、Q分别表示蓄电池和螺线管两极，下列判断正确的是(　　) A．蓄电池M端为正极 B．蓄电池N端为正极 C．螺线管P端为S极 D．螺线管内部磁场方向由P指向Q 【例题1-3】(2021秋·吉林·高二统考学业考试)如图所示，下列各种磁场中可视为匀强磁场的是(　　) A． B． C． D． 【例题1-4】(2023·全国·高三专题练习)如图所示为地磁场磁感线的分布图，下列说法正确的是(　　) A．地球表面磁场的竖直分量在北半球垂直于水平面向下 B．地球表面磁场的竖直分量在南半球垂直于水平面向下 C．地球赤道上方各点处地磁场的磁感应强度相同 D．若地磁场是由于地球带电随地球自转产生的，则地球表面带正电 【例题1-5】(多选题)(2021秋·黑龙江大庆·高二大庆实验中学阶段练习)如图，a、c是水平放置的通电螺线管轴线上的两点，c是螺线管轴线中点，b、d是通电螺线管中垂线上、关于轴线对称的两点，则在该通电螺旋管产生的磁场中下列关于4个点的说法中正确的是(　　) A．c点处的磁感应强度最大 B．b、d两点处的磁感应强度相同 C．b、c两点处的磁感应强度方向相同 D．c点处的磁感应强度方向水平向左 二、磁感应强度 1．电流元：很短一段通电导线中的电流I与导线长度l的乘积Il. 2．定义：一段通电直导线垂直放在磁场中所受的力与导线中的电流和导线的长度的乘积的比值，叫作磁感应强度． 3．定义式：B＝. 4．单位：特斯拉，简称特，符号为T. 5．磁感应强度是表征磁场强弱的物理量． 6．磁感应强度是矢量，它的方向就是该处小磁针静止时N极所指的方向． (注意：)匀强磁场 1．概念：各点的磁感应强度的大小相等、方向相同的磁场． 2．磁感线特点：匀强磁场的磁感线是间隔相等的平行直线． 【例题2-1】(2023春·河南洛阳·高二统考期末)下列有关磁感应强度和磁通量的说法正确的是(    ) A．磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量，它是标量 B．磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量 C．若一小段通电导线在某处所受磁场力为零，则该处的磁感应强度一定为零 D．若通过某一面积的磁通量为零，则该处的磁感应强度