第10讲磁场和复合场

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1、学科:物理年级：高三版本：冲刺版期数：2339本周教学内容：第10讲磁场和复合场考纲要求1.掌握直线电流、环形电流、通电螺线管、条形磁铁、蹄形磁铁等所产生的磁场分布情况，能灵活应用安培定则解答有关问题。2.深刻理解磁感应强度、磁感线、磁通量的物理含义。3.灵活应用左手定则和安培力计算公式定量解决有关磁场对电流作用力的问题（限和I平行和垂直两类）。4.熟练掌握洛仑兹力及其变化规律，灵活解决各类带电粒子在磁场及其它复合场中的运动类问题（即与平行和垂直两类）。知识结构热点导析1.磁场的主要内容磁场的主要内容可概括成

2、一个工具（磁感线）、两个物理量（磁感强度和磁通量）、两个定则（安培定则和左手定则），两个力（安培力、洛仑兹力）。其中带电粒子在有边界和无边界磁场区域中的运动及其规律、带电粒子在复合场中的运动及其规律是本单元内容的重点和难点。2.磁场和电场都是客观存在的一种特殊物质，它们之间更多地存在着比较和区别磁场存在于运动电荷周围，电场存在于电荷周围；磁场只对运动电荷（含电流和磁铁）有作用，电场对电荷有作用；用磁极受力定义方向、电流无受力定义大小，用检验电荷+q受力来定义大小和方向；磁感线闭合，电场线不闭合。电磁场可共存于

3、同一空间。3.有关方向定则通电直导线、圆形电流和螺线管用周围磁场分布情况均用安培定则来判定，通电直导线、圆形电流和螺线管等受力方向用左手定则来判定。不能简单理解为来和安培定则，求力用左手定则，而应把、、、各量间因果关系辩清晰，I为原因，为产生的结果的用安培定则；、为原因，FB（或受力后运动）为结果的，用左手定则，运动为原因、感应电流为结果的用右手定则。判定由和I（或运动电荷）而导致的FB（fB）方向时，可用左手定则，且B（B）的方向在空间立体上一定垂直和I两线（与两线）决定的平面，在此基础上再用左手定则判定确

4、切方向更易正确解答。4.磁通量和磁力矩单匝线圈和n匝线圈放在垂直线圈平面的匀强磁场中，磁通量场为B·S（B为磁感强度、S为线圈所围面积）。若在线圈中通有电流I，则在磁场中转过90°后所受磁力矩分别为BIS和nBIS。5.带电粒子在复合场中受力及运动首先带电粒子在复合场中运动规律广泛应用于近代物理的许多实验装置中，如回旋加速器、质谱仪、磁流体发电机、电磁流量计、速度选择器等。其次，应明确：研究复合场中带电粒子的运动规律首先要分析初速度和运动过程中加速度（受力）情况。在受力分析的过程中应将重力（是否考虑）、电场力

5、、洛仑兹力等作为力学中按性质来命名的力首先进行讨论。再次，应明确：不管带电粒子做的是圆周运动还是一般曲线运动，洛仑兹力永远不做功，但洛仑兹力的变化与否可间接影响到重力、电场力等力的做功情况。最后，因为电磁学物理量及单位比较复杂，而且数值往往相差悬殊，因此计算有关结果时，应先进行字母运算，简化后最后再代入数据。也可这样讲，力学问题的基本思路和求解方法在本单元中广泛适用。典型例析【例1】如图5-10-1所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN垂直于纸面向外运动，可

6、以（）A.将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极B.将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极C.将a、d端接在电源正极，b、c端在电源负极D.将a、c端接在交流电源的一端，b、d接在交流电源的另一端【解析】本题为1997年上海高考试题将a接正极b接负极，电流方向为M→N，c接正极d接负极，由右手螺旋定则可知，线圈上端为N极。由左手定则判定MN向外运动，A正确。b接在正极时电流方向为N→M，d接正极由右手螺旋定则可知线圈下端为N极，因此由左手定则可判断MN向外运动，B正确。a接正极电流方向为M→N，d

7、接正极可知线圈下端为N极，由左手定则可判定MN向里运动，C错误。MN中与线圈中虽然通的都是交流电，但由于ab与cd是并联接在电源上，当电流为M→N时，线圈中电流为c→d，而当电流为N→M时，线圈中电流为d→c，由以上判定A、B的方法可判定D正确。【说明】该题属于右手螺旋定则与左手定则结合应用的题，这在一些题中经常出现，先由右手螺旋定则判定磁场方向，再由左手定则判定受力方向。【例2】一劲度系数为k的轻质弹簧，下端挂有一匝数为n的矩形线框abcd。bc边长为l。线框的下半部处在匀强磁场中，磁感强度大小为B，方向与

8、线框平面垂直，在图5-10-2中，垂直于纸面向里，线框中通以电流I，方向如图所示。开始时线框处于平衡状态，令磁场反向，磁感强度的大小仍为B，线框达到新的平衡。在此过程中线框位移的大小Δx，方向。【解析】本题为1999年广东高考试题设线圈的质量为m，当通以图示电流时，弹簧的伸长量为x1,线框处于平衡状态，所以kx1=mg-nBIl。当电流反向时，线框达到新的平衡，弹簧的伸长量为x2,由平衡条件可知kx