高考物理知識點：磁場

2016-02-23 11:11:02中國教育在線

　　1.磁場

　　(1)磁場：磁場是存在于磁體、電流和運動電荷周圍的一種物質(zhì)。永磁體和電流都能在空間產(chǎn)生磁場。變化的電場也能產(chǎn)生磁場。

　　(2)磁場的基本特點：磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有力的作用。

　　(3)磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：一切磁現(xiàn)象都可歸結(jié)為運動電荷(或電流)之間通過磁場而發(fā)生的相互作用。

　　(4)安培分子電流假說------在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流即分子電流，分子電流使每個物質(zhì)微粒成為微小的磁體。

　　(5)磁場的方向：規(guī)定在磁場中任一點小磁針N極受力的方向(或者小磁針靜止時N極的指向)就是那一點的磁場方向。

　　2.磁感線

　　(1)在磁場中人為地畫出一系列曲線，曲線的切線方向表示該位置的磁場方向，曲線的疏密能定性地表示磁場的弱強，這一系列曲線稱為磁感線。

　　(2)磁鐵外部的磁感線，都從磁鐵N極出來，進入S極，在內(nèi)部，由S極到N極，磁感線是閉合曲線;磁感線不相交。

　　(3)幾種典型磁場的磁感線的分布：

　　①直線電流的磁場：同心圓、非勻強、距導線越遠處磁場越弱。

　　②通電螺線管的磁場：兩端分別是N極和S極，管內(nèi)可看作勻強磁場，管外是非勻強磁場。

　　③環(huán)形電流的磁場：兩側(cè)是N極和S極，離圓環(huán)中心越遠，磁場越弱。

　　④勻強磁場：磁感應強度的大小處處相等、方向處處相同。勻強磁場中的磁感線是分布均勻、方向相同的平行直線。

　　3.磁感應強度

　　(1)定義：磁感應強度是表示磁場強弱的物理量，在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，受到的磁場力F跟電流I和導線長度L的乘積IL的比值，叫做通電導線所在處的磁感應強度，定義式B=F/IL。單位T，1T=1N/(A·m)。

　　(2)磁感應強度是矢量，磁場中某點的磁感應強度的方向就是該點的磁場方向，即通過該點的磁感線的切線方向。

　　(3)磁場中某位置的磁感應強度的大小及方向是客觀存在的，與放入的電流強度I的大小、導線的長短L的大小無關(guān)，與電流受到的力也無關(guān)，即使不放入載流導體，它的磁感應強度也照樣存在，因此不能說B與F成正比，或B與IL成反比。

　　(4)磁感應強度B是矢量，遵守矢量分解合成的平行四邊形定則，注意磁感應強度的方向就是該處的磁場方向，并不是在該處的電流的受力方向。

　　4.地磁場：地球的磁場與條形磁體的磁場相似，其主要特點有三個：

　　(1)地磁場的N極在地球南極附近，S極在地球北極附近。

　　(2)地磁場B的水平分量(Bx)總是從地球南極指向北極，而豎直分量(By)則南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下。

　　(3)在赤道平面上，距離地球表面相等的各點，磁感強度相等，且方向水平向北。

　　★5.安培力

　　(1)安培力大小F=BIL。式中F、B、I要兩兩垂直，L是有效長度。若載流導體是彎曲導線，且導線所在平面與磁感強度方向垂直，則L指彎曲導線中始端指向末端的直線長度。

　　(2)安培力的方向由左手定則判定。

　　(3)安培力做功與路徑有關(guān)，繞閉合回路一周，安培力做的功可以為正，可以為負，也可以為零，而不像重力和電場力那樣做功總為零。

　　★6.洛倫茲力

　　(1)洛倫茲力的大小f=qvB，條件：v⊥B。當v∥B時，f=0。

　　(2)洛倫茲力的特性：洛倫茲力始終垂直于v的方向，所以洛倫茲力一定不做功。

　　(3)洛倫茲力與安培力的關(guān)系：洛倫茲力是安培力的微觀實質(zhì)，安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。所以洛倫茲力的方向與安培力的方向一樣也由左手定則判定。

　　(4)在磁場中靜止的電荷不受洛倫茲力作用。

　　★★★7.帶電粒子在磁場中的運動規(guī)律

　　在帶電粒子只受洛倫茲力作用的條件下(電子、質(zhì)子、α粒子等微觀粒子的重力通常忽略不計),

　　(1)若帶電粒子的速度方向與磁場方向平行(相同或相反)，帶電粒子以入射速度v做勻速直線運動。

　　(2)若帶電粒子的速度方向與磁場方向垂直，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)，以入射速率v做勻速圓周運動。①軌道半徑公式：r=mv/qB②周期公式：T=2πm/qB

　　8.帶電粒子在復合場中運動

　　(1)帶電粒子在復合場中做直線運動

　　①帶電粒子所受合外力為零時，做勻速直線運動，處理這類問題，應根據(jù)受力平衡列方程求解。

　　②帶電粒子所受合外力恒定，且與初速度在一條直線上，粒子將作勻變速直線運動，處理這類問題，根據(jù)洛倫茲力不做功的特點，選用牛頓第二定律、動量定理、動能定理、能量守恒等規(guī)律列方程求解。

　　(2)帶電粒子在復合場中做曲線運動

　　①當帶電粒子在所受的重力與電場力等值反向時，洛倫茲力提供向心力時，帶電粒子在垂直于磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運動。處理這類問題，往往同時應用牛頓第二定律、動能定理列方程求解。

　　②當帶電粒子所受的合外力是變力，與初速度方向不在同一直線上時，粒子做非勻變速曲線運動，這時粒子的運動軌跡既不是圓弧，也不是拋物線，一般處理這類問題，選用動能定理或能量守恒列方程求解。

　　③由于帶電粒子在復合場中受力情況復雜運動情況多變，往往出現(xiàn)臨界問題，這時應以題目中“最大”、“最高”“至少”等詞語為突破口，挖掘隱含條件，根據(jù)臨界條件列出輔助方程，再與其他方程聯(lián)立求解。