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高中物理磁場知識

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高中物理磁場知識

  在高中物理教學(xué)中,磁場是重點內(nèi)容,需要掌握哪些具體知識要點?下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家?guī)淼母咧形锢泶艌鲋R,希望對你有幫助。

  高中物理磁場知識

  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(dǎo)線越遠處磁場越弱.

 ?、谕娐菥€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.

 ?、軇驈姶艌?磁感應(yīng)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(yīng)強度

  (1)定義:磁感應(yīng)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(dǎo)線,受到的磁場力F跟電流I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值,叫做通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強度,定義式B=F/IL.單位T,1T=1N/(A·m).

  (2)磁感應(yīng)強度是矢量,磁場中某點的磁感應(yīng)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(yīng)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(dǎo)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(dǎo)體,它的磁感應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(dǎo)體是彎曲導(dǎo)線,且導(dǎo)線所在平面與磁感強度方向垂直,則L指彎曲導(dǎo)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(fù),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(dāng)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.

 ?、佘壍腊霃焦剑簉=mv/qB

  ②周期公式: T=2πm/qB

  8.帶電粒子在復(fù)合場中運動

  (1)帶電粒子在復(fù)合場中做直線運動

 ?、賻щ娏W铀芎贤饬榱銜r,做勻速直線運動,處理這類問題,應(yīng)根據(jù)受力平衡列方程求解.

 ?、趲щ娏W铀芎贤饬愣ǎ遗c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(fù)合場中做曲線運動

 ?、佼?dāng)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(yīng)用牛頓第二定律、動能定理列方程求解.

  ②當(dāng)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(fù)合場中受力情況復(fù)雜運動情況多變,往往出現(xiàn)臨界問題,這時應(yīng)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.

  高中物理磁場典型例題

  高中物理易錯題點

  要認(rèn)清“機械波與電磁波(包括光波)”、“泊松亮斑”與“牛頓環(huán)”的區(qū)別

  機械波與電磁波(包括光波),雖然都是波,都是能量傳播的一種形式,都具有干涉、衍射(橫波還有偏振)特性,但它們也還有本質(zhì)上的區(qū)別,如:

  (1)機械波由做機械振動的質(zhì)點相互聯(lián)系引起的,所以它傳播必須依賴介質(zhì),而電磁波(包括光波)是由振蕩的電場與振蕩的磁場(注意,是非均勻變化的)引起的,所以它的傳播不需要依靠質(zhì)點,可以在真空中傳播;

  (2)機械波從空氣進入水等其它介質(zhì)時,速度將增大,而電磁波(包括光波)剛好相反,它在真空中傳播速度最大,機械波不能在真空中傳播;

  (3)機械波有縱波與橫縱,而電磁波就是橫波,具有偏振性;

  [注]:兩列波發(fā)生干涉時,必要有一點條件(即頻率相同),產(chǎn)生干涉后,振動加強的點永遠加強,反之振動減弱的點永遠減弱。

  “泊松亮斑”與“牛頓環(huán)”的區(qū)別這兩個重要光學(xué)現(xiàn)象,非常相似,都是圓開圖像,但本質(zhì)有區(qū)別。

  泊松亮斑:當(dāng)光照到不透光的小圓板上時,在圓板的陰影中心出現(xiàn)的亮斑(在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán))。這是光的衍射現(xiàn)象;

  牛頓環(huán):是用一個曲率半徑很大的凸透鏡的凸面和一平面玻璃接觸,在日光下或用白光照射時,可以看到接觸點為一暗點,其周圍為一些明暗相間的彩色圓環(huán);而用單色光照射時,則表現(xiàn)為一些明暗相間的單色圓圈。這些圓圈的距離不等,隨離中心點的距離的增加而逐漸變窄。這是光的干涉現(xiàn)象。

  關(guān)于“多普勒效應(yīng)”、“電流的磁效應(yīng)”、“霍爾效應(yīng)”、“光電效應(yīng)”、“康普頓效應(yīng)”的比較

  這幾種重要物理效應(yīng),分散在課本中,我們可以集結(jié)到一起進行綜合比較:

  多普勒效應(yīng):這是聲學(xué)中的一種現(xiàn)象,即聲源向觀察靠近時,觀察者將聽到聲源發(fā)出的頻率變高,反之背離觀察者頻率將變低。

  電流的磁效應(yīng):就是通電導(dǎo)線或?qū)щ娐菪苤車a(chǎn)生磁場的現(xiàn)象。

  霍爾效應(yīng):就是將載流導(dǎo)體放在一勻強磁場中,當(dāng)磁場方向與電流方向垂直時,導(dǎo)體將在與磁場、電流的垂直方向上形成電勢差(也叫霍爾電壓),這個現(xiàn)象就稱之為霍爾效應(yīng)。

  光電效應(yīng):就是將一束光(由一定頻率的光子組成的)照射到某金屬板上,金屬板表面立即會有電子逸出的現(xiàn)象(這種電子稱之為光電子)。這一效應(yīng)不僅說明光具有粒子性還說明光子具有能量。

  康普頓效應(yīng):就是當(dāng)光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用而向不同方向傳播,這種散射現(xiàn)象中,人們發(fā)現(xiàn)光的波長發(fā)生了變化。這一現(xiàn)象叫康普頓效應(yīng),它不僅說明光具有粒子性有能量外還說明光具有動量。
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