高考物理知识点磁场
考试点
基概念
磁场磁感线（三合）
1磁场源：磁铁电流变化电场
2磁场基性质：放入中磁铁电流力作
3磁场方（矢量）
方规定：磁针北极受力方磁针静止时N极指
4磁感线：切线～～磁针北极～～磁场方
球磁场 通电直导线周围磁场 通电环行导线周围磁场
5典型磁场——磁铁磁场电流磁场（安培定（右手螺旋定））
6磁感线特点： ① 客观存② 外部N极出发S部S极N极③ 闭合相交④ 描述磁场方强弱
二．磁通量（Φ 韦伯 Wb 标量）
通磁场中某面积磁感线条数称磁通量磁通
二．磁通密度（磁感应强度B 特斯拉T 矢量）
：通垂直磁感线方单位面积磁感线条数磁通密度
1 T 1 Wb m2
N
S
方：B方磁感线切线方
意义：1描述磁场方强弱
2场身性质决定
三．匀强磁场
1定义：B方处处相磁感线行等距
2源：①距离异名磁极间
②通电螺线条形磁铁部边缘外
四．解磁场强弱
L
永磁铁――10 －3 T电机变压器铁芯中――08～14 T
超导材料电流产生磁场――1000T球表面附――3×10－5～7×10－5 T
较两面磁通关系果底面绕轴L旋转磁通量变化？
Ⅱ 磁场电流作——安培力
．安培力方 ——（左手定）伸开左手拇指四指面四指垂直磁感线穿入手心四指指电流流时拇指方导线受安培力方（里外表示方法（类射箭））
力外
B
I
F
规律：（1）左手定
（2）F⊥B F⊥IF垂直BI决定面BI定垂直
力外
受力
安培力磁场方电流方关两者夹角900时力夹角00时力＝0猜想90度0度力样变化
二．安培力：匀强磁场B ⊥ I 时F ＝ B I L
匀强磁场中通电导线磁场方垂直时电流受安培力等磁感应度B电流I导线长度L三者积
非匀强磁场中公式F＝BIL似适短段通电导线
三．磁感应强度种定义
B
B
匀强磁场B ⊥ I 时
练
磁场安培力（×）
磁场强方安培力定（×）
磁感线越密方安培力越（×）
判断安培力方
Ⅲ电流间相互作等效长度
转 时
．电流间相互作
转 时
F
吸引
F
排斥
F
总结：通电导线转电流趋势
α
α
β
β
L
二．等效长度
推导：
水方：左＝F1 sinα ＝ BIL1 sin α ＝ B I h
右＝F2 sinβ ＝ BIL2 sin β ＝ B I h
水方衡
竖直方：左导 F1 cos α ＝ BIL1 cos α
右导 F2 cos β ＝ BIL2 cos β
F ＝ B I L
N
S
a d
b c
L2
L1
a
b
θ
推广：等效长度导线两端连线长度
．洛伦兹力方——左手定：
四指指正电荷运动方负电荷运动反方
拇指指洛伦兹力方
f ⊥ B f ⊥ v
v
F
F
v
v
力里
4qvB三者三反f变
两反f反变
（1）电荷静止f＝0（2）v∥Bf＝0（3）v⊥Bf
A B
二．洛伦兹力
已知：I ⊥ B匀强导线截面积s
电荷电量q电荷定移动速率v
单位体积电荷数n导线长度L
⊥
：
三．洛伦兹力做功
1判断三种粒子电荷正负
2三完全相金属带电球高度时落
（1）落速度V1 ＝ V3 ＜ V2 （2）落时间 t1 ＝ t2 ＜ t3
v
F
f 2eBv
E
B
四带 电 粒 子 圆 周 运 动
1运动状态
匀速圆周运动
v ⊥ 匀强B忽略重力
f ⊥ v洛伦兹力做功速率变
f ＝ q v B充心力
2．轨道半径周期
半径
周期
周期速率关确定磁场周期取决荷质
五电流表构造：
蹄形磁铁铁芯间磁场均匀福分布．
（2）铝框绕线囵铝框转轴装两螺旋弹簧指针．
六安培分子电流假说
导体中电流量电子定移动形成电流周国磁场电流磁场应该电荷运动产生．磁铁磁场否电荷运动产生呢？
安培提出磁铁中分子原存着种环形电流分子电流分子电流物质微粒成微磁体．
磁铁分子电流取致相时外显磁性磁铁分子电流取杂乱章时外显磁性
代原子结构理证实分子电流存．
根物质微观结构理微粒原子原子核核外电子组成原子核带正电核外电子带负电电子库仑力作绕核高速旋转形成分子电流．见磁铁电流磁场质运动电荷产生
三种场力特点
1重力特点：mg方竖直做功路径关带电粒子质量起讫点高度差关
2电场力特点：qE方E方电荷种类关做功路径关带电粒子带电量起终点电势差关
3洛伦兹力特点：带电粒子速度磁感应强度带电量速度磁感应强度间夹角关方垂直BV决定面带电粒子磁场中做什运动洛伦兹力做功
速度选择器原理
U
加速电场
带电粒子束
V
◎
◎
＋
－
偏转电场E
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
偏转磁场B
＋q
S2
S1
1原理图
＋
V
f
F
2带电粒子受力特点：电场力F洛仑兹力f方相反
3带电粒子匀速通速度选择器条件：带电粒子匀速通速度选择器指粒子S1水射入直线匀速通叠加场区S2水射出
力角度电场力F洛仑兹力f衡 推出
二．质谱仪——分离位素测定荷质仪器
速度选择器种带电粒子射入偏转磁场（B′）电性荷质粒子会沉积方．qEqvB s2R联立粒子荷质
沉积处离出口距离s成反．
三磁流体发电机
磁流体发电——高速等离子流射入行板中间匀强磁场区域洛仑兹力作正负电荷分聚集AB两板板间形成电场．板间电场电荷作力等电荷受洛仑兹力时两板间形成定电势差．合电键S负载供电．
d
·
·
b
a
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
导电
液体
qvBqE UEd两板间电势差（电源电动势）εUvBd．决定两板间距板间磁感强度入射离子速度．
四电磁流量计
图示电磁流量计示意图直径d非磁性材料制成圆形导导电液体流动磁感应强度B匀强磁场垂直液体流动方穿段圆形道测壁ab两点电势差U试求中液体流量Q少m3s
解
五霍尔效应
h
d
B
I
A
A’
图示厚度h宽度d导体板放垂直磁感应强度B匀强磁场中电流通导体板时导体板侧面A侧面A’会产生电势差种现象称霍尔效应实验表明磁场太强时电势差U电流IB关系：式中例系数K称霍尔系数
霍尔效应解释：外部磁场洛仑兹力运动电子聚集导体板侧导体板侧会出现余正电荷形成横电场横电场电子施加洛仑兹力方相反静电力静电力洛仑兹力达衡时导体板两侧间会形成稳定电势差
六测定电子荷
阴极
—
阴极＋
C
A
B
D
E
＋
－
·
F
实验中汤姆生采图示阴极射线电子枪C出电子AB间电场加速水射入长度LDE行板间接着荧光屏F中心出现荧光斑DE间加方场强E匀强电场电子偏转果利通电线圈DE电场区加垂直纸面磁感应强度B匀强磁场（图中未画出）荧光斑恰回荧光屏中心接着掉电场电子偏转偏转角θ
七回旋加速器
（1）关物理学史知识回旋加速器基结构原理
1932年美国物理学家应带电粒子磁场中运动特点发明回旋加速器原理图示A0处带正电粒子源发出带正电粒子速度v0垂直进入匀强磁场磁场中匀速转动半周期达A1时A1 A1处造成电场粒子加速速率v0增加v1然粒子v1磁场中匀速转动半周期达A2时A2 A2处造成电场粒子次加速速率v1增加v2继续粒子A A交界面时加速速度断增加带电粒子磁场中作匀速圆周运动周期达断加速目A A加周期T交变电压T电
实际应中回旋加速两D形金属盒做外壳两D形金属盒分充交流电源两极时金属盒带电粒子起静电屏蔽作金属盒屏蔽外界电场盒电场弱样保证粒子盒受磁场力作做匀速圆周运动
（2）带电粒子D形金属盒运动轨道半径等距分布
设粒子质量m电荷量q两D形金属盒间加速电压U匀强磁场磁感应强度B粒子第次进入D形金属盒Ⅱ电场加速1次次进入D形金属盒Ⅱ电场加速2次粒子第n次进入D形金属盒Ⅱ时已加速（2n1）次
动定理（2n－1）qUMvn2 ……①
第n次进入D形金属盒Ⅱ牛顿第二定律qvnBm …… ②
①②两式ｒn ……③
理第n+1次进入D形金属盒Ⅱ时轨道半径rn+1 ……④
带电粒子D形金属盒意两相邻圆形轨道半径见带电粒子D形金属盒运动时轨道等距分布越D形金属盒边缘相邻两轨道间距越
（3）带电粒子回旋加速器运动决定终量素
D形金属盒定粒子带电量粒子终加速器设出时应具相旋转半径qvnBm… m vnEk n
见粒子获量回旋加速器直径关直径越粒子获量越
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考试点
基概念
磁场磁感线（三合）
1磁场源：磁铁电流变化电场
2磁场基性质：放入中磁铁电流力作
3磁场方（矢量）
方规定：磁针北极受力方磁针静止时N极指
4磁感线：切线～～磁针北极～～磁场方
球磁场 通电直导线周围磁场 通电环行导线周围磁场
5典型磁场——磁铁磁场电流磁场（安培定（右手螺旋定））
6磁感线特点： ① 客观存② 外部N极出发S部S极N极③ 闭合相交④ 描述磁场方强弱
二．磁通量（Φ 韦伯 Wb 标量）
通磁场中某面积磁感线条数称磁通量磁通
二．磁通密度（磁感应强度B 特斯拉T 矢量）
：通垂直磁感线方单位面积磁感线条数磁通密度
1 T 1 Wb m2
N
S
方：B方磁感线切线方
意义：1描述磁场方强弱
2场身性质决定
三．匀强磁场
1定义：B方处处相磁感线行等距
2源：①距离异名磁极间
②通电螺线条形磁铁部边缘外
四．解磁场强弱
L
永磁铁――10 －3 T电机变压器铁芯中――08～14 T
超导材料电流产生磁场――1000T球表面附――3×10－5～7×10－5 T
较两面磁通关系果底面绕轴L旋转磁通量变化？
Ⅱ 磁场电流作——安培力
．安培力方 ——（左手定）伸开左手拇指四指面四指垂直磁感线穿入手心四指指电流流时拇指方导线受安培力方（里外表示方法（类射箭））
力外
B
I
F
规律：（1）左手定
（2）F⊥B F⊥IF垂直BI决定面BI定垂直
力外
受力
安培力磁场方电流方关两者夹角900时力夹角00时力＝0猜想90度0度力样变化
二．安培力：匀强磁场B ⊥ I 时F ＝ B I L
匀强磁场中通电导线磁场方垂直时电流受安培力等磁感应度B电流I导线长度L三者积
非匀强磁场中公式F＝BIL似适短段通电导线
三．磁感应强度种定义
B
B
匀强磁场B ⊥ I 时
练
磁场安培力（×）
磁场强方安培力定（×）
磁感线越密方安培力越（×）
判断安培力方
Ⅲ电流间相互作等效长度
转 时
．电流间相互作
转 时
F
吸引
F
排斥
F
总结：通电导线转电流趋势
α
α
β
β
L
二．等效长度
推导：
水方：左＝F1 sinα ＝ BIL1 sin α ＝ B I h
右＝F2 sinβ ＝ BIL2 sin β ＝ B I h
水方衡
竖直方：左导 F1 cos α ＝ BIL1 cos α
右导 F2 cos β ＝ BIL2 cos β
F ＝ B I L
N
S
a d
b c
L2
L1
a
b
θ
推广：等效长度导线两端连线长度
．洛伦兹力方——左手定：
四指指正电荷运动方负电荷运动反方
拇指指洛伦兹力方
f ⊥ B f ⊥ v
v
F
F
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v
力里
4qvB三者三反f变
两反f反变
（1）电荷静止f＝0（2）v∥Bf＝0（3）v⊥Bf
A B
二．洛伦兹力
已知：I ⊥ B匀强导线截面积s
电荷电量q电荷定移动速率v
单位体积电荷数n导线长度L
⊥
：
三．洛伦兹力做功
1判断三种粒子电荷正负
2三完全相金属带电球高度时落
（1）落速度V1 ＝ V3 ＜ V2 （2）落时间 t1 ＝ t2 ＜ t3
v
F
f 2eBv
E
B
四带 电 粒 子 圆 周 运 动
1运动状态
匀速圆周运动
v ⊥ 匀强B忽略重力
f ⊥ v洛伦兹力做功速率变
f ＝ q v B充心力
2．轨道半径周期
半径
周期
周期速率关确定磁场周期取决荷质
五电流表构造：
蹄形磁铁铁芯间磁场均匀福分布．
（2）铝框绕线囵铝框转轴装两螺旋弹簧指针．
六安培分子电流假说
导体中电流量电子定移动形成电流周国磁场电流磁场应该电荷运动产生．磁铁磁场否电荷运动产生呢？
安培提出磁铁中分子原存着种环形电流分子电流分子电流物质微粒成微磁体．
磁铁分子电流取致相时外显磁性磁铁分子电流取杂乱章时外显磁性
代原子结构理证实分子电流存．
根物质微观结构理微粒原子原子核核外电子组成原子核带正电核外电子带负电电子库仑力作绕核高速旋转形成分子电流．见磁铁电流磁场质运动电荷产生
三种场力特点
1重力特点：mg方竖直做功路径关带电粒子质量起讫点高度差关
2电场力特点：qE方E方电荷种类关做功路径关带电粒子带电量起终点电势差关
3洛伦兹力特点：带电粒子速度磁感应强度带电量速度磁感应强度间夹角关方垂直BV决定面带电粒子磁场中做什运动洛伦兹力做功
速度选择器原理
U
加速电场
带电粒子束
V
◎
◎
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－
偏转电场E
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×
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偏转磁场B
＋q
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S1
1原理图
＋
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f
F
2带电粒子受力特点：电场力F洛仑兹力f方相反
3带电粒子匀速通速度选择器条件：带电粒子匀速通速度选择器指粒子S1水射入直线匀速通叠加场区S2水射出
力角度电场力F洛仑兹力f衡 推出
二．质谱仪——分离位素测定荷质仪器
速度选择器种带电粒子射入偏转磁场（B′）电性荷质粒子会沉积方．qEqvB s2R联立粒子荷质
沉积处离出口距离s成反．
三磁流体发电机
磁流体发电——高速等离子流射入行板中间匀强磁场区域洛仑兹力作正负电荷分聚集AB两板板间形成电场．板间电场电荷作力等电荷受洛仑兹力时两板间形成定电势差．合电键S负载供电．
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导电
液体
qvBqE UEd两板间电势差（电源电动势）εUvBd．决定两板间距板间磁感强度入射离子速度．
四电磁流量计
图示电磁流量计示意图直径d非磁性材料制成圆形导导电液体流动磁感应强度B匀强磁场垂直液体流动方穿段圆形道测壁ab两点电势差U试求中液体流量Q少m3s
解
五霍尔效应
h
d
B
I
A
A’
图示厚度h宽度d导体板放垂直磁感应强度B匀强磁场中电流通导体板时导体板侧面A侧面A’会产生电势差种现象称霍尔效应实验表明磁场太强时电势差U电流IB关系：式中例系数K称霍尔系数
霍尔效应解释：外部磁场洛仑兹力运动电子聚集导体板侧导体板侧会出现余正电荷形成横电场横电场电子施加洛仑兹力方相反静电力静电力洛仑兹力达衡时导体板两侧间会形成稳定电势差
六测定电子荷
阴极
—
阴极＋
C
A
B
D
E
＋
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·
F
实验中汤姆生采图示阴极射线电子枪C出电子AB间电场加速水射入长度LDE行板间接着荧光屏F中心出现荧光斑DE间加方场强E匀强电场电子偏转果利通电线圈DE电场区加垂直纸面磁感应强度B匀强磁场（图中未画出）荧光斑恰回荧光屏中心接着掉电场电子偏转偏转角θ
七回旋加速器
（1）关物理学史知识回旋加速器基结构原理
1932年美国物理学家应带电粒子磁场中运动特点发明回旋加速器原理图示A0处带正电粒子源发出带正电粒子速度v0垂直进入匀强磁场磁场中匀速转动半周期达A1时A1 A1处造成电场粒子加速速率v0增加v1然粒子v1磁场中匀速转动半周期达A2时A2 A2处造成电场粒子次加速速率v1增加v2继续粒子A A交界面时加速速度断增加带电粒子磁场中作匀速圆周运动周期达断加速目A A加周期T交变电压T电
实际应中回旋加速两D形金属盒做外壳两D形金属盒分充交流电源两极时金属盒带电粒子起静电屏蔽作金属盒屏蔽外界电场盒电场弱样保证粒子盒受磁场力作做匀速圆周运动
（2）带电粒子D形金属盒运动轨道半径等距分布
设粒子质量m电荷量q两D形金属盒间加速电压U匀强磁场磁感应强度B粒子第次进入D形金属盒Ⅱ电场加速1次次进入D形金属盒Ⅱ电场加速2次粒子第n次进入D形金属盒Ⅱ时已加速（2n1）次
动定理（2n－1）qUMvn2 ……①
第n次进入D形金属盒Ⅱ牛顿第二定律qvnBm …… ②
①②两式ｒn ……③
理第n+1次进入D形金属盒Ⅱ时轨道半径rn+1 ……④
带电粒子D形金属盒意两相邻圆形轨道半径见带电粒子D形金属盒运动时轨道等距分布越D形金属盒边缘相邻两轨道间距越
（3）带电粒子回旋加速器运动决定终量素
D形金属盒定粒子带电量粒子终加速器设出时应具相旋转半径qvnBm… m vnEk n
见粒子获量回旋加速器直径关直径越粒子获量越
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