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1、高三物理核聚变教案27第3节核聚变第4节核能的利用与环境爱护老师用书 第3节核聚变第4节核能的利用与环境爱护学习目标学问脉络1.知道聚变反应的特点及其条件，并能计算核聚变释放的能量(重点)2.了解可控热核反应及其探讨和发展前景(难点)3.了解核电站的构造和基本原理，了解核武器的种类(重点)4.了解核能利用的优势、危害及其防护措施.轻核聚变与可控热核聚变反应先填空1轻核聚变采纳轻核聚合成较重核引起结合能改变的方式可获得核能这样的核反应称为轻核聚变2太阳内部核聚变的反应方程21H31H42He10n.3核子聚变的条件要使核子发生聚变，必需使核子接近核力能发生作用的范围4物质第四态等离子态高温等离子
2、体的密度及维持时间达到肯定值时才能实现聚变5约束等离子体的三种方式引力约束、磁约束、惯性约束再推断1太阳中发生的是可控热核聚变反应()2轻核发生聚变反应不须要条件()3轻核发生聚变反应核子必需接近到核力发生作用的范围()后思索为什么制造氢弹必需要具有制造原子弹的实力？【提示】氢弹爆炸是热核反应，须要达到几百万摄氏度的高温才能进行，只有利用原子弹爆炸时的高温高压，才能使氢弹中的聚变材料达到热核反应的条件，故只有具备了制造原子弹实力的国家才能制造氢弹核心点击1聚变发生的条件：要使轻核聚变，必需使轻核接近核力发生作用的距离1015m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能，有一种方
3、法就是把它们加热到几百万开尔文的高温2轻核聚变是放能反应：从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应3核聚变的特点(1)在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变释放更多的能量(2)热核反应一旦发生，就不再须要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去(3)普遍性：热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反应堆4核聚变的应用(1)核武器氢弹：一种不须要人工限制的轻核聚变反应装置它利用弹体内的原子弹爆炸产生的高温高压引发热核聚变爆炸(2)可控热核反应：目前处于探究阶段5重核裂变与轻核聚变的区分重核裂变轻核聚变放能原理重核分裂成两个或多个中等质量
4、的原子核，放出核能两个轻核结合成质量较大的原子核，放出核能放能多少聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大34倍核废料处理难度聚变反应的核废料处理要比裂变反应简洁得多原料的隐藏量核裂变燃料铀在地球上储量有限，尤其用于核裂变的铀235在铀矿石中只占0.7%主要原料是氘，氘在地球上的储量特别丰富.1L海水中大约有0.03g氘，假如用来进行热核反应，放出的能量约与燃烧300L汽油相当可控性速度比较简单进行人工限制，现在的核电站都是用核裂变反应释放核能目前，除氢弹以外，人们还不能限制它1(多选)以下说法正确的是()A聚变是裂变的逆反应B假如裂变释放能量，则聚变反应必定汲取能量C聚变须将反应物加热至
5、数百万度以上高温，所以聚变反应又叫热核反应D裂变反应速度可以实现人工限制，但却不简单限制轻核聚变反应速度【解析】聚变是轻核聚合成次轻核，裂变是重核分裂成中等质量的核，二者无干脆关系，故A错聚变和裂变在能量流向上也无干脆关系，故B错核聚变反应是热核反应，需数百万度的高温，但聚变反应一旦起先所释放的能量就远大于所汲取的能量，因此聚变反应还是释放能量的，故C正确，现在已经能实现裂变反应速度的人工限制，但除氢弹外，还不能实现轻核聚变的人工限制，D正确【答案】CD2(多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的是()【导学号：64772054】A.31
6、H21H42He10n是核聚变反应B.31H21H42He10n是衰变C.23592U10n14456Ba8936Kr310n是核裂变反应D.23592U10n14054Xe9438Sr210n是衰变【解析】31H21H42He10n是轻核聚变反应，A正确，B错误；23592U10n14456Ba8936Kr310n和23592U10n14054Xe9438Sr210n均为重核裂变反应，C正确，D错误【答案】AC3氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为：21H31H42Hex，式中x是某种粒子已知：21H、31H、42He和粒子x的质量分别为2.0141u、3.0161u、4
7、.0026u和1.0087u；1u931.5MeVc2，c是真空中的光速由上述反应方程和数据可知，粒子x是_，该反应释放出的能量为_MeV(结果保留3位有效数字)【解析】依据质量数和电荷数守恒可得x是10n(中子)核反应中的质量亏损为m2.0141u3.0161u4.0026u1.0087u0.0189u所以该反应释放出的能量为Emc217.6MeV.【答案】10n(或中子)17.6对轻核聚变理解的两个误区(1)误认为聚变就是裂变的逆反应产生这种误区的缘由是对聚变和裂变的本质没有理解透，裂变时重核分裂成中等核，而聚变是轻核聚合成为次轻核，无干脆关联，并非互为逆反应(2)不能正确推断聚变、裂变、
8、衰变及人工转变的方程这是由对以上四种核反应方程的理解不深刻造成的这四种方程在形式上很相近，因此推断时简单混淆出错，要想正确推断必需抓住它们的实质：核聚变是轻核结合成质量较大的核，也会放出中子；重核裂变时铀核捕获中子裂变为两个或更多个中等质量的核，并放出几个中子；人工转变常用粒子或中子去轰击原子核，产生新原子核并放出一个或几个粒子；衰变是原子核自发地转变为另一种核，并向外辐射出粒子或粒子的反应，衰变依据向外辐射粒子的不同分为衰变和衰变两种核能的利用及环境爱护先填空1核电站：将反应堆释放的核能转化为电能的发电厂工作流程：将反应堆释放的核能转化为蒸汽的内能，再利用蒸汽驱动汽轮机发电转化为电能燃料：反
9、应堆以23592U为燃料2核武器：原子弹和氢弹是众所周知的两种核武器3核能的优势(1)核能发电比燃煤发电的成本低(2)核电站对环境污染比燃煤发电小得多4核能利用存在的危害(1)核废料的高辐射性(2)放射性物质泄漏，产生核污染(3)核武器威力巨大，不仅能摧毁生命，而且会使生态环境受到严峻破坏再推断1太阳自身强大的引力把高温等离子体约束在一起，维持了其内部的热核反应的进行()2磁压缩装置中的环形线圈通电后可以产生磁场，将等离子体约束在环形真空室内()3目前，可控热核聚变已经被广泛应用于核电站发电()后思索原子弹和氢弹的装置有何不同？【提示】(1)原子弹是一种没有减速剂、不加限制的爆炸性链式反应装置
10、(2)氢弹是一种靠惯性约束、不需人工限制而实现聚变的反应装置核心点击1核能利用核原料供应的能量巨大，1kg铀释放的全部能量大约相当于2700t标准煤完全燃烧放出的能量地球上的常规能源一般都无法跟核能相比除铀外，钍也是一种裂变材料，它比铀更丰富，假如能把钍利用起来，核电的发展前景将更为广袤热核反应所需的氘更是储量丰富核原料的运输和储存便利，如：一座100万千瓦核电站一年所需原料铀，只需6辆卡车就可全部运到现场核电站不排放二氧化碳、氮氧化合物等造成温室效应或酸雨的气体及烟尘，有利于环境爱护2环境爱护核电站为防止放射性物质的泄漏，一般有4道平安屏障：二氧化铀陶瓷体燃料芯块滞留裂变产物，外面密封锆合金
11、包壳，第三道是压力边界，第四道是平安壳这些措施大大提高了核能利用的平安性3废料处理对核废料先回收利用，剩下的废料就很少了，将其中低放射性废料进行沥青固化或水泥固化后，储存在地下浅层废料库，对高放射性的废料采纳玻璃固化后，埋藏在深层废料库加之实时监测等措施都降低了对环境污染的可能性4核电站(1)原理原子核的链式反应是在人工限制下进行释放的核能转化为内能，再由蒸汽轮机带动发电机转化为电能，使核能为人类和平建设服务(2)优点核能发电比燃煤发电的成本低，一座百万千瓦级的核电站，一年只消耗浓缩铀30t左右，而同样功率的燃煤发电站每年要消耗250万吨优质煤核电站对环境的污染要比燃煤发电小得多4(多选)为应
12、对能源危机和优化能源结构，提高清洁能源的比重，我国制定了优先选择核能，其次加快发展风电和再生能源的政策，在核电中长期发展规划中要求2022年核电运行装机总容量达到4000万千瓦的水平，请依据所学物理学问，推断下列说法中正确的是()A核能发电对环境的污染比火力发电要小B全部核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能C全部核电站既有重核裂变，又有轻核聚变释放大量的原子能D假如核电站能实现可控轻核聚变发电，其核废料处理更简洁，对环境污染更小【解析】目前核电站都用核裂变，其原料是铀，且核能是比较清洁的能源，故A、B正确，C错，假如核电站能实现可控轻核聚变发电，其核废料处理起来比铀核裂变废料更简单，对环境污
13、染也更小，D正确【答案】ABD5(多选)关于核能的利用，下列说法正确的是()A核电站的反应堆将释放的核能转化为蒸汽的内能，再转化为电能B采纳“内爆法”促使链式反应，做成的原子弹设计难度大，但材料利用率高C核燃料的危害主要是其具有放射性D太阳发光主要来自太阳内部重核裂变产生的核能【解析】核电站的能量转化过程为核能到内能再到电能，A正确“内爆法”难度大，但材料利用率高，B正确放射性对人体和环境都有危害，C正确，太阳发光主要来自太阳内部轻核聚变反应释放的能量，D错误【答案】ABC学业分层测评(十三)(建议用时：45分钟)学业达标1太阳每秒辐射出来的能量约为3.81026J，这些能量是()【导学号：6
14、4772109】重核的裂变反应中产生的轻核的聚变反应中产生的原子核的衰变反应中产生的热核反应中产生的ABCD【解析】由于太阳的主要成分是氢，它释放出的巨大能量来源于氢核的聚变反应这一反应又叫热核反应，故D正确【答案】D2关于核电站，以下说法正确的是()A核电站中的核反应是无法限制的B目前核电站主要原料是铀，能量主要来源于核聚变C采纳增殖反应堆可以使核原料充分利用D核电站运用过的核燃料还可以在火力发电厂中二次利用【解析】目前核电站主要原料是铀，能量主要来源于核裂变，其反应是可以通过限制棒限制反应速度的快慢，A、B均错采纳增殖反应堆可以充分利用铀235之外的原料从而放出更多能量，C对核废料具有放射
15、性，不能再通过燃烧的方式二次发电，D错【答案】C3(多选)我国自行研制了可控热核反应试验装置“超导托卡马克”(英名称：EAST，俗称“人造太阳”)设可控热核试验反应前氘核(21H)的质量为m1，氚核(31H)的质量为m2，反应后氦核(42He)的质量为m3，中子(10n)的质量为m4，光速为c，正确说法正确的是()【导学号：64772055】A这种装置中发生的核反应方程式是21H31H42He10nB由核反应过程质量守恒可知m1m2m3m4C核反应放出的能量等于(m1m2m3m4)c2D这种装置与我国大亚湾核电站所运用装置的核反应原理相同【解析】核反应方程为21H31H42He10n，选项A正
16、确；反应过程中向外释放能量，故质量有亏损，且释放的能量Emc2(m1m2m3m4)c2，选项B错误，C正确；可控热核反应为核聚变，大亚湾核电站所用核装置反应原理为核裂变，可控热核反应目前还不能用于核电站实现发电，故D错误【答案】AC4(多选)我国在极其困难的状况下，完成了“两弹一星”，长了中国人的志气，打破了西方的讹诈，下列核反应方程中，属于探讨两弹的基本核反应方程的是()【导学号：64772110】A.147N42He178O11HB.23592U10n9038Sr13654Xe1010nC.23892U23490Th42HeD.21H31H42He10n【解析】“两弹”指原子弹和氢弹，原子
17、弹的核反应方程是铀核裂变，B选项正确，氢弹的核反应方程是轻核聚变，D选项正确【答案】BD5(多选)2022年9月28日，我国最新一代核聚变装置“EAST”在安徽合肥首次放电，显示了EAST装置具有良好的整体性能，使等离子体约束时间达1000s，温度超过1亿度，这标记着我国磁约束核聚变探讨进入国际先进水平合肥也成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变试验装置并能实际运行的地方核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，32He的质量为m3，质子的质量为m4，则下列说法中正确的是()A两个氘核聚变成一个32He所产生的另一个粒子是质子B两个氘核聚变成一个3
18、2He所产生的另一个粒子是中子C两个氘核聚变成一个32He所释放的核能为(2m1m3m4)c2D与受控核聚变比较，现行的核反应堆产生的废物具有放射性【解析】由核反应方程221H32He10X知，X应为中子，释放的核能应为E(2m1m3m2)c2，聚变反应的污染特别小，而现行的裂变反应的废料具有很强的放射性，故A、C错误，B、D正确【答案】BD6(多选)我国科学家研制“两弹”所涉及的基本核反应方程有：(1)23592U10n9038Sr13654Xek10n；(2)21H31H42Hed10n；关于这两个方程，下列说法正确的是()A方程(1)属于衰变B方程(1)属于重核裂变C方程(2)属于轻核聚
19、变D方程(1)中k10，方程(2)中d1【解析】方程(1)属于重核裂变，方程(2)属于轻核聚变，故A错，B、C对据核反应中的质量数守恒和电荷数守恒，可求出k10，d1，故D对【答案】BCD7某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为11H126C137NQ1，11H157N126CXQ2，方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量如表：原子核11H31H42He126C137N157N 质量/u1.00783.01664.002612.000013.005715.0001则可以推断X是_，方程中Q1和Q2的大小关系是Q1_Q2.【解析】由质量数守恒和电荷数守恒，可推
20、断X为42He，式的质量亏损为m11.0078u12.0000u13.0057u0.0021u式的质量亏损为m21.0078u15.0001u12.0000u4.0026u0.0053u，所以m2m1依据质能方程Emc2可求解Q2Q1.【答案】42He8物理学家们普遍信任太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应依据这一理论，在太阳内部4个氢核(11H)转化成一个氦核(42He)和两个正电子(01e)并放出能量已知质子质量mp1.0073u，粒子的质量m4.0026u，电子的质量me0.0005u1u的质量对应931.5MeV的能量(1)写出该热核反应方程；(2)一次这样的热核反应释
21、放出多少兆电子伏的能量？(结果保留四位有效数字)【解析】(1)热核反应方程为411H42He201e.(2)质量亏损为m4mpm2me(41.00734.002620.0005)u0.0256uE0.0256931.5MeV23.85MeV.【答案】(1)411H42He201e(2)23.85MeV实力提升9(多选)据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变试验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试下列关于“人造太阳”的说法正确的是()【导学号：64772056】A“人造太阳”的核反应方程是21H31H42He10nB“人造太阳”的核反应方程是23592U10n1415
22、6Ba9236Kr310nC依据公式Emc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应相同D核燃烧的质量相同时，聚变反应过程的质量亏损比裂变反应过程的质量亏损大得多【解析】21H31H42He10n是氢核聚变方程，故A项正确；依据氢核聚变特点，相同质量的核燃料，氢核聚变释放的能量比裂变反应大得多，氢核聚变反应过程的质量亏损比裂变反应过程的质量亏损大得多，D正确【答案】AD10(多选)如图431所示，托卡马克(tokamak)是探讨受控核聚变的一种装置，这个词是toroidal(环形的)、kamera(真空室)、magnet(磁)的头两个字母以及kotushka(线圈)的第一个字母组
23、成的缩写词依据以上信息，下列推断中可能正确的是()图431A这种装置的核反应原理是轻核的聚变，同时释放出大量的能量，和太阳发光的原理类似B线圈的作用是通电产生磁场使带电粒子在磁场中旋转而不溢出C这种装置同我国秦山、大亚湾核电站所运用核装置的核反应原理相同D这种装置是科学家设想的其中一种方案【解析】聚变反应原料在装置中发生聚变，放出能量，故A对；线圈通电时产生磁场，带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用旋转而不溢出，故B对；核电站的原理是裂变，托卡马克的原理是聚变，故C错；该装置是科学家设想的其中一种方案，故D对【答案】ABD11我国自行设计并研制的“人造太阳”托卡马克试验装置运行获得重大进展，这标记着
24、我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列该反应所进行的聚变过程是21H31H42He10n，反应原料氘(21H)富存于海水中，而氚(31H)是放射性元素，自然界中不存在，但可以通过中子轰击锂核(63Li)的人工核转变得到(1)请把下列用中子轰击锂核(63Li)产生一个氚核(31H)和一个新核的人工核转变方程填写完整：_10n_31H.(2)在(1)中，每产生1g氚的同时有多少个63Li核实现了核转变？(阿伏加德罗常数NA取6.01023mol1)(3)一个氘核和一个氚核发生核聚变时，平均每个核子释放的能量为5.61013J，求该核聚变过程中的质量亏损【解析】(1)核反应方程为：63Li10n4
25、2He31H.(2)因为1g氚为13mol，依据核反应方程，实现核转变的63Li也为13mol，所以有2.01023个63Li实现了核转变(3)依据爱因斯坦质能方程Emc2，核聚变反应中有5个核子参与了反应，5个核子释放总能量E55.61013J2.81012J，所以质量亏损为mEc22.8101231082kg3.11029kg.【答案】(1)63Li42He(2)2.01023个(3)3.11029kg12核聚变能是一种具有经济性能优越、平安牢靠、无环境污染等优势的新能源近几年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站一种常见的核聚变反应是由氢的同
26、位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子若已知氘原子的质量为2.0141u，氚原子的质量为3.0160u，氦原子的质量为4.0026u，中子的质量为1.0087u,1u1.661027kg.(1)写出氘和氚聚变的反应方程；(2)试计算这个核反应释放出来的能量；(3)若建一座功率为3.0105kW的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半转化成了电能，求每年要消耗氘的质量？(一年按3.2107s计算，光速c3.0108m/s，结果取两位有效数字)【解析】(1)氘和氚聚变的反应方程为21H31H42He10n.(2)该反应过程的质量亏损m2.0141u3.0160u4.0026u
27、1.0087u0.0188u3.12081029kg释放的核能Emc23.12081029(3108)2J2.81012J.(3)设每年要消耗的氘的质量为M，氘原子的质量为MD由能量守恒可得：MMDEPt可得：MptMDE3.01051033.21072.01411.6610272.810120.5kg23kg.【答案】(1)21H31H42He10n(2)2.81012J(3)23kg 高三物理磁场 磁场 磁场基本性质 一、磁场的描述 1、磁场的物质性：与电场一样，也是一种物质，是一种看不见而又客观存在的特别物质。 存在于(磁体、通电导线、运动电荷、改变电场、地球)四周。 2、基本特性：对放
28、入磁场中的（磁极、电流、运动的电荷）有力的作用，它们的相互作用通过磁场发生。 3、方向规定： 磁感线在该点的切线方向; 磁场中任一点小磁针北极(N极)的受力方向(小磁针静止时N的指向)为该处的磁场方向。 对磁体：外部(NS),内部(SN)组成闭合曲线；这点与静电场电场线(不成闭合曲线)不同。 用安培左手定则推断 4、磁感线：磁场中人为地画出一系列曲线，曲线的切线方向表示该位置的磁场方向，曲线的疏密能定性地表示磁场的强弱，这一系列曲线称为磁感线。电场中引入电场线描述电场，磁场中引入磁感线描述磁场。 定义：磁场中人为引入的一系列曲线来描述磁场，曲线的切线表示该位置的磁场方向，其蔬密表示磁场强弱。
29、物理意义：描述磁场大小和方向的工具(物理摸型)，磁场是客观存在的，磁感线是一种工具. 不能认为有(无)磁感线的地方有(无)磁场。人为想象在磁场中画出的一组有方向的曲线 1疏密表示磁场的强弱 2每一点切线方向表示该点磁场的方向，也就是磁感应强度的方向 3是闭合的曲线，在磁体外部由N极至S极，在磁体的内部由S极至N极磁线不相切不相交。 4匀强磁场的磁感线平行且距离相等没有画出磁感线的地方不肯定没有磁场 5安培定则：姆指指向电流方向,四指指向磁场的方向.留意这里的磁感线是一个个同心圆,每点磁场方向是在该点切线方向 *熟记常用的几种磁场的磁感线： 5、磁场的来源： (1)永磁体（条形、蹄形） (2)通
30、电导线（有各种形态：直、曲、环形电流、通电螺线管） (3)地球磁场（和条形磁铁相像）有三个特征：(磁极位置?赤道处磁场特点?南北半球磁场方向?) 地磁的N极的地理位置的南极， 地磁B（水平重量：（南北）坚直重量：南半球：垂直地面而上向；北半球：垂直地面而向下。） 在赤道平面上：距地球表面相等的各点，磁感强度大小相等、方向水平向北 (4)改变的电场（后面再讲法拉第电磁感应定律和电磁波） 二、电流磁场的方向叛断：安培右手定则（重点）、直、环、通电螺线管） 肯定要熟识五种典型磁场的磁感线空间分布（正确分析解答问题的关健） 脑中要有各种磁源产生的磁感线的立体空间分布观念 能够将磁感线分布的立体、空间图
31、转化成不同方向的平面图（正视、符视、侧视、剖视图） 会从不同的角度看、画、识各种磁感线分布图 直线电流的磁场 特点：无磁极、非匀强、且距导线越远处磁场越弱；直线电流磁场的磁感线的立体图、横截面、纵截面图如图1所示。 通电螺线管的磁场 特点：与条形磁铁的磁场相像，管内为匀强磁场，且磁场最强，管外为非匀强磁场；通电螺线管磁场的磁感线的立体图、横截面图、纵截面图如图2所示。 环形电流的磁场 特点：环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场越弱；环形电流的磁感线的立体图、横截面图、纵截面图如图A-11-50-3所示。 地磁场 (5)改变的电磁场 三、磁现象的电本质（磁产生的实质）后面讲到光现象
32、的电本质 安培分子环型电流假说：分子、原子等物质的微粒内部存在一种环形电流，叫分子电流。这种环形电流使得每个物质微粒成为一个很小的磁体。这就是安培分子电流假说。 它能说明各种磁现象：软铁棒的磁化、高温，猛烈的搞击而失去磁性等。 本质：（磁体、电流、运动电荷）的磁场都是由运动电荷产生的，并通过磁场相互作用的。 任何磁现象的出现都以“电荷的运动(有形无形)”为基础。 一切磁现象归结为：运动电荷（或电流）之间通过磁场发生相互作用。 “电本质”实质为运动电荷（成形电流）：静止的电荷在磁场中不会受到磁场力；有磁必有电(对)，有电必有磁(错)。 试验：奥斯特沿南北方向放置的导线下面放置小磁针，导线通电后，
33、小磁针发生偏转。 罗兰试验：把大量的电荷加在橡胶盘上,然后使盘绕中心轴线转动,如图：在盘在旁边用小磁针来检验运动电荷产生的磁场. 结果发觉：带电盘转动时，小磁针发生了偏转，而且变更转盘方向，小磁针偏转方向也发生转变。 此试验说明；电荷运动时产生磁场,即磁场是由运动电荷产生；(即：一切磁场都来源于运动电荷,揭示了磁现象的电本质。) 两个重要概念：磁感强度B，磁通量 磁感强度(B)从力的角度描述磁场性质，磁通量()从能量角度描述磁场的性质。 一、磁感应强度 1磁场的最基本的性质：对放入其中的(磁极,电流,运动的电荷)有力的作用,都称为磁场力。IB时,F最大=BIL；I/B时,F=0。 2定义B：留
34、意情境和条件： 在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的磁场力F跟电流强度I和导线长度L的乘积IL的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度 定义当IB时，B=矢量F(B和I构成的平面)。即既FB；也FIN/Amkg/AS2 定义当面积SB时，B=单位面积的磁感线条数，B的蔬密反映磁场的强弱 留意：磁场某位置B的大小，方向是客观存在的，是磁场本身特性的物理量。与(I大小、导线的长短，受力)都无关。即使导线不载流，B照样存在。 表示磁场强弱的物理量是矢量 大小：B=F/IL(电流方向与磁感线垂直时的公式) 方向：左手定则：是磁感线的切线方向；是小磁针N极受力方向；是小磁针静止时N极的指向不是导线受力方
35、向；不是正电荷受力方向；也不是电流方向 单位：牛/安米，也叫特斯拉，国际单位制单位符号T 点定B定：B只与产生磁场的源及位置有关。就是说磁场中某一点定了，则该处磁感应强度的大小与方向都是定值 匀强磁场的磁感应强度到处相等 磁场的叠加：空间某点假如同时存在两个以上电流或磁体激发的磁场,则该点的磁感应强度是各电流或磁体在该点激发的磁场的磁感应强度的矢量和,满意矢量运算法则. 说明 磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是存在的，与放入的电流I的大小、导线的长短即L的大小无关，与电流受到的力也无关，即使不放入载流导体，它的磁感应强度也照样存在，因此不能说B与F成正比，或B与IL成反比。 磁场应强度B是
36、矢量满意分解合成的平行四边形定则，留意磁场应强度的方向就是该处的磁场方向，并不是在该处的电流的受力方向。 磁场应强度的定义式是典型的比值定义法，要留意此定义式描述的物理情景及适应条件：一小段通电导体垂直磁场方向放入磁场。 典型的比值定义：(B=k)(E=E=k)(u=) (R=R=)(C=C=) 磁感强度B：B=B=qBv=mR=B= qBv=qeB=E=BLvB=B=k(直导体)B=NI(螺线管) 匀强磁场：是最简洁，同时也是最重要的磁场。大小相等方向到处相同，用平行等间距的直线来表示。 分布地方：异名磁极间（边缘除外），通电螺线管内部。 二、磁通量与磁通密度B（分析法拉第电磁感应的基础）
37、1磁通量：概念：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫穿过这个面积的磁通量，BS 若面积S与B不垂直，应以B乘以S在垂直磁场方向上的投影面积S，即BSBScos， 磁通量的物理意义：穿过某一面积的磁感线条数也叫做穿过这个面积的磁通量。简称为磁通，表示是标量 说明：对某一面积的磁通量，肯定要指明“是哪一个面积的、方向如何” 2磁通密度B：垂直磁场方向穿过单位面积磁力线条数，即磁感应强度，是矢量 3在匀强磁场中求磁通量类型有：公式的适用条件： (1)当面积SB时。=BS此式的适用条件是：匀强磁场；磁感线与平面垂直单位：韦伯Wb=Tm2 (2)S/B时,=0 (3)B与S不垂直：应当为B乘以S在
38、磁场垂直方向上投影的面积(称之为“有效面积”)。=BS影=BSCos(为B与投影面的夹角) 说明： 计算平面在匀强磁场中的。肯定要明确？面积的，（方向如何）没有指明那一面积的,无意义。 曲面的磁通量等于对应投影平面的，不与线圈平面垂直，应当算投影面积。 是双向标量：当有磁感线沿相反方向通过同一平面时，且正向磁感线条数为1，反向磁感线条数为2，则磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和)，即=1一2。穿过平面的磁通量应当为合，面积越大，低消越多。 例：由于磁感线是闭合曲线，外部（NS）内部（SN）组成闭合曲线，不同与静电场电场线（不闭合）。 所以穿过任一闭合曲面的合为零，穿过地球表面的
39、为零。 磁通量的改变=2一1，其数值等于初、末态穿过某个平面磁通量的差值 散磁场对电流的作用安培力（左手定则） 基础学问 一、安培力 1.安培力定义：通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力磁场对电流的作用力叫安培力。 说明：磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用,磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力 试验：留意条件 IB时A:推断受力大小(由偏角大小推断)变更I大小,偏角变更;I大小不变,变更垂直磁场的那部分导线长度;变更B大小. B:F安方向与I方向B方向关系：(变更I方向；变更B方向；同时变更I和B方向) F安方向：安培左手定则，F安作用点在导体棒中心。（通电的闭合导线框受安
40、培力为零） I/B时，F安=0，该处并非不存在磁场。 I与B成夹角时，F=BILSin(为磁场方向与电流方向的夹角)。 有用结论：“同向电流相互吸引，反向电流相排斥”。不平行时有转运动到方向相同且相互靠近的趋势。 2.安培力的计算公式：FBILsin（是I与B的夹角）； IB时，即900，此时安培力有最大值；公式：FBIL I/B时，即00，此时安培力有最小值，F=0; I与B成夹角时，00B900时，安培力F介于0和最大值之间. 3.安培力公式的适用条件: 公式FBIL一般适用于匀强磁场中IB的状况,对于非匀强磁场只是近似适用(如对电流元)但对某些特别状况仍适用 如图所示，电流I1/I2,如
41、I1在I2处磁场的磁感应强度为B，则I1对I2的安培力FBI2L，方向向左， 同理I2对I1，安培力向右，即同向电流相吸，异向电流相斥 依据力的相互作用原理，假如是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有反作用力 两根通电导线间的磁场力也遵循牛顿第三定律 二、左手定则 1.安培力方向的推断左手定则： 伸开左手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，并使四指指向电流方向，这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向 2.安培力F的方向：安培力F总垂直于电流与磁感线所确定的平面。 F(B和I所在的平面)；即既与磁场方向垂
42、直，又与通电导线垂直但B与I的方向不肯定垂直 3.安培力F、磁感应强度B、电流1三者的关系 已知I,B的方向，可惟一确定F的方向； 已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可惟一确定I的方向； 已知F,1的方向时，磁感应强度B的方向不能惟一确定 4.由于B,I,F的方向关系常是在三维的立体空间，所以求解本部分问题时，应具有较好的空间想象力，要擅长把立体图画变成易于分析的平面图，即画成俯视图，剖视图，侧视图等 规律方法1。安培力的性质和规律； 公式F=BIL中L为导线的有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端 如图所示，甲中：，乙中：L/=d(直径）2R（半圆环且半径
43、为R) 如图所示，弯曲的导线ACD的有效长度为l，等于两端点A、D所连直线的长度，安培力为：F=BIl 安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心； 安培力做功:做功的结果将电能转化成其它形式的能 2、安培力作用下物体的运动方向的推断 (1)电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定则推断出每小段电流元所受安培力的方向，从而推断整段电流所受合力方向，最终确定运动方向 (2)特别位置法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特别位置后再推断安培力方向，从而确定运动方向 (3)等效法：环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管，通电螺线管也可以等效成许多匝的
44、环形电流来分析 (4)利用结论法：两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥； 两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势 (5)转换探讨对象法：因为电流之间，电流与磁体之间相互作用满意牛顿第三定律，这样，定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向 (6)分析在安培力作用下通电导体运动状况的一般步骤： 画出通电导线所在处的磁感线方向及分布状况 用左手定则确定各段通电导线所受安培力 )据初速方向结合牛顿定律确定导体运动状况 (7)磁场对通电线圈的作用：若线圈面积为S，线圈中的电流强度为I，所在磁场的磁感应强度为B，线圈平面跟磁场的夹角为，则线圈所受磁场的力矩为：M=BIScos 磁场对运动电荷的作用洛仑兹力 一、洛仑兹力定义：磁场对运动电荷的作用力洛伦兹力 电荷的定向移动形成电流，磁场对电流的作用力是对运动电荷作用力的宏观表现。 推导：F安=BILf洛=qBv建立电