《10-11学年高中物理第三章第3-4节几种常见的磁场磁场对通电导线的作用力同步学案新人教版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《10-11学年高中物理第三章第3-4节几种常见的磁场磁场对通电导线的作用力同步学案新人教版选修3-1（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第 3 节几种常见的磁场要点一 利用安培定则分析电流的磁场的方法1分清“因”和“果”：在判定直线电流的磁场方向时，大拇指指“原因”电流方向，四指指“结果”磁场绕向；在判定环形电流的磁场方向时，四指指“原因”电流绕向，大拇指指“结果”环内沿中心轴线的磁感线方向2优先采用整体法：一个任意形状的环形电流(如三角形、矩形、圆形)的磁场，都可以视为若干或无数个很短的直线电流的磁场叠加而成，从而可分段进行判定这种隔离法的判定结果，虽然与视为环形电流的整体法一致，但在步骤上却麻烦多了要点二 磁通量的理解1磁通量的定义公式 BS 中的 B 应是匀强磁场的磁感应强度， S 是与磁场方向垂直的面积，因此，可以理
2、解为 BS .如果平面与磁场方向不垂直，应把面积 S 投影到与磁场垂直的方向上，求出投影面积 S ，代入到 BS 中计算，应避免硬套公式 BSsin 或 BScos .2磁通量的变化一般有下列三种情况：(1)磁感应强度 B 不变，有效面积 S 变化，则 t 0 B S.(2)磁感应强度 B 变化，磁感线穿过的有效面积 S 不变，则穿过回路中的磁通量的变化是： t 0 BS.(3)磁感应强度 B 和有效面积 S 同时发生变化的情况，则 t 0.特别提醒平面 S 与磁场方向不垂直时，要把面积 S 投影到与磁场垂直的方向上，即求出有效面积可以把磁通量理解为穿过面积 S 的磁感线的净条数相反方向穿过面
3、积 S 的磁感线可以互相抵消当磁感应强度和有效面积同时发生变化时， t 0，而不能用 B S 计算.1.电场线与磁感线有哪些异同？电场线 磁感线引入目的 形象描述场而引入的假想线，实际不存在疏密 场的强弱切线方向 场的方向相似点相交 不能相交(电场中无电荷空间不相交)不同点 起始于正电荷，终止于负电荷 闭合曲线特别提醒(1)从电场、磁场的概念理解两种场线的相似点：矢量性线的切线，强弱线的疏密，方向的唯一性空间任一点场线不相交(2)从两种场线的区别理解两种场的区别：电场线电荷有正负电场线有始终磁感线N、S 极不可分离磁感线闭合22常见的电流的磁场有哪些？电流的磁场通常研究的是直线电流、环形电流和
4、通电螺线管的磁场，判断它们的磁场，都可用安培定则来判断，该定则也叫右手螺旋定则，各种电流的磁场分布及磁感线方向的判断如下：安培定则 立体图 横截面图 纵截面图直线电流 以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外磁感线越稀疏，磁场越弱环形电流 内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏通电螺线管内部为匀强磁场且比外部强，方向由 S 极指向 N 极，外部类似条形磁铁，由 N 极指向S 极3一、磁感线的理解【例 1】 关于磁感线，下列说法中正确的是()A两条磁感线的空隙处一定不存在磁场B磁感线总是从 N 极到 S 极C磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致D两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交答案C
5、解析磁感线是为了形象地描绘磁场而假设的一组有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都表示该点的磁场方向，曲线疏密表示磁场强弱，所以 C 正确，A 不正确在磁铁外部磁感线从 N 极到 S 极，内部从 S 极到 N 极磁感线不相交，所以 B、D 不正确二、几种电流的磁场【例 2】 如图 332 所示，螺线管、蹄形铁芯、环形导线三者相距较远，当开关闭合后关于小磁针 N 极(黑色的一端)的指向错误的是()图 332A小磁针 a 的 N 极指向正确B小磁针 b 的 N 极指向正确C小磁针 c 的 N 极指向正确D小磁针 d 的 N 极指向正确答案A解析小磁针静止时 N 极的指向为该处的磁场方向，即磁感线的切
6、线方向根据安培定则，蹄形铁芯被磁化后右端为 N 极，左端为 S 极，小磁针 c 指向正确；通电螺线管的磁场分布和条形磁铁相似，内部磁场向左，外部磁场向右，所以小磁针 b 指向正确，小磁针 a 指向错误；环形电流形成的磁场左侧应为 S 极，故 d 的指向正确在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果” ，在判定直线电流的磁场方向时，大拇指指“原因”电流方向，四指指“结果”磁场绕向；在判定环形电流磁场方向时，四指指“原因”电流绕向，大拇指指“结果”环内沿中心轴线的磁感线方向.1.关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是()A磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，
7、也是一种客观存在的特殊物质B磁感线可以形象地描述各磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致C磁感线总是从磁铁的 N 极出发，到 S 极终止的D磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的答案AB解析磁感线是为了形象描述磁场而假设的一簇有方向的闭合的曲线，实际上并不存在，所以 C、D 不正确；磁场是客观存在的特殊物质，所以 A 正确；磁感线上每一点切线方向表4示该点磁场方向，磁感线疏密表示该点磁场的强弱，小磁针静止时北极指向、北极受力方向均为磁场方向，所以 B 正确2磁铁在高温下或者受到敲击时会失去磁性，根据安培分子电流假说，其原因是()A分子电流消失B分子电
8、流取向变得大致相同C分子电流取向变得杂乱D分子电流减弱答案C解析根据安培的分子电流假说，当分子电流取向变得大致相同时，对外显示磁性；当温度升高或者受到敲击时，分子发生运动，分子电流取向变得杂乱无序，对外不能显示磁性安培的分子电流假说不仅解决了磁现象的电本质，同时对我们的生活生产也很有指导作用，让我们知道了如何充磁、如何退磁3放在通电螺线管里面的小磁针保持静止时，N 极的指向是怎样的？两位同学的回答相反，甲说，小磁针的位置如图 333 甲所示，因为管内的磁感线方向向右，所以小磁针的 N 极指向右方乙说，小磁针的位置如图乙所示，他的理由是通电螺线管的 N 极在右侧，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针
9、的 S 极指向右方你的看法是怎样的？他们谁的答案错了？图 333答案磁场中保持静止的小磁针，它的 N 极一定指向磁感线的方向，甲回答的是对的，乙的答案错了4如果磁场 B 不与我们研究的平面 S 垂直，图 334如图 334 所示，而是有一夹角 ，试确定此时穿过这个面积的磁通量 .答案 BSsin 解析作 S 垂直于 B 的投影面 S ，如下图所示，由图可知，穿过面积 S 的磁感线一定穿过面积 S ，故 BS BScos BScos( ) BSsin . 25题型一 电流的磁场M1与 M2为两根未被磁化的铁棒，图 1现将它们分别放置于如图 1 所示的位置，则被通电螺线管产生的磁场磁化后()A M
10、1的左端为 N 极， M2的右端为 N 极B M1和 M2的右端均为 N 极C M1的右端为 N 极， M2的左端为 N 极D M1和 M2的左端均为 N 极思维步步高 螺线管的磁场方向如何确定？螺线管内部和外部磁场方向有何区别？两根铁棒被磁化和小磁针有何异同？解析通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场很类似，要注意在磁体内部的磁感线的分布应该是从 S 极指向 N 极的答案A拓展探究 如图 2 所示，图 2小磁针静止在通电螺线管的旁边，请在图上标出电流的方向答案见解析解析根据通电螺线管的磁场与小磁针的相互作用情况可以判断：螺线管的右边应该是S 极再根据安培定则，右手握住螺线管，大拇指指螺线管的 N
11、极，其余四指的方向就是通电螺线管中的电流方向，即电流从右边流入，左边流出，如右图所示通电导线的磁场有以下几种常见的情况：通电直导线的磁场，大拇指的方向为电流的方向，四指的指向为磁场的方向通电螺线管的磁场，四指的环绕方向是电流的方向，大拇指的指向是螺线管内部的磁感线的方向通电线圈相当于单匝的通电螺线管. 题型二 磁通量问题如图 3 所示，图 3一环形线圈沿条形磁铁的轴线，从磁铁 N 极的左侧 A 点运动到磁铁 S 极的右侧 B 点，A、 B 两点关于磁铁的中心对称，则在此过程中，穿过环形线圈的磁通量将()A先增大，后减小6B先减小，后增大C先增大，后减小、再增大，再减小D先减小，后增大、再减小，
12、再增大思维步步高 A 处的磁场方向向哪？从 A 运动到磁铁 N 极过程中磁场的强弱怎样变化？在穿过磁铁的过程中穿过线圈的磁感线方向向哪？从 S 极向 B 运动的过程中，磁场强弱怎样变化？磁通量怎样变化？解析在磁铁内部磁感应强度最大，磁感线条数最多，在 A 端和 B 端，磁铁的部分磁感线通过线圈，而在磁铁中间，磁铁的全部磁感线通过线圈，只在外部有少量的抵消，因此穿过线圈的磁通量先增大后减小答案A拓展探究 条形磁铁竖直放置，图 4闭合圆环水平放置，条形磁铁中心线穿过圆环中心，如图 4 所示，若圆环为弹性环，其形状由扩大到，那么圆环内磁通量的变化的情况是()A磁通量增大B磁通量减小C磁通量不变 D条
13、件不足，无法确定答案B解析磁感线是闭合曲线，磁铁内部是由 S 极到 N 极，而外部是由 N 极回到 S 极，而磁通量是穿过某个面的磁感线的净条数，故 B 正确磁通量问题要注意以下几个问题：磁通量的定义式 BS 中的面积为有效面积，是线圈平面在垂直于磁感线方向的投影当磁铁穿过线圈时，在磁铁内部的磁感线是从 S 极指向 N 极的. 一、选择题1如图 5 所示，图 5带负电的金属环绕轴 OO以角速度 匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是()AN 极竖直向上BN 极竖直向下CN 极沿轴线向左DN 极沿轴线向右答案D2关于磁现象的电本质，正确的说法是()一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切
14、磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷或电流产生的根据安培的分子电流假说，在外界磁场作用下，物体内部分子电流取向变得大致相同时，物体就被磁化，两端形成磁极磁就是电，电就是磁，有磁必有电，有电必有磁ABCD7答案C解析错误在于永久磁体之所以显磁性的原因是内部分子电流规律分布错误的原因是静止的电荷周围就没有磁场只有运动电荷才能产生磁场图 63如图 6 所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时， a、 b、 c 三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是()A a、 b、 c 的 N 极都向纸里转B b 的 N 极向纸外转，而 a、 c
15、的 N 极向纸里转C b、 c 的 N 极都向纸里转，而 a 的 N 极向纸外转D b 的 N 极向纸里转，而 a、 c 的 N 极向纸外转答案B4磁体之间的相互作用是通过磁场发生的对磁场认识正确的是()A磁感线有可能出现相交的情况B磁感线总是由 N 极出发指向 S 极C某点磁场的方向与放在该点的小磁针静止时 N 极所指方向一致D若在某区域内通电导线不受磁场力的作用，则该区域的磁感应强度一定为零答案C解析根据磁感线的特点：(1)磁感线在空间内不能相交；(2)磁感线是闭合曲线，在磁体外部由 N 极指向 S 极，在磁体内部由 S 极指向 N 极；(3)磁感线的切线方向表示磁场的方向(小磁针静止时 N 极指向)可判断选项 A、B 错误，C 正确通电导线在磁场中是否受力与导线在磁场中的放置方式有关，故 D 错5.图 7南极考察经常就南极特殊的地理位置进行科学测量 “雪龙号”考察队员一次实验如下：在地球南
