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1、学案学案 1 1 磁与人类文明磁与人类文明 怎样描述磁场怎样描述磁场学习目标定位 1.知道地磁场的特点，了解磁性材料.2.理解磁感线的概念并熟悉几种典型 磁场的磁感线分布规律.3.理解磁通量和磁感应强度的概念，并会用磁通量和磁感应强度描 述磁场一、我们生活在天然磁场地磁场中 1地球本身是一个磁体，其周围存在着磁场，地磁场的磁南极(S 极)在地球的北端，磁北 极(N 极)在地球的南端地磁场很弱，自由转动的小磁针能显示出地磁场的作用，这也是 指南针的原理 2磁偏角：地磁的两极跟地理的两极并不重合，地磁轴和地球自转轴两者的夹角约为 11， 因而水平放置的磁针的指向跟地理子午线之间有一个交角，这个交角
2、叫做磁偏角 二、形形色色的磁性材料 1通过人工方法使磁性材料获得磁性，这个过程叫做磁化磁性材料被磁化后，在一定条 件下会失去磁性，这个过程叫做退磁或去磁 2磁化后容易退掉磁性的物质叫做软磁性材料，不容易退掉磁性的物质叫做硬磁性材 料软磁性材料适用于需要反复磁化的场合，硬磁性材料适合制造永磁铁 三、磁场的形象描述 1磁感线：在磁场中人为地画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向 都与该点磁场方向相间磁感线越密的地方，表示磁场越强；磁感线稀疏的地方，表示磁 场弱 2匀强磁场： 磁感线的间距相等、相互平行且指向相同的磁场 四、磁场的定量描述 1磁通量 (1)定义：磁场中穿过平面的磁感线
3、的条数叫穿过这个平面的磁通量，用字母 表示 (2)单位：国际制单位为韦伯，简称韦，符号是 Wb. 1 Wb1 Tm2.2磁感应强度：垂直穿过某单位面积上的磁通量叫做磁感应强度用公式表示为 B .磁S感应强度的方向与该点处磁感线的切线方向一致.一、地磁场 问题设计 指南针是我国古代四大发明之一，它对人类航海事业的发展产生了巨大的影响，但在古代 指南针为什么指南曾是一个不解之谜，你知道为什么吗？ 答案 因为地球是个大磁体，它对指南针有影响图 1 要点提炼 1地磁场 地球是一个大磁体，其周围存在的磁场叫地磁场如图 1 所示，地球磁体的 N 极(北极)位 于地理南极附近，地球磁体的 S 极(南极)位于
4、地理北极附近 2磁偏角 地磁的两极跟地理的两极并不重合，水平放置的磁针的指向跟地理子午线之间有一个交角， 这个交角叫做磁偏角 延伸思考 宇宙中的其他天体是否有磁场？ 答案 有些有磁场，有些没有磁场 二、磁场的形象描述 问题设计 在磁场中放一块玻璃板，玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，轻敲玻璃板，铁屑就会有规则地 排列起来，模拟出磁感线的形状，由实验得到条形磁铁和蹄形磁铁的磁场的磁感线是如何 分布的？磁感线有什么特点？磁感线是磁场中真实存在的吗？ 答案 见要点提炼 要点提炼 1磁感线的特点 (1)磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向磁感线的疏密程度表示磁场的强弱 (2)磁感线不相交、不相切、不中断
5、、是闭合曲线；在磁体外部，其方向从 N 极指向 S 极； 在磁体内部，由 S 极指向 N 极(3)磁感线是为了形象描述磁场而假想的物理模型，在磁场 中并不真实存在，不可认为有磁感线的地方有磁场，没有磁感线的地方没有磁场 2匀强磁场 磁感线的间距相等、相互平行且指向相同的磁场叫匀强磁场 距离很近的两个异名磁极的中间区域的磁场为匀强磁场 3磁感线和电场线的比较 相同点：都是疏密程度表示场的强弱，切线方向表示场的方向；都不能相交 不同点：电场线起于正电荷，终止于负电荷，不闭合；但磁感线是闭合曲线 三、磁场的定量描述 问题设计 若在磁场中垂直于磁场方向有一个面积为 S1 m2 的平面，在磁场强弱不同的
6、情况下，穿 过这个平面的磁感线的条数是否相同？该结论说明了什么问题？ 答案 不相同磁场强时磁感线密，穿过的磁感线的条数多这说明穿过这个平面的磁感 线的条数多少能反映磁场强弱 要点提炼 1磁通量是指穿过某一平面的磁感线的条数 一匝线圈和 n 匝同样大小的线圈，当放置方式相同时，磁通量相同 2磁通量是标量，但有正负，其正负表示磁感线穿过某一面积的方向与规定的正方向是相同还是相反若有两个相反方向的磁场穿过某一面积时，则穿过这一面积的磁通量为合磁 场的磁感线穿过这一面积的“净”条数图 2 3当线圈平面与磁场垂直时，磁通量 BS；当线圈平面与垂直于磁场的方向有一夹角 时，穿过线圈的磁通量为 BScos_
7、.(如图 2)4磁感应强度：(1)垂直穿过某单位面积的磁通量公式：B ，其中 S 为垂直于磁感线S的平面的面积如果平面跟磁场方向不垂直，则 S 为垂直于磁场方向的投影面积 (2)磁感应强度的方向为该点处磁感线的切线方向，也是小磁针静止时 N 极的指向一、对地磁场的认识 例 1 关于地磁场，下列叙述正确的是( ) A地球的地磁两极和地理两极重合 B我们用指南针确定方向，指南针指南的一极是指南针的北极 C地磁的北极与地理的南极重合 D地磁的北极在地理的南极附近 解析 地球是一个大磁体，地球的地磁两极与地理两极并不重合，且相对位置在极其缓慢 地变化，因此 A、C 错误；因为地磁北极在地理南极附近，因
8、此，指南针指南的一极应是 指南针的南极，其实指南针的南北极就是按其指向来命名的，故 B 错误，D 正确 答案 D 二、对磁场及磁感线的认识 例 2 下列关于磁场和磁感线的描述，正确的有( ) 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，也是一种物质 B磁感线可以形象地表现磁场的强弱与方向 C磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止 D磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线 解析 磁场具有能量，所以是一种物质，A 正确；磁感线的疏密程度可表示磁场的强弱， 磁感线的方向可表示磁场的方向，B 正确；磁感线是闭合曲线，在磁体外部，从磁铁的北 极出发，进入南极；在磁
9、体内部，从南极指向北极，C 错误；用细铁屑在磁铁周围排列出 的曲线可以模拟磁感线，但并不是磁感线没有细铁屑的地方同样可以画出磁感线故 D 错误故选 A、B. 答案 AB 三、对磁通量的认识及计算 例 3 如图 3 所示，框架面积为 S，框架平面与磁感应强度为 B 的匀强磁场方向垂直，则 穿过平面的磁通量为_若使框架绕 OO转过 60角，则穿过框架平面的磁通量 为_；若从初始位置转过 90角，则穿过框架平面的磁通量为_；若从初 始位置转过 180角，则穿过框架平面的磁通量的变化量是_图 3解析 初始位置 1BS；框架转过 60角时 2BSBScos 60 BS；框架转过 9012角时 3BSBS
10、cos 900；若规定初始位置磁通量为“正”，则框架转过 180角时磁感 线从反面穿出，故末态磁通量为“负”，即 4BS，所以 41(BS) BS2BS.答案 BS BS 0 2BS121(对地磁场的认识)地球是一个大磁体：在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向 地磁场的南极；地磁场的北极在地理南极附近；赤道附近地磁场的方向和地面平行； 北半球地磁场方向相对地面是斜向上的；地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平 行的以上关于地磁场的描述正确的是( ) AB C D 答案 D 解析 地面上小磁针静止时，南极应指向地磁场的北极，错；地磁场的南极在地理北极 附近，地磁场的北极在地理南极附近，对；只
11、有在赤道附近地磁场的方向和地面才平行， 对，错；地磁场方向在北半球斜向下方，南半球斜向上方，错故正确答案为 D. 2(对磁场及磁感线的认识)关于磁感线和电场线，下列说法正确的是( ) A磁感线不是闭合曲线，起始于 N 极，终止于 S 极 B电场线起始于负电荷，终止于正电荷 C电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线D空间某处磁感线、电场线分布越密集，表示该处磁感应强度、电场强度越大 答案 D 解析 磁感线是闭合曲线，A 错；电场线起始于正电荷，终止于负电荷，B 错；电场线和 磁感线都不是电场和磁场中实际存在的线，C 错；故选 D. 3(对磁通量的认识及计算)下列关于磁通量和磁感应强度的说法正
12、确的是( ) A磁感应强度的大小与磁通量成正比 B磁感应强度的大小取决于磁场本身 C穿过垂直于磁感应强度方向某面积的磁感线条数等于磁感应强度 D当平面跟磁场方向平行时，穿过这个平面的磁通量必为零 答案 BD 4(对磁通量的认识及计算)如图 4 所示，半径为 R 的圆形线圈共有 n 匝，其中心位置处半 径为 r 的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面若磁感应强度为 B，则穿过线 圈的磁通量为( )图 4 ABR2 BBr2 CnBR2 DnBr2 答案 B 解析 磁通量与线圈匝数无关，且磁感线穿过的面积为 r2，并非 R2，故 B 项对题组一 对磁现象及地磁场的认识 1磁性水雷是用一个可以
13、绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后变成 了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是( ) A磁体的吸铁性 B磁极间的相互作用规律 C电荷间的相互作用规律 D磁场对电流的作用原理 答案 B 解析 军舰被地磁场磁化后变成了磁体，当军舰靠近水雷时，对控制引爆电路的小磁针有 力的作用，使小磁针转动引爆水雷B 项正确 2以下关于地磁场的说法中正确的是( ) A地磁场是地球的盾牌，起着保护地球上生命的作用 B地磁场的 N 极在地理位置的南极附近，但不与南极重合 C地磁场的方向会随时间的流逝而缓慢变化 D在行星中，只有地球有磁场 答案 ABC 解析 宇宙中射向地球
14、的高能粒子流如果不受阻碍地射到地球上，会杀死地球上的生命体，正是由于地磁场的保护，使得大量的粒子被偏转，人类和其他生命才得以延续，故 A 项正 确地磁场的 N 极在地理南极附近，但不与南极重合，有磁偏角，B 项正确地磁场的 N、S 极的位置会缓慢移动，故 C 项正确在行星中，并不是只有地球有磁场，故 D 项错 误 3下列说法中与实际情况相符的是( ) A地球的磁偏角是一个定值 B地磁场的北极在地理位置的北极附近 C除了地球外，到目前为止其他星球上还没有发现磁现象 D郑和出海远航比哥伦布的远洋探险先使用指南针 答案 D 解析 磁偏角随地理位置变化而变化，A 错误；地磁场的北极在地理南极附近，B
15、错误； 其他星球上也有磁场存在，C 错误；我国是最早利用指南针航海的国家，D 正确 题组二 对磁场及磁感线的认识 4关于磁感线的描述，下列说法中正确的是( ) A磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，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 B磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的 C两条磁感线的空隙处一定不存在磁场 D两个磁场叠加的区域，磁感线就一定相交 答案 A 解析 磁感线上每一点的切线方向表示磁场方向，即小磁针静止时北极所指的方向，所以 A 正确；磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一组有方向的闭合曲线，实际上并不存在， 细铁屑可以显示出其形状，但那并不是磁感线，B 错；磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁 感线是假想的人为画出的曲线，两条磁感线的空隙处也存在磁场，C 错；磁感线不相交， D 错 5下列关于磁场的说法中，正确的是( ) A磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质 B磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的 C磁体与磁体之间是直接发生作用的 D磁场只有在磁体与磁体、磁体与电流发生作用时才产生 答案 A 解析 磁场是一种客观存在的物质，磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间相互作用时 都是通过磁
