高中物理人教版1第三章磁場第3節(jié)幾種常見的磁場 一等獎

幾種常見的磁場【考綱要求】1、知道什么是磁感線，會用磁感線描述幾種常見的磁場（條形、蹄形，直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管）磁感線分布的情況。3．會用安培定則判斷直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的磁場方向。4．知道安培分子電流假說，并能解釋有關(guān)現(xiàn)象。5．理解勻強(qiáng)磁場的概念，明確兩種情形的勻強(qiáng)磁場。6．理解磁通量的概念并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算?！咀灾鲗W(xué)習(xí)】1.電場線與磁感線有哪些異同？電場線磁感線相似點(diǎn)引入目的疏密切線方向相交不同點(diǎn)2.用什么方法判定電流的磁場方向？具體怎么操作？3．常見的電流的磁場有哪些？請作圖并分析其特點(diǎn)。磁場安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖直線電流環(huán)形電流通電螺線管4．安培分子電流假說的內(nèi)容是什么？如何解釋鐵棒的磁化、退磁？ab5．如何理解磁通量？公式適用條件是什么？磁通量的變化有哪三種情況？每種情況磁通量的變化量怎么計(jì)算？ab例：如圖，B=2T,S=0.4m2的磁通量？若繞虛線ab逆時(shí)針轉(zhuǎn)過30°，磁通量多大？磁通量的變化量是多少？特別提醒①平面S與磁場方向不垂直時(shí)，要把面積S投影到與磁場垂直的方向上，即求出有效面積。②可以把磁通量理解為穿過面積S的磁感線的凈條數(shù)，相反方向穿過面積S的磁感線可以互相抵消。③當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度和有效面積同時(shí)發(fā)生變化時(shí)，ΔΦ＝Φt－Φ0，而不能用ΔΦ＝ΔB·ΔS計(jì)算。【考點(diǎn)突破】典型例題1如圖所示，螺線管、蹄形鐵芯、環(huán)形導(dǎo)線三者相距較遠(yuǎn)，當(dāng)開關(guān)閉合后關(guān)于小磁針N極(黑色的一端)的指向錯(cuò)誤的是()A．小磁針a的N極指向正確B．小磁針b的N極指向正確C．小磁針c的N極指向正確D．小磁針d的N極指向正確解析小磁針靜止時(shí)N極的指向?yàn)樵撎幍拇艌龇较?，即磁感線的切線方向．根據(jù)安培定則，蹄形鐵芯被磁化后右端為N極，左端為S極，小磁針c指向正確；通電螺線管的磁場分布和條形磁鐵相似，內(nèi)部磁場向左，外部磁場向右，所以小磁針b指向正確，小磁針a指向錯(cuò)誤；環(huán)形電流形成的磁場左側(cè)應(yīng)為S極，故d的指向正確．在運(yùn)用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”，在判定直線電流的磁場方向時(shí)，大拇指指“原因”——電流方向，四指指“結(jié)果”——磁場繞向；在判定環(huán)形電流磁場方向時(shí)，四指指“原因”——電流繞向，大拇指指“結(jié)果”——環(huán)內(nèi)沿中心軸線的磁感線方向.反饋訓(xùn)練1M1與M2為兩根未被磁化的鐵棒，現(xiàn)將它們分別放置于如圖所示的位置，則被通電螺線管產(chǎn)生的磁場磁化后()A．M1的左端為N極，M2的右端為N極B．M1和M2的右端均為N極C．M1的右端為N極，M2的左端為N極D．M1和M2的左端均為N極思考：螺線管的磁場方向如何確定？螺線管內(nèi)部和外部磁場方向有何區(qū)別？兩根鐵棒被磁化和小磁針有何異同？典型例題2如圖所示，一環(huán)形線圈沿條形磁鐵的軸線，從磁鐵N極的左側(cè)A點(diǎn)運(yùn)動到磁鐵S極的右側(cè)B點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)關(guān)于磁鐵的中心對稱，則在此過程中，穿過環(huán)形線圈的磁通量將()A．先增大，后減小B．先減小，后增大C．先增大，后減小、再增大，再減小D．先減小，后增大、再減小，再增大思考：A處的磁場方向向哪？從A運(yùn)動到磁鐵N極過程中磁場的強(qiáng)弱怎樣變化？在穿過磁鐵的過程中穿過線圈的磁感線方向向哪？從S極向B運(yùn)動的過程中，磁場強(qiáng)弱怎樣變化？磁通量怎樣變化？解析在磁鐵內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，磁感線條數(shù)最多，在A端和B端，磁鐵的部分磁感線通過線圈，而在磁鐵中間，磁鐵的全部磁感線通過線圈，只在外部有少量的抵消，因此穿過線圈的磁通量先增大后減小。答案A反饋訓(xùn)練2條形磁鐵豎直放置，閉合圓環(huán)水平放置，條形磁鐵中心線穿過圓環(huán)中心，如圖所示，若圓環(huán)為彈性環(huán)，其形狀由Ⅰ擴(kuò)大到Ⅱ，圓環(huán)內(nèi)磁通量的變化的情況是()A．磁通量增大B．磁通量減小C．磁通量不變D．條件不足，無法確定磁通量問題要注意以下幾個(gè)問題：①磁通量的定義式Φ＝BS中的面積為有效面積，是線圈平面在垂直于磁感線方向的投影．②當(dāng)磁鐵穿過線圈時(shí)，在磁鐵內(nèi)部的磁感線是從S極指向N極的?！究键c(diǎn)鞏固】一、選擇題1．如圖所示，帶負(fù)電的金屬環(huán)繞軸OO′以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)，在環(huán)左側(cè)軸線上的小磁針最后平衡的位置是()A．N極豎直向上B．N極豎直向下C．N極沿軸線向左D．N極沿軸線向右2．關(guān)于磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，正確的說法是()①一切磁現(xiàn)象都起源于電流或運(yùn)動電荷，一切磁作用都是電流或運(yùn)動電荷之間通過磁場而發(fā)生的相互作用。②除永久磁鐵外，一切磁場都是由運(yùn)動電荷或電流產(chǎn)生的。③根據(jù)安培的分子電流假說，在外界磁場作用下，物體內(nèi)部分子電流取向變得大致相同時(shí)，物體就被磁化，兩端形成磁極。磁鐵在高溫下或者受到敲擊時(shí)會失去磁性。④磁就是電，電就是磁，有磁必有電，有電必有磁。A．②③④B．②④C．①③D．①②③3．如圖所示，圓環(huán)上帶有大量的負(fù)電荷，當(dāng)圓環(huán)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動時(shí)，a、b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉(zhuǎn)動，以下說法正確的是()A．a(chǎn)、b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn)B．b的N極向紙外轉(zhuǎn)，而a、c的N極向紙里轉(zhuǎn)C．b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn)，而a的N極向紙外轉(zhuǎn)D．b的N極向紙里轉(zhuǎn)，而a、c的N極向紙外轉(zhuǎn)4．南極考察經(jīng)常就南極特殊的地理位置進(jìn)行科學(xué)測量．“雪龍?zhí)枴笨疾礻?duì)員一次實(shí)驗(yàn)如下：在地球南極附近用彈簧測力計(jì)豎直懸掛一未通電螺線管，如圖所示。下列說法正確的是()A．若將a端接電源正極，b端接電源負(fù)極，則彈簧測力計(jì)示數(shù)將減小B．若將a端接電源正極，b端接電源負(fù)極，則彈簧測力計(jì)示數(shù)將增大C．若將b端接電源正極，a端接電源負(fù)極，則彈簧測力計(jì)示數(shù)將增大D．不論螺線管通電情況如何，彈簧測力計(jì)示數(shù)均不變5．如圖所示，在條形磁鐵外套有A、B兩個(gè)大小不同的圓環(huán)，穿過A環(huán)的磁通量ΦA(chǔ)與穿過B環(huán)的磁通量ΦB比較()A．ΦA(chǔ)>ΦBB．ΦA(chǔ)<ΦBC．ΦA(chǔ)＝ΦBD．不能確定6．如圖所示，螺線管中通有電流，如果在圖中的a、b、c三個(gè)位置上各放一個(gè)小磁針，其中a在螺線管內(nèi)部，則()A．放在a處的小磁針的N極向左B．放在b處的小磁針的N極向右C．放在c處的小磁針的S極向右D．放在a處的小磁針的N極向右二、計(jì)算論述題7．如圖所示，一根通電直導(dǎo)線垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T水平向右的勻強(qiáng)磁場中，以導(dǎo)線截面的中心為圓心，半徑為r的圓周上有a、b、c、d四點(diǎn)，已知a點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則b、c、d三點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分別是多少？方向如何？8．如圖所示，有一個(gè)垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝T，磁場有明顯的圓形邊界，圓心為O，半徑為1cm.現(xiàn)于紙面內(nèi)先后放上圓線圈，圓心均在O處，A線圈半徑為1cm,1匝；B線圈半徑為2cm,1匝；C線圈半徑為0.5cm，1匝．問：(1)在B減為T的過程中，A和B中磁通量各改變多少？(2)當(dāng)磁場方向轉(zhuǎn)過30°角的過程中，C中的磁通量改變多少？

參考答案自主學(xué)習(xí)1電場線磁感線相同點(diǎn)引入目的形象描述場而引入的假想線，實(shí)際不存在疏密場的強(qiáng)弱切線方向場的方向相交不能相交(電場中無電荷空間不相交)不同點(diǎn)起始于正電荷，終止于負(fù)電荷閉合曲線3.安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖直線電流以導(dǎo)線上任意點(diǎn)為圓心的多組同心圓，越向外磁感線越稀疏，磁場越弱環(huán)形電流內(nèi)部磁場比環(huán)外強(qiáng)，磁感線越向外越稀疏通電螺線管內(nèi)部為勻強(qiáng)磁場且比外部強(qiáng)，方向由S極指向N極，外部似條形磁鐵由N極指向S極反饋訓(xùn)練1解析通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場很類似，要注意在磁體內(nèi)部的磁感線的分布應(yīng)該是從S極指向N極的．答案A2．解析磁感線是閉合曲線，磁鐵內(nèi)部是由S極到N極，而外部是由N極回到S極，而磁通量是穿過某個(gè)面的磁感線的凈條數(shù)，故B正確．考點(diǎn)突破2.答案C解析②錯(cuò)誤在于永久磁體之所以顯磁性的原因是內(nèi)部分子電流規(guī)律分布．④錯(cuò)誤的原因是靜止的電荷周圍就沒有磁場．只有運(yùn)動電荷才能產(chǎn)生磁場．4.答案AC解析在地球南極附近即為地磁N極，螺線管相當(dāng)于一條形磁鐵，根據(jù)右手螺旋定則判斷出“條形磁鐵”的極性．6.答案BD解析由安培定則，通電螺線管的磁場如右圖所示，右端為N極，左端為S極，在a點(diǎn)磁場方向向右，則小磁針在a點(diǎn)時(shí)，N極向右，則A項(xiàng)錯(cuò)，D項(xiàng)對；在b點(diǎn)磁場方向向右，則磁針在b點(diǎn)時(shí)，N極向右，則B項(xiàng)正確；在c點(diǎn)，磁場方向向右，則磁針在c點(diǎn)時(shí)，N極向右，S極向左，則C項(xiàng)錯(cuò)．7.答案Bb＝eq\r(2)T，與水平方向成45°斜向右上Bc＝2T，方向水平向右Bd＝eq\r(2)T，與水平方向成45°斜向右下解析a、b、c、d各點(diǎn)的磁場均為勻強(qiáng)磁場與電流的磁場的疊加，并且電流在這四點(diǎn)所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B′大小相等，由于Ba=0，則B′=B=1T，由安培定則可知，導(dǎo)線中電流方向向外，則在b、c、d電流的磁場如右圖所示．，θ=45°，即Bb與水平方向成45°斜向右上Bc=B′+B=2T，方向水平向右，α=45°，即Bd與水平方向成45°斜向右下8.答案(1)×10－4Wb×10－4