2024版新教材高中物理第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步1.磁場(chǎng)磁感線學(xué)生用書新人教版必修第三冊(cè)

1．磁場(chǎng)磁感線核心素養(yǎng)定位物理觀念會(huì)應(yīng)用安培定則判斷通電直導(dǎo)線和通電螺線管周圍的磁場(chǎng)方向．科學(xué)思維(1)知道磁場(chǎng)的基本特性，知道磁感線，知道幾種常見磁場(chǎng)磁感線的空間分布情況，體會(huì)如何使用形象化的手段描述物理現(xiàn)象．(2)了解安培分子電流假說．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任了解磁現(xiàn)象，了解電和磁的聯(lián)系，了解電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)過程，體會(huì)探索自然奧秘的艱難與克服困難帶來的成就感．一、電和磁的聯(lián)系電生磁實(shí)驗(yàn)1．奧斯特實(shí)驗(yàn)：把導(dǎo)線放置在一個(gè)指南針的上方，通電時(shí)磁針________了．2．意義：發(fā)現(xiàn)了電流的________，首次揭示了________的聯(lián)系．二、磁場(chǎng)和磁感線1．磁體與磁體之間、磁體與通電導(dǎo)體之間以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用，是通過________發(fā)生的．2．磁感線可類比電場(chǎng)線(1)磁感線及其作用在磁場(chǎng)中畫出一些曲線，使曲線上每一個(gè)點(diǎn)的________方向都跟這點(diǎn)________的方向一致，這樣的曲線叫作磁感線．利用磁感線可以形象地描述磁場(chǎng)．實(shí)際上不存在(2)實(shí)驗(yàn)?zāi)M在條形磁體上方放置一塊玻璃板，在玻璃板上均勻地撒一層細(xì)鐵屑，可以模擬出磁感線的形狀，原因是細(xì)鐵屑在磁場(chǎng)里________成了“小磁針”．輕敲玻璃板，細(xì)鐵屑就會(huì)有________地排列起來．三、安培定則1．直線電流的磁場(chǎng)：右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與________方向一致，彎曲的四指所指的方向就是________環(huán)繞的方向，如圖甲所示．2．環(huán)形電流的磁場(chǎng)：讓右手彎曲的四指與________的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上________的方向，如圖乙所示．3．通電螺線管的磁場(chǎng)：右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟____________方向一致，拇指所指的方向就是螺線管________磁場(chǎng)的方向，或拇指指向螺線管的________極，如圖丙所示．【情境思考】電磁鐵在日常生產(chǎn)生活中有廣泛應(yīng)用，如電磁起重機(jī)里面的電磁鐵可以吸起幾噸重的鋼材，請(qǐng)根據(jù)本節(jié)知識(shí)作出判斷．(1)電磁鐵是根據(jù)電流的磁效應(yīng)制成的．()(2)增大通過電磁鐵的電流強(qiáng)度，電磁鐵可以吸起更重的鋼材．()(3)如果改變通過電磁鐵的電流方向，電磁鐵將不能吸起鋼材．()拓展1電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的相似性電現(xiàn)象磁現(xiàn)象自然界中存在正電荷和負(fù)電荷磁體上存在S極和N極同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引拓展2任何一個(gè)磁體都有兩個(gè)磁極，無論怎樣分割磁體，磁極總是成對(duì)出現(xiàn)，不存在磁單極子．即使極細(xì)小的磁針也是同時(shí)存在N極、S極的．3安培定則中的“因果”關(guān)系(1)在判定直線電流的磁場(chǎng)的方向時(shí)，拇指指“原因”——電流方向，四指指“結(jié)果”——磁場(chǎng)繞向．(2)在判定環(huán)形電流磁場(chǎng)方向時(shí)，四指指“原因”——電流方向，拇指指“結(jié)果”——環(huán)內(nèi)沿中心軸線的磁感線方向．4磁懸浮列車是一種靠磁懸浮力來推動(dòng)的列車，它通過電磁力實(shí)現(xiàn)列車與軌道之間的無接觸的懸浮和導(dǎo)向，再利用直線電機(jī)產(chǎn)生的電磁力牽引列車運(yùn)行．由于其軌道的磁力使之懸浮在空中，減少了摩擦力，行走時(shí)不同于其他列車需要接觸地面，只受來自空氣的阻力，高速磁懸浮列車的速度可達(dá)每小時(shí)400公里以上，中低速磁懸浮則多數(shù)在每小時(shí)100～200公里．目標(biāo)一磁場(chǎng)和磁感線【導(dǎo)思】——————————————————○如圖甲、乙、丙三種情況，它們是電流與磁體、電流與電流間相互作用的情境．(1)圖甲中的小磁針為什么會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)？(2)圖乙中的通電導(dǎo)線為什么會(huì)運(yùn)動(dòng)？(3)圖丙中通電導(dǎo)線之間的相互作用是怎樣發(fā)生的？【歸納】——————————————————○一、磁場(chǎng)1．磁場(chǎng)的存在(1)磁體的周圍．(2)電流的周圍．2．磁場(chǎng)的基本性質(zhì)：對(duì)放入其中的磁體或電流有力的作用．磁體與磁體之間、磁體與電流之間、電流與電流之間的相互作用都是通過磁場(chǎng)發(fā)生的．3．磁場(chǎng)的方向性：磁場(chǎng)中小磁針N極的受力方向或靜止時(shí)N極的指向就是該處的磁場(chǎng)方向．4．磁場(chǎng)的客觀性：磁場(chǎng)雖然看不見、摸不著，但卻是客觀存在的物質(zhì)．場(chǎng)和實(shí)物是物質(zhì)存在的兩種形式．二、磁感線1．磁感線的特點(diǎn)(1)磁感線是為了形象地描述磁場(chǎng)而假想出來的有方向的曲線．(2)磁感線的疏密反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，越密的地方表示磁場(chǎng)越強(qiáng)，越疏的地方表示磁場(chǎng)越弱．(3)磁感線上每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向．(4)磁感線的方向：在磁體外部由N極指向S極，在磁體內(nèi)部由S極指向N極．(5)磁感線是閉合曲線，不相交，不相切，也不中斷．2．磁感線與電場(chǎng)線的比較兩種線磁感線電場(chǎng)線相似點(diǎn)引入目的形象描述場(chǎng)面引入的假想線，實(shí)際不存在疏密場(chǎng)的強(qiáng)弱切線方向場(chǎng)的方向相交不能相交(電場(chǎng)中無電荷空間不相交)不同點(diǎn)閉合曲線不閉合，起始于正電荷(或無窮遠(yuǎn))，終止于無窮遠(yuǎn)(或負(fù)電荷)3.常見永磁體的磁場(chǎng)【典例】——————————————————○例1下列關(guān)于磁場(chǎng)的說法中正確的是()A．磁體周圍的磁場(chǎng)看不見、摸不著，所以磁場(chǎng)不是客觀存在的B．將小磁針放在磁體附近，小磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)是因?yàn)槭艿酱艌?chǎng)力的作用C．把磁體放在真空中，磁場(chǎng)就消失了D．當(dāng)磁體周圍撒上鐵屑時(shí)才能形成磁場(chǎng)，不撒鐵屑磁場(chǎng)就會(huì)消失例2如圖所示是通有恒定電流的環(huán)形線圈和螺線管的磁感線分布圖．若通電螺線管是密繞的，下列說法正確的是()A．電流越大，內(nèi)部的磁場(chǎng)越接近勻強(qiáng)磁場(chǎng)B．螺線管越長(zhǎng)，內(nèi)部的磁場(chǎng)越接近勻強(qiáng)磁場(chǎng)C．螺線管直徑越大，內(nèi)部的磁場(chǎng)越接近勻強(qiáng)磁場(chǎng)D．磁感線畫得越密，內(nèi)部的磁場(chǎng)越接近勻強(qiáng)磁場(chǎng)[訓(xùn)練1]中國(guó)宋代科學(xué)家沈括在《夢(mèng)溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也．”進(jìn)一步研究表明，地球周圍地磁場(chǎng)的磁感線分布示意如圖．結(jié)合上述材料，下列說法不正確的是()A．地理南、北極與地磁場(chǎng)的南、北極不重合B．地球內(nèi)部也存在磁場(chǎng)，地磁南極在地理北極附近C．地球表面任意位置的地磁場(chǎng)方向都與地面平行D．地磁場(chǎng)對(duì)射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用[訓(xùn)練2]磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則下列說法正確的是()A．a(chǎn)處磁場(chǎng)比b處磁場(chǎng)強(qiáng)B．b處磁場(chǎng)和a處磁場(chǎng)強(qiáng)度一樣C．小磁針N極在a處受力比b處受力大D．小磁針N極在a處受力比b處受力小目標(biāo)二安培定則及其應(yīng)用【歸納】——————————————————○常見的三種電流磁感線分布【典例】——————————————————○例3電流的磁效應(yīng)揭示了電與磁的關(guān)系．下面四幅圖中描述磁場(chǎng)方向與電流方向之間的關(guān)系，其中磁感線分布正確的是()例4如圖所示，直導(dǎo)線AB、螺線管E、電磁鐵D三者相距較遠(yuǎn)，其磁場(chǎng)互不影響．當(dāng)開關(guān)S閉合后，則小磁針北極N(灰色一端)指示磁場(chǎng)方向正確的是()A．a(chǎn)B．bC．cD．d思維提升利用安培定則判定電流的磁場(chǎng)方向需注意的問題(1)利用安培定則判斷通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)方向時(shí)，大拇指指的是電流方向，四指指的方向?yàn)榇鸥芯€的環(huán)繞方向．(2)利用安培定則判斷通電螺線管和環(huán)形電流的磁場(chǎng)方向時(shí)，四指指的是電流方向，大拇指指的方向是磁場(chǎng)方向．[訓(xùn)練3]如圖，兩根平行通電長(zhǎng)直導(dǎo)線固定，左邊導(dǎo)線中通有垂直紙面向外、大小為I1的恒定電流，兩導(dǎo)線連線(水平)的中點(diǎn)處，一可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針靜止時(shí)N極指向平行于紙面向下．忽略地磁場(chǎng)的影響．關(guān)于右邊導(dǎo)線中的電流I2，下列判斷正確的是()A．I2＜I1，方向垂直紙面向外B．I2＞I1，方向垂直紙面向外C．I2＜I1，方向垂直紙面向里D．I2＞I1，方向垂直紙面向里[訓(xùn)練4]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(dòng)時(shí)，a、b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，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)[訓(xùn)練5][2023·浙江金華模擬]有一種磁懸浮地球儀，其原理如圖所示，底座是線圈，地球儀是磁鐵，通電時(shí)能讓地球儀懸浮在空中．下列說法正確的是()A．線圈的兩端應(yīng)該接交流電源B．線圈的a端點(diǎn)須連接直流電源的正極C．線圈的a端點(diǎn)須連接直流電源的負(fù)極D．地球儀根據(jù)異名磁極互相排斥的原理工作1．(多選)關(guān)于磁感線，下列說法中正確的是()A．磁感線的疏密程度反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱B．磁感線是磁場(chǎng)中實(shí)際存在的線C．兩條磁感線不可能相交D．磁感線總是不閉合的2.如圖所示，表示蹄形磁鐵周圍的磁感線，磁場(chǎng)中有a、b兩點(diǎn)，下列說法正確的是()A．a(chǎn)、b兩處的磁場(chǎng)強(qiáng)弱相等B．a(chǎn)、b兩處的磁場(chǎng)強(qiáng)弱不等，b點(diǎn)較強(qiáng)C．蹄形磁鐵的磁感線起始于蹄形磁鐵的N極，終止于蹄形磁鐵的S極D．a(chǎn)處沒有磁感線，所以該處沒有磁場(chǎng)3.一小磁針放置在某磁場(chǎng)(未標(biāo)出方向)中，靜止時(shí)的指向如圖所示，下列分析正確的是()A．N極指向該點(diǎn)磁場(chǎng)方向B．S極指向該點(diǎn)磁場(chǎng)方向C．該磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)D．a(chǎn)點(diǎn)的磁場(chǎng)方向水平向右4．M1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(chǎng)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5.在宇宙環(huán)境中，地磁場(chǎng)保護(hù)著地球，地質(zhì)記錄表明，自地球在46億年前形成以來，已經(jīng)有過數(shù)百次地磁反轉(zhuǎn)，也就是說，地球的磁場(chǎng)在“反極性”(地磁場(chǎng)方向與現(xiàn)在的方向相反)和“正極性”(地磁場(chǎng)方向與現(xiàn)在的方向相同)之間不斷變換．物理學(xué)家的研究認(rèn)為，地球的磁極反轉(zhuǎn)在未來仍可能會(huì)發(fā)生．下列關(guān)于地磁反轉(zhuǎn)期間的說法正確的是()A．對(duì)依靠磁場(chǎng)進(jìn)行導(dǎo)航的物種不會(huì)有影響B(tài)．若地磁場(chǎng)處于最弱的狀態(tài)時(shí)，就不會(huì)對(duì)地球生物的生存有影響C．太陽(yáng)輻射的高能粒子直接轟擊地球的大氣層，可能引發(fā)一些疾病D．地球磁場(chǎng)的反轉(zhuǎn)可能是瞬間發(fā)生，而不是一個(gè)緩慢、漸進(jìn)的過程6.安培觀察到通電螺線管的磁場(chǎng)和條形磁體的磁場(chǎng)很相似，提出了“分子電流”假說．他認(rèn)為，在物質(zhì)內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流——分子電流(分子電流實(shí)際上是由原子內(nèi)部電子繞核運(yùn)動(dòng)形成的，如圖所示)，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極．下列將分子電流(箭頭表示電子運(yùn)動(dòng)方向)等效為小磁體的選項(xiàng)圖中正確的是()1．磁場(chǎng)磁感線導(dǎo)學(xué)掌握必備知識(shí)一、1．轉(zhuǎn)動(dòng)2．磁效應(yīng)電與磁二、1．磁場(chǎng)2．(1)切線磁場(chǎng)(2)磁化規(guī)則三、1．電流磁感線2．環(huán)形電流磁場(chǎng)3．螺線管電流軸線上N情境思考答案：(1)√(2)√(3)×共研突破關(guān)鍵能力目標(biāo)一提示：題圖甲中小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)、題圖乙中通電導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)、題圖丙中通電導(dǎo)線之間吸引或者排斥一定都是受到了力的作用；磁體對(duì)磁體有力的作用、電流對(duì)磁體有力的作用、磁體對(duì)電流有力的作用、電流對(duì)電流也有力的作用，這些作用是通過磁場(chǎng)發(fā)生的．[例1]解析：磁場(chǎng)看不見、摸不著，但不會(huì)因主觀意識(shí)而存在或消失，磁場(chǎng)與電場(chǎng)一樣，都是物質(zhì)．磁場(chǎng)是磁體、電流或運(yùn)動(dòng)電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)．說它“特殊”，是因?yàn)樗臀覀兂Ｒ姷囊苑肿?、原子、離子組成的物質(zhì)不同，它不是以微粒形式存在，而是以一種“場(chǎng)”的形式存在；說它是“物質(zhì)”，是因?yàn)樗臀覀兂Ｒ姷膶?shí)物一樣，能對(duì)放在其中的磁體、通電導(dǎo)體和運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用．因此我們說磁場(chǎng)是一種客觀存在的物質(zhì)．答案：B[例2]解析：通電螺線管匝數(shù)越多，管道越長(zhǎng)，其內(nèi)部的磁場(chǎng)越接近勻強(qiáng)磁場(chǎng)，與電流大小無關(guān)，與如何畫磁感線無關(guān)；螺線管直徑越大，其中心磁場(chǎng)會(huì)比較弱，不能看作勻強(qiáng)磁場(chǎng)．B正確．答案：B[訓(xùn)練1]解析：地球?yàn)橐痪薮蟮拇朋w，地磁場(chǎng)的南、北極在地理上的北極和南極附近，兩極并不重合；且地球內(nèi)部也存在磁場(chǎng)，只有赤道上空磁場(chǎng)的方向才與地面平行；射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子的速度方向與地磁場(chǎng)方向不會(huì)平行，一定受到地磁場(chǎng)力的作用，故只有C項(xiàng)說法不正確．答案：C[訓(xùn)練2]解析：根據(jù)磁感線越密的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，所以a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度小于b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，故A、B錯(cuò)誤；小磁針在磁感應(yīng)強(qiáng)度大的地方受到的力大，所以小磁針N極在a處受力比b處受力小，故C錯(cuò)誤，D正確．答案：D目標(biāo)二[例3]解析：根據(jù)安培定則可知，因電流方向豎直向上，導(dǎo)線右側(cè)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，而左側(cè)則是垂直紙面向外，故A正確；根據(jù)安培定則可知，因電流方向從右旋轉(zhuǎn)到左，則螺線管內(nèi)部磁場(chǎng)方向由左向右，因此左端是S極，右端是N極，故B錯(cuò)誤；根據(jù)安培定則可知，因環(huán)形電流頂端處垂直紙面向里，則環(huán)形導(dǎo)線內(nèi)部磁場(chǎng)方向從右向左，故C錯(cuò)誤；因電流方向豎直向下，依據(jù)安培定則可知，磁場(chǎng)方向應(yīng)該是順時(shí)針方向(俯視)，故D錯(cuò)誤．答案：A[例4]解析：根據(jù)安培定則可判斷出電流的磁場(chǎng)方向，再根據(jù)小磁針靜止時(shí)N極所指的方向?yàn)榇艌?chǎng)的方向可知C正確．答案：C[訓(xùn)練3]解析：小磁針靜止時(shí)N極指向平行于紙面向下，說明該處的磁場(chǎng)方向向下，因I1在該處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向上，則I2在該處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向下，且大于I1在該處產(chǎn)生的磁場(chǎng)，由安培定則可知I2方向垂直紙面向外，且I2＞I1.答案：B[訓(xùn)練4]解析：由于圓環(huán)帶負(fù)電荷，故當(dāng)圓環(huán)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，等效電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針．由安培定則可判斷環(huán)內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，環(huán)外磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi)，磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)方向即是放在該點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)N極的指向，所以b的N極向紙外轉(zhuǎn)，a、c的N極向紙里轉(zhuǎn)．答案：B[訓(xùn)練5]解析：線圈的兩端應(yīng)該接直流電源，若接交流電源，則會(huì)產(chǎn)生一上一下的效果，而無法懸浮，A錯(cuò)誤；由題意，通電線圈上端應(yīng)為S極，根據(jù)右手螺旋定則可知，線圈的a端點(diǎn)須連接直流電源的正極，B正確，C錯(cuò)誤；地球儀根據(jù)同名磁