高中物理第三章磁场3几种常见的磁场学案选修31教案Word文档格式.docx

1、图2（3）通电螺线管的磁场：用右手握住螺线管，让弯曲的四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向就是螺线管中心轴线上磁感线的方向.内部为匀强磁场，且内部比外部强.内部磁感线方向由S极指向N极，外部由N极指向S极.（如图3所示）图3即学即用判断下列说法的正误.（1）磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的.（）（2）通电直导线周围磁场的磁感线是闭合的圆环.（）（3）通电螺线管周围的磁场类似于条形磁体周围的磁场.（）（4）无论是直线电流、环形电流还是通电螺线管的磁场，在安培定则判断时，大拇指指的都是磁场方向.（二、安培分子电流假说导学探究磁铁和电流都能产生磁场，而且通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的

2、磁场十分相似，它们的磁场有什么联系？答案它们的磁场都是由电荷的运动产生的.知识梳理安培分子电流假说（1）法国学者安培提出：在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流分子电流.分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极.（如图4所示）图4（2）当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性（如图5甲）；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性（如图乙）.图5（3）安培分子电流假说说明一切磁现象都是由电荷的运动产生的.（1）一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场发生的.（）（2）安培认为，磁体内部有许多环形电流，每个环形

3、电流都相当于一个小磁体.（）（3）一个物体是否对外显磁性，取决于物体内部分子电流的取向.（）三、匀强磁场磁通量导学探究（1）如图6，平面S在垂直于磁场方向上的投影面积为S.若有n条磁感线通过S，则通过面积S的磁感线有多少条？图6（2）若磁场增强，即B增大，通过面积S的磁感线条数是否增多？答案（1）n条（2）B增大时，通过面积S的磁感线条数增多1.匀强磁场（1）定义：磁感应强度的大小、方向处处相同的磁场.磁感线：间隔相同的平行直线.（2）实例：距离很近的两个平行的异名磁极间的磁场，相隔适当距离的两平行放置的通电线圈，其中间区域的磁场都是匀强磁场.2.磁通量匀强磁场磁感应强度B与和磁场方向垂直的平

4、面面积S的乘积，叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通.（2）表达式：BS. 单位：韦伯，简称韦，符号是Wb，1 Wb1 Tm2.适用条件：匀强磁场；磁感线与平面垂直.（3）说明：磁通量可用穿过某一平面的磁感线条数表示；若磁感线沿相反方向穿过同一平面，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）.当平面与磁场方向不垂直时，穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁场B的方向的投影面积进行计算，即BSBScos （如图7）.图7（4）引申：B，因此磁感应强度B又叫磁通密度.（1）磁通量不仅有大小，而且有方向，所以是矢量.（2）磁通量越大，磁感应强度越大.（3）穿过某一面积的磁通量为零，该处磁感应强

5、度不一定为零.（）（4）磁通量就是磁感应强度.（一、对安培定则的理解与应用例1电路没接通时两枚小磁针方向如图8，试确定电路接通后两枚小磁针的转向及最后的指向.图8答案见解析解析接通电源后，螺线管的磁场为：内部从左指向右，外部从右指向左，如图所示，故小磁针1逆时针转动至N极水平向左，小磁针2顺时针转动至N极水平向右.小磁针在磁场中受力的判断方法1.当小磁针处于磁体产生的磁场中，或环形电流、通电螺线管外部时，可根据同名磁极相斥，异名磁极相吸来判断小磁针的受力方向.2.当小磁针处于直线电流的磁场中或处于环形电流、通电螺线管内部时，应该根据小磁针N极所指方向与通过该点的磁感线的切线方向相同，来判断小磁

6、针的受力方向.针对训练1如图9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（）图9A.a、b、c的N极都向纸里转B.b的N极向纸外转，而a、c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B二、对磁通量的认识和计算1.磁通量是标量，但有正负，若磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时为负值.2.若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面且正向磁通量为1，反向磁通量为2，则穿过该平面的磁通量12.例2如图10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

7、方向垂直，则穿过线框平面的磁通量为多少？若使框架绕OO轴转过60角，则穿过线框平面的磁通量为多少？若从初始位置转过90若从初始位置转过180角，则穿过线框平面的磁通量变化了多少？图10答案BSBS02BS解析在图示位置时，磁感线与线框平面垂直，BS.当线框绕OO轴转过60时可以将原图改画成从上面向下看的俯视图，如图所示.BSBScos 60BS.转过90时，线框由与磁感线垂直变为与磁感线平行，0.线框转过180时，磁感线仍然垂直穿过线框，只不过穿过方向改变了.因而1BS，2BS，212BS.即磁通量变化了2BS.三、磁感应强度矢量的叠加磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体（或电流）时，每一点的

8、磁场为各个磁体（或电流）在该点产生磁场的矢量和.磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则.例3在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里.如图11所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中（）图11A.b、d两点的磁感应强度相等B.a、b两点的磁感应强度相等C.c点的磁感应强度的值最小D.b点的磁感应强度的值最大答案C解析如图所示，由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度，可见b、d两点的磁感应强度大小相等，但方向不同，A项错误；a点的磁感应强度最大，c点的磁感应强度最小，B、D项错误，C项正确.针对训练2如图12所示

9、，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，MOP60，在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为B1.若将N处的长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小变为B2，则B2与B1之比为（）图12A.11 B.12C.1 D.2解析依题意，导线在M、N处时，每根导线在O点产生的磁感应强度为，方向竖直向下，则当N处的导线移至P点时，O点合磁感应强度大小为：B22，则B2与B1之比为12.1.下列各图中，已标出电流及电流磁场的方向，其中正确的是（）答案D解析电流与电流磁场的分布，利用的是右手螺旋定则，大拇指指向直导线

10、电流方向，四指指向磁感线方向，因此A、B错；对于螺线管和环形电流，四指弯曲方向为电流方向，大拇指指向内部磁场方向，故选D.2.通电螺线管内有一在磁场力作用下静止的小磁针，磁针指向如图13所示，则（）图13A.螺线管的P端为N极，a接电源的正极B.螺线管的P端为N极，a接电源的负极C.螺线管的P端为S极，a接电源的正极D.螺线管的P端为S极，a接电源的负极解析通电螺线管内轴线的磁场方向水平向左，则P端为N极，由安培定则知，a接电源负极，选项B正确.3.如图14所示，边长为L的n匝正方形线框abcd内部有一边长为的正方形区域的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B.下列说法正确的是（）图14A.穿过线框a

11、bcd的磁通量为BL2B.穿过线框abcd的磁通量为nBL2C.穿过线框abcd的磁通量为D.穿过线框abcd的磁通量为4.如图15所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流，a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等.关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（）图15A.O点处的磁感应强度为零B.a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反C.c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同D.a、c两点处的磁感应强度的方向不同解析根据安培定则判断磁场方向，再结合矢量的合成知识求解.根

12、据安培定则判断：两直线电流在O点处产生的磁场方向均垂直于MN向下，O点处的磁感应强度不为零，故A选项错误；a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故B选项错误；根据对称性，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故C选项正确；a、c两点处的磁感应强度方向相同，故D选项错误.一、选择题（17题为单选题，810题为多选题）1.关于磁感线与电场线的描述，正确的是（）A.电场线起止于电荷，磁感线起止于磁极B.电场线一定是不闭合的，磁感线一定是闭合的C.磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹D.电场线和磁感线实际上均存在，只是肉眼看不到解析磁感线没有起点也没有终点，是闭合的曲线.静电场中的电

13、场线不是闭合曲线，起始于正电荷（或无穷远处），止于负电荷（或无穷远处），故A错误，B正确；磁感线是描述磁场强弱和方向的形象曲线，当磁感线是曲线时，小磁针在磁场力作用下的运动轨迹并不与其重合，故选项C错误；电场线和磁感线都是为了描述抽象的场而人为引入的曲线，实际上并不存在，选项D错误.2.如图1为某磁场中的磁感线.则（）A.a、b两处磁感应强度大小不等，BaBbB.a、b两处磁感应强度大小不等，BaBbC.同一小段通电导线放在a处时受力一定比b处时大D.同一小段通电导线放在a处时受力一定比b处时小答案A3.关于磁通量，下列叙述正确的是（）A.在匀强磁场中，穿过一个面的磁通量等于磁感应强度与该面面

14、积的乘积B.在匀强磁场中，a线圈的面积比b线圈大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的磁通量大C.把一个线圈放在M、N两处，若放在M处时穿过线圈的磁通量比放在N处时大，则M处的磁感应强度一定比N处大D.同一线圈放在磁感应强度大处，穿过线圈的磁通量不一定大解析匀强磁场中，磁通量的计算公式BSBSsin （是磁场与面积的夹角），只有磁场和面积垂直时，磁通量才等于磁感应强度与该面面积的乘积，选项A错误；根据磁通量的计算公式BSBSsin 可知，虽然SaSb，但当两线圈平面与磁场的夹角不同时，穿过两线圈的磁通量大小关系也无法确定，选项B错误；磁通量不仅仅与磁感应强度有关，还与线圈的面积、线圈与磁场方

15、向间的夹角有关，选项C错误；当线圈与磁场方向平行放置时，即使磁感应强度很大，磁通量仍然为零，选项D正确.4.如图2，把一根导线平行地放在磁针的正上方附近，当导线通有水平向右的电流时（）A.磁针所在区域磁场方向垂直纸面向里B.磁针所在区域磁场方向垂直纸面向外C.磁针不会发生偏转D.磁针发生偏转，S极向里，N极向外解析由右手螺旋定则可知，在导线的正下方磁场方向垂直纸面向里，A对，B错；磁针静止时N极所指为磁场方向，因此N极向里转，C、D错；故选A.5.磁铁的磁性变弱，需要充磁.充磁的方式有两种，图3甲是将条形磁铁穿在通电螺线管中，图乙是将条形磁铁夹在电磁铁之间，a、b和c、d接直流电源，下列接线正

16、确的是（充磁时应使外力磁场与磁铁的磁场方向相同）（）A.a接电源正极，b接电源负极，c接电源正极，d接电源负极B.a接电源正极，b接电源负极，c接电源负极，d接电源正极C.a接电源负极，b接电源正极，c接电源正极，d接电源负极D.a接电源负极，b接电源正极，c接电源负极，d接电源正极解析甲图中，因磁铁在螺线管的内部，应使螺线管内磁感线方向从右向左（左端是N极，右端是S极），由安培定则可判定，a接电源正极，b接电源负极；乙图中，同理可知，右端是螺线管N极，左端是S极，由安培定则可判定c接电源负极，d接电源正极，B选项正确.6.如图4，一通电螺线管通有图示电流，1、2、4小磁针放在螺线管周围，3小

17、磁针放在螺线管内部，四个小磁针静止在如图所示位置，则四个小磁针的N、S极标注正确的是（）A.1 B.2 C.3 D.4解析小磁针的N极指向为该处的磁感线方向，根据安培定则可知通电螺线管的右端为N极，左端为S极，内部磁感线方向是从左到右，故只有2标注正确.7.在xOy坐标系的原点处放置一根与坐标平面垂直的通电直导线，电流方向指向纸内（如图5所示），此坐标范围内还存在一个平行于xOy平面的匀强磁场.已知在以直导线为圆心的圆周上的a、b、c、d四点中，a点的磁感应强度最大，则此匀强磁场的方向（）A.沿x轴正方向 B.沿x轴负方向C.沿y轴正方向 D.沿y轴负方向解析用右手螺旋定则判断通电直导线在a、

18、b、c、d四个点上所产生的磁场方向，a点有电流产生的竖直向下的磁场，若还有竖直向下的匀强磁场，则电流产生的磁感应强度和匀强磁场的磁感应强度方向相同，叠加合磁场最大.8.如图6所示，回形针系在细线下端被磁铁吸引，下列说法正确的是（）A.回形针下端为N极B.回形针上端为N极C.现用点燃的火柴对回形针加热，过一会儿发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流排列无序了D.用点燃的火柴对回形针加热，回形针不被磁铁吸引，原因是回形针加热后，分子电流消失了答案AC解析回形针被磁化后的磁场方向与条形磁铁磁场方向一致，故回形针的下端为N极，A对，B错；对回形针加热，回形针磁性消失是因为分子电流排列无

19、序了，故C对，D错.9.三根在同一平面（纸面）内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I，方向如图7所示.a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等.将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3，下列说法正确的是（）A.B1B2B3B.B1B2B3C.a和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里D.a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里解析a、b、c三处的磁感应强度是三根导线所产生的磁感应强度的叠加.根据安培定则可判断出左、右两根导线在a处的磁场方向相反，因为距离相等，所以磁感应强度大小相等，所以左、右两

20、根导线在a处产生的磁感应强度的矢量和为零，a处的磁感应强度等于下面导线在该处产生的磁感应强度，所以a处的磁感应强度方向垂直于纸面向外.同理可知b处的磁感应强度等于右面的导线在该处产生的磁感应强度，所以b处的磁感应强度方向也垂直于纸面向外，三根导线在c处产生的磁场方向均是垂直于纸面向里，所以合磁感应强度方向垂直纸面向里，所以B1B2B3，A、C选项正确，B、D选项错误.10.如图8所示是等腰直角三棱柱，其平面ABCD为正方形，边长为L，它们按图示方式放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B0，则下列说法中正确的是（）A.穿过ABCD平面的磁通量大小为B0L2B.穿过BCFE平面的磁通量大小为B

21、0L2C.穿过ADFE平面的磁通量大小为零D.穿过ABCD平面的磁通量大于穿过BCFE平面的磁通量答案BC解析根据BS，因此通过ABCD平面的磁通量B0L2cos 45B0L2，A错误；平面BCFEB0，而BCL，CFLcos 45L，所以平面BCFE的面积SBCCFL2，因而B0SB0L2，B正确，D错误；平面ADFE在与B0的垂直方向上的投影面积为零，所以穿过的磁通量为零，C正确.二、非选择题11.地球上某地地磁感应强度B的水平分量Bx1.8105 T，竖直分量By5.4105 T.求：（1）地磁场B的大小及它与水平方向的夹角的正切值；（2）在水平面2.0 m2的面积内地磁场的磁通量.答案

22、（1）5.7105 T3（2）1.08104 Wb解析（1）由矢量合成法则可知 T5.7105 Ttan 3.（2）ByS5.41052.0 Wb1.08104 Wb.12.如图9所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为10 cm.现于纸面内先后放上a、b两个圆形单匝线圈，圆心均在O处，a线圈半径为10 cm，b线圈半径为15 cm，问：（1）在B减为0.4 T的过程中，a和b中磁通量分别改变多少？（2）磁感应强度B大小不变，方向绕直径转过30过程中，a线圈中磁通量改变多少？（3）磁感应强度B大小、方向均不变，线圈a绕直径转过180解析（1）a线圈面积正好与圆形磁场区域重合，1Br2，2B1r2|21|（B1B）r2|1.256102 Wbb线圈面积大于圆形磁场面积，即线圈的一部分面积在磁场区域外，有磁感线穿过的面积与a线圈相同，故磁通量的变化量与a线圈相同.（2）磁场转过30，a线圈面积在垂直磁场方向的投影面积为r2cos 30，则3Br2cos 30|31|Br2（1cos 30）3.4103 Wb.（3）以线圈a正对读者的一面为观察对象，初状态磁感线从该面穿入，线圈转180过后，磁感线从该面穿出，故BS（BS）2BS5.0102 Wb.