磁场学案全后面附有答案

1第三章 磁 场课时 1 磁现象和磁场【学习目标】1.列举磁现象在生活、生产中的应用。了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。关注与磁相关的现代技术发展。2.知道磁场的基本特性是对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用.3.知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的。4.利用电场和磁场的类比，培养比较推理能力。【自主学习】阅读教材 P80-P81，完成下列问题1物体具有的吸引铁、钴、镍等物质的属性叫做 ；具有磁性的 叫做磁体；磁体上磁性最强的部分叫做 ；磁体有两个磁极：南极、北极。同名磁极相互 ，异名磁极相互 。2丹麦物理学家 首先发现电流周围也存在着磁场。3磁场是存在于 或电流周围空间的一种客观存在的 ；磁极和磁极间、磁极和电流间、电流和电流间的作用都是通过 来传递的。4规定在磁场中的任意一点小磁针 受力的方向亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向5地球本身在地面附近空间产生的磁场，叫做 。地磁场的分布大致就像一个 磁铁外面的磁场。【问题探究】1.如何理解磁场的物质性2.地磁两极与地理两极一样吗？3电场和磁场有哪些异同？【课堂练习】1地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态,突然小磁针 N 极向东偏转,可知（ ）A一定是小磁针正东方向有一条形磁铁的 N 极靠近小磁针 B一定是小磁针正东方向有一条形磁铁的 S 极靠近小磁针 C可能是小磁针正上方向有电子流自南向北水平通过D可能是小磁针正上方向有电子流自东向西水平通过2在奥斯特电流磁效应的实验中,通电直导线应该 ( )A平行南北方向,在小磁针正上方 B平行东西方向,在小磁针正上方C东南方向,在小磁针正上方 D西南方向,在小磁针正上方2课时 2 磁感应强度【学习目标】1.通过实验类比和分析，寻找描述磁场强弱和方向的物理量-磁感应强度2.进一步体会比值法定义物理量的方法3.知道磁感应强度的定义，知道其方向、大小、定义式和单位【自主学习】1.电场强度是通过将一检验电荷放在电场中分析电荷所受的 与检验电荷 的比值来定义的，其定义式为 E 。规定 受的电场力方向为电场方向。Fq2磁场的方向。规定在磁场中的任意一点小磁针 受力的方向亦即小磁针 时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向3磁场对电流的作用力通常称为 。如图 1，三块相同的蹄形磁铁，并列放在桌上，直导线所在处的磁场认为是均匀的，则决定安培力大小的因素与导线在磁场中的放置方向有关与电流的 有关与通电导线在磁场中的 有关4磁场强弱磁感应强度在磁场中 于磁场方向的通电导线，所受的安培力 F 跟电流 I和导线长度 L 的乘积 IL 的比值叫 。公式：B FIL在国际单位制中，磁感应强度的单位是 ，简称特，国际符号是 T。1T1NAm磁感应强度是 ，把某点的磁场方向定义为该点的磁感应强度的方向。磁感应强度 B 是表示磁场 和方向的物理量【问题探究】1. 根据公式 B= ，所以磁感应强度 B 是由 F、 I、 L 三者决定的吗？ILF2.电场强度与磁感应强度有哪些异同？【课堂练习】1.有关磁感应强度的下列说法中，正确的是( )A磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量B若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C若有一小段长为 L，通以电流为 I 的导体，在磁场中某处受到的磁场力为 F，则该处磁感应强度的大小一定是FILD由定义式 B 可知，电流强度 I 越大，导线 L 越长，某点的磁感应强度就越小FIL2有检验电流元长 1 cm，并通以 1 A 的电流，把它垂直于磁场方向放于磁场中的某点时，受到的磁场力为 0.1 N，则该点的磁感应强度的大小为( )1234NNSS图 13A10 T B5 T C2 T D2.5 T课时 3 几种常见的磁场【学习目标】1. 知道磁感线，知道几种常见磁场磁感线的空间分布情况2. 会用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围空间的磁场的方向3. 了解安培分子电流假说4. 知道磁通量【自主学习】1、磁感线：所谓磁感线，是在磁场中画出的一些有方向的 ，在这些 上，每一点的磁场方向都在该点的切线方向上。2、安培定则：判定直线电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系时，安培定则表述为：用 握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是 的环绕方向；判定环形电流和通电螺线管的电流方向和磁感线方向之间的关系时要统一表述为：让弯曲的四指所指方向跟 方向一致，大拇指所指的方向就是环形电流或通电螺线管 磁感线的方向（这里把环形电流看作是一匝的线圈） 。3、安培分子电流假说的内容。4、什么是匀强磁场？匀强磁场的磁感线有什么特点？5、磁通量（1）定义：设在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，则 B 与 S 的乘积叫做穿过这个面积的磁通量（magnetic flux） ，简称磁通。（2）定义式： （3）单位： 简称 ，符号 。1Wb=1Tm 2（4）磁通量是标量（5）磁通密度即磁感应强度 B= 1T=1SmAN1Wb2【问题探究】1.磁感线的基本特性？2.电场线与磁感线有哪些异同？3.用安培定则判定直线电流和通电螺线管的磁场有什么不同？4.如何用安培分子电流假说解释铁棒的磁化和去磁？5磁通量的变化一般有几种情况？【课堂练习】1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2.M1与 M2为两根未被磁化的铁棒，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 M1的左端为 N 极， M2的右端为 N 极 B M1和 M2的右端均为 N 极4C M1的右端为 N 极， M2的左端为 N 极 D M1和 M2的左端均为 N 极知识点小结：磁场题型归类题型一 对磁场相关知识的理解及应用 1、磁现象 P 59 例 1、例 2、P 113 1、2、4、132、 对地磁场的理解 P 60例 3、例 4、P 113 3、5、12补充 1：（2011 年高考题）为了解释地球的磁性， 19 世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流 I 引起的。在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是（ ）3、 对磁感应强度的理解 P 61例 1、例 2、P 113 6、7、8、9、10、144 、对磁感线的理解 P63例 1、 P 115 1、2 、4 5 、磁场的合成 P 114 11、P 116 10补充 2：在等边三角形的三个顶点 a、b 、c 处，a、b 两点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，方向垂直于纸面向里。在 c 点产生的磁感应强度均为 B 则 c 点的磁感应强度的大小及方向为 6 、几种常见磁场的磁感线 P 64例 2、例 6、P 115 4、5、6、7、9、P 117 17 、磁感应强度与电场强度、磁感线及电场线的异同 P 65例 5、P 115 3、P 113 68 、对安培分子电流假说的理解力 P64例 359、 对磁通量的理解 P 65例 4、P 115 8、11、12、13课时 4 通电导线在磁场中受到的力【学习目标】1、知道什么是安培力，会推导安培力公式 F=BILsin 。2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。3、了解磁电式电流表的工作原理。【自主学习】1磁场对 的作用力通常称为安培力。2 磁场方向的通电直导线，受到的安培力的大小的跟通电导线在磁场中的长度有关，导线长作用力 ；导线短，作用力 。用公式表示为 。3如果磁场方向与电流方向夹角为 时，安培力的大小 ，方向仍可用 定则判定。4左手定则：让磁感线垂直穿入 ，四指指向 方向，拇指所指 的方向。 5在磁电式电流表中，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是 的。【问题探究】1.“安培定则”和“左手定则”有何区别和联系？2应用公式 F BIL 求安培力大小应注意的问题【例 1】 如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线 MN，电流 I 方向从 M到 N，绳子的拉力均为 F.为使 F0，可能达到要求的方法是( )A加水平向右的磁场 B加水平向左的磁场C加垂直纸面向里的磁场 D加垂直纸面向外的磁场题型二 通电导体在磁场中受力1、 对安培力的理解及左手定则的应用 P67 例 1、P117 3、4、7、P69 例 6、P117 5、62、 安培力的计算（有效长度）P117 2、91、如图，长为 l的直导线拆成边长相等，夹角为 60o的 V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为 B，当在该导线中通以电流强度为 I的电流时，该 V形通电导线受到的安培力大小为 2、如图所示，两根平行放置的长直导线 A 和 B 载有大小相同方向相反的电流，A 受到的磁场力大小为 F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，A 受到的磁场力大小变为 F2，则此时 B 受到的磁场力大小变为 3、 通电导体在非匀强磁场中的动态分析问题P117 8、12、10、P69 例 5A 固定，B 如何运动？64、通电导体在匀强磁场中的静态分析问题（平衡问题）P68 例 2、例 6、P118 15、14、133、如图所示在水平金属导轨上有一电阻 R，金属杆 ab 与导轨组成一闭合矩形电路，两条导轨间距 L1，矩形导轨长 L2，导轨区域处于与水平面成 300角的匀强磁场中，磁感应强度是 B，若 ab 静止，导轨与 ab 的的电阻不计，流经 ab 的电流I，杆 ab 所受摩擦力为 ，对导轨的压力为 。4 如图，当左边的线圈通以逆时针电流 I 时，天平恰好平衡，此时天平右边的砝码为 m，若改为顺时针方向的电流且大小不变，则需在天平右边增加m 的砝码，通电线圈受到磁场力大小为（ ）Amg/2 B （m+m）g C mg D （m+m）g/25 竖直向下的匀强磁场中，用两条竖直线悬吊一水平通电直导线，导线长为 L，质量为 m，通入电流 I 后，悬线偏离竖直方向 角保持静止，已知导线受的磁场力方向水平，求磁场的磁感应强度 6如图所示，在倾角为 的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为 L，质量为 m 的直导体棒。当导体棒中的电流垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度 B 的方向在纸面内由垂直向上沿逆时针转至水平向左的过程中，下列关于 B 的大小变化的说法中，正确的是A逐渐增大 B逐渐减小C先减小后增大 D先增大后减小5、安培力作用下的变速运动问题 P118 13补充：电磁轨道炮工作原理如图所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流 I 从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面得磁场（可视为匀强磁场） ，磁感应强度的大小与 I 成正比。通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来的 2 倍，理论上可采用的方法是（ ）A只将轨道长度 L 变为原来的 2 倍 B只将电流 I 增加至原来的 2 倍C只将弹体质量减至原来的一半D将弹体质量减至原来的一半，轨道长度 L 变为原来的 2 倍，其它量不变6、磁电式电流表 P68 例 3、P118 11L1RB300baL27课时 5 运动电荷在磁场中受到的力【学习目标】1.知道磁场对电流作用（安培力）实质是磁场对运动电荷作用（洛仑兹力）的宏观表现。2.能根据安培力的表达式 F=BIL 推导洛仑兹力的表达式 f=qvB，培养学生的推理能力和知识迁移能力。并能够应用公式进行简单计算。3.理解洛仑兹力的方向由左手定则判定，并会用左手定则熟练地判定。4.了解电视机显像管的工作原理。【自主学习】1洛伦兹力的方向的判断左手定则：让磁感线 手心，四指指向 的方向，或负电荷运动的 ，拇指所指电荷所受 的方向。2洛伦兹力的大小:洛伦兹力公式 。 3洛伦兹力对运动电荷 ，不会 电荷运动的速率。4显像管中使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的,叫做偏转线圈。为了与显像管的管颈贴在一起,偏转线圈做成 。【问题探究】1.如何定量推导出洛伦兹力的大小？2.f=qvB 的适用条件如何？运动电荷在磁场中一定受洛仑兹力的作用吗？为什么？3.洛仑兹力做功吗？为什么？4.洛伦兹力和静电力的异同点有哪些？例 1、 电子束以一定的初速度沿轴线进入螺线管内，螺线管中通以方向随时间而周期性变化的电流，如图所示，则电子束在螺线管中做（ ）A匀速直线运动 B匀速圆周运动C加速减速交替的运动 D来回振动题型三、对洛伦兹力的理解及左手定则的应用P72 例 3、P119 1、2、3、4、10、P71 例 1、例 2题型四、空间同时存在磁场与重力场1 动态分析问题 P72 例 4、2 平面 P119 7、8、补充 1：如图所示为一个质量为 m、带电量为+ q 的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中。现给圆环向右初速度 v0，在以后的运动过程中，圆环克服摩擦力所做的功可能为： B8A0 B 201mv C 2321BqgmvoD无法确定3 竖直面 P119 5、4 斜面 P119 6、13、14、12、P76 例 3课时 6 带电粒子在匀强磁场中的运动一【学习目标】1、理解洛伦兹力对粒子不做功。2、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，在匀强磁场中做匀速圆周运动。3、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，知道与哪些因素有关。4、了解回旋加速器的工作原理。【自主学习】1带电粒子在匀强磁场中的运动(1)带电粒子的运动方向与磁场方向平行：做 运动。(2)带电粒子的运动方向与磁场方向垂直：粒子做 运动且运动的轨迹平面与磁场方向 。轨道半径公式： 周期公式： 。2质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的 和分析 的重要工具。3回旋加速器：(1)使带电粒子加速的方法有：经过多次 直线加速；利用电场 和磁场的 作用，回旋加速。在较小的范围内来获得 的装置。(2)为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能量不断提高，要在狭缝处加一个电压，产生交变电场的频率跟粒子运动的频率 。带电粒子获得的最大能量与 D 形盒 有关。【问题探究】1、如何确立带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆心、半径及运动时间？2.简述回旋加速器的原理3.电偏转和磁偏转的区别有哪些？题型五、带电粒子只在匀强磁场中运动的基本题型P121 1、2、5、补充：如图所示， 粒子（氦原子核）和质子从匀强磁场中同一点出发，沿着与磁感应强度垂直的方向以相同的速率开始反向运动。若磁场足够大，则它们再相遇时所走过的路程之比是（不计重力） （ ） A、1:1 B、1:2 C、2:1 D、4:1题型六、质谱仪例 1.教材 P100，例题、P74 例 1、P121 3、题型七、回旋加速器P75 例 2、P121 4、教材 P102 4题型八、空间同时存在磁场与电场（离子速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔效应）9P76 视野拓展（几种与粒子运动有关的器材）补充 1：（离子速度选择器模型）空间有磁感应强度为 B，方向竖直向上的匀强磁场，一束电子流以初速 v 从水平方向射入，为了使电子流经过磁场时不偏转（不计重力） ，则在磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，这个电场的场强大小与方向应是（ ）AB/v，方向竖直向上 BB/v，方向水平向左CBv，垂直纸面向里 DBv，垂直纸面向外P121 7补充 2：电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积） 为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的 a、b、c，流量计的两端与输送液体的管道相连接（图中虚线） 图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁感强度为 B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻 R 的电流表的两端连接，I 表示测得的电流值已知流体的电阻率为 p，不计电流表的内阻，则可求得流量为 补充 3：如图所示，厚度为 h，宽度为 d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为 B 的均匀场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面 A 和下侧面 A之间会产生电势差。这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时，电势差 U、电流 I 和 B 的关系为：，式中的比例系数 K 称为霍尔系数。霍dIBkU尔效应可解释如下：外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的静电力。当静电力与洛仑兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势