2017-2018学年沪科版高中物理选修3-1学案：第5章磁场与回旋加速器5.1磁与人类文明5.2怎样描述磁场学案 word版含答案

5.1磁与人类文明 5.2怎样描述磁场学 习 目 标知 识 脉 络1.知道磁场的基本特性，了解地球的磁场2知道磁感线的定义、特点以及作用(重点)3知道磁通量，理解磁场的定量描述(重点、难点)磁 场 及 其 形 象 描 述1地磁场(1)地磁场的两极：地球周围存在着磁场，它的N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近(2)磁偏角：用一个能自由转动的小磁针观察地磁场方向时，可以看到它的磁极一般并不指向地理的正南正北方向，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2磁性材料(1)磁化：人们通过人工方法使磁性材料获得磁性的过程(2)退磁：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(3)磁性材料的分类根据磁性材料被磁化后退磁的难易程度分为软磁性材料和硬磁性材料3磁感线(1)磁感线是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在该点磁场的方向上(2)物理学中把磁感线的间距相等、相互平行且指向相同的磁场叫做匀强磁场4条形磁体和蹄形磁体的磁感线磁体都有两个磁极，在外部磁感线从北极指向南极，在内部从南极指向北极，它是一系列闭合的曲线图5111磁感线是用细铁屑排列而成的真实的曲线()2磁感线能表示磁场的强弱和方向()3地理的南北两极与地磁场的南北极并不重合，地磁场的北极在地理北极附近()看围棋讲座时会发现，棋子在竖直放置的棋盘上可以移动，但不会掉下来，你知道这是为什么吗？【提示】这是因为棋子和棋盘都是由磁性材料做成的，它们之间存在着磁力，从而使棋子和棋盘之间存在着弹力，使棋子受到一个与重力平衡的向上的静摩擦力，所以棋子不会掉下来如图512所示是地磁南北极和地理南北极的示意图图512探讨1：在地球南极点上方磁场的方向有什么特点？【提示】与地面垂直探讨2：在地球赤道上方的磁场方向有什么特点？【提示】磁场方向与地面平行，与正南正北方向间有夹角1磁感线的特点(1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱(3)磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极(4)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断(5)磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向2磁感线与电场线的比较两种线磁感线电场线相似点引入目的为形象描述场而引入的假想线，实际不存在疏密场的强弱切线方向场的方向相交不能相交(电场中无电荷空间不相交)不同点闭合曲线不闭合，起始于正电荷，终止于负电荷3.常见永磁体的磁场图5131关于磁感线，下列说法中正确的是()A两条磁感线的空隙处不存在磁场B磁感线总是从N极到S极C磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致D两个磁场叠加的区域，磁感线可能相交【解析】磁感线是为了形象地描绘磁场而假设的一组有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都表示该点的磁场方向，曲线疏密表示磁场强弱，所以C正确，A错误；在磁体外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，磁感线不相交，所以B、D错误【答案】C2(多选)关于磁感线，下列说法正确的是()A磁感线可以表示磁场的强弱和方向B小磁针N极在磁场中的受力方向，即为该点磁感线的切线方向C沿磁感线方向，磁场减弱D磁感线是闭合曲线，没有起始点【解析】磁感线的疏密表示磁场强弱，切线表示磁场方向，故A正确沿磁感线方向，磁场可能增强也可能减弱，故C错小磁针N极的受力方向是磁感线的切线方向，故B正确磁感线是闭合曲线，无起始点，故D正确【答案】ABD3(多选)下列关于电场线和磁感线的说法正确的是() 【导学号：29682028】A二者均为假想的线，实际上并不存在B实验中常用铁屑来模拟磁感线形状，因此磁感线是真实存在的C任意两条磁感线不相交，电场线也是D磁感线是闭合曲线，电场线是不闭合的【解析】两种场线均是为形象描绘场而引入的，实际上并不存在，故A对，B错；任意两条磁感线或电场线不能相交，否则空间一点会有两个磁场或电场方向，故C对；磁体外部磁感线由N极指向S极，内部由S极指向N极，故磁感线是闭合的曲线，而电场线始于正电荷，终于负电荷，故不闭合，D对【答案】ACD磁 场 的 定 量 描 述1磁通量磁场中穿过某一面积的磁感线的条数叫做穿过这个面积的磁通量2磁感应强度B(1)垂直穿过某单位面积上的磁通量叫做磁感应强度(2)公式：B .(3)单位：在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，简称韦，符号是Wb；磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，国际符号：T,1 T.(4)矢量：磁感应强度是一个既有大小又有方向的物理量，是矢量，磁场中某点的磁感应强度方向是过该点的磁感线的切线方向，也就是放在该点的小磁针N极的受力方向1磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁通量()2穿过某一面积的磁通量为零，则磁感应强度一定为零()3磁感应强度的方向就是磁感线的方向()当线框面积一定时，磁感应强度越大，磁通量越大吗？图514【提示】不一定，公式BS中S指线框在垂直磁场方向的投影面积，线框面积一定，但投影面积随线框与磁场方向的相对位置的变化而变化，当线框平行磁场时，B再大，也等于0.如图515所示，匀强磁场B0竖直向下，且与平面BCFE垂直，已知平面BCFE的面积为S.图515探讨1：平面BCFE的磁通量是多大？【提示】B0S.探讨2：平面ABCD的磁通量是多大？【提示】B0S.探讨3：平面AEFD的磁通量是多大？【提示】0.1磁通量的计算(1)公式：BS.适用条件：匀强磁场；磁感线与平面垂直(2)在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积2磁通量的正、负(1)磁通量是标量，但有正、负，当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即为负值(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12.3磁通量的变化量21.(1)当B不变，有效面积S变化时，BS.(2)当B变化，S不变时，BS.(3)B和S同时变化，则21.但此时BS.4.将面积为0.5 m2的单匝线圈放在磁感应强度为2.0102 T的匀强磁场中，线圈平面垂直于磁场方向，如图516所示，那么穿过这个线圈的磁通量为()图516A1.0102 Wb B1.0 Wb C0.5102 Wb D5102 Wb【解析】根据BS2.01020.5 Wb，故1.0102 Wb，A正确【答案】A5如图517所示，在条形磁铁中部垂直套有A、B两个圆环，设通过线圈A、B的磁通量分别为A、B，则()【导学号：29682029】图517AABBABD无法判断【解析】在条形磁铁的周围，磁感线是从N极出发，经外空间磁场由S极进入磁铁内部在磁铁内部的磁感线从S极指向N极，又因磁感线是闭合的平滑曲线，所以条形磁铁内外磁感线条数一样多，从下向上穿过A、B环的磁感线条数一样多，而从上向下穿过A环的磁感线多于B环，则从下向上穿过A环的净磁感线条数小于B环，所以通过B环的磁通量大于通过A环的磁通量【答案】B6.如图518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30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是_图518【解析】(1)初始位置时，SB，故1BS.(2)框架转过30时，2BScos 30BS.(3)框架转过90时，SB，故3BScos 900.(4)从初始位置转过180的过程中，规定初始位置时穿过方向为正，则1BS，2BS，故212BS.【答案】BSBS02BS