磁场全章学案.doc

第一节第一节 磁现象和磁场磁现象和磁场 学习目标学习目标 一 知识与技能 一 知识与技能 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 二 过程与方法 二 过程与方法 利用电场和磁场的类比 培养比较推理能力 三 情感 态度与价值观 三 情感 态度与价值观 在教学中渗透物质的客观性原理 学习重点学习重点 磁场的物质性和基本特性 学习难点学习难点 磁场的物质性和基本性质 自主学习自主学习 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 同步导学同步导学 磁体的周围存在磁场 常见的条形磁铁 蹄形磁铁周围都存在着磁场 例例 1 1 如图 1 所示 放在条形磁铁磁场中的软铁棒被磁化后的极性是 A C 棒未被磁化 B A 棒左端为 S 极 C B 棒左端为 N 极 D C 棒左端为 S 极 解答解答 软铁棒被磁化后的磁场方向与条形磁铁磁场方向一致 故 B 正确 电流的周围存在磁场 电流的磁效应 例例 2 2 某同学做奥斯特实验时 把小磁针放在水平的通电直导线的下方 当通电后发现小磁 针不动 稍微用手拨动一下小磁针 小磁针转动 180 后静止不动 由此可知 通电直导线产生 的磁场方向是 A 自东向西 B 自南向北 C 自西向东 D 自北向南 解答解答 通电前小磁针指南北 通电后小磁针不动 说明通电直导线产生的磁场还在南北 方向 稍微用手拨动一下小磁针 小磁针转动 180 后静止不动 说明通电直导线产生的磁场 与地磁场方向相反 故 D 正确 地磁场 地球本身在地面附近空间产生的磁场 地球的周围存在着磁场 地球是一个大磁体 地球的地理两极与地磁两极并不重合 极 性和地理极性相反 如图 其间有一个交角 这就是磁偏角 磁偏角的数值在地球上不同地 点是不同的 宇宙中许多天体都有磁场 例例 3 3 地球是个大磁场 在地球上 指南 针能指南北是因为受到 的作用 人类将在本世纪登上火星 目前 火星上 地理北极与地磁南极 地理南极与地磁北极 图 N BA C S 图 的磁场情况不明 如果现在登上火星 你认为在火星上的宇航员 依靠指南针来导向吗 填 能 不能 或 不知道 解答解答 地球是个大磁场 地理南极在地磁场 N 极附近 所以磁场为南北方向 放在地球 上的指南针引受地磁场作用指南北 因为不知道火星上的磁场分布情况 所以不知道能否用 指南针在火星上导航 4 磁场的基本性质 磁场对处于其中的磁极或电流有力的作用 研究磁场的方法 当堂达标当堂达标 1 甲乙两根外形相同的钢条 用甲的一端触及乙的中间且相互垂直 下列说法中正确的 是 A 若相互吸引 则甲 乙均有磁性 B 若相互吸引 则甲有磁性 乙一定没有磁性 C 若相互不吸引 则甲 乙均没有磁性 D 若相互不吸引 则甲一定没有磁性 乙可能有磁性 2 判断一段导线中是否有直流电流通过 手边若有几组器材 其中最为可用的是 A 被磁化的缝衣针及细棉线 B 带电的小纸球及细棉线 C 小灯泡及导线 D 蹄形磁铁及细棉线 3 下列所述的情况 哪一种可以肯定钢棒没有磁性 A 将钢棒的一端接近磁针的北极 两者互相吸引 再将钢棒的这端接近磁针的南极 两者 互相排斥 B 将钢棒的一端接近磁针的北极 两者互相吸引 再将钢棒的另一端接近磁针的北极 两 者仍互相吸引 C 将钢棒的一端接近磁针的北极 两者互相吸引 再将钢棒的另一端接近磁针的南极两 者仍互相吸引 D 将钢棒的一端接近磁针的北极 两者互相排斥 4 下列说法正确的是 A 地球磁场的北极与地理南极不完全重合 B 将条形磁铁从中间断开 一段是 N 极 另一段是 S 极 C 改变通电螺线管中电流的方向可使其 N 极与 S 极对调 D 磁场是客观存在的一种物质 5 下列说法中正确的是 A 磁体上磁性最强的部分叫磁极 任何磁体都有两个磁极 B 磁体与磁体间的相互作用是通过磁场而发生的 而磁体与通电导体间以及通电导体与 通电导体之间的相互作用不是通过磁场发生的 C 地球的周围存在着磁场 地球是一个大磁体 地球的地理两极与地磁两极并不重合 其 间有一个交角 这就是磁偏角 磁偏角的数值在地球上不同地方是相同的 D 磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量 6 下列关于磁场的说法中 正确的是 A 磁场跟电场一样 是一种物质 B 磁极或电流在自己周围的空间会产生磁场 C 指南针指南说明地球周围有磁场 D 磁极对磁极的作用 电流对电流的作用都是通过磁场发生的 7 如图所示 A 为电磁铁 C 为胶木秤盘 A 和 C 包括支架 的总质量为 M B 为铁片 质量 为 m 当电磁铁 A 通电 铁片被吸引上升的过程中 悬挂 C 的轻绳上拉力的大小为 A F Mg B Mg F M m g 拓展提高拓展提高 1 首先发现通电导线周围存在磁场的物理学家 A 安培 B 法拉第 C 奥斯特 D 特斯拉 2 奥斯特实验说明了 A 磁场的存在 B 磁场具有方向性 第 题 C 通电导线周围存在磁场 D 磁体间有相互作用 3 如图所示是云层之间闪电的模拟图 图中 A B 是位于南 北方向带有电荷的两块阴 雨云 在放电的过程中 两云的尖端之间形成了一个放电通道 发现位于通道正上方的小磁针 N 极转向纸里 S 极转向纸外 则关于 A B 的带电情况说法中正确的是 A 带同种电荷 B 带异种电荷 C B 带正电 D A 带正电 4 在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态 突然发现小磁针 N 极向东偏转 由此 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 5 下列关于磁场的说法中正确的是 A 磁场和电场一样 是客观存在的特殊物质 B 磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的 C 磁极与磁极之间是直接发生作用的 D 磁场只有在磁极与磁极 磁极与电流发生作用时才产生 6 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 探究 探究 假若地磁场是由地球表面的电荷产生的 试根据地磁场的方向判断地球表面所带电荷的电 性 已知地球表面的电荷与地表无相对运动 第 题 3 13 1 磁现象与磁场参考答案磁现象与磁场参考答案 自主学习自主学习 1 磁性 物体 磁极 排斥 吸引 2 奥斯特 3 磁极 物质 磁场 4 北极 5 地磁场 条形 当堂达标当堂达标 1 D 2 A 3 B 4 ACD 5 AD 6 ABCD 7 D 拓展提高拓展提高 1 C 2 C 3 BD 4 C 5 A 6 A 7 负电 第二节 磁感应强度 知能准备知能准备 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 F q 2 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 F IL 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 1T 1 N A m 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 同步导学同步导学 1 磁感应强度方向 类比法 在磁铁周围的不同由放置一些小磁针 发现小磁针静时 指向各不相同 这表明磁场 中不同位置力的作用方向不同 因此磁场具有方向性 与电场对比 在电场中 我们利用检验电荷的受力情况来反映电场的方向性 规定正 电荷受的电场力方向为电场方向 在磁场中 我们利用小磁针来规定磁场的方向 规定在磁场中的任意一点小磁针北极 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 磁感应强度是矢量 把某点的磁场方向定义为该点的磁感应强度的方向 例例 1 1 磁场中任一点的磁场方向 规定为小磁针在磁场中 A 受磁场力的方向 B 北极受磁场力的方向 C 南极受磁场力的方向 D 受磁场力作用转动的方向 解答解答 磁场中任一点的磁场方向 规定为小磁针在磁场中北极受磁场力的方向 故 B 对 2 磁感应强度大小的定义 比值定义法 研究电场强弱的时候 我们从分析电荷在电场中的受力情况着手 找到了表示电场强弱 1 2 3 4 N N S S 图 1 的物理量 电场强度 类似地 磁场对其中的电流有磁场力的作用 研究磁场的强弱 我们要从分析电流在磁场中的受力情况着手 找出表示磁场强弱的物理量 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电场力与检验电荷量的比值 来定义的 其定义式为 E E 与 F q 的大小无关 F q 在磁场中垂直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 的比值叫磁感应强度 其定义式为 B F IL 说明 如果各处的磁场强弱不同 仍然可用上述方法研究磁场 只是要用一段特别短的 通电导线 电流元 来研究磁场 如果导线很短很短 B 就是导线所在处的磁感应强度 B 是由磁场本身决定的 在电流 I 导线长度 L 相同的情况下 电流元所受的安培力越大 比 值 B 越大 表示该处磁场越强 磁感应强度 B 是由磁场和空间位置 点 决定的 和导线的长 度 L 电流 I 的大小无关 例例 2 2 有人根据 B F IL 提出 磁场中某点的磁感应强度 B 跟磁场力 F 成正比 跟电流强 度 I 和导线长度 L 的乘积 IL 成反比 这种提法有什么问题 错在哪里 解答解答 这种提法不对 因为实验证明 F 和 IL 的乘积成正比 故比值 F IL 在磁场中某 处是一个恒量 反映了磁场本身的特性 不随 F 及 IL 的变化而变化 例例 3 3 磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线 它的电流强度是 2 5 A 导线长 1 cm 它受到的安培力为 5 10 2 N 则这个位置的磁感应强度是多大 接上题 如果把通电导线中的电流强度增大到 5 A 时 这一点的磁感应强度应是多大 如果通电导线在磁场中某处不受磁场力 是否肯定这里没有磁场 解答解答 B 2T F IL 磁感应强度 B 是由磁场和空间位置 点 决定的 和导线的长度 L 电流 I 的大小无关 所以该点的磁感应强度是 2 T 如果通电导线在磁场中某处不受磁场力 则可能有两种可能 该处没有磁场 该处有 磁场 只不过通电导线与磁场方向平行 3 磁场的叠加 矢量运算 磁感应强度是矢量 它可以合成 合成同样遵守平形四边形定则 若空间存在几个磁场 空间的磁场应由这几个磁场叠加而成 某点的磁感应强度为 B B B1 B2 B3 矢量和 例例 4 4 如图 2 所示 把两个完样全一样的环形线圈互相垂直地放置 它们的圆心位于一个共 同点 O 上 当通以相同大小电流时 O 点处的磁感应强度与一个线圈单独产生的磁感应强度大 小之比为 解答解答 环形线圈通以相同大小电流 则每个线圈在 O 点单独产生的磁感应强度大小相等 B1 B2 环形线圈电流互相垂直 则每个线圈单独产生的磁感应强度互相垂直 B1 B2如图 3 由由矢量运算法则可知 B B12 B2 B1 B O 图 2 图 3 同步检测同步检测 1 下列说法中正确的是 A 电荷在某处不受电场力的作用 则该处的电场强度为零 B 一小段通电导线在某处不受安培力的作用 则该处磁感应强度一定为零 C 把一个试探电荷放在电场中的某点 它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电 场的强弱 D 把一小段通电导线放在磁场中某处 所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的 乘积的比值表示该处磁场的强弱 2 下列关干磁感应强度大小的说法中正确的 A 通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大 B 通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大 C 放在匀强磁场中各处的通电导线 受力大小和方向处处相同 D 磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关 3 下列关于磁感应强度的方向的说法中 正确的是 A 某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向 B 小磁针 N 极受磁力的方向就是该处磁感应强度的方向 C 垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向 D 磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向 4 在磁感应强度的定义式 B 中 有关各物理量间的关系 下列说法中正确的是 A B 由 F I 和 L 决定 B F 由 B I 和 L 决定 C I 由 B F 和 L 决定 D L 由 B F 和 I 决定 5 A 有一小段通电导体 长为 1cm 电流为 5A 把它置入磁场中某点 受到的磁场力为 0 1N 则该点的磁感应强度 B 一定是 A B 2 T B B 2T C B 2T D 以上情况都有可能 6 在匀强磁场里 有一根长 1 2m 的通电导线 导线中的电流为 5A 这根导线与磁场方向垂 直时 所受的安培力为 1 8N 则磁感应强度的大小为 7 在磁感应强度的大小为 2T 匀强磁场里 有一根长 8m 的通电导线 这根导线与磁场方 向垂直时 所受的安培力为 32N 则导线中的电流为 A 8 一根长 20cm 的通电导线放在磁感应强度为 0 4T 的匀强磁场中 导线与磁场方向垂直 若它受到的安培力为 4 10 3N 则导线中的电流强度是 A 若将导线中的电流减小 0 05A 则该处的磁感应强度为 T 当导线的长度在原位置缩短为原来的一半时 磁感 应强度为 T 综合评价综合评价 1 下列说法中正确的是 A 由 B 可知 B 与 F 成正比与 IL 成反比 F IL B 一小段通电导线在某处不受安培力的作用 则该处磁感应强度一定为零 C 磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关 D 把一小段通电导线放在磁场中某处 该处就有磁感应强度 把一小段通电导线拿走 该处就没有磁感应强度 2 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和方向的物理量 B 磁感应强度的方向与磁场力的方向相同 C 若一小段长为 L 通以电流为 I 的导线 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 F IL D 由定义式 B F IL 可知 电流 I 越大 导线长度 L 越长 某点的磁感应强度就越小 3 在实验要求不太高的情况下 可以利用一种叫磁强计的仪器来测量磁感应强度的大小 它的基本原理是 在地磁场中 磁强计的指针 一根小磁针 指向地磁场的水平分量 B水平 当待 测磁场 BX的磁感应强度与垂直地作用在磁强计时指针将偏转一个角度 已知 B水平的值 测出 就可以求出 BX 如果已知 B水平 如图所示 则 BX 4 在磁场中某一点 有一根长 1cm 的通电导线 导线中的电流为 5A 这根导线与磁场方向 垂直时 所受的安培力为 5 10 2N 求 磁感应强度的大小 这根导线与磁场方向平行时 所受的安培力 5 在同一水平面内的两导轨互相平行 相距 2m 置于磁感应强度大小为 1 2T 方向竖 直向上的匀强磁场中 一质量为 3 6kg 的铜棒垂直放在导轨上 当棒中的电流为 5A 时 棒沿 导轨做匀速直线运动 则当棒中的电流为 8A 时 棒的加速度大小为多少 m s2 6 如图所示 PQ MN 为水平 平行放置的金属导轨 相距 1m 导体棒 ab 跨放在导轨上 棒的质量为 m 0 2kg 棒的中点用细绳经滑轮与物体相连 物体的质量 M 0 3kg 棒与导轨的动 摩擦因数为 0 5 匀强磁场的磁感应强度 B 2T 方向竖直向下 为了使物体匀速上升 应在 棒中通入多大的电流 g 取 10m s2 7 2002 上海 磁场具有能量 磁场中单位体积所 具有的能量叫能量密度 其值为 B2 2 式中 B 是磁感应强度 是磁导率 在空气中 为一常量 为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度 B 一学生用一根端面积为 A 的 条形磁铁吸住一相同面积的铁片 P 再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离 l 并测出拉力 F 如图 因为所作的功等于间隙中磁场的能量 所以由此可得磁感应强度 B 与 F A 之间的 关系为 B M PQ N M a b 第 6 题 BX B水 平 知能准备知能准备 1 电场力 电量 正电荷 2 北极 静止 3 安培力 大小 长度 4 垂直 磁感应强度 特斯特 矢量 强弱 同步检测同步检测 1 AC 2 D 3 BD 4 B 5 C 6 0 3 7 2 8 0 05 0 4 0 4 综合评价综合评价 1 C 2 A 3 B水平 4 1T 0 5 2 6 2 7 tan A2F 第 题 第三节 几种常见的磁场 知能准备知能准备 1 磁感线是一些有方向的 每一点的切线方向都跟该点的 相同 磁感 线 的地方磁场强 磁感线稀疏地地方磁场弱 磁感线为 在磁体的外部磁感线 由 N 极 回到 S 极 在磁体的内部磁感线则由 指向 N 极 两条磁感线不能 磁感线也不 2 如果磁场的某一区域里 磁感应强度的 处处相同 这个区域的磁场叫 距离很近的两个异名磁极之间的磁场 通电螺线管内部的磁场 除边缘部分外 都可认为 是匀强磁场 3 磁感应强度 B 与垂直磁场方向的面积 S 的乘积 叫做穿过这个面的 简称磁 通 公式 单位是 磁场中穿过某个面积磁感线的总条数 穿过该面积 的的磁通量的大小 磁感应强度 B 为垂直磁场方向单位面积的磁通量 故又叫 4 安培认为磁性起源是在分子 原子等物质微粒内存在一种使每个物质微粒成为一个 微小的磁体的 它的两侧相当于两个 同步导学同步导学 1 磁感线 磁感线是为了形象描述磁场而在磁场中画出的一些有方向的曲线 在这些线上 每 一点的切线方向都在该点的磁场方向一致 磁感线的物理意义 磁感线上任意一点的切线方向表示该位置的磁场方向 亦即小磁针在该位置时 N 极的 受力方向 或小磁针在该位置静止时 N 极的指向 磁感线的疏密程度表示磁场的强弱 磁感线密集处磁场强 稀疏处磁场弱 磁感线的特点 磁感线为闭合曲线 无起点和终点 在磁体的外部磁感线由 N 极发出 回到 S 极 在 磁体的内部磁感线则由 S 极指向 N 极 在稳定的磁场中 某一点只有惟一确定的磁场方向 所以两条磁感线不能相交 磁感线也不相切 若磁感线相切 则切点处的磁场将趋近于无穷大 这是不可能的 磁场中并没有磁感线客观存在 而是人们为了研究问题的方便而假想的 磁场的磁感线和静电场的电场线的关系 电场线是电场的形象描述 而磁感线是磁场的形象描述 电场线不是闭合曲线 而磁感线是闭合曲线 电场线上每一点的切线方向都是跟该点电场方向一致 磁感线上每一点的切线方向都 跟该点的磁场方向一致 电场线的疏密程度表示电场的强弱 磁感线的疏密程度表示磁场的强弱 例例 1 关于磁感线的性质和概念 下列说法正确是 A 磁感线上各点的切线方向就是各点的磁场方向 B 铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线 C 磁感线总是从磁体的 N 极指向 S 极 D 磁场中任意两条磁感线均不相交 解答解答 磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同 A 对 磁感线是假想曲线 B 错 磁感线为闭合曲线 在磁体的内部磁感线则由 S 极指向 N 极 C 错 两条磁感线不能 相交 磁感线也不相切 D 对 故 AD 正确 2 几种典型磁体周围的磁感线分布 磁感线的实验模拟 在磁场中放一块玻璃板 在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑 细 铁屑在磁场里被磁化成 小磁针 轻敲玻璃板使铁屑能在磁场作用下转动 铁屑静止时有 规则地排列起来 显示出磁感线的形状 几种典型磁体周围的磁感线分布 匀强磁场 蹄形磁铁磁场 条形磁铁磁场 辐向磁场 直线电流磁场 环形电流磁场 通电螺线管磁场 直线电流磁场的磁感线 直线电流磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆 这些同心圆都在跟导线 垂直的平面上 如何判断直线电流的方向跟磁感线方向之间的关系 安培定则 图 2 图 1 用右手握住导线 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 向就是磁感线的环绕方向 环形电流磁场的磁感线 环形电流磁场的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线 在环形导线的中心轴线上 磁感线和环形导线的平面垂直 如何判断环形电流的方向跟磁感线方向之间的关系 安培定则 让右手弯曲的四指和和环形电流的方向一致 伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中 心轴线上磁感线的方向 通电螺线管磁场的磁感线 通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感 线相似 一端相当于南极 一端相当于北极 通电螺线管内部的磁感线和螺线管的轴线平行 方向由南极指向北极 并和外部的磁感线连接 形成一 些环绕电流的闭合曲线 通电螺线管内部的磁场比两极 处的磁场更强 如何判断通电螺线管的电流方向和它的磁感线方 向之间的关系 也可用安培定则来判定 用右手握住螺线管 让弯曲四指所指的方向和电流 的方向一致 大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向 也就是说 大拇指指向通电 螺线管的北极 电流磁场和天然磁铁相比有何特点 电流磁场的有无可由通断电来控制 电流磁场的极性可以由电流方向变换 电流磁场的强弱可由电流的大小来控制 电流的磁场用途很广泛 如电磁起重机 电话 电动机 发电机以及在自动控制中得到 普遍应用的电磁继电器 例例 2 如图 5 所示 A 为橡胶圆盘 其盘面竖直 B 为紧贴 A 的毛皮 在靠近盘的中轴上有 一个小磁针静止于图示位置 当沿图中箭头的方向转动把手 C 时 小磁针将发生什么现象 解答解答 当转动把手时 A 盘边缘处与毛皮摩擦而带有负电荷 随盘做圆周运动形成一个环形电流 电流周围产生磁场 故对 小磁针有力的作用 根据安培定则可知 小磁针的 N 极将发生 偏转 沿圆盘的中心轴的方向上 即小磁针的 N 极向右 S 极 向左 3 安培分子电流假说 安培认为磁性起源是在分子 原子等物质微粒内存在一种使每个物质微粒成为一个微 小的磁体的环形电流 它的两侧相当于两个磁极 这两个磁极跟分子电流不可分割的联系在 图 5 形卡 图 3 安培定则 图 4 一起 这正是磁极为什么不能以单独的 N 极或 S 极存在的道理 磁化的实质就是分子电流取向由无序变为有序 假说 是用来说明某种现象但未经实践证实的命题 在物理定律和理论的建立过程 中 假说 常常起着很重要的作用 它是在一定的观察 实验的基础上概括和抽象出来的 安培分子电流的假说就是在奥斯特的实验的启发下 经过思维发展而产生出来的 例例 3 关于磁现象的电本质 下列说法正确的是 A 磁与电紧密联系 有磁必有电荷 有电荷必有磁 B 不管是磁铁的磁场还是电流的磁场都起源于运动的电荷 C 除永久磁体外 一切磁现象都是运动电荷产生的 D 铁棒被磁化是因为铁棒内分子电流取向变得大致相同 解答解答 一切磁场都起源于电荷的运动 磁化的实质就是分子电流取向由无序变为有序 故 BD 正确 4 匀强磁场 如果磁场的某一区域里 磁感应强度的大小和方向处处相同 这个区域的磁场叫匀 强磁场 产生方法 距离很近的两个异名磁极之间的磁场 除边缘 部分外 通电螺线管内部的磁场 除边缘部分外 相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时 其中间区域的磁场 磁感线的特点 匀强磁场的磁感线是间距相等的平行直线 磁通量 磁感应强度 B 与垂直磁场方向的面积 S 的乘积 叫做穿过这个面的磁通量 简称磁 通 如图 6 所示 公式 BS 当平面与磁场方向不垂直时 如图 7 所示 BS BScos 例例 4 如图 8 所示 一矩形线框 从 abcd 位置移动到 a b c d 位置的过程中 关于穿过线框的磁通量情况 下列叙述正确的是 线框平行于纸面移动 A 一直增加 B 一直减少 C 先增加后减少 D 先增加 再减少直到零 然后 再增加 然后再减少 解答解答 由安培定则可知直导线左边磁场向外 右边磁场向里且靠近导线的磁场强 故线 图 6 图 7 a dc b a 图 8 b d c 圈达到导线之前磁通量增加 bc 边越过导线到跨过一半的过程中线圈磁通量减少直到为零 之后线圈磁通量增加 全部越过导线后穿过线圈的磁通量减少 可得出结论 整个过程中穿 过线圈的磁通量先增加 再减少直到零 然后再增加 然后再减少 故 D 正确 物理意义 磁通量的意义可用磁感线形象地加以说明 穿过某一面的磁通量与磁感应强度 B 面积 S 及该面与磁场方向的夹角有关 同一个平面 当它跟磁场方向垂直时 穿过它的磁感线条 数最多 磁通量最大 当它跟磁场方向平行时 没有磁感线穿过它 即穿过的磁通量为零 如果穿过两个面的磁感线条数相等 即穿过它们的磁通量相等 物理学中规定 穿过垂直于磁感应强度方向的单位面积的磁感线条数等于磁感应强度 B 所以 穿过某个面的磁感线条数表示穿过这个面的磁通量 穿过任何闭合曲面的磁通量 都为零 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 1Wb 1T m2 1V s 磁通密度 由 BS 得 B 磁感应强度 B 为垂直磁场方向单位面积的磁通量 故又叫磁 S 通密度 例例 5 关于磁通量 正确的说法有 A 磁通量不仅有大小而且有方向 是矢量 B 在匀强磁场中 a 线圈面积比 b 线圈面积大 则穿过 a 线圈的磁通量一定比穿过 b 线圈 的大 C 磁通量大 磁感应强度不一定大 D 把某线圈放在磁场中的 M N 两点 若放在 M 处的磁通量比在 N 处的大 则 M 处的磁 感应强度一定比 N 处大 解答解答 磁通量是标量 磁通量大小 BS BScos 与 B S 均有关系 故 C 正确 同步检测同步检测 1 安培分子电流假说 可以用来解释 A 两通电直导线间有相互作用的原因 B 通电线圈产生磁场的原因 C 永久磁体产生磁场的原因 D 铁质物体被磁化而具有磁性的原因 2 一根长直导线中有恒定电流 下列说法中正确的是 A 此直线电流周围的磁场不是匀强磁场 B 此磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆 磁感线的疏密程度一样 C 直线电流的方向与它的磁感线的方向之间的关系可以用安培定则来判定 D 直线电流周围的磁场是匀强磁场 3 一根软铁棒在磁场中被磁化 是因为 A 软铁棒中产生了分子电流 B 软铁棒中分子电流取向变得杂乱无章 C 软铁棒中分子电流消失了 D 软铁棒中分子电流取向变得大致相同 4 如图为某磁场中的磁感线 则 A a b 两处磁感应强度大小不等 Ba Bb B a b 两处磁感应强度大小不等 Ba Bb C 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 处时受力可能比 b 处时小 5 关于磁通量 正确说法是 A 磁场中某一面积 S 与该处磁感应强度 B 的乘积叫磁通量 B 磁场中穿过某个面积的磁通量的大小 等于穿过该面积的磁感线的总条数 C 穿过任何闭合曲面的磁通量都为零 D 磁通量也是反映磁场强弱和方向的物理量 6 长直螺线管内有一个可自由转动的小磁针 静止时如图所示 则螺线管中 A 一定通有由 a 到 b 的电流 B 一定通有由 b 到 a 的电 C 可能没有电流流过 D 可能通有由 a 到 b 的电流 7 有一束电子流沿 y 轴正方向高速运动如图所示电子流在 z 轴 上 P 点处所产生的磁场方向沿 A x 轴正方向 B x 轴负方向 C z 轴正方向 D z 轴负方向 8 关于匀强磁场 下列说法中正确的是 A 在某一磁场中 只要有若干处磁感应强度相同 这个区域里的磁场就是匀强磁场 B 只要磁感线是直线 该处的磁场一定是匀强磁场 C 匀强磁场中的磁感线 必定是相互平行且间距相等的直线 D 距离很近的两个异名磁极之间及通电螺线管内部靠近中间部分的磁场 都可视为匀强 磁场 9 如图所示 两根非常靠近且互相垂直的长直导线 当通以如图所示方向的电流时 电 流所产生的磁场在导线所在平面内的哪个区域内方向是一致且向里的 A 区域 I B 区域 C 区域 D 区域 10 匀强磁场的磁感线与一矩形线圈平面成 角 穿过线圈的磁通量为 线圈面积为 S 则磁场的磁感应强度为 11 图中 小圆圈表示导线的横截面 图中画出了电流磁场的磁感线方向或 N S 极 请标出 第 1 题 第 6 题 z x v O y P 第 7 题 电流方向 12 图甲 乙中已知小磁针 N 极静止时的指向 请画出电源正负极 13 图中甲 乙 已知小磁针静止时的指向和电源正负极 请画出导线的绕法 14 面积的闭合导线环处于磁感应强度为的匀强磁场中 当磁场与环面垂直07 2 m03 T 时 穿过环面的磁通量是 当导线环转过 环面与磁场平行时 穿过环面的90 磁通量为 15 有一矩形线圈 共 N 匝 面积为 S 放在匀强电场中 磁感线与线圈平面成 角 穿过这个线圈的为 那么 这个磁场的磁感应强度为 当此线圈转到与磁感线 垂直位置时 穿过线圈的磁通量为 综合评价综合评价 1 下列关于磁场的说法中 不正确的是 A 磁场跟电场一样 是一种物质 B 地球内部地磁场的磁感线 是从地理北极到地理南极 C 沿着磁感线的方向 磁场越来越弱 D 磁极对磁极的作用 电流对电流的作用都是通过磁场发生的 2 某同学做奥斯特实验时 把小磁针放在水平的通电直导线的下方 当通电后发现小磁针 不动 稍微用手拨动一下小磁针 小磁针转动 180 后静止不动由此可知 通电直导线的电流方 向是 A 自东向西 B 自南向北 C 自西向东 D 自北向南 3 电磁铁用软铁做铁芯 这是因为软铁 A 能保持磁性 B 可被其他磁体吸收 第 9 题 第 11 题 第 12 题 第 13 题 C 去磁迅速 D 能导电 4 如图所示 橡胶圆盘上带有大量负电荷 当圆盘在水平面上 沿逆时针方向转动时 悬挂在圆盘边缘上方的小磁针可能转动的是 A N 极偏向圆心 B S 极偏向圆心 C 无论小磁针在何位置 圆盘转动对小磁针无影响 D A B 两种情况都有可能 5 如图所示 在同一平面内有四根彼此绝缘的通电直导线 四根导线中电流 I1 I3 I2 I4 要使 0 点处磁场增强 则应切断哪一根导线中的电流 A 切断 I1 B 切断 I2 C 切断 I3 D 切断 I4 6 对于通有恒定电流的长而直的螺线管 下面说法中正确的是 A 通电螺线管内部的磁场是匀强磁场 B 通电螺线管磁感线的分布都是从 N 极指向 S 极 C 放在通电螺线管内部的小磁针静止时 N 极指向通电螺线管的 N 极 D 通电螺线管内部的小磁针静止时 N 极指向通电螺线管的 S 极 7 如图所示 两个圆环 A B 同心放置 且半径 RA RB 一条磁铁置于两环的圆心处 且与圆 环平面垂直 则 A B 两环中磁通 A B之间的关系是 A A B B A B C A B D 无法确定 8 实验室有一旧的学生直流电源 输出端的符号模糊不清 无法辨认正 负极 某同学设计 了下面的判断电源极性的方法 在桌面上放一个小磁针 在磁针东面放螺线管 如图所示 闭合开 关后 磁针指南的一端向东偏转 下列判断中正确的是 A 电源的 A 端是正极 在电源内电流由 A 流向 B B 电源的 A 端是正级 在电源内电流由 B 流向 A C 电源的 B 端是正极 在电源内电流由 A 流向 B D 电源的 B 端是正极 在电源内电流由 B 流向 A 9 铁环上绕有绝缘的通电导线 电流方向如图所示 则有铁环中心 O 处的磁场方向为 A 向下 B 向上 C 垂直纸面向里 D 垂直纸面向外 第 4 题 I4 I1 I3 I2 O 第 5 题 第 8 题 第 9 题 第 7 题 N S 10 2002 年春招 如图所示为一种利用电磁能理制作的充气泵的结构示意图 其工作原理 类似打点计时器 当电流从电磁铁的接线柱 a 流入 吸引小磁铁向下运动时 以下选项中正确的 是 A 电磁铁的上端为 N 极小磁铁的下端为 N 极 B 电磁铁的上端为 S 极 小磁铁的下端为 S 极 C 电磁铁的上端为 N 极小磁铁的下端为 S 极 D 电磁铁的上端为 S 极 小磁铁的下端为 N 极 11 关于磁场和磁感线的描述 下列说法正确 的是 A 磁感线从磁体的 N 极出发到磁体的 S 极终 止 B 自由转动的小磁针放在通电螺线管内部 其 N 极指向螺线管的北极 C 磁感线的方向就是磁场方向 D 两条磁感线的空隙间不存在磁场 13 如图所示 a b c 三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方 管内和右侧 当这些小磁 针静止时 小磁针 N 极的指向是 A a b c 均向左 B a b c 均向右 C a 向左 b 向右 c 向右 D a 向右 b 向左 c 向右 14 2003 年北京海淀 弹簧秤下挂一条形磁棒 其中条形磁棒 N 极的一部分置于未通电的 螺线管内 如图所示 下列说法中正确的是 A 若将 a 接电源正极 b 接负极 弹簧秤示数将减小 B 若将 a 接电源正极 b 接负极 弹簧秤示数将增大 C 若将 b 接电源正极 a 接负极 弹簧秤示数将增大 D 若将 b 接电源正极 a 接负极 弹簧秤示数将减小 15 在某一磁场中放了两个小磁针 发现这两个小磁针仅在磁场力的作用下成如图所示的 平行反向 则该磁场可能由下列哪些来产生 A 条形磁铁 B 两个靠得很近的异名磁极间存在的磁场 C 通电直导线 D 通电螺线管 16 如图所示 M1与 M2为两根未被磁化的铁棒 现将它们分别放置于如图所示的位置 则被通电螺线管产生的磁场磁化后 第 13 题 第 10 题 第 16 题 第 15 题 第 14 题 A M1的左端为 N 极 M2的右端为 N 极 B M1和 M2右端均为 N 极 C 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 17 矩形线圈的面积为 S 置于磁感应强度为 B 的匀强磁场中 磁感线垂直穿过线圈 当线 圈转过 1800时 线圈内的磁通量的变化量为 18 某地的地磁场磁感应强度为 B 5 10 3T 与水平方向夹角为 53 则穿过水平面内 有面积 S 2 102m2的平面的磁通量大小为多少 19 有一根粗细均匀的软铁棒 其横截面积为 8cm2 将绝缘导线密绕在软铁棒上 当导 线中通有电流时 软铁棒中部穿过 0 5cm2的横截面积的磁通量为 5 5 10 5Wb 求 1 穿过铁棒的磁通量 2 铁棒中间部分的磁感应强度 20 在图中 已知磁场的方向 试画出产生相应磁场的电流方向 21 如图所示 在 U 形的铁芯上套有两个螺线管 问螺线管如何与电源相连 才能使小磁针 的指向如图 试在图上用实线画出连接图 并且要求串联 知能准备知能准备 1 假想曲线 磁场方向 密集 闭合曲线 发出 S 极 相交 相切 2 大小和方向 匀强磁场 3 磁通量 BS BScos 韦伯 等于 磁通密度 4 环形电流 磁极 同步检测同步检测 1 CD 2 AC 3 D 4 AD 5 BC 6 A 7 B 8 CD 9 A 10 Ssin 11 上出下入 上入下出 内出外入 12 甲 左负右正 乙 上正下负 13 略 14 0021 Wb 15 Ssin sin 第 20 题 第 21 题 综合评价综合评价 1 BC 2 A 3 C 4 A 5 D 6 A C 7 A 8 C 9 A 10 D 11 BC 12 13 C 14 AC 15 ACD 16 A 17 2BS 18 0 8Wb 19 1 2 1 1T Wb108 8 4 20 1 左进右出 2 从上向下 3 下进上出 4 逆时针 5 从下向上 21 略 第四节第四节 磁场对通电导线的作用力学案导学磁场对通电导线的作用力学案导学 学习目标学习目标 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 学习重点学习重点 安培力的大小计算和方向的判定 学习难点学习难点 用左手定则判定安培力的方向 自主学习自主学习 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 蹄形磁铁和铁心间的磁场是 的 同步导学同步导学 例例 1 1 如图 2 所示 把一重力不计可自由运动的通电直导线 AB 水平放在蹄形磁铁磁极 的正上方 当通以图示方向的电流时 导线的运动情况是 从上往下看 A 顺时针方向转动 同时下降 B 顺时针方向转动 同时上升 C 逆时针方向转动 同时下降 D 逆时针方向转动 同时上升 解答解答 两个磁极对电流的安培力方向不同 把电流分为两部分 左半部分受力方向向外 右半部分受力向里 从上往下看 通电导线图 2 将沿着逆时针方向转动 当导线转到垂直于纸面的方向时 电流受力向下 导线将向下运动 所以 C 选项正确 例例 2 2 如图 4 所示 长 L 质量为 m 的金属杆 ab 被两根竖直的金属丝静止吊起 金属 杆 ab 处在方向垂直纸面向里的匀强磁场中 当金属杆中通有方向 a b 的电流 I 时 每根金 属丝的拉力大小为 T 当金属杆通有方向 b a 的电流 I 时 每根金属丝的拉力大小为 2T 求 磁场的磁感应强度 B 的大小 解答解答 导体 ab 受重力 磁场力弹簧的的拉力而平衡 当 ab 中的电流方向由 a 到 b 时 磁场力向上 2T BIL mg 当 ab 中的电流由 b 到 a 时 磁场力向下 4T BIL mg 解方程组得IL T B 例例 3 3 如图 5 两个同样的导线环同轴平行悬挂 相隔一小段距离 当同时给两导线环通 以同向电流时 两导线环将 A 吸引 B 排斥 C 保持静止 D 边吸引边转动 解答解答 两个线圈内的电流产生的磁场方向相同 互相吸引 也可以由一个电流受另一个 的磁场力判断得相同的结论 当堂达标当堂达标 1 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向 2 关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯间的矩形线圈与该磁场的关系 下列说法中正确的 有 A 通电线圈旋转的角度不同 它所在位置的磁感应强度大小也不同 B 不管通电线圈转到什么位置 它所在位置的磁感应强度大小都相等 C 通电线圈旋转的角度不同 它的平面与磁感线的夹角也不同 D 不管通电线圈转到什么位置 它的平面都与磁感线相平行 图 4 B B B B E 第 1 题 F GH 3 正在通电的条形电磁铁的铁心突然断成两截 则两截铁心将 A 互相吸引 B 互相排斥 C 不发生相互作用 D 无法判断 4 如图 一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时 磁针的 S 极向纸内偏转 这一束带电粒子可能是 A 向右飞行的正离子 B 向左飞行的正离子 C 向右飞行的负离子 D 向左飞行的负离子 5 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 A F2 B 21 FF C 21 FF D 21 2FF 6 如图所示 匀强磁场中有一通以方向如图的稳定电流的矩形线 abcd 可绕其中心轴 转动 则在转动过程中 A ab 和 cd 两边始终无磁场力作用 B ab 和 cd 两边所受磁场力大小和方向在转动过程中不断变化 C 线圈在磁场力作用下转动过程中合力始终不为零 D ab cd 两边受到和磁场力的大小和方向在转动过程中始终保持不变 7 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 A mg 2 B m m g C mg D m m g 2 8 通电矩形线圈平面垂直于匀强磁场的磁感线 则有 A 线圈所受安培力的合力为零 B 线圈所受安培力以任一边为轴的力矩为零 第 4 题 第 5 题 第 6 题 第 7 题 C 线圈所受安培力以任一对角线为轴的力矩不为零 D 线圈所受安培力必定使其四边有向外扩展形变的效果 9 磁电式电流表中通以相同电流时 指针偏转角度越大 表示电流表灵敏度越高 若其 余条件都相同 则灵敏度高的电流表具有 A 比较小的通电线圈的横截面积 B 比较 硬 的两个螺旋弹簧 C 比较少的通电线圈匝数 D 比较强的辐向分布的磁场 10 通电矩形导线框 abcd 与无限长通电直导线 MN 在同一平面内 电流方向如图所示 ab 边与 MN 平行 关于 MN 的磁场对线框的作用 下列叙述中正确的是 A 线框有两条边所受的安培力方向相同 B 线框有两条边所受的安培力大小相同 C 线框所受安培力的合力朝左 D cd 边所受安培力对 ab 边力矩不为零 11 直导线 AB 与圆线圈的平 面垂直且隔有一 小段距离 直导线 固定 线圈可以自 由运动 当通过如图所示的电流时 同时通电 从左向右看 线圈将 A 顺时针转动 同时靠近直导线 AB B 顺时针转动 同时离开直导线 AB C 逆时针转动 同时靠近直导线 D 不动 12 把轻质导线圈用细线挂在磁铁 N 极附近 磁铁的轴线穿过线圈中心 且在线圈平面内 当线圈通以图示方向的电流时线圈将 A 发生转动 同时靠近磁铁 B 发生转动 同时远离磁铁 C 不发生转动 只靠近磁铁 D 不发生转动 只远离磁铁 13 如图 原来静止的圆形线圈通入逆时针方向的电流 I 在其直径 AB 上靠近 B 点处放一 根垂直于线圈的固定不动的长直导线 长直导线通以垂直于纸面向里方向的电流 I 的作用下 圆线圈将 向左平动 向右平动 以直径为轴转动 静止不动 14 在磁感应强度 B 0 4T 的匀强磁场中 一段长为 0 5m 的通电导体在外力作用下做匀 速直线运动 设通过导体的电流为 4A 运动速度是 0 6m s 电流方向 速度方向 磁场方 向两两相互垂直 则移动这段导线所需要的功率是 W 15 质量为 m 长为 L 的的金属棒 ab 用两根细金属丝悬挂在绝缘架 MN 下面 整个装 置处在竖直方向的匀强磁场中 当金属棒通以由 a 向 b 的电流 I 后 将离开原位置向前偏转 第 10 题