1011版高中物理 5.1 5.2磁与人类文明 怎样描述磁场课时讲练通课件 沪科版选修31.ppt

1 想一想 用什么方法可以确定地磁场的存在并确定地磁场的南北极呢 提示 一根支起且能够自由转动的小磁针 如果附近没有磁体的影响 小磁针静止时恒指南北方向 这表明小磁针受到磁场的作用 即说明地球本身就是一个大磁体 周围存在磁场 根据异名磁极相吸的特点 由于小磁针静止时 小磁针北极指向北方 小磁针南极指向南方 所以地球的地理北极为地磁的南极 地理南极为地磁的北极 2 你知道地磁场对人类的生产 生活有哪些重要意义吗 请举例说明 提示 1 行军 航海中利用地磁场对指南针的作用来定向 2 利用地球表面局部地磁的变化勘探矿藏 3 地磁场是地球生命的 保护伞 地磁场改变来自太阳的高速带电粒子流的运动方向 使其不至于直射地球而伤害地球生命 典例1 科学家曾做过这样一个实验 把几百只训练有素的信鸽分成两组 在一组信鸽的翅膀下各缚一块小磁铁而在另一组信鸽的翅膀下各缚一块大小相同的铜块 然后把它们带到一定距离的地方放飞 结果大部分缚铜块的信鸽飞回到鸽舍 而缚磁铁的信鸽却全部飞散了 由此可见 信鸽辨别方向是靠 a 对地形地貌有极强的记忆力b 能发射并接收某种超声波c 能发射并接收某种次声波d 体内有某种磁性物质 它能借助地磁场辨别方向 思路点拨 两组信鸽在实验中的不同条件是翅膀下所缚的物块不同 而缚磁铁的信鸽却全部飞散 推知信鸽靠磁性辨别方向 自主解答 选d 据题中信息知 造成信鸽能否归巢的主要原因是信鸽翅膀下所缚的物块不同 缚磁铁的信鸽不能归巢 说明它们辨别方向时不是根据a b c所述因素 只能是d项 1 想一想 如何用实验方法来说明磁场的方向性 提示 在磁体周围不同位置放置小磁针 在小磁针静止时北极指向有所不同 说明磁体对放于其周围的小磁针力的作用方向有所不同 所以磁场具有方向性 2 能否认为磁感线是铁屑排列而成的 怎样理解铁屑的排列与磁感线的关系 提示 不能 实验时 被磁化的铁屑可以看作一个个的小磁针 每个小磁针静止时北极的指向恰好沿着磁场的方向 这样大量的铁屑排列出的形状就能反映磁感线的分布 使得看不见 摸不着的磁场变得具体形象 给研究带来方便 所以铁屑的排列只是模拟了磁感线的分布 而不是磁感线 3 有人认为磁感线总是从磁体的n极出发指向s极 这种说法对吗 你又是怎样认为的 提示 不对 磁感线是闭合曲线 在磁体的外部由n极指向s极 在磁体的内部由s极指向n极 典例2 2010 汕头高二检测 关于磁感线和电场线的下列描述中 错误的是 a 磁感线和电场线分别是用来形象地描述磁场和电场的强弱和方向的一些假想曲线b 磁感线是闭合的曲线 电场线则是不闭合的 它从正电荷出发 或终止于负电荷 或伸展到无限远 c 磁感线或电场线上每一点的切线方向跟该点的磁场方向或电场方向相同d 仅受电场力作用下的点电荷其运动轨迹一定与电场线重合 思路点拨 解答本题必须明确磁感线和电场线的特点及两者的区别 自主解答 选d 磁感线和电场线都是用来描述场的强弱和方向的假想线 磁感线是闭合曲线 电场线是起始于正电荷或无穷远 终止于负电荷或无穷远的非闭合曲线 磁感线或电场线上每一点的切线方向跟该点场的方向相同 所以a b c三个选项的描述都正确 仅受电场力作用下的点电荷其运动轨迹由电场力方向和初速度方向共同决定 故不一定与电场线重合 所以d选项描述错误 1 磁通量的计算公式是 bs 试分析此公式的适用条件是什么 当磁感线与平面不垂直时 公式 bs中的s应为什么意义 提示 1 公式 bs的适用条件是 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 磁通量有正负 其正负是表示大小还是方向 提示 磁通量只有大小 没有方向 是标量 其正 负既不表示大小 也不表示方向 它表示磁通量从某一平面穿入或穿出 若规定穿入为正 则穿出为负 反之亦成立 3 同一线圈平面 如果正向穿过平面的磁感线条数与反向穿过平面的条数一样多 则磁通量 应等于多少 提示 线圈平面内各个方向磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量 由于正向和反向穿过线圈平面的磁感线条数一样多 因此线圈平面的磁通量 0 4 什么是磁通量的变化 磁通量的变化一般有三种情况 试分别写出它们的表达形式 提示 1 磁通量的变化等于平面末状态的磁通量减去初状态的磁通量 2 磁通量的变化 一般有三种情况 b不变 s变化 则 2 1 b s b变化 s不变 则 2 1 b s 当b和s同时变化时 2 1 但 b s 典例3 2010 银川高二检测 如图所示 框架面积为s 框架平面与磁感应强度为b的匀强磁场垂直 则穿过线框平面的磁通量为多少 若使框架绕oo 转过60 则穿过线框平面的磁通量为多少 若从初始位置转过90 则此时穿过线框平面的磁通量为多少 求从初始位置转过60 穿过线框平面的磁通量的变化量 思路点拨 解答此题应明确以下两点 1 磁通量的计算公式 bscos 正确理解公式中 角的含义 2 磁通量变化量的计算公式 2 1 自主解答 框架平面与磁感应强度为b的匀强磁场方向垂直时 0 此时磁通量 1 bs 框架绕oo 转过60 磁通量 2 bscos60 bs 框架转过90 磁通量 3 bscos90 0 从初始位置转过60 穿过线框平面的磁通量的变化量 2 1 bs bs bs 即减少了bs答案 bsbs0减少bs 1 把某一线圈平面放在磁感应强度大的地方时 穿过该面的磁通量也一定大吗 提示 不一定 穿过某面的磁通量不但与b有关 还与面与磁感线的夹角有关 当线圈平面与磁感线平行时 无论b多大 穿过该面的磁通量都为零 2 你能利用 穿过某个面的磁感线条数 来衡量磁场的强弱吗 穿过某个面的磁感线条数越多 该面所在位置处的磁场越强 这种说法对吗 提示 不能 因为穿过某个面的磁感线条数由平面的面积 磁场的强弱和平面与磁场方向的夹角共同决定 所以不能用 穿过某个面的磁感线条数 来衡量磁场的强弱 不对 穿过某个面的磁感线条数越多 可能该面的面积较大 也可能是该处的磁场较强 还有可能是该面与磁场垂直 所以该面所在位置处的磁场不一定越强 3 如果几个磁场同时存在 它们的磁场会相互叠加 这时某点的磁感应强度如何计算 提示 因为描述磁场的物理量 磁感应强度为矢量 而矢量的合成应遵守平行四边形定则 所以某点的磁感应强度等于各个磁场在该点独立产生的磁感应强度的矢量和 典例4 下列说法正确的是 a 空间各点磁感应强度的方向跟该点磁场的方向相同b 通过某个面的磁感线条数为零 则该处的磁感应强度一定为零c 磁感应强度为零 则穿过放在该处某平面的磁感线条数一定为零d 空间中各点的磁场强弱都相同的区域为匀强磁场 思路点拨 解答本题应明确以下三点 1 磁场方向与磁感应强度的方向相同 2 磁感应强度与磁感线的关系 3 匀强磁场中各点的磁场强弱和方向都相同 自主解答 选a c 磁场方向与磁感应强度的方向相同 a正确 当平面与磁场平行时 穿过该面的磁感线条数为零 但该处的磁感应强度不为零 b错误 磁感应强度为零 即没有磁感线 所以穿过放在该处某平面的磁感线条数一定为零 c正确 空间中磁场强弱和方向都相同的区域才是匀强磁场 d错误 典例5 地球是一个大磁体 在地面上放置一个小磁针 小磁针的南极指向地磁场的南极 地磁场的北极在地理南极附近 赤道附近地磁场的方向和地面平行 北半球地磁场方向相对地面是斜向上的 地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的 以上关于地磁场的描述正确的是a b c d 思路点拨 解答本题应明确以下两点 1 掌握地磁场的特点与分布情况 2 类比条形磁铁明确各位置小磁针北极所指方向 标准解答 选d 1 地磁场的n极在地理南极附近 s极在地理北极附近 磁感线分布如图所示 2 地磁场的水平分量总是从地理南极指向北极 而竖直分量则南北相反 在南半球垂直地面向上 在北半球垂直地面向下 3 在赤道平面上 距离地球表面相等的各点 磁场强弱相同 且方向水平向北 正确答案为d 知识点1 地磁场1 如图所示 假设将一个小磁针放在地球的北极点上 那么小磁针的n极将 忽略磁偏角 a 指北b 指南c 竖直向上d 竖直向下 解析 选d 我们已经知道地球的地理北极点上可以近似地认为是地磁的南极 根据磁体的同性相斥 异性相吸 所以小磁针的n极将竖直向下 故选d 2 地球是个大磁体 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 火星上的磁场情况不明 如果现在登上火星 在火星上的宇航员 依靠指南针来导向 选填 能 不能 或 无法确定能否 解析 地球是个大磁体 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因受地磁场作用指南北 因为不知道火星上的磁场分布情况 所以无法确定能否用指南针在火星上导航 答案 地磁场无法确定能否 知识点2 磁感线3 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 解析 选a d 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 知识点3 磁感应强度和磁通量4 下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法 正确的是 a 电场强度的方向与电荷的受力方向相同b 电场强度的方向与负电荷的受力方向相反c 磁感应强度的方向与小磁针北极的受力方向相同d 磁感应强度的方向与小磁针静止时北极的指向相同 解析 选b c d 电场强度的方向与正电荷的受力方向相同 与负电荷的受力方向相反 a错误 b正确 磁感应强度的方向与小磁针北极的受力方向或小磁针静止时北极的指向相同 c d正确 5 下列关于磁通量的说法正确的是 a 磁通量不仅有大小 而且有正负 所以磁通量是矢量b 磁通量大的地方 磁场一定强c 穿过某面的磁感线条数越多 磁通密度越大d 某面的面积发生变化 磁通量可能不变 解析 选d 磁通量虽然有正负 但正负不表示方向 其运算不符合平行四边形定则 故磁通量是标量 a错误 穿过某面的磁感线条数越多 磁通量越大 但磁通量与磁感应强度 面积和磁场与面的夹角都有关系 所以磁场不一定越强 即磁通密度不一定越大 b c错误 面积发生变化 若磁感应强度和磁场与面的夹角也发生变化 磁通量可能不变 d正确 6 如图所示 矩形线圈abcd放置在水平面内 磁场方向与水平方向成 角 已知sin 回路面积为s 匀强磁场的磁感应强度为b 则通过线框的磁通量为 a bsb c d 解析 选b 由图知 为b与s的夹角 则穿过线圈的磁通量 bssin bs b正确 一 选择题 本题包括5个小题 每小题3分 共15分 1 2010 无锡高二检测 指南针是我国古代四大发明之一 东汉学者王充在 论衡 一书中描述的 司南 是人们公认的最早的磁性定向工具 关于指南针能指示南北方向是由于 a 指南针的两个磁极相互吸引b 指南针的两个磁极相互排斥c 指南针能吸引铁 钴 镍等物质d 地磁场对指南针的作用 解析 选d 用指南针指示方向 是由于地球本身是一个大磁体 地球的磁场对磁体产生力的作用 地球的南极是地磁的n极 地球的北极是地磁的s极 同名磁极相互排斥 异名磁极相互吸引 故指南针指示南北方向 因此d正确 a b c错误 2 在隧道工程以及矿山爆破作业中 部分未发火的炸药残留在爆破孔内 很容易发生人员伤亡事故 为此 科学家制造了一种专门的磁性炸药 在磁性炸药制造过程中掺入了10 的磁性材料 钡铁氧体 然后放入磁化机磁化 使用的磁性炸药一旦爆炸 即可安全消磁 而遇到不发火的情况可用磁性探测器测出未发火的炸药 已知掺入的钡铁氧体的消磁温度约为400 炸药的爆炸温度约2240 3100 一般炸药引爆温度最高为140 左右 以上材料表明 a 磁性材料在低温下容易被磁化b 磁性材料在高温下容易被磁化c 磁性材料在低温下容易被消磁d 磁性材料在高温下容易被消磁 解析 选a d 通过题目的描述可以判断 在低温时利用磁化机制作磁性炸药 即磁性材料在低温下容易被磁化 而在爆炸高温条件下磁性炸药消磁 即高温下磁性材料容易被消磁 故a d正确 3 如图所示 oo 为条形磁铁的轴线 a b c为轴线上的点 则这三点的磁感应强度的大小关系为 a ba bb bcb ba bb bcc ba bb bcd ba bb bc 解析 选b 离磁极越近处磁感线越密 磁感线越密的地方 磁感应强度越大 a b c三点中 a点靠近磁极 故选b 4 关于磁通量的说法中 正确的是 a 穿过一个面的磁通量等于磁感应强度和该面面积的乘积b 在匀强磁场中 穿过某平面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积c 穿过一个面的磁通量就是穿过该面的磁感线条数d 地磁场穿过地球表面的磁通量为零 解析 选c d 在匀强磁场中 穿过垂直于磁场方向某平面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积 故a b错误 穿过一个面的磁通量等于穿过该面的磁感线条数 c正确 由于地球表面为一封闭曲面 所以磁通量为零 d正确 5 将面积为1 0 10 3m2的圆面放入水平向右的匀强磁场中 圆面与磁感线之间的夹角为30 如图所示 若穿过该圆面的磁通量为3 0 10 5wb 则此匀强磁场的磁感应强度b等于 a 1 5 10 2tb 3 0 10 2tc 6 0 10 2td 3 46 10 2t 解析 选c 由磁通量的计算公式 bssin 得 6 0 10 2t 故c正确 二 非选择题 本题包括2个小题 共15分 6 7分 面积为5 0 10 2m2的10匝矩形线圈放在磁感应强度为2 0 10 2t的匀强磁场中 当线圈平面与磁场方向的夹角为30 时 穿过线圈的磁通量为多大 解析 磁通量与线圈匝数无关 且磁感线穿过的面积为线圈垂直磁感线方向的投影面积 则 bssin30 2 0 10 2 5 0 10 2 sin30 wb 5 0 10 4wb 答案 5 0 10 4wb 7 8分 地球上某处地磁场的磁感应强度b的水平分量bx 0 18 10 4t 竖直分量by 0 54 10 4t 求 1 地磁场b的大小及它与水平方向的夹角 2 在水平面内2 0m2的面积内地磁场的磁通量 解析 1 根据平行四边形定则 得 0 57 10 4t设b的方向和水平方向的夹角为 则 arctan arctan71 34 2 磁通量 by s 0 54 10 4 2 0wb 1 08 10 4wb答案 1 0 57 10 4t71 34 2 1 08 10 4wb 1 2010 抚顺高二检测 5分 条形磁铁竖直放置 闭合圆环水平放置 条形磁铁中心线穿过圆环中心 如图所示 若圆环为弹性环 其形状由 扩大到 那么圆环内磁通量变化的情况