2012高中物理 3.3 几种常见的磁场学案 新人教版选修3-1VIP

用心 爱心 专心1 3 33 3 几种常见的磁场几种常见的磁场 学案 人教版选修学案 人教版选修 3 13 1 一 磁感线 1 定义 如果在磁场中画出一些有方向的曲线 使曲线上每一点的切线方向都跟这点 的 的方向一致 2 特点 磁感线的疏密程度表示 磁场强的地方磁感线密 磁场弱的地方 二 几种常见的磁场 1 通电直导线 右手握住导线 让伸直的拇指所指的方向与 一致 弯曲的 四指所指的方向就是 环绕的方向 2 通电环形导线和通电螺线管 让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致 伸直的拇 指所指的方向就是环形导线 磁感线的方向或螺线管 磁感线的方向 三 安培分子电流假说 1 分子电流假说 在原子 分子等物质微粒的内部 存在着一种 分 子电流 2 决定了物体对外是否显磁性 四 匀强磁场 1 定义 处处相同的磁场 2 磁感线 间隔相同的 3 实例 距离很近的两个异名磁极间的磁场 两平行放置的通电线圈 其中间区域的 磁场都是匀强磁场 五 磁通量 1 定义 匀强磁场磁感应强度 B 与和磁场方向 的平面面积 S 的乘积 即 2 单位 1 1 3 引申 B 因此磁感应强度 B 又叫 S 一 磁感线 几种常见的磁场 问题情境 奥斯特实验告诉我们 电流周围存在磁场 那么 电流周围的磁场分布有何特点 1 磁感线可以用实验模拟 它是实际存在的吗 2 几种常见的磁场可用什么规律方便地表示 要点提炼 1 磁感线可以形象地描述磁场 磁感线上 的方向都跟这点的磁感应强度的 用心 爱心 专心2 方向一致 磁感线的 反映磁场的强弱 2 电流的磁场和安培定则 1 直线电流 2 环形电流和通电螺线管 问题延伸 磁感线与电场线类似 任何两条磁感线都不会 电场线从正电荷出发到负电 荷终止 是不闭合的 但磁感线不同 它是 曲线 二 安培分子电流假说 问题情境 没有磁性的铁棒在受到外界磁场的作用时 两端对外界显示出较强的磁作用 形成了 磁极 这是怎么回事呢 1 安培是受到什么启发提出分子电流假说的 2 磁化的本质是什么 要点提炼 1 分子电流假说的内容 2 是否有规律 决定了物体对外是否显磁性 三 匀强磁场 磁通量 问题情境 怎样才能使风车转得更快呢 调整扇叶截面与风向的方向关系试一试 在磁场中放一面积为 S 的线框 为使穿过线框的磁感线条数最多 应怎样放置线框 1 什么是匀强磁场 2 为什么要引入磁通量 要点提炼 1 强弱 方向 的磁场是匀强磁场 匀强磁场的磁感线是一些 直线 2 磁通量的定义式 适用条件 磁场是匀强磁场 且磁 用心 爱心 专心3 场方向与平面 问题延伸 1 磁通量是标量 但有正负 如何理解磁通量的正负 2 若有两个方向相反的磁场穿过某一面积 则此时的磁通量该如何处理 例 1 关于磁感线的描述 下列说法中正确的是 A 磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向 它每一点的切线方向都和小磁针放 在该点静止时北极所指的方向一致 B 磁感线可以用细铁屑来显示 因而是真实存在的 C 两条磁感线的空隙处一定不存在磁场 D 两个磁场叠加的区域 磁感线就可能相交 听课记录 变式训练 1 关于磁感线的认识下列说法正确的是 A 磁感线从磁体的N极出发 终止于磁体的S极 B 磁感线可以表示磁场的强弱和方向 C 磁场中某点磁场的方向 即为该点的磁感线的切线方向 D 沿磁感线的方向 磁感应强度减弱 图 1 例 2 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 如 图 1 所示 则这束带电粒子可能是 A 向右飞行的正离子束 B 向左飞行的正离子束 C 向右飞行的负离子束 D 向左飞行的负离子束 听课记录 变式训练 2 有一束电子流沿 x 轴正方向高速运动 如图 2 所示 电子流在 z 轴上的 P 点处所产生的磁场方向是沿 图 2 用心 爱心 专心4 A y 轴正方向 B y 轴负方向 C z 轴正方向 D z 轴负方向 例 3 如图 3 所示 线圈平面与水平方向夹角 60 磁感线竖直向下 线圈平面面 积 S 0 4 m2 匀强磁场磁感应强度 B 0 6 T 则穿过线圈的磁通量 为多少 图 3 变式训练 3 如图 4 所示 线框面积为 S 线框平面与磁感应强度为 B 的匀强磁场方向 垂直 则穿过线框平面的磁通量为 若使线框绕 OO 轴转过 60 则穿过线 框平面的磁通量为 图 4 若从初始位置转过 90 则穿过线框平面的磁通量为 若从初始位置转过 180 则穿过线框平面的磁通量变化为 即学即练 1 关于磁感应强度的单位T 下列表达式中正确的是 A 1 T 1 Wb m2 B 1 T 1 Wb m2 C 1 T 1 N s C m D 1 T 1 N A m 2 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 3 如图 5 所示 通有恒定电流的导线与闭合金属框共面 第一次将金属框由 平移到 第二次将金属框由 绕 cd 边翻转到 设先后两次通过金属框的磁通量变化分别 为 1和 2 则 图 5 A 1 2 B 1 2 C 1 2 D 1 2 4 试在图 6 中 由电流产生的磁场方向确定导线或线圈中的电流方向 用心 爱心 专心5 图 6 参考答案 课前自主学习 一 1 磁感应强度 2 磁场强弱 磁感线疏 二 1 电流方向 磁感线 2 轴线上 内部 三 1 环形电流 2 分子电流的取向是否有规律 四 1 强弱 方向 2 平行直线 五 1 垂直 BS 2 Wb T m2 3 磁通密度 核心知识探究 一 问题情境 1 不是 2 安培定则 右手螺旋定则 要点提炼 1 每一点的切线 疏密 2 1 右手握住导线 让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致 弯曲的四指所指的 方向就是磁感线环绕的方向 2 让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致 伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴 线上磁感线的方向或螺线管内部磁感线的方向 问题延伸 相交 闭合 二 问题情境 1 通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相似 2 当物体受到外界磁场的作用时 各分子电流的取向变得大致相同 要点提炼 1 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 这种分子电 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 2 分子电流的取向 三 问题情境 1 强弱 方向处处相同的磁场 2 研究电磁现象时 常常要讨论穿过某一面积的磁场及它的变化 要点提炼 1 处处相同 间隔相同的平行 2 BS 垂直 问题延伸 1 磁通量是标量 但有正负 其正负表示磁感线穿过面积的方向与规定的正方向相同 还是相反 2 若有两个方向相反的磁场穿过某一面积 则穿过这一面积的磁通量为合磁场的磁通 量 解题方法探究 例 1 A 磁感线上每一点的切线方向表示磁场方向 即小磁针静止时北极所指的方向 所以A正确 磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一组有方向的闭合曲线 实际上 并不存在 细铁屑可以显示出其形状 但那并不是磁感线 B错 磁感线的疏密反映 磁场的强弱 磁感线是假想的人为画出的曲线 两条磁感线的空隙处也存在磁场 C 错 磁感线不能相交 D错 变式训练 1 BC 根据磁感线的定义 B对 C对 D错 在磁铁外部磁感线从N极到S 用心 爱心 专心6 极 内部从S极到N极 磁感线为闭合曲线 所以A不正确 例 2 BC 小磁针N极的指向即是磁针所在处的磁场方向 题中磁针S极向纸内偏转 说明离子束下方的磁场方向由纸内指向纸外 由安培定则可判定由离子束的定向运动 所产生的电流方向由右向左 故若为正离子 则应是自右向左运动 若为负离子 则 应是自左向右运动 因此B C正确 变式训练 2 A 电子流沿 x 轴正方向高速运动 相当于电流沿 x 轴负方向 依据安培 定则可得 在 z 轴上的 P 点处所产生的磁场方向沿 y 轴正方向 所以 本题的正确选 项为A 例 3 0 12 Wb 解析 方法一 把 S 投影到与 B 垂直的方向 则 B Scos 0 6 0 4 cos 60 Wb 0 12 Wb 方法二 把 B 分解为平行于线圈平面的分量 B 和垂直于线圈平面的分量 B B 不穿 过线圈 且 B Bcos 则 B S Bcos S 0 6 0 4 cos 60 Wb 0 12 Wb 变式训练 3 BS BS 0 2BS 1 2 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 画为从上向下看的俯视图 如图所示 BS BScos 60 BS 转过 90 时 线 1 2 框由与磁感线垂直变为平行 0 当线框转过 180 时 磁感线仍然垂直穿过线框 只不过穿过的方向改变了 1 BS 2 BS 2 1 2BS 即学即练 1 ACD 由磁感应强度的定义式 B 知 C D均对