北京名校名师高三物理电学复习教案5磁场

1、五、磁场 教学目标1了解磁场的产生和基本特性，加深对场的客观性、物质性的理解2通过磁场与电场的联系，进一步使学生了解和探究看不见、摸不着的场的作用的方法掌握描述磁场的各种物理量3掌握安培力的计算方法和左手定则的使用方法和应用教学重点、难点分析1对磁感强度、磁通量的物理意义的理解及它们在各种典型磁场中的分布情况2对安培力和电磁力矩的大小、方向的分析教学过程设计教师活动一、磁场复习提问：1磁场存在于何处？2磁场的基本特征是什么？3什么是磁现象的电本质？总结：磁场是一种特殊的物质，我们看不到，但可以通过它的作用效果感知它的存在，并对它进行研究和描述学生活动答：在磁体或电流周围空间存在磁场它的基本特征

2、是对处于其中的通电导线、运动电荷或磁体的磁极能施加力的作用磁现象的电本质是指所有磁现象都可归纳为：运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用二、描述磁场性质的物理量1磁感应强度（符号B，单位T）磁感线电场和磁场都是无法直接看到的物质我们在描述电场时引入电场强度E这个物理量，描述磁场则是用磁感应强度B研究这两个物理量是采用什么方法？答：利用磁场对放入其中的特殊物质的作用（如电场对电荷、磁场对通电导线的作用等），采用试探法，即在场中引入试探电荷或试探电流元，研究电磁场对它们的作用情况，从而判定场的分布情况试探法是一种很好的研究方法它能帮助我们研究一些因无法直接观察或接近而感知的物质，如电磁场我们前面复习

3、了电场强度，那么磁感应强度的定义与它有什么不同的地方吗？答：磁感强度的定义式为：B=F/Il其中电流元（Il）受的磁场力的大小与电流方向相关因此采用电流与磁场方向垂直时受的最大力F来定义B，而电场中就不存在这个问题总结：研究电场、磁场的基本方法是类似的但磁场对电流的作用更复杂一些，涉及到方向问题今后我们分析此类问题时也要多加注意磁感强度矢量性：磁感强度是描述磁场的物理量因此它的大小表征了磁场的强弱，而它的方向，也就是磁场中某点小磁针静止时N极的指向，则代表该处磁场的方向同时，它也满足矢量叠加的原理：若某点的磁场几个场源共同形成，则该点的磁感强度为几个场源在该点单独产生的磁感强度的矢量和磁感线：

4、用来形象描述磁场中各点磁感强度分布的曲线它的疏密程度表示磁场的强弱，而它上各点的切线方向则表示该处磁场的方向特点：磁体外方向N极指向S极（内部反之）让学生画出几种典型磁场的磁感线分布（如条形磁铁，蹄形磁铁，通电直导线，通电螺线管等），加深感性认识例1如图3-5-1所示，两根垂直纸面平行放置的直导线A、C由通有等大电流在纸面上距A、C等远处有一点P若P点磁感强度及方向水平向左，则导线A、C中的电流方向是如下哪种说法？AA中向纸里，C中向纸外BA中向纸外，C中向纸里CA、C中均向纸外DA、C中均向纸里</PGN0181.TXT/PGN>2磁通量（符号 单位Wb）请学生回答磁通量的定义以

5、及与磁感强度的区别和联系通过例题使学生注意 定义中B、S方向问题及 的标量叠加问题答：穿过磁场中某一面积的磁感线条数称为穿过这一面积的磁通量定义式为： =PBS（S为垂直于B的面积）磁感强度是描述磁场某点的性质，而磁通量是描述某一面积内磁场的性质由B= /S可知磁感强度又可称为磁通密度例2如图3-5-2所示，在水平虚线上方有磁感强度为2B，方向水平向右的匀强磁场，水平虚线下方有磁感强度为B，方向水平向左的匀强磁场边长为l的正方形线圈放置在两个磁场中，线圈平面与水平面成角，线圈处于两磁场中的部分面积相等，则穿过线圈平面的磁通量大小为多少？（让学生分析解答）分析：1注意到B与S不垂直，应把S投影到

6、与B垂直的方向上2注意到水平虚线上下两部分磁场大小与方向的不同应求两部分磁通量按标量叠加，求代数和 三、磁场对电流的作用1安培力用投影仪打出如下几种情况带学生复习安培力的大小、计算和左手定则对其方向的判断例3教师可举后边同步练习中的题目为例，分析安培力的计算安培力大小F=BILB为磁感强度与电流方向垂直分量方向：左手定则（内容略）注意安培力总是与磁场方向和电流方向决定的平面垂直（除了二者平行，安培力为0的情况）2安培力矩磁场对通电线圈的力矩作用带学生分析、计算通电矩形线圈在磁场中受安培力矩（可采用最标准的模型，即矩形线框且轴在正中的情况）推出安培力矩公式：M=BIS（S为线圈面积在磁

7、场方向上的投影大小）例4在磁感强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd，边长分别为L1、L2，通以电流I如图3-5-4所示已知转轴OO在线圈平面内，且垂直于B，Od=3Oa，Oc=3Ob，当线圈从图示位置绕轴转过角时，下面哪些说法正确？ Aab边受到安培力为BIL1sinBab边受到安培力为BIL1cosC线圈受到磁力矩为BIL1L2cosD穿过线圈的磁通量为BL1L2sin解：根据安培力定义可知此时ab边受的安培力大小为BIL1，因此A、B选项错误；而由磁通量和磁力矩的公式可知选项C、D正确</PGN0183.TXT/PGN>同步练习一、选择题1如图3-5-5所示，长方形线框a

8、bcd的平面与磁感线垂直放置，它有一半面积处于磁感应强度为B的匀强磁场中，已知ab=l，ad=2l，现以ab边为轴（ab边平行于磁场边界）使线框转过60°角，则穿过线框的磁通量变化量是 A0 BB12 CB12/2 DB12/42在匀强磁场中放入通有相同电流的三条不同形状的导线，如图3-5-6所示，每条导线的两个端点间的距离相等，那么所受磁场力最大的导线是 A甲线最大 B乙线最大C丙线最大 D三条线一样大3如图3-5-7所示，固定螺线管M右侧有一正方形线框abcd，线框内通有恒定电流，其流向为abcd，当闭合开关S后，线框运动情况应为 Aab向外，cd向里转动且向M靠拢Bab向里，c

9、d向外转动且远离MCad向外，bc向里转动且向M靠拢Dad向里，bc向外转动且远离M4在北京地区做如下实验，一个可以在水平面内自由转动的小磁针，在地磁场作用下保持静止一根长直导线位于小磁针的北方，竖直放置，且通有竖直向上的电流已知地磁场的水平分图3-5-7量为B0，长直导线电流磁场在小磁针处的磁感应强度为B，则小磁针的N极将 A向东偏转角度 =arctan（B0/B）而静止B向东偏转角度0=arctan（B/B0）而静止C向西偏转角度=arctan（B0/B）而静止D向西偏转角度 =arctan（B/B0）而静止5如图3-5-8所示，条形磁铁放在水平桌面上，它的正中央上方固定一长直导线，导线与

10、磁铁垂直给电线通以垂直纸面向外的电流，则 A磁铁对桌面的压力增大，要受桌面的摩擦力作用B磁铁对桌面的压力增大，仍不受桌面的摩擦力作用C磁铁对桌面的压力减小，要受桌面的摩擦力作用D磁铁对桌面的压力减小，仍不受桌面的摩擦力作用二、非选择题6如图3-5-9所示，等腰三角形金属线框ACD放在光滑水平面上，DA=DC=lm，A=C=30°，若线框中通以I=IA的电流，则DA、DC两边所受合力大小为_N，整个线框所受合力为_N7如图3-5-10所示，A和B中一个是电源，另一个是用电器当用两导线连接起来用电器工作时，用一个小磁针放在a点下方，磁针N极向纸外偏转，用电压表测定a与b间的电压，发现a点

11、电势比b点高，由此可判断出电源是_8在磁感强度为B的水平匀强磁场中，有一个可绕对称轴OO转动的等边三角形线圈abc，已知三角形线圈共有N匝，每边长L，通有电流强度为I的电流，如图3-5-11所示，此通电线圈在磁场受到的最大安培力矩是_。9如图3-5-12所示，磁电式电流表中的磁场是均匀地辐向分布的，线圈两侧所在位置的磁感强度 B=0.002T，线圈是边长 a=1cm的正方形，共N=100匝线圈每偏转1°，线圈需产生力矩为 M0=2.5×10-8N·m求：线圈中电流为 I=5mA时，指针偏转多少度？10如图3-5-13所示，MN、PQ为平行光滑导轨，其电阻忽略不计，与地面成30°角固定N、Q间接一电阻R=1.0，M、P端与电池组和开关组成回路，电动势 =6V，内阻r=1.0，导轨区域加有与两导轨所在平面垂直的匀强磁场现将一条质量m=40g，电阻R=1.0的金属导线置于导轨上，并保持导线ab水平已知导轨间距L=0.1m，当