物理3-1人教版精品习题第三章第三节几种常见的磁场

1、第三节几种常见的磁场学习目标1.知道磁感线的概念，知道几种常见磁场的磁感线分布2.会用安培定则判断电流的磁场方向3了解安培分子电流假说4.知道什么是匀强磁场5.知道磁通量的概念，会用BS计算磁通量,学生用书P76)一、磁感线(阅读教材第86页第1段至第2段)1如果在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致，这样的曲线就叫做磁感线2在磁体两极附近，磁场较强，磁感线较密拓展延伸(解疑难)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

2、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1.(1)用细铁屑可以模拟磁感线的形状，所以磁感线是真实存在的()(2)磁感线是闭合的曲线()(3)没有磁感线的地方就没有磁场()提示：(1)×(2)(3)×二、几种常见的磁场(阅读教材第86页第3段至第87页第2段)1.直线电流的磁场直线电流的磁场方向可以用安培定则来表示：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这个规律也叫右手螺旋定则2.环形电流的磁场环形电流的磁场可用另一种形式的安培定则表示：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直

3、的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向3.通电螺线管的磁场右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向或拇指指向螺线管的N极(如图所示)拓展延伸(解疑难)几种常见磁场磁感线分布特点1常见永磁体的磁场(如图)2三种常见的电流的磁场安培定则立体图横截面图纵截面图直线电流以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱环形电流内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏通电螺线管内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极2.(1)通电螺线管外部有磁场，内部没有磁场()(2)磁感线的引入是为了形象描述磁场的强

4、弱和方向，实际上，磁感线并不存在()(3)条形磁铁周围分布着疏密程度不同的磁感线()提示：(1)×(2)(3)三、安培分子电流假说(阅读教材第87页第3段至第5段)1.内容：安培认为：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(如图所示)2对磁现象的解释(1)磁化现象：一根软铁棒，在未被磁化时，内部各分子电流的取向杂乱无章，它们的磁场互相抵消，对外不显磁性；当软铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流取向变得大致相同，两端对外界显示较强的磁作用，形成磁极，软铁棒就被磁化了(2)磁体的消磁：磁体受到高温或猛烈敲击时

5、，即在激烈的热运动或机械运动影响下，分子电流取向又变得杂乱无章，磁体磁性消失拓展延伸(解疑难)1安培提出分子电流假说时，人们还不知道物质的微观结构电子绕原子核高速旋转的结构，所以称为假说，但现在，“假说”已成为真理2分子电流假说揭示了电和磁的本质联系3.(1)一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场发生的()(2)安培认为，磁体内部有许多环形电流，每个环形电流都相当于一个小磁体()(3)一个物体是否对外显磁性，取决于物体内部分子电流的趋向()提示：(1)(2)(3)四、匀强磁场磁通量(阅读教材第88页第1段至第5段)1匀强磁场(1)定义：强弱、方向处处相同的磁

6、场(2)特点：磁感线是间隔相同的平行直线(3)来源：距离很近的两个异名磁极之间的磁场，除边缘部分外，可以认为是匀强磁场通电螺线管内部磁场也可以认为是匀强磁场2磁通量(1)定义：在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫做穿过这一面积的磁通量(2)单位：韦伯，简称韦，符号为Wb，1 Wb1 T·m2.(3)磁通密度由BS得B，磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，所以也叫磁通密度拓展延伸(解疑难)1磁通量的计算(1)公式：BS.(2)公式的适用条件匀强磁场；磁感线与平面垂直(3)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

7、直于磁感线方向上的投影面积，则BScos .(4)当磁感线同时从不同侧穿过同一面时，磁通量|1|2|.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，穿出时即为负值(2)当平面转过180°时，磁通量的变化量|1|2|2BS.4.(1)大小恒定的匀强磁场中，平面面积越大，穿过平面的磁通量一定越大()(2)线圈在匀强磁场中转过180°，磁通量的变化量为0.()(3)线圈平面与磁场方向平行时，磁通量0.()提示：(1)×(2)×(3)对磁感线的理解学生用书P78 此类题考查磁感线的特点，一般从磁感线的疏密、切线方向及放入

8、其中的磁极或电流元的受力等方面进行考查(自选例题，启迪思维)1.关于磁场和磁感线的描述，正确的说法是()A磁感线从磁体的N极出发，终止于S极B磁感线可以表示磁场的方向和强弱C沿磁感线方向，磁场逐渐减弱D因为异名磁极相互吸引，所以放入通电螺线管内的小磁针的N极一定指向螺线管的S极解析在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发指向S极，在磁体内部，磁感线从磁体S极出发指向N极，故选项A错误；磁感线较密的地方，磁场较强，反之较弱，曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致，选项B正确，选项C错误；在通电螺线管内，磁场方向从S极指向N极，而小磁针静止时N极指向磁场方向，故放在通电螺线管内的小磁针N极

9、指向N极，选项D错误答案B2.如图所示，表示蹄形磁铁周围的磁感线，磁场中有a、b两点，下列说法正确的是()Aa、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba>BbBa、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba<BbC蹄形磁铁的磁感线起始于蹄形磁铁的N极，终止于蹄形磁铁的S极Da处没有磁感线，所以磁感应强度为零解析由题图可知b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，所以Ba<Bb，故A错，B对；磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，故C错；在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在，故D错答案B3. 下列关于电场线和磁感线的说法中，正确的是()A电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线B磁场中两条磁感线

10、一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的C电场线是一条不闭合曲线，而磁感线是一条闭合曲线D电场线越密的地方，电场越强，磁感线越密的地方，磁场也越强解析电场线与磁感线分别是为了形象描述电场、磁场而引入的假想线，实际不存在，A错误两种场线的切线方向均表示相应的场方向，两种场线都不会相交，B错误电场线起始于正电荷或无限远、终止于负电荷或无限远，而磁感线在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极，组成闭合曲线，C正确电场线越密，表示该处电场越强；磁感线越密，表示该处磁场越强，D正确故选C、D.答案CD借题发挥磁感线与电场线的异同点如下表所示：磁感线电场线不同点闭合曲线不闭合，起始于正电荷

11、或无限远，终止于负电荷或无限远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是否相交不能相交(电场中无电荷空间不相交)几种常见磁场的磁感线分布特点此类题目考查永磁体的磁感线分布以及用安培定则判断直线电流、通电圆环和通电螺线管的磁场方向与磁感线分布情况(自选例题，启迪思维)1.如图所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向答案2.在下图中，分别给出了其中的电流方向或磁场中某处小磁针N极的指向，请画出对应的磁感线(标上方向)或电流方向思路探究如何判定电流的磁场？解析根据安培定则，各图中电流方

12、向和磁感线方向判定如图所示答案见解析图3. 为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是() 解析地磁场是从地球的南极附近出来，进入地球的北极附近，除两极外地表上空的磁场都具有向北的磁场分量，由安培定则，环形电流外部磁场方向向北，可知，B正确A图地表上空磁场方向向南，A错误C、D在地表上空产生的磁场方向是东西方向，C、D错误故选B.答案B规律总结安培定则记忆口诀：“直对直，弯对弯”即在应用安培定则时，四指始终弯曲，拇指始终伸直，当是直线电流时，拇指指向电流方向，四指指向磁场方向；当是环形电流时，四指弯曲指向

13、电流方向，拇指指向磁场方向磁通量的理解和计算学生用书P79 1计算磁通量时应用公式BS.(1)公式应用条件：匀强磁场；磁感线与平面垂直(2)若磁感应强度与平面不垂直，公式BS中的S应用平面在垂直于磁感线方向的投影面积2比较磁通量大小时还可用磁感线条数来表示：条数越多，磁通量越大，条数越少，磁通量越小(自选例题，启迪思维)1.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

14、磁通量的变化量是_思路探究框架转过30°角时，平面与磁场垂直的有效面积是多大？转过180°角，磁通量的正负情况如何？解析初始位置时，SB，故1BS.框架转过30°时，2BScos 30°BS.框架转过90°时，SB，故3BScos 90°0.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，4BS，故|41|2BS.答案BSBS02BS2.(2015·黄冈中学高二检测)一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通

15、过位置B和位置C的过程中，下列对磁通量变化判断正确的是()A一直变大B一直变小C先变大后变小 D先变小后变大解析由图可知， 线圈由A经过B到C的过程中，线圈垂直磁场方向的面积先增大后减小，通过线圈的磁通量为BS，可见通过线圈的磁通量先变大后变小答案C3. 如图所示的磁场中与磁场垂直放置两个面积相同的闭合线圈S1(左)、S2(右)，由图可知穿过线圈S1、S2的磁通量大小关系正确的是()A穿过线圈S1的磁通量比较大B穿过线圈S2的磁通量比较大C穿过线圈S1、S2的磁通量一样大D不能比较解析穿过线圈S1的磁感线条数多，故穿过线圈S1的磁通量比较大选项A正确答案A规律总结对磁通量的求解问题应注意以下三

16、方面：(1)看清磁感线的方向与平面的关系；(2)确定磁感线的穿过方向；(3)注意是哪个因素变化引起的磁通量的变化,学生用书P79)典型问题有关磁通量计算的误区磁通量大小的判断1定量计算通过公式BS来定量计算，计算磁通量时应注意的问题：(1)明确磁场是否为匀强磁场，知道磁感应强度的大小(2)平面的面积S应为磁感线通过的有效面积(3)线圈的磁通量及其变化与线圈匝数无关，即磁通量的大小不受线圈匝数的影响2定性判断磁通量是指穿过线圈面积的磁感线的“净条数”，当有不同方向的磁场同时穿过同一面积时，此时的磁通量为各磁场穿过该面磁通量的代数和3易错点：对于公式BS，误认为面积S越大，磁通量越大范例如图所示，

17、在条形磁铁中部垂直套有A、B两个圆环，设通过线圈A、B的磁通量为A、B，则()AABBA<BCA>B D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B如图所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()

18、ABR2 BBr2CnBR2 DnBr2解析：选B.磁通量与线圈匝数无关，且磁感线穿过的面积为r2，而并非R2，故B项对,学生用书P80)随堂达标1(2015·沈阳二中高二检测)下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是()A磁感线可以形象地描述各点磁场的方向B磁感线是磁场中客观存在的线C磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止D实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线解析：选A.磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，但它不是客观存在的线，可用细铁屑模拟在磁铁外部磁感线由N极到S极，但内部是由S极到N极故选A.2关于磁现象的电本质，下列说法正确的是()A除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷或电流产

19、生的B根据安培的分子电流假说，在外磁场作用下，物体内部分子电流取向变得大致相同时，物体就被磁化了，两端形成磁极C一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用D磁就是电，电就是磁解析：选BC.变化的电场能够产生磁场，而永久磁铁的磁场也是由运动的电荷(分子电流即电子绕原子核的运动形成的电流)产生的，故A错误没有磁性的物体内部分子电流的取向是杂乱无章的，分子电流产生的磁场相互抵消，但当受到外界磁场的作用力时分子电流的取向变得大致相同时分子电流产生的磁场相互加强，物体就被磁化了，两端形成磁极，故B正确由安培分子电流假说知C正确磁和电是两种不同的物质，故磁是

20、磁，电是电，故D错误3.(2015·益阳高二检测)如图所示，两根垂直纸面平行放置的直导线a和b，通有等值电流在纸面上距a、b等远处有一点P，若P点合磁感应强度B的方向水平向左，则导线a、b中的电流方向是()Aa中向纸里，b中向纸外Ba中向纸外，b中向纸里Ca、b中均向纸外 Da、b中均向纸里解析：选A.因为通电直导线周围磁场的磁感线是一簇以导线上任意点为圆心的同心圆，所以直导线a中电流在P处激发的磁场方向垂直于a、P连线，直导线b中电流在P处激发的磁场方向垂直于b、P连线，又因为P点合磁感应强度B的方向水平向左，所以由矢量合成法则可知，a中电流在P处激发的磁场方向垂直aP斜向下，b中

21、电流在P处激发的磁场方向垂直bP斜向上，再根据安培定则很容易判断a、b中的电流方向，a中向纸里，b中向纸外，故选A.4.如图所示，放在通电螺线管内部的小磁针静止时N极指向右，试判断电源的正负极解析：由小磁针N极的指向判断出螺线管内部磁场方向自左向右，则外部磁场方向由右至左用右手握住螺线管，让大拇指指向右方(即小磁针N极指向)，根据四指环绕方向可判断出a端为电源正极，b端为电源负极答案：a端为正极，b端为负极5.(选做题)如图所示，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S0.4 m2，匀强磁场磁感应强度B0.6 T，则穿过线圈的磁通量为多少？把线圈以cd为轴顺时针转

22、过120°角，则通过线圈磁通量的变化量为多少？解析：线圈在垂直磁场方向上的投影面积SScos 60°0.4× m20.2 m2穿过线圈的磁通量BS0.6×0.2 Wb0.12 Wb.线圈以cd为轴顺时针方向转过120°角后变为与磁场垂直，但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反，故此时通过线圈的磁通量2BS0.6×0.4 Wb0.24 Wb.故磁通量的变化量|2|0.240.12| Wb0.36 Wb.答案：0.12 Wb0.36 Wb课时作业一、选择题1关于磁感线和电场线，下列说法中正确的是()A磁感线是闭合曲线，而电场线不是

23、闭合曲线B磁感线和电场线都是一些互相平行的曲线C磁感线起始于N极，终止于S极；电场线起始于正电荷，终止于负电荷D磁感线和电场线都只能分别表示磁场和电场的方向解析：选A.A选项是两种场线的基本特点，A对只有匀强磁场和匀强电场才满足B选项，B不对磁感线既然是闭合的就无起点和终点，C不对它们的疏密均反映场的强弱程度，D不对应选A.2关于磁通量，下列说法中正确的是()A磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量B磁通量越大，磁感应强度越大C穿过某一面积的磁通量为零，则该处磁感应强度不一定为零D磁通量就是磁感应强度解析：选C.磁通量BS是标量，它的方向是人为规定的，正、负只是表明从不同的面穿入，磁通量大不一

24、定磁感应强度大若圆环与磁场方向平行，磁通量为零，但磁感应强度不为零3.如图所示为某磁场的一条磁感线，其上有A、B两点，则()AA点的磁感应强度一定大BB点的磁感应强度一定大C因为磁感线是直线，A、B两点的磁感应强度一样大D条件不足，无法判断解析：选D.由磁场中一条磁感线无法判断磁场强弱4.如图所示，虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用1和2表示穿过两环的磁通量，则有()A1>2B12C1<2D无法判断解析：选B.磁通量的实质是穿过某一面积的磁感线的条数，由图中可知，12，选项B正确5(2015·珠海高二检测)如图所示为电流产生磁场的分布图，正确的

25、分布图是()A BC D解析：选C.由安培定则可以判断出直线电流产生的磁场方向，正确、错误和为环形电流，注意让弯曲的四指指向电流的方向，可判断出正确、错误故正确选项为C.6假设一个电子在地球表面随地球自转，则()A它由东向西绕赤道运动能产生与地磁场相似的磁场B它由西向东绕赤道运动能产生与地磁场相似的磁场C它由南向北绕子午线运动能产生与地磁场相似的磁场D它由北向南绕子午线运动能产生与地磁场相似的磁场解析：选B.形成地磁场的环形电流应该是自东向西，电子运动形成环形电流，它的绕行方向是自西向东7磁铁在高温下或者受到敲击时会失去磁性，根据安培的分子电流假说，其原因是()A分子电流消失B分子电流的取向变

26、得大致相同C分子电流的取向变得杂乱D分子电流的强度减弱解析：选C.由于高温或猛烈的敲击，会使原来取向一致的分子电流变得杂乱，从而失去磁性，故C选项正确8.当接通电源后，小磁针A按如图所示方向运动，则()A小磁针B的N极向纸外转B小磁针B的N极向纸里转C小磁针B不转动D因电流未标出，所以无法判断小磁针B如何转动解析：选A.由小磁针A的N极运动方向知，螺线管的左侧为S极，右侧为N极，由右手螺旋定则判断小磁针B处的磁场方向向外，小磁针N极受力方向与该处磁场方向一致故A正确9.在磁感应强度为B0、方向向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中()Ab、d两点的磁感应强度相等Ba、b两点的磁感应强度相等Cc点的磁感应强度的值最小Db点的磁感应强度的值最大解析：选C.如图所示，由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度，可见b、d两点的磁感应强度大小相等，但方向不同，A项错误a点的磁感应强度最大，c点的磁感应