第八章學案39學案39磁場及其描述

1、第八章磁場學案39磁場及其描述課前扣以題挖點.回包槪念規(guī)律和方法一、概念規(guī)律題組1. 地球是一個大磁體： 在地面上放置一個小磁針，小磁針的南極指向地磁場的南極；地磁場的北極在地理南極附近；赤道附近地磁場的方向和地面平行；北半球地磁場方向相對地面是斜向上的； 地球上任何地方的地磁場方向都是和地面平行的.以上關(guān)于地磁場的描述正確的是（）A .B .C.D .2. （2010蘇北高二教學質(zhì)量聯(lián)合調(diào)研 ）關(guān)于通電直導(dǎo)線周圍磁場的磁感線分布，下圖中正確的是（）3. 下列關(guān)于磁感應(yīng)強度的方向的說法中，正確的是（）A 某處磁感應(yīng)強度的方向就是一小段通電導(dǎo)體放在該處時所受磁場力的方向B. 小磁針N極受磁場力的

2、方向就是該處磁感應(yīng)強度的方向C. 垂直于磁場放置的通電導(dǎo)線的受力方向就是磁感應(yīng)強度的方向D .磁場中某點的磁感應(yīng)強度的方向就是該點的磁場方向4. 有關(guān)磁感應(yīng)強度的下列說法中，正確的是（）A 磁感應(yīng)強度是用來表示磁場強弱的物理量B .若有一小段通電導(dǎo)體在某點不受磁場力的作用，則該點的磁感應(yīng)強度一定為零C.若有一小段長為 L,通以電流為I的導(dǎo)體，在磁場中某處受到的磁場力為F,則該處磁感應(yīng)強度的大小- -定是ILD .由定義式B =右可知，電流強度I越大，導(dǎo)線L越長，某點的磁感應(yīng)強度就越小、思想方法題組圖15當接通電源后，小磁針 A的指向如圖1所示，則（）A .小磁針B的N極向紙外轉(zhuǎn)B .小磁針B的

3、N極向紙里轉(zhuǎn)C.小磁針B不轉(zhuǎn)動D .因電流未標出，所以無法判斷小磁針 B如何轉(zhuǎn)動XXOXXXXXXXXXXXXVXXX(圖26.如圖2所示，框架面積為 S,框架平面與磁感應(yīng)強度為 B的勻強磁場方向垂直，則 穿過平面的磁通量的情況是 （）A .如圖所示位置時等于 BS1B .若使框架繞 00 轉(zhuǎn)過60。角，磁通量為2BSC.若從初始位置轉(zhuǎn)過 90。角，磁通量為零D .若從初始位置轉(zhuǎn)過 180。角，磁通量變化為 2BS講塚結(jié)合*糜破重點、熱點和難點、磁感線的特點磁感線電場線相 似 占 八、引入 目的都是為了形象的描述場而引入的假想曲線，實際不存在疏密意義都能定性描述場的強弱切線 方向都表示該點場的

4、方向是否相交都不相交不同點閉合曲線，外部由NtS,內(nèi)部由StN起始于正電荷（或無窮遠）,終止于無窮 遠（或負電荷）【例1】（廣東高考）磁體之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的.對磁場認識正確的是（）A .磁感線有可能出現(xiàn)相交的情況B .磁感線總是由 N極出發(fā)指向S極C.某點磁場的方向與放在該點小磁針靜止時N極所指方向一致D .若在某區(qū)域內(nèi)通電導(dǎo)線不受磁場力的作用，則該區(qū)域的磁感應(yīng)強度一定為零規(guī)范思維、對磁感應(yīng)強度 B的理解及磁感應(yīng)強度 B的疊加1 磁感應(yīng)強度由磁場本身決定，就像電場強度由電場本身決定一樣，跟該位置放不放 通電導(dǎo)線無關(guān)，因此不能根據(jù)公式B = f說B與F成正比，與IL成反比.2磁感應(yīng)強

5、度B的定義式也是其度量式，但用來測量的小段通電導(dǎo)線必須垂直放入磁 場，如果小段通電導(dǎo)線平行放入磁場，則所受安培力為零，但不能說該點的磁感應(yīng)強度為零.3. 磁感應(yīng)強度是矢量，其方向為放入其中的小磁針靜止時N極的指向.4. 磁感應(yīng)強度 B與電場強度E的比較電場強度E是描述電場強弱的物理量，磁感應(yīng)強度B是描述磁場強弱的物理量.這兩個物理量比較如下表所示:磁感應(yīng)強度B電場強度E物理意義描述磁場強弱的物理量描述電場性質(zhì)的物理量定義式B= |L（通電導(dǎo)線與B垂直）E =上 q方向磁感線切線方向，小磁針 N極受力方 向電場線切線方向，放入該點正電何受力 方向大小決定 因素由磁場決定，與檢驗電流無關(guān)由電場決定

6、，與檢驗電荷無關(guān)場的疊加合磁感應(yīng)強度等于各磁場的B的矢量和合場強等于各個電場的場強E的矢量和單位1 T = 1 N/(A m)1 V/m = 1 N/C【例2】 下列關(guān)于磁感應(yīng)強度大小的說法，正確的是（）A .通電導(dǎo)線受磁場力大的地方磁感應(yīng)強度一定大B .通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強度大的地方受力一定大C.放在勻強磁場中各處的通電導(dǎo)線，受力大小和方向處處相同D .磁感應(yīng)強度的大小和方向跟放在磁場中的通電導(dǎo)線受力的大小和方向無關(guān) 規(guī)范思維針對訓(xùn)練1關(guān)于磁感應(yīng)強度B,下列說法中正確的是（）A .磁場中某點B的大小，跟放在該點的試探電流元的情況有關(guān)B .磁場中某點B的方向，跟放在該點的試探電流元所受磁場力方向

7、一致C.在磁場中某點的試探電流元不受磁場力作用時，該點B值大小為零D .在磁場中磁感線越密集的地方，磁感應(yīng)強度越大【例3】人h圖3（2011大綱全國15）如圖3所示，兩根相互平行的長直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流Ii和12，且hl2； a、b、c、d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點且a、b、c與兩導(dǎo)線共面；b點在兩導(dǎo)線之間，b、d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直.磁感應(yīng)強度可能為零的點是（）A . a點B. b點C. c點D. d點規(guī)范思維圖4針對訓(xùn)練2（2009荊州模擬）如圖4所示，一根通電直導(dǎo)線垂直放在磁感應(yīng)強度為 1 T的勻強磁場中，在以導(dǎo)線截面的中心為圓心，r為半徑的圓周上有 a、b、c、d四個

8、點已知a點的實際磁感應(yīng)強度為 0,則下列敘述正確的是（）A 直導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向里B b點的實際磁感應(yīng)強度為 、2 T,方向斜向上，與 B的夾角為45C. c點的實際磁感應(yīng)強度也為 0D. d點的實際磁感應(yīng)強度與 b點相同三、安培定則的應(yīng)用及磁場方向的確定【例4】 如圖5所示，直導(dǎo)線 AB、螺線管C、電磁鐵D三者相距較遠，它們的磁場互不影響，當開關(guān) S閉合后，則小磁針的北極 N（黑色一端）指示出磁場方向正確的是（）dA. a、c規(guī)范思維B. b、c1 .LLILLLL1丿D. a、d針對訓(xùn)練3 （2011新課標14）為了解釋地球的磁性，19世紀安培假設(shè)：地球的磁場是 由繞過地心的軸的環(huán)

9、形電流I引起的.在下列四個圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是（）Afi四、對磁通量的理解1. 如圖6甲、乙所示，如何計算下面兩圖中磁通量的大小，你是怎樣理解面積S的含義的？甲乙圖62如果圖6中的線圈都是n匝線圈，那么通過線圈的磁通量又應(yīng)該如何計算?XXX圖73.如何計算圖7中穿過線圈的磁通量的大??？總結(jié) 1.S為線圈在磁場中的有效面積， 即線圈在磁場中沿垂直磁場方向投影面的面積.2. 與上一問的情況相同，線圈的磁通量等于通過某一匝的磁通量.3. 用向里的磁通量減向外的磁通量.圖8【例5】 如圖8所示，矩形線圈有 N匝，面積大小為 S,放在水平面內(nèi)，加一個豎直 向下的范圍較大的勻強磁場，磁

10、感應(yīng)強度為B,則穿過平面的磁通量是多少？若使線圈繞ab邊轉(zhuǎn)過60 則穿過線圈平面的磁通量是多少？若線圈繞ab邊轉(zhuǎn)過180 則穿過線圈的磁通量改變了多少？規(guī)范思維iB時效果檢測限時自跖測速度”練規(guī)范、提能力【基礎(chǔ)演練】1. （2011泉州模擬）關(guān)于磁場和磁感線的描述，下列說法中正確的是（）A .磁感線從磁體的 N極出發(fā)，終止于 S極B .磁場的方向就是通電導(dǎo)體在磁場中某點受磁場作用力的方向C.沿磁感線方向，磁場逐漸減弱D .在磁場強的地方同一通電導(dǎo)體受的安培力可能比在磁場弱的地方受的安培力小2. 關(guān)于磁感應(yīng)強度的概念，以下說法中正確的是（）A .電流元IL在磁場中受力為 F,則磁感應(yīng)強度 B 一

11、定等于 寺B. 電流元IL在磁場中受力為 F,則磁感應(yīng)強度 B可能大于或等于 土C. 磁場中電流元受力大的地方，磁感應(yīng)強度一定大D .磁感應(yīng)強度的大小和方向跟放在磁場中的通電導(dǎo)線，受力的大小和方向無關(guān)3. 如圖9所示為通電螺線管的縱剖面圖，“？ ”和“O”分別表示導(dǎo)線中的電流垂直紙面流進和流出，圖中四個小磁針（涂黑的一端為N極）靜止時的指向一定畫錯了的是 （）uh-OcOQ0QOOQ00C. c圖104. （2011深圳模擬）如圖10所示為某種用來束縛原子的磁場的磁感線分布情況，以點為坐標原點，沿 z軸正方向磁感應(yīng)強度 B大小的變化最有可能為（）5.圖11（2011安慶模擬）如圖11所示，在豎

12、直向上的勻強磁場中，水平放置著一根長直導(dǎo)線， 電流方向垂直紙面向外，a、b、c、d是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點，在這四點中（）A . a、b兩點磁感應(yīng)強度相同B. c、d兩點磁感應(yīng)強度大小相等C. a點磁感應(yīng)強度最大D. b點磁感應(yīng)強度最大6兩根通電的長直導(dǎo)線平行放置，電流分別為I1和12，電流的方向如圖12所示在與導(dǎo)線垂直的平面上有 a、b、c、d四點，其中a、b在導(dǎo)線橫截面連線的延長線上，c、d在導(dǎo)線橫截面連線的垂直平分線上.則導(dǎo)體中的電流在這四點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度可能為零的是（）圖12C. c點7. （2011濰坊模擬）19世紀20年代，以塞貝克（數(shù)學家）為代表的科學家已認識到

13、：溫度 差會引起電流，安培考慮到地球自轉(zhuǎn)造成了太陽照射后正面與背面的溫度差，從而提出如下假設(shè)：地球磁場是由繞地球的環(huán)形電流引起的，則該假設(shè)中的電流方向是（）A .由西向東垂直磁子午線B. 由東向西垂直磁子午線C. 由南向北沿子午線D .由赤道向兩極沿子午線（注：磁子午線是地球磁場N極與S極在地球表面的連線）& （上海高考）取兩個完全相同的長導(dǎo)線，用其中一根繞成如圖13（a）所示的螺線管，當該螺線管中通以電流強度為I的電流時，測得螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強度大小為B，若將另一根長導(dǎo)線對折后繞成如圖（b）所示的螺線管，并通以電流強度也為I的電流時，則在螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強度大小為 （）時圖13A .

14、 0B . 0.5BC . BD . 2B題號12345678答案【能力提升】9. 如圖14所示，同一平面內(nèi)有兩根互相平行的長直導(dǎo)線1和2,通有大小相等、方向相反的電流，a、b兩點與兩導(dǎo)線共面，a點在兩導(dǎo)線的中間與兩導(dǎo)線的距離均為r, b點在導(dǎo)線2右側(cè)，與導(dǎo)線2的距離也為r.現(xiàn)測得a點磁感應(yīng)強度的大小為 B,則去掉導(dǎo)線1后， b點的磁感應(yīng)強度大小為 ，方向.,1 2ab圖14o圖1510. 如圖15所示，邊長為100 cm的正方形閉合線圈置于勻強磁場中，線圈ab、cd兩邊中點連線00 的左右兩側(cè)分別存在方向相同，磁感應(yīng)強度大小各為 B1 = 0.6 T, B2= 0.4 T的勻強磁場，若從上往

15、下看，線圈逆時針方向轉(zhuǎn)過37時，穿過線圈的磁通量改變了多少？線圈從初始位置轉(zhuǎn)過 180時，穿過線圈平面的磁通量改變了多少？11.如圖16所示為一電流表的原理示意圖.質(zhì)量為m的勻質(zhì)細金屬棒MN的中點處通過一 掛鉤與一豎直懸掛的彈簧相連，絕緣彈簧勁度系數(shù)為k.在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為 B,方向垂直紙面向外與MN的右端N連接一絕緣輕指針可指示標尺上的讀數(shù)，MN的長度大于 瓦當MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合；當MN中有電流通過時，指針示數(shù)可表示電流強度.(1) 當電流表示數(shù)為零時，彈簧的伸長量是多少？(重力加速度為g)若要電流表正常工作，MN的哪

16、一端應(yīng)與電源正極相接？(3) 若 k = 2.0 N/m , ab = 0.20 m , cb = 0.050 m, B = 0.20 T,此電流表的量程是多少？(不計通電時電流產(chǎn)生的磁場的作用)(4) 若將量程擴大2倍，磁感應(yīng)強度應(yīng)變?yōu)槎啻?？學案39磁場及其描述【課前雙基回扣】1. D 2.A3. BD 磁場中某點磁感應(yīng)強度的方向表示該點磁場的方向，磁場方向也就是小磁針N極受力的方向.但電流受力的方向不代表磁感應(yīng)強度和磁場的方向.4. A 磁感應(yīng)強度的引入目的就是用來描述磁場強弱，因此選項A是正確的；磁感應(yīng)強度是與電流I和導(dǎo)線長度L無關(guān)的物理量，且B = F中的B、F、L相互垂直，所以選項B

17、、C、D皆是錯誤的.J、叮 4 HTTr5. A 根據(jù)通電螺線管的磁場與小磁針的相互作用情況可以判斷：螺線管的左邊應(yīng)該是S極.再根據(jù)安培定則，右手握住螺線管，大拇指指向螺線管的N極，其余四指的方向就是通電螺線管中的電流方向，即電流從左邊流入，右邊流出，如右圖所示.再根據(jù)安培定則判知小磁針 B所在處的磁場方向垂直紙面向外，所以知小磁針 B的N 極向紙外轉(zhuǎn).6. ABCD 在題圖所示的位置時，磁感線與線框平面垂直，二BS.當框架繞00 軸 轉(zhuǎn)過60時可以將圖改畫成側(cè)視圖如右圖所示1Q= BS= BScos 60= 2BS.轉(zhuǎn)過90。時，線框由磁感線垂直穿過變?yōu)槠叫?，?線框轉(zhuǎn)過180時，磁感線仍然

18、垂直穿過線框， 只不過穿過方向改變了. 因而1= BS,2= BS, =|1 = 2BS綜上所述，A、B、C、D都正確.思維提升1. 磁感線與電場線一樣是為了形象地描述磁場而人為引入的，實際上并不存在，但能說明磁場的強弱與方向.注意磁感線是閉合曲線.2. 磁場的方向既該處小磁針靜止時N極指向，或N極受力方向.或為該處的磁感應(yīng)強 度B的方向，三種表述是一致的.3. 公式B = $是磁感應(yīng)強度的定義式，B的大小取決于磁場本身，與該處有無電流無關(guān).4. 右手螺旋定則也叫安培定則，是用來判斷電流的磁場方向.右手定則則是判斷導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向.5. 磁通量 二BS, B丄S,意義為穿過某個

19、面的磁感線條數(shù)的多少.【核心考點突破】例1 C 磁感線是人為畫出的、描述磁場的曲線，不相交，故選項A錯誤；由于是閉合曲線，在磁體外部是由 N極指向S極，在內(nèi)部是由S極指向N極，故選項B錯誤；若導(dǎo) 線與磁場方向平行，則導(dǎo)線不受磁場力的作用，選項D錯誤；故本題正確選項為 C.規(guī)范思維磁感線和電場線的特性有相似之處，都能表示場的強弱和方向，但也有不同：電荷周圍的電場線是不閉合的，磁感線是閉合的.例2 D 磁場中某點磁感應(yīng)強度的大小和方向由磁場本身決定，與通電導(dǎo)線的受力及方向都無關(guān)，故選項 A錯誤，選項D正確.通電導(dǎo)線在磁場中受力的大小不僅與磁感應(yīng)強 度有關(guān)，而且與通電導(dǎo)線的取向有關(guān)，故選項B錯誤.雖

20、然勻強磁場中磁感應(yīng)強度處處相等，但當導(dǎo)線在各個位置的方向不同時，磁場力是不相同的(導(dǎo)線與磁場垂直時所受磁場力最大，與磁場平行時所受磁場力為0)，而選項C中沒有說明導(dǎo)線在各個位置的取向是否相同，所以選項C錯誤.規(guī)范思維磁場的磁感應(yīng)強度只取決于磁場本身，與試探電流元無關(guān)，正如電場中的電場強度與檢驗電荷無關(guān)一樣，是磁場本身的屬性.類似的物理量還有速度、加速度、電阻、電容、電勢差等.規(guī)律：凡是用比值定義的物理量都和定義式中的物理量無必然聯(lián)系.例3 C 由于12,且離導(dǎo)線越遠產(chǎn)生的磁場越弱， 在a點I1產(chǎn)生的磁場比I2產(chǎn)生的 磁場要強，A錯，同理，C對.Ii與I2在b點產(chǎn)生的磁場方向相同，合成后不可能為

21、零，B錯.d點兩電流產(chǎn)生的磁場 Bi、B2不共線，合磁場不可能為 0, D錯.規(guī)范思維磁感應(yīng)強度是矢量，其合成同樣遵守平行四邊形定則，即先根據(jù)安培定則判斷每條導(dǎo)線在某點的磁感應(yīng)強度的大小和方向，然后根據(jù)平行四邊形定則進行合成.例4 A 根據(jù)安培定則判斷出：(1)AB直導(dǎo)線在小磁針a所在位置垂直紙面向外，所 以磁針a的N極指向正確；(2)C左側(cè)為N極，內(nèi)部磁場向左，所以磁針c的N極指向正確， 磁針b的N極指向不對；(3)D左為S極，右為N極，所以磁針d的N極指向不正確.規(guī)范思維(1)電流的磁場分布于三維空間，用安培定則時要注意磁場的空間性.(2) 小磁針在磁場中靜止時，北極指向與磁場方向一致，在

22、此要特別注意螺線管內(nèi)部的 磁場方向.1例 5 BS 尹S 2BS解析 由磁通量的定義可知 1= BS繞ab邊轉(zhuǎn)過60后的磁通量為 2= BScos 60 =】BS2繞ab邊轉(zhuǎn)過180后的磁通量為 3= BS磁通量的改變量為 =|一i|= 2BS.規(guī)范思維磁通量的大小直接用公式二BScos B求解即可，應(yīng)特別注意B角的大小及的正負號.針對訓(xùn)練1. D 2.AB 3.B思想方法總結(jié)1.在運用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時應(yīng)分清因”和果”，在判定直線電流的磁場方向時，大拇指指 原因” 電流方向，四指指 結(jié)果” 磁場繞向； 在判定環(huán)形電流磁場方向時， 四指指原因” 電流繞向，大拇指指結(jié)果” 環(huán)

23、內(nèi)沿 中心軸線的磁感線方向.2類比法是物理學中常用的一種研究問題的方法，如萬有引力與庫侖力類比，將磁極間相互作用類比于電荷間相互作用，將磁極間的作用定量計算，命題視角新穎，對學生類比推理、遷移應(yīng)用能力要求較高.3. (1)在磁通量 二BS的公式中，S為垂直于磁感應(yīng)強度 B方向上的有效面積，要正 確理解 ，B, S三者之間的關(guān)系線圈的面積發(fā)生變化時磁通量是不一定發(fā)生變化的，如 圖所示，當線圈面積由 S1變?yōu)镾2時，磁通量并沒有變化.在空間有磁感線穿過線圈 S, S外沒有磁場，若增大 S,貝U不變.(3) 若在所研究的面積內(nèi)有不同方向的磁場時，應(yīng)將磁場合成后，用合磁場根據(jù) 去求磁通量.(4) 磁通

24、量為標量，其正、負表示針對于某個平面的穿入或穿出.【課時效果檢測】1. D 2.BD 3.AB 4.C 5.BD6. AB 由安培定則知a、b兩處Ii和I2形成的磁場方向共線反向，若再滿足大小相等， 則Ba= 0或Bb= 0,而c、d兩處，Ii和12形成的磁場方向不共線，故合磁感應(yīng)強度不可能 為零.7. B 地磁N極在地理南極附近，地磁 S極在地理北極附近，地磁場磁感線在地球內(nèi)部由北極指向南極，則由安培定則環(huán)形電流方向判斷電流方向為由東向西垂直磁子午線，故選項B正確.& A 若對折導(dǎo)線，則順時針方向電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度與逆時針方向電流產(chǎn)生的磁 感應(yīng)強度的矢量和為零，故選項A正確.B9.2垂直紙面向外解析 a點的磁場分別是電流1和電流2在該處產(chǎn)生的磁場B2的疊加，由安培定則可判定，兩通電導(dǎo)線在a處的磁場方向相同，又因為兩電流大小相同，a點與兩導(dǎo)線的距B離相等，故B1= B2，而B = B1+ B2,由此可得B1 = B2= 2.去掉導(dǎo)線1后，a、b兩點關(guān)于導(dǎo) 線2對稱，由對稱性可知，b點的磁感應(yīng)強度大小為 B，由安培定則可判定，其方向垂直紙 面向外.10. 0.1 Wb 1.0 Wb解析 在原圖位置，磁感線