金版教程物理2024導(dǎo)學(xué)案必修第冊(cè)人教版新第十三章 電磁感應(yīng)與電磁波初步磁場(chǎng) 磁感線含答案

《金版教程(物理）》2024導(dǎo)學(xué)案必修第冊(cè)人教版新第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步1.磁場(chǎng)磁感線1．了解電和磁的聯(lián)系，了解電流的磁效應(yīng)，了解奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)的重要意義。2.知道磁場(chǎng)的概念，明確磁體與磁體之間、磁體與通電導(dǎo)體之間、通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用是通過磁場(chǎng)發(fā)生的，認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)是客觀存在的物質(zhì)。3.掌握磁場(chǎng)的方向，知道磁感線的定義和特點(diǎn)，了解幾種常見磁場(chǎng)的磁感線分布。4.會(huì)用安培定則判斷直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的磁場(chǎng)方向。一電和磁的聯(lián)系1．電和磁的相似點(diǎn)(1)自然界中的磁體總存在著eq\x(\s\up1(01))兩個(gè)磁極，自然界中同樣存在著eq\x(\s\up1(02))兩種電荷。(2)eq\x(\s\up1(03))同名磁極或同種電荷相互排斥，eq\x(\s\up1(04))異名磁極或異種電荷相互吸引。2．電流的磁效應(yīng)(1)發(fā)現(xiàn)：1820年，丹麥物理學(xué)家eq\x(\s\up1(05))奧斯特在一次講課中，把導(dǎo)線放置在一個(gè)指南針的上方，通電時(shí)磁針轉(zhuǎn)動(dòng)了。(2)實(shí)驗(yàn)意義：電流的磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，首次揭示了eq\x(\s\up1(06))電與磁的聯(lián)系，揭開了人類對(duì)電磁現(xiàn)象研究的新紀(jì)元。二磁場(chǎng)1．電流、磁體間的相互作用(1)磁體與磁體間存在相互作用。(2)通電導(dǎo)線對(duì)磁體有作用力，磁體對(duì)通電導(dǎo)線也有作用力。(3)兩條通電導(dǎo)線之間也有作用力。2．磁場(chǎng)(1)定義：磁體與磁體之間、磁體與通電導(dǎo)體之間，以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用，是通過eq\x(\s\up1(01))磁場(chǎng)發(fā)生的。eq\x(\s\up1(02))磁場(chǎng)是一種看不見、摸不著的客觀存在的物質(zhì)。(2)基本性質(zhì)：能對(duì)放入其中的eq\x(\s\up1(03))磁體或eq\x(\s\up1(04))通電導(dǎo)體產(chǎn)生力的作用。三磁感線1．磁場(chǎng)的方向：小磁針靜止時(shí)eq\x(\s\up1(01))N極所指的方向。2．磁感線：沿磁場(chǎng)中的細(xì)鐵屑畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的eq\x(\s\up1(02))切線方向都跟這點(diǎn)磁場(chǎng)的方向一致，這樣的曲線就叫作磁感線。3．磁感線的特點(diǎn)(1)磁感線的eq\x(\s\up1(03))疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線越密，表示磁場(chǎng)越eq\x(\s\up1(04))強(qiáng)。(2)磁感線上某點(diǎn)的eq\x(\s\up1(05))切線方向表示該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向。四安培定則電流的方向跟它的磁場(chǎng)方向之間的關(guān)系可以用安培定則(也叫右手螺旋定則)來判斷。1．直線電流的磁場(chǎng)方向的判斷：用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與eq\x(\s\up1(01))電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是eq\x(\s\up1(02))磁感線環(huán)繞的方向。2．環(huán)形電流和通電螺線管的磁場(chǎng)方向的判斷：讓右手彎曲的四指與eq\x(\s\up1(03))環(huán)形(或螺線管)電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線(或螺線管)軸線上eq\x(\s\up1(04))磁場(chǎng)的方向。3．電流的磁場(chǎng)的應(yīng)用：電磁起重機(jī)、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、eq\x(\s\up1(05))電磁繼電器、eq\x(\s\up1(06))磁浮列車、電磁彈射裝置等。1．判一判(1)奧斯特實(shí)驗(yàn)說明了磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電流。()(2)單獨(dú)一個(gè)帶電體可以只帶正電荷(或負(fù)電荷)，同樣磁體也可以只有N極或S極。()(3)磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)處在磁場(chǎng)中的磁極或電流有力的作用。()(4)磁感線是閉合的曲線，沒有起始終了的位置。()(5)磁感線可以用細(xì)鐵屑來顯示，因而是真實(shí)存在的。()(6)應(yīng)用安培定則判斷電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向時(shí)，拇指均是指電流方向。()提示：(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×(6)×2．想一想(1)指南針是如何工作的？提示：地球是一個(gè)巨大的磁體，N極在地理南極附近，S極在地理北極附近，異名磁極相吸，同名磁極相斥，所以指南針靜止時(shí)S極指向地理南極附近，即地球磁體N極。(2)有同學(xué)認(rèn)為磁感線總是從磁體N極指向S極，你認(rèn)為對(duì)嗎？提示：不對(duì)。在磁體外部磁感線從磁體N極指向S極，而在磁體內(nèi)部，磁感線從S極指向N極。探究1電和磁的聯(lián)系磁場(chǎng)仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”?；顒?dòng)1：圖甲中的現(xiàn)象是什么？這個(gè)現(xiàn)象最先是誰發(fā)現(xiàn)的？提示：圖甲顯示出小磁針在通電導(dǎo)線作用下旋轉(zhuǎn)了，這個(gè)現(xiàn)象最先是奧斯特發(fā)現(xiàn)的。活動(dòng)2：圖甲實(shí)驗(yàn)說明了什么？提示：直導(dǎo)線沒有通電時(shí)，自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁針總是指向南北方向，直導(dǎo)線通電后小磁針改變指向，說明通電直導(dǎo)線對(duì)小磁針有力的作用。活動(dòng)3：圖乙中的小磁針和條形磁體并沒有相互接觸，它們之間是通過什么產(chǎn)生作用力的？提示：電荷之間的相互作用是通過電場(chǎng)發(fā)生的，同理，圖乙中是通過磁場(chǎng)產(chǎn)生作用力的?；顒?dòng)4：圖丙中的通電導(dǎo)體為什么受到力的作用？提示：磁體周圍存在磁場(chǎng)，通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用?；顒?dòng)5：圖丁中的兩根平行通電導(dǎo)線為什么發(fā)生力的作用？提示：盡管兩根通電導(dǎo)線都不是磁體，但是在它們的周圍都有磁場(chǎng)，兩根通電導(dǎo)線分別受到對(duì)方的磁場(chǎng)力的作用。1．磁體南北極及相互作用(1)能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁體，靜止時(shí)指南的那個(gè)磁極叫南極或S極，指北的那個(gè)磁極叫北極或N極。(2)同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。2．磁場(chǎng)(1)定義：磁體或電流周圍存在一種特殊物質(zhì)，能夠傳遞磁體與磁體之間、磁體與通電導(dǎo)體之間，以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用，這種特殊的物質(zhì)叫磁場(chǎng)。(2)磁場(chǎng)的基本性質(zhì)：對(duì)放入其中的磁體或通電導(dǎo)體有力的作用。(3)磁場(chǎng)的產(chǎn)生：①磁體周圍存在磁場(chǎng)；②通電導(dǎo)體周圍存在磁場(chǎng)——電流的磁效應(yīng)。3．磁場(chǎng)與電場(chǎng)的比較電場(chǎng)磁場(chǎng)場(chǎng)源電荷磁體、通電導(dǎo)體、運(yùn)動(dòng)電荷(相當(dāng)于電流)基本性質(zhì)對(duì)放入其中的電荷有靜電力的作用對(duì)放入其中的磁體、通電導(dǎo)體有磁場(chǎng)力的作用相同點(diǎn)磁場(chǎng)和電場(chǎng)都是客觀存在的特殊物質(zhì)，都具有能量例1如圖，關(guān)于磁體、電流間的相互作用，下列說法正確的是()A．甲圖中，電流不產(chǎn)生磁場(chǎng)，電流對(duì)小磁針力的作用是通過小磁針的磁場(chǎng)發(fā)生的B．乙圖中，磁體對(duì)通電導(dǎo)線的力是通過磁體的電流發(fā)生的C．丙圖中電流間的相互作用是通過電流的磁場(chǎng)發(fā)生的D．丙圖中電流間的相互作用是通過電荷的電場(chǎng)發(fā)生的(1)只有磁體周圍才有磁場(chǎng)嗎？提示：不是。電流的周圍也存在磁場(chǎng)。(2)電流與電流之間的作用力是通過電場(chǎng)發(fā)生的嗎？提示：不是。是通過磁場(chǎng)發(fā)生的。[規(guī)范解答]磁體和電流周圍都存在著磁場(chǎng)，題圖中導(dǎo)線中的電流對(duì)小磁針的作用、磁體對(duì)電流的作用、電流之間的相互作用都是通過磁場(chǎng)發(fā)生的，故C正確。[答案]C規(guī)律點(diǎn)撥1．磁體、通電導(dǎo)體間的作用方式2．作為一種特殊的物質(zhì)——場(chǎng)，電場(chǎng)與磁場(chǎng)有相同點(diǎn)也有不同點(diǎn)，不要認(rèn)為電場(chǎng)與磁場(chǎng)是同一種物質(zhì)。不要把電流與電流之間的相互作用誤理解為電荷與電荷之間的相互作用。[變式訓(xùn)練1](多選)如圖所示，通電直導(dǎo)線處在蹄形磁體兩極間，受到力F的作用發(fā)生擺動(dòng)，以下說法正確的是()A．這個(gè)力F是通過磁場(chǎng)產(chǎn)生的B．這個(gè)力F沒有反作用力C．這個(gè)力F的反作用力作用在通電導(dǎo)線上D．這個(gè)力F的反作用力作用在蹄形磁體上答案AD解析蹄形磁體通過其產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線產(chǎn)生了力的作用，同時(shí)通電導(dǎo)線也通過它產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)蹄形磁體產(chǎn)生了力的作用。故A、D正確。探究2磁感線仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”?；顒?dòng)1：如圖甲，物理學(xué)上怎么規(guī)定磁場(chǎng)的方向？提示：小磁針靜止時(shí)N極所指的方向表示小磁針?biāo)谔幍拇艌?chǎng)方向?；顒?dòng)2：將小磁針首尾相連畫成曲線，曲線的切線方向表示什么？提示：表示磁場(chǎng)的方向。活動(dòng)3：圖乙中被磁化的鐵屑相當(dāng)于小磁針，按上述規(guī)則連成一條條曲線，如圖丙，該曲線如何描述磁場(chǎng)？提示：曲線上某一點(diǎn)的切線方向描述這點(diǎn)磁場(chǎng)的方向，曲線的疏密描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。1．磁場(chǎng)的方向小磁針靜止時(shí)N極所指的方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁場(chǎng)的方向。2．磁感線(1)概念：在磁場(chǎng)中畫出一些有方向的曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)磁場(chǎng)的方向一致。(2)幾種常見磁場(chǎng)的磁感線分布如圖所示。磁極附近的磁感線較密。(3)磁感線特點(diǎn)①為形象描述磁場(chǎng)而引入的假想曲線，實(shí)際并不存在。②磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，密集的地方磁場(chǎng)強(qiáng)，稀疏的地方磁場(chǎng)弱。③磁感線的方向：磁體外部從N極指向S極，磁體內(nèi)部從S極指向N極，形成一條條閉合曲線。④磁感線閉合而不相交，不相切，也不中斷。⑤磁感線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。3．磁感線與電場(chǎng)線的比較兩種線比較內(nèi)容磁感線電場(chǎng)線相似點(diǎn)引入假想的線，實(shí)際并不存在方向磁感線上各點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向電場(chǎng)線上各點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的電場(chǎng)方向疏密表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱表示電場(chǎng)強(qiáng)弱特點(diǎn)在空間不相交、不中斷不同點(diǎn)在磁體外部，由N極指向S極，在磁體內(nèi)部，由S極指向N極，是閉合曲線從正電荷或無限遠(yuǎn)出發(fā)，終止于無限遠(yuǎn)或負(fù)電荷，不閉合例2磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則()A．a(chǎn)、b兩處的磁場(chǎng)強(qiáng)弱不同，b處磁場(chǎng)較強(qiáng)B．a(chǎn)、b兩處的磁場(chǎng)強(qiáng)弱相同C．a(chǎn)、b兩處磁場(chǎng)方向一定相同D．a(chǎn)處沒有磁感線，所以沒有磁場(chǎng)[實(shí)踐探究]用磁感線怎么描述磁場(chǎng)？提示：磁感線的疏密描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向。[規(guī)范解答]由題圖可知b處的磁感線較密，a處的磁感線較疏，所以b處的磁場(chǎng)比a處的強(qiáng)，A正確，B錯(cuò)誤。磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)方向與磁感線在該點(diǎn)的切線方向相同，由圖判斷，a、b兩處磁場(chǎng)方向不同，故C錯(cuò)誤。磁感線是用來描述磁場(chǎng)的，不需要在存在磁場(chǎng)的區(qū)域各點(diǎn)都畫上磁感線，a處沒有磁感線，但有磁場(chǎng)，故D錯(cuò)誤。[答案]A規(guī)律點(diǎn)撥從兩方面深化理解電場(chǎng)線和磁感線(1)從電場(chǎng)、磁場(chǎng)的概念理解兩種場(chǎng)線的相同點(diǎn)：矢量性——線的切線方向；強(qiáng)弱——線的疏密；方向的唯一性——空間場(chǎng)線不相交。(2)從電場(chǎng)、磁場(chǎng)的本質(zhì)理解兩種場(chǎng)線的區(qū)別：靜電場(chǎng)——正、負(fù)電荷能分離——電場(chǎng)線有始、終(不閉合)；磁場(chǎng)——N、S極不能分離——磁感線閉合。[變式訓(xùn)練2](多選)在磁場(chǎng)中的某區(qū)域的磁感線如圖所示，則()A．a(chǎn)、b兩處的磁場(chǎng)方向相同B．a(chǎn)、b兩處的磁場(chǎng)方向不同C．同一小磁針放在a處時(shí)N極受力一定比放在b處時(shí)N極受力大D．同一小磁針放在a處時(shí)N極受力一定比放在b處時(shí)N極受力小答案BD解析磁感線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，所以a、b兩處的磁場(chǎng)方向不同，A錯(cuò)誤，B正確。磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，故b處的磁場(chǎng)比a處的強(qiáng)，則同一小磁針放在a處時(shí)N極受力一定比放在b處時(shí)N極受力小，C錯(cuò)誤，D正確。探究3安培定則仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”?；顒?dòng)1：如圖甲，直線電流的磁場(chǎng)的方向怎么判斷？提示：用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向?；顒?dòng)2：如圖乙，環(huán)形電流的磁場(chǎng)的方向怎么判斷？提示：讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁場(chǎng)的方向?；顒?dòng)3：如圖丙，通電螺線管的磁場(chǎng)的方向怎么判斷？提示：用右手握住螺線管，讓彎曲的四指跟電流的方向一致，拇指所指的方向就是螺線管軸線上磁場(chǎng)的方向。1．安培定則的理解(1)磁場(chǎng)和電流的方向關(guān)系用安培定則來判斷。安培定則又叫右手螺旋定則。(2)拇指和四指的指向關(guān)系：拇指的指向是直的，四指是環(huán)繞方向。電流的方向用拇指的指向表示，四指的環(huán)繞方向就表示電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線的環(huán)繞方向；四指的環(huán)繞方向表示環(huán)形(或螺線管)電流的方向，拇指的指向就表示環(huán)形導(dǎo)線(或螺線管)軸線上磁場(chǎng)的方向。拇指的指向和四指的環(huán)繞方向相互垂直。2．三種電流和磁場(chǎng)的方向關(guān)系安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖直線電流磁感線為以導(dǎo)線上任意點(diǎn)為圓心且垂直于導(dǎo)線的多組同心圓，越向外越稀疏，磁場(chǎng)越弱環(huán)形電流內(nèi)部磁場(chǎng)比環(huán)外強(qiáng)，磁感線越向外越稀疏通電螺線管類似條形磁體，內(nèi)部磁場(chǎng)比外部強(qiáng)，內(nèi)部方向由S極指向N極，外部由N極指向S極3.安培分子電流假說(1)內(nèi)容：在物質(zhì)內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極，如圖1所示。(2)應(yīng)用安培的假說能夠解釋磁化和消磁現(xiàn)象，如圖2所示。例3安培觀察到通電螺線管的磁場(chǎng)和條形磁體的磁場(chǎng)很相似，提出了分子電流假說。他認(rèn)為，在物質(zhì)內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流——分子電流(分子電流實(shí)際上是由原子內(nèi)部電子繞核運(yùn)動(dòng)形成的)，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極，如圖所示。下列將分子電流(箭頭表示電子運(yùn)動(dòng)方向)等效為小磁體的圖示中正確的是()[實(shí)踐探究](1)等效小磁體N極的指向與環(huán)形電流哪個(gè)位置的磁場(chǎng)方向相同？提示：環(huán)形電流的軸線處。(2)環(huán)形電流沿什么方向？提示：與電子的運(yùn)動(dòng)方向相反。[規(guī)范解答]繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的電子帶負(fù)電，則環(huán)形電流方向與其運(yùn)動(dòng)方向相反，根據(jù)安培定則可知，其左側(cè)為等效小磁體的N極，B正確。[答案]B規(guī)律點(diǎn)撥通電螺線管、環(huán)形電流可等效成條形磁體、小磁針，有磁極；直線電流沒有磁極，其磁場(chǎng)方向只能用安培定則判斷。[變式訓(xùn)練3]在如圖所示的四幅圖中，分別給出了磁場(chǎng)中某處小磁針靜止時(shí)N極的指向或磁感線方向[圖(3)中小磁針在螺線管內(nèi)部]，請(qǐng)標(biāo)出對(duì)應(yīng)的磁感線方向或電流方向。答案解析已知小磁針靜止時(shí)N極的指向，那么小磁針N極所指方向就是磁感線方向，可用右手螺旋定則判斷電流的方向。1．(電流的磁效應(yīng))判斷一段導(dǎo)線中是否有直流電流通過，手邊若有幾組器材，其中最為可用的是()A．被磁化的縫衣針及細(xì)棉線B．帶電的小紙球及細(xì)棉線C．小燈泡及導(dǎo)線D．蹄形磁體及細(xì)棉線答案A解析被磁化的縫衣針相當(dāng)于小磁針，用細(xì)棉線吊起后放在導(dǎo)線周圍，變換導(dǎo)線方向，縫衣針能偏轉(zhuǎn)說明導(dǎo)線中有電流通過。故選A。2．(對(duì)磁場(chǎng)的認(rèn)識(shí))下列關(guān)于磁場(chǎng)的說法中正確的是()A．磁體周圍的磁場(chǎng)看不見、摸不著，所以磁場(chǎng)不是客觀存在的B．將小磁針放在磁體附近，小磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)是因?yàn)槭艿酱艌?chǎng)力的作用C．把磁體放在真空中，磁場(chǎng)就消失了D．當(dāng)磁體周圍撒上鐵屑時(shí)才能形成磁場(chǎng)，不撒鐵屑磁場(chǎng)就消失答案B解析磁場(chǎng)雖然看不見、摸不著，但它是客觀存在的一種物質(zhì)，是否把磁體放在真空中或在磁體周圍是否撒有鐵屑，都不影響磁場(chǎng)的存在，A、C、D錯(cuò)誤；磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的磁體或通電導(dǎo)體有力的作用，B正確。3.(磁感線)(多選)磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線如圖所示，a、b、c、d、e是磁場(chǎng)中的5個(gè)點(diǎn)，其中c、d兩點(diǎn)關(guān)于直線對(duì)稱，下面說法正確的是()A．這5個(gè)位置中，e點(diǎn)的磁場(chǎng)最強(qiáng)B．a(chǎn)點(diǎn)沒有磁感線穿過，所以a點(diǎn)沒有磁場(chǎng)C．c、d兩點(diǎn)關(guān)于直線對(duì)稱，所以c、d兩點(diǎn)磁場(chǎng)方向相同D．b、e兩點(diǎn)在同一直線上，所以b、e兩點(diǎn)磁場(chǎng)方向相同答案AD解析從磁感線分布情況看，e點(diǎn)位置的磁感線分布最密集，磁場(chǎng)最強(qiáng)，A正確；磁感線是人為繪制的描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱及方向的曲線，并非真實(shí)存在的，a點(diǎn)沒有畫磁感線，但a點(diǎn)有磁場(chǎng)，B錯(cuò)誤；磁感線在c、d兩點(diǎn)的切線方向表示c、d兩點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，所以c、d兩點(diǎn)磁場(chǎng)方向并不相同，C錯(cuò)誤；磁感線在b、e兩點(diǎn)的切線方向相同，所以b、e兩點(diǎn)磁場(chǎng)方向相同，D正確。4．(磁場(chǎng)與磁感線)關(guān)于磁場(chǎng)，下列說法正確的是()A．磁場(chǎng)是存在于磁體或通電導(dǎo)體周圍的一種特殊物質(zhì)B．磁場(chǎng)是為了便于研究電荷的運(yùn)動(dòng)而引入的理想化模型C．磁體周圍分布的磁感線就是磁場(chǎng)D．磁體間的相互作用是通過電流作為媒介發(fā)生的答案A解析磁場(chǎng)是存在于磁體或通電導(dǎo)體周圍的一種特殊物質(zhì)，不是理想化模型，故A正確，B錯(cuò)誤；磁體的周圍存在磁場(chǎng)，而磁感線是假想的，故C錯(cuò)誤；磁體間的相互作用是通過磁場(chǎng)作為媒介發(fā)生的，故D錯(cuò)誤。5．(磁感線)關(guān)于磁感線，下列說法中正確的是()A．兩條磁感線的空隙處一定不存在磁場(chǎng)B．磁感線不可能從S極到N極C．磁場(chǎng)不一定都是由磁體產(chǎn)生的D．兩個(gè)磁場(chǎng)疊加的區(qū)域，磁感線可能相交答案C解析磁感線是為了形象描述磁場(chǎng)而假想的一組有方向的曲線，兩條磁感線的空隙處也存在磁場(chǎng)，A錯(cuò)誤。在磁體外部磁感線從N極到S極，內(nèi)部從S極到N極，B錯(cuò)誤。磁體能產(chǎn)生磁場(chǎng)，通電導(dǎo)體也能產(chǎn)生磁場(chǎng)，C正確。兩個(gè)磁場(chǎng)疊加的區(qū)域，每一點(diǎn)磁場(chǎng)只有一個(gè)方向，所以磁感線不可能相交，D錯(cuò)誤。6．(環(huán)形電流的磁場(chǎng))如圖所示，圓環(huán)上帶有大量的負(fù)電荷，當(dāng)圓環(huán)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a、b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，以下說法正確的是()A．a(chǎn)、b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn)B．b的N極向紙外轉(zhuǎn)，而a、c的N極向紙里轉(zhuǎn)C．b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn)，而a的N極向紙外轉(zhuǎn)D．b的N極向紙里轉(zhuǎn)，而a、c的N極向紙外轉(zhuǎn)答案B解析帶有負(fù)電荷的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的圓環(huán)相當(dāng)于逆時(shí)針方向的環(huán)形電流，由安培定則得，環(huán)內(nèi)中心處磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，環(huán)外磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，則b的N極向紙外轉(zhuǎn)，而a、c的N極向紙里轉(zhuǎn)，B正確。7.(直線電流的磁場(chǎng))指南針靜止時(shí)，其位置如圖中虛線所示。若在其上方放置一水平方向的導(dǎo)線，并通以恒定電流，則指南針轉(zhuǎn)向圖中實(shí)線所示位置。據(jù)此可知可能是()A．導(dǎo)線南北放置，通有向北的電流B．導(dǎo)線南北放置，通有向南的電流C．導(dǎo)線東西放置，通有向西的電流D．導(dǎo)線東西放置，通有向東的電流答案B解析指南針靜止時(shí)N極指北，在其上方放置一水平方向的通電導(dǎo)線后，N極向東轉(zhuǎn)，即電流在其下方產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向可能向東，據(jù)安培定則可知，可能是導(dǎo)線南北放置，通有向南的電流，B正確，A、C、D錯(cuò)誤。8．(電場(chǎng)線和磁感線對(duì)比)(多選)下列關(guān)于電場(chǎng)線和磁感線的說法中，正確的是()A．電場(chǎng)線和磁感線都是電場(chǎng)或磁場(chǎng)中實(shí)際存在的線B．磁場(chǎng)中兩條磁感線一定不相交，但在復(fù)雜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是可以相交的C．靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線是一條不閉合曲線，而磁感線是一條閉合曲線D．電場(chǎng)線越密的地方，電場(chǎng)越強(qiáng)，磁感線越密的地方，磁場(chǎng)也越強(qiáng)答案CD解析電場(chǎng)線與磁感線分別是為了形象描述電場(chǎng)、磁場(chǎng)而引入的假想線，實(shí)際不存在，A錯(cuò)誤。兩種場(chǎng)線的切線方向均表示相應(yīng)的場(chǎng)方向，故兩種場(chǎng)線都不會(huì)相交，B錯(cuò)誤。靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線起始于正電荷或無限遠(yuǎn)、終止于無限遠(yuǎn)或負(fù)電荷，而磁感線在磁體外部由N極指向S極，在磁體內(nèi)部由S極指向N極，形成閉合曲線，C正確。電場(chǎng)線越密的地方，表示該處電場(chǎng)越強(qiáng)；磁感線越密的地方，表示該處磁場(chǎng)越強(qiáng)，D正確。9．(安培分子電流假說)(多選)用安培提出的分子電流假說可以解釋下列哪些現(xiàn)象()A．永久磁體的磁場(chǎng) B．直線電流的磁場(chǎng)C．環(huán)形電流的磁場(chǎng) D．軟鐵棒被磁化的現(xiàn)象答案AD解析分子電流假說是安培為解釋磁體的磁現(xiàn)象而提出的，所以A、D是正確的；而通電導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)是由其內(nèi)部自由電荷定向移動(dòng)而產(chǎn)生的宏觀電流產(chǎn)生的，分子電流和宏觀電流雖然都是運(yùn)動(dòng)電荷引起的，但產(chǎn)生的原因是不同的，B、C錯(cuò)誤。10．(電流的磁場(chǎng))如圖所示，當(dāng)開關(guān)S閉合后，小磁針指向不變的是()答案D解析依據(jù)安培定則，判斷出電流的磁場(chǎng)方向；再根據(jù)小磁針靜止時(shí)N極的指向?yàn)榇艌?chǎng)的方向，判知D正確。11.(電流的磁場(chǎng))在量子力學(xué)早期的發(fā)展中，為了解釋一些光譜實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象，物理學(xué)家們引入了電子自旋的概念。當(dāng)時(shí)物理學(xué)家將電子設(shè)想為一個(gè)繞著自身對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)的均勻帶負(fù)電的小球，如圖所示，已知這個(gè)小球繞著軸從上往下看逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則軸上各點(diǎn)處的磁場(chǎng)方向?yàn)?)A．沿z軸正方向 B．沿z軸負(fù)方向C．垂直于z軸方向 D．以上都不正確答案B解析小球帶負(fù)電，從上往下看逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，形成順時(shí)針的環(huán)形電流，根據(jù)安培定則可知，軸上各點(diǎn)處的磁場(chǎng)方向沿著z軸負(fù)方向，故選B。12．(安培分子電流假說)如圖所示，系在細(xì)線下端的回形針被磁體吸引，現(xiàn)用點(diǎn)燃的火柴對(duì)回形針加熱，過一會(huì)兒發(fā)現(xiàn)回形針不被磁體吸引了。下列對(duì)回形針失去磁性所作的解釋正確的是()A．回形針加熱后，內(nèi)部的分子電流消失了B．回形針加熱后，內(nèi)部的分子電流反向了C．回形針加熱后，內(nèi)部的分子電流排列整齊了D．回形針加熱后，內(nèi)部的分子電流排列無序了答案D解析回形針受到磁場(chǎng)作用后，內(nèi)部分子電流排列整齊，從而被磁體吸引，當(dāng)用火對(duì)回形針加熱時(shí)，回形針內(nèi)部的分子電流雖然仍然存在但變得雜亂無章，每個(gè)分子電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消，從而對(duì)外不顯磁性，故選D。13．(直線電流的磁場(chǎng))在城市建設(shè)施工中，經(jīng)常需要確定地下金屬管線的位置，如圖所示。有一種探測(cè)方法是，首先給金屬長直管線通上電流，再用可以測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)弱、方向的儀器進(jìn)行以下操作：①用測(cè)量儀在金屬管線附近的水平地面上找到磁場(chǎng)最強(qiáng)的某點(diǎn)，記為a；②在a點(diǎn)附近的地面上，找到與a點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱相同的若干點(diǎn)，將這些點(diǎn)連成直線EF；③在地面上過a點(diǎn)垂直于EF的直線上，找到磁場(chǎng)方向與地面夾角為37°的b、c兩點(diǎn)，測(cè)得b、c兩點(diǎn)距離為L(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)。已知與無限長通電直導(dǎo)線距離相等的各點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱相同。由此可確定金屬管線()A．垂直于EF，深度為eq\f(L,2) B．平行于EF，深度為eq\f(L,2)C．垂直于EF，深度為eq\f(2,3)L D．平行于EF，深度為eq\f(2,3)L答案D解析用測(cè)量儀在金屬管線附近的水平地面上找到磁場(chǎng)強(qiáng)弱最強(qiáng)的某點(diǎn)，記為a，說明a點(diǎn)離電流最近；找到與a點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱相同的若干點(diǎn)，將這些點(diǎn)連成直線EF，說明這些點(diǎn)均離電流最近，金屬管線應(yīng)該平行EF；畫出側(cè)視圖，如圖所示，b、c間距為L，且b、c處磁場(chǎng)方向與地面夾角均為37°，故金屬管線深度為h＝eq\f(\f(L,2),tan37°)＝eq\f(2,3)L。A、B、C錯(cuò)誤，D正確。2.磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量1．理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念及物理意義。2.理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向、大小、定義式和單位，并會(huì)用定義式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。3.進(jìn)一步體會(huì)如何通過比值定義法定義物理量。4.知道勻強(qiáng)磁場(chǎng)、磁通量的概念，并會(huì)計(jì)算磁通量。一磁感應(yīng)強(qiáng)度1．電流元：很短一段通電導(dǎo)線中的eq\x(\s\up1(01))電流I與eq\x(\s\up1(02))導(dǎo)線長度l的乘積Il。2．影響通電導(dǎo)線受力的因素通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)：(1)通電導(dǎo)線受力的大小既與導(dǎo)線的長度l成eq\x(\s\up1(03))正比，又與導(dǎo)線中的電流I成eq\x(\s\up1(04))正比，即與I和l的乘積Il成eq\x(\s\up1(05))正比。(2)同樣的I、l，在不同的磁場(chǎng)中，或在非均勻磁場(chǎng)的不同位置，導(dǎo)線受力一般不同。3．磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)定義：通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，受力F＝eq\x(\s\up1(06))IlB，式中B與導(dǎo)線的長度l和電流的大小I無關(guān)，在不同的情況下，B的值不同，是能表征磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量——磁感應(yīng)強(qiáng)度。(2)大?。涸趯?dǎo)線與磁場(chǎng)垂直的情況下，B＝eq\x(\s\up1(07))eq\f(F,Il)。(3)單位：在國際單位制中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是eq\x(\s\up1(08))特斯拉，簡稱特，符號(hào)是eq\x(\s\up1(09))T，1T＝1eq\x(\s\up1(10))eq\f(N,A·m)。(4)標(biāo)矢性：磁感應(yīng)強(qiáng)度是eq\x(\s\up1(11))矢量，方向是該處小磁針靜止時(shí)eq\x(\s\up1(12))N極所指的方向。二勻強(qiáng)磁場(chǎng)1．定義：各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小eq\x(\s\up1(01))相等、方向eq\x(\s\up1(02))相同的磁場(chǎng)。2．磁感線特點(diǎn)：eq\x(\s\up1(03))間隔相等的平行直線。3．實(shí)例：距離很近的兩個(gè)平行異名磁極之間的磁場(chǎng)，除邊緣部分外，可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖甲所示。兩個(gè)平行放置較近的線圈通電時(shí)，其中間區(qū)域的磁場(chǎng)近似為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖乙所示。三磁通量1．定義：勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁感應(yīng)強(qiáng)度B和與eq\x(\s\up1(01))磁場(chǎng)方向垂直的平面面積S的eq\x(\s\up1(02))乘積，叫作穿過這個(gè)面積的磁通量，簡稱eq\x(\s\up1(03))磁通，用字母Φ表示，Φ＝eq\x(\s\up1(04))BS。磁感應(yīng)強(qiáng)度B不與研究的平面垂直時(shí)，這個(gè)面在垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向的eq\x(\s\up1(05))投影面積S′與B的乘積表示磁通量。2．單位：在國際單位制中，磁通量的單位是eq\x(\s\up1(06))韋伯，簡稱韋，符號(hào)是Wb，1Wb＝eq\x(\s\up1(07))1__T·m2。3．引申：B＝eq\f(Φ,S)，表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小等于穿過垂直磁場(chǎng)方向的單位面積的磁通量。1．判一判(1)某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與小磁針在該點(diǎn)靜止時(shí)N極的指向一定相同。()(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與電流成反比，與其受到的磁場(chǎng)力成正比。()(3)電流為I、長度為l的通電導(dǎo)線放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，受力的大小一定是F＝BIl。()(4)磁場(chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與有無小磁針無關(guān)，與有無通電導(dǎo)線也無關(guān)。()(5)公式B＝eq\f(F,Il)適用于任何磁場(chǎng)。()(6)將一平面置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的任何位置，穿過該平面的磁通量總相等。()提示：(1)√(2)×(3)×(4)√(5)√(6)×2．想一想(1)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體也有力的作用，該力的方向是否為磁場(chǎng)方向？提示：由實(shí)驗(yàn)看出，磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的力的方向不是磁場(chǎng)方向，二者相互垂直。(2)“一個(gè)電流元垂直放入磁場(chǎng)中的某點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度與電流元受到的磁場(chǎng)力成正比，與電流元成反比?！边@種說法是否正確？為什么？提示：這種說法不正確。磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是由磁場(chǎng)本身決定的，不隨電流元大小及電流元所受磁場(chǎng)力的大小的變化而變化。(3)若通過某面積的磁通量等于零，則該處一定無磁場(chǎng)，你認(rèn)為對(duì)嗎？提示：不對(duì)。磁通量除與磁感應(yīng)強(qiáng)度、面積有關(guān)外，還與面和磁場(chǎng)的夾角有關(guān)，當(dāng)面與磁場(chǎng)平行時(shí)，磁通量為零，但該處存在磁場(chǎng)。探究1磁感應(yīng)強(qiáng)度勻強(qiáng)磁場(chǎng)仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”。三塊相同的蹄形磁體并排放在桌面上，直導(dǎo)線所在處的磁場(chǎng)可以認(rèn)為是均勻的。活動(dòng)1：在研究電場(chǎng)時(shí)，我們通過分析檢驗(yàn)電荷在電場(chǎng)中的受力情況引入了電場(chǎng)強(qiáng)度這個(gè)物理量，用它來描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。用類似的方法，考慮如何找出表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量？提示：用小磁針可以判斷空間某點(diǎn)磁場(chǎng)的方向，但很難對(duì)它進(jìn)行進(jìn)一步的定量分析。若以通電導(dǎo)線作為磁場(chǎng)的檢驗(yàn)物體，則既可以知道導(dǎo)線中電流的大小，又能測(cè)量導(dǎo)線的長度，從而可以進(jìn)行定量的研究。為研究空間某點(diǎn)的磁場(chǎng)，可以考慮在該處放一段很短的通電導(dǎo)線，分析它受到的力。如果要研究的那部分磁場(chǎng)的強(qiáng)弱、方向都是一樣的，我們也可以用比較長的通電導(dǎo)線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從結(jié)果中推知很短的通電導(dǎo)線的受力情況?；顒?dòng)2：如圖所示，怎么比較通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的大??？提示：有電流通過導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線將擺動(dòng)一個(gè)角度，通過擺動(dòng)角度的大小可以比較導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的大小。活動(dòng)3：如圖所示，怎么探究磁場(chǎng)力與電流大小的關(guān)系？提示：保持導(dǎo)線通電部分的長度不變，改變電流的大小。活動(dòng)4：如圖所示，怎么探究磁場(chǎng)力與導(dǎo)線長度的關(guān)系？提示：保持電流的大小不變，改變導(dǎo)線通電部分的長度。1．結(jié)論分析了很多實(shí)驗(yàn)事實(shí)后人們認(rèn)識(shí)到，通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，它受力的大小既與導(dǎo)線的長度l成正比，又與導(dǎo)線中的電流I成正比，即與I和l的乘積Il成正比，用公式表示就是F＝IlB。式中B與導(dǎo)線的長度和電流的大小都沒有關(guān)系。但是，在不同情況下，B的值是不同的：即使是同樣的I、l，在不同的磁場(chǎng)中，或在非均勻磁場(chǎng)的不同位置，一般說來，導(dǎo)線受的力也是不一樣的?？磥?，B正是我們要尋找的能表征磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量——磁感應(yīng)強(qiáng)度。在通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直的情況下，由公式F＝IlB可得B＝eq\f(F,Il)。2．磁感應(yīng)強(qiáng)度的決定因素磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映磁場(chǎng)本身特性的物理量，是由磁場(chǎng)本身決定的，與通電導(dǎo)線的電流大小、導(dǎo)線的長短無關(guān)，與導(dǎo)線是否受磁場(chǎng)力以及磁場(chǎng)力的大小也無關(guān)。即使不放入載流導(dǎo)線，磁感應(yīng)強(qiáng)度也照樣存在，故不能說B與F成正比或B與Il成反比。3．對(duì)B＝eq\f(F,Il)和F＝IlB的理解(1)B＝eq\f(F,Il)和F＝IlB成立的條件是：通電導(dǎo)線必須垂直于磁場(chǎng)方向放置。(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式也適用于非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，這時(shí)l應(yīng)很短，Il稱為“電流元”，相當(dāng)于靜電場(chǎng)中的“試探電荷”。4．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向磁感應(yīng)強(qiáng)度B是一個(gè)矢量，它的方向可以有以下幾種表述方式：(1)小磁針靜止時(shí)N極所指的方向，即N極受力的方向。(2)小磁針靜止時(shí)S極所指的反方向，即S極受力的反方向。(3)磁場(chǎng)方向就是該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向。(4)磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向。5．電場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度的比較電場(chǎng)強(qiáng)度E磁感應(yīng)強(qiáng)度B物理意義描述電場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量定義的依據(jù)(1)電場(chǎng)對(duì)電荷q有作用力F；(2)對(duì)電場(chǎng)中任一點(diǎn)，F(xiàn)∝q，eq\f(F,q)＝恒量(由電場(chǎng)決定)；(3)對(duì)不同點(diǎn)，一般來說恒量的值不同；(4)比值eq\f(F,q)可表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱(1)磁場(chǎng)對(duì)直線電流I有作用力F；(2)對(duì)磁場(chǎng)中任一點(diǎn)，F(xiàn)與磁場(chǎng)方向、電流方向有關(guān)，只考慮電流方向垂直于磁場(chǎng)方向的情況時(shí)，F(xiàn)∝Il，eq\f(F,Il)＝恒量(由磁場(chǎng)決定)；(3)對(duì)不同點(diǎn)，一般來說恒量的值不同；(4)比值eq\f(F,Il)可表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱定義式E＝eq\f(F,q)B＝eq\f(F,Il)決定因素由電場(chǎng)決定，與試探電荷無關(guān)由磁場(chǎng)決定，與電流元無關(guān)方向該點(diǎn)正電荷的受力方向小磁針N極的受力方向場(chǎng)的疊加遵循矢量的平行四邊形定則遵循矢量的平行四邊形定則單位1N/C＝1V/m1T＝1N/(A·m)例1(多選)把一小段通電直導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下圖中能正確反映各量間關(guān)系的是()[實(shí)踐探究](1)B會(huì)隨F或Il變化嗎？提示：某點(diǎn)的B是一個(gè)定值，不會(huì)隨F或Il變化。(2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)有何特點(diǎn)？提示：磁場(chǎng)中任何一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B都是相同的。[規(guī)范解答]磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向由磁場(chǎng)自身決定，不隨F或Il的變化而變化，勻強(qiáng)磁場(chǎng)各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向相同，故B正確，D錯(cuò)誤；當(dāng)導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)放置時(shí)，有B＝eq\f(F,Il)，即F＝IlB，所以B不變的情況下，F(xiàn)與Il成正比，故A錯(cuò)誤，C正確。[答案]BC規(guī)律點(diǎn)撥正確理解比值定義法(1)用B＝eq\f(F,Il)定義B的方法是比值定義法，這種定義物理量的方法實(shí)質(zhì)就是一種測(cè)量方法，被測(cè)量點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與測(cè)量方法無關(guān)。注：磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義過程也用到了類比法(類比電場(chǎng)強(qiáng)度的定義用到的點(diǎn)電荷)和建立理想物理模型的方法(定義電流元)。(2)用a＝eq\f(Δv,Δt)、E＝eq\f(F,q)定義a、E的方法也是比值定義法，被測(cè)量的物理量也與測(cè)量方法無關(guān)，不是由定義式中的兩個(gè)物理量決定的。(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度決定于磁場(chǎng)本身，與是否放置通電導(dǎo)線及放置通電導(dǎo)線的方式均無關(guān)。[變式訓(xùn)練1－1]在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一根長通電直導(dǎo)線，電流的方向垂直于紙面向里。如圖所示，A、B、C、D是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點(diǎn)，在這四點(diǎn)中()A．B、D兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等B．A、B兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等C．C點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最大D．B點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最大答案A解析根據(jù)安培定則可得通電直導(dǎo)線在A、B、C、D四點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，設(shè)為B1，通電直導(dǎo)線在B點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)樗较蜃螅贒點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)樗较蛴?，則B、D兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為eq\r(Beq\o\al(2,1)＋Beq\o\al(2,0))，A正確；通電直導(dǎo)線在A點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)樨Q直向上，則A點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為BA＝B1＋B0，B錯(cuò)誤；通電直導(dǎo)線在C點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)樨Q直向下，則C點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為BC＝|B1－B0|，可知A點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最大，C、D錯(cuò)誤。[變式訓(xùn)練1－2]一根長20cm的通電導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直，若它受到的磁場(chǎng)力大小為4×10－3N，則導(dǎo)線中的電流是多大？若將導(dǎo)線中的電流減小為0，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大？答案0.05A0.4T解析由B＝eq\f(F,Il)得I＝eq\f(F,Bl)＝eq\f(4×10－3,0.4×20×10－2)A＝0.05A。磁感應(yīng)強(qiáng)度B與I、l、F無關(guān)，只由磁場(chǎng)本身決定，故當(dāng)I＝0時(shí)，B不變，仍為0.4T。探究2磁通量仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”。活動(dòng)1：磁感線的疏密程度表示了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。在圖甲中，S1和S2兩處磁感線的疏密不同，這種不同是如何體現(xiàn)的呢？提示：如果在S1和S2處，在垂直于紙面方向取同樣的面積，穿過相同面積磁感線條數(shù)多的就密，磁感應(yīng)強(qiáng)度就大?；顒?dòng)2：研究電磁現(xiàn)象時(shí)，常常要討論穿過某一面積的磁場(chǎng)及它的變化，為此引入了一個(gè)新的物理量——磁通量。結(jié)合圖乙、丙分析，應(yīng)該如何定義磁通量？提示：設(shè)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面，面積為S，如圖乙所示，我們把B與S的乘積叫作穿過這個(gè)面積的磁通量，即Φ＝BS。如果磁感應(yīng)強(qiáng)度B不與我們研究的平面垂直，如圖丙中的S，那么我們用這個(gè)面在垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向的投影面積S′與B的乘積表示磁通量?；顒?dòng)3：如圖丁所示，S面與其在垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向的投影面的夾角為θ，磁感線與S面的夾角為α，穿過S面的磁通量應(yīng)如何計(jì)算？提示：從圖丁中看出：穿過面積S的磁通量和其在垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B上的投影面積S′的磁通量相同，故Φ＝BScosθ。由幾何關(guān)系：θ＝90°－α，又有Φ＝BSsinα。1．磁通量的理解與計(jì)算(1)設(shè)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面，面積為S，我們把B與S的乘積叫作穿過這個(gè)面積的磁通量，簡稱磁通。其公式：Φ＝BS。公式適用的條件：①勻強(qiáng)磁場(chǎng)；②磁場(chǎng)與平面垂直。(2)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，若磁感應(yīng)強(qiáng)度B不與研究的平面垂直，公式Φ＝BS中的S應(yīng)為平面在垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向的投影面積。若S為待研究的平面面積，Φ＝BScosθ，式中Scosθ即為待求面積在垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向的投影面積，我們稱之為“有效面積”(如圖丁所示)。(3)Φ＝BScosθ可以改寫為Φ＝BSsinα，其中α是磁感應(yīng)強(qiáng)度B與待研究面的夾角。(4)磁通量可以用穿過某個(gè)面的磁感線條數(shù)來形象描述，穿過的條數(shù)越多磁通量越大。2．磁通量的正、負(fù)(1)磁通量是標(biāo)量，但有正、負(fù)，若以磁感線從某一面上穿入時(shí)的磁通量為正值，則磁感線從此面穿出時(shí)的磁通量為負(fù)值。(2)若同時(shí)有磁感線沿相反方向穿過同一平面，且正向磁通量大小為Φ1，反向磁通量大小為Φ2，則穿過該平面的合磁通量Φ＝Φ1－Φ2。(3)磁感線經(jīng)過一閉合曲面的磁通量為零，因?yàn)橛写┻M(jìn)的必然同時(shí)有穿出的。3．磁通量的變化量ΔΦ＝Φ2－Φ1(1)當(dāng)B不變，有效面積S變化時(shí)，ΔΦ＝B·ΔS。(2)當(dāng)B變化，S不變時(shí)，ΔΦ＝ΔB·S。(3)當(dāng)B和S同時(shí)變化時(shí)，ΔΦ＝Φ2－Φ1。但此時(shí)ΔΦ≠ΔB·ΔS。例2(多選)如圖所示是等腰直角三棱柱，其中面abcd為正方形，邊長為L，按圖示位置放置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，下面說法中正確的是()A．通過abcd平面的磁通量大小為L2·BB．通過dcfe平面的磁通量大小為eq\f(\r(2),2)L2·BC．通過abfe平面的磁通量大小為零D．通過整個(gè)三棱柱表面的磁通量為零[實(shí)踐探究](1)公式Φ＝BS中S是指什么？提示：所研究的面在垂直于B的方向的投影面積。(2)如何理解通過整個(gè)三棱柱表面的磁通量？提示：以進(jìn)入三棱柱的磁通量為正，進(jìn)入三棱柱和穿出三棱柱的磁通量大小相等、方向相反，總磁通量為零。[規(guī)范解答]abcd平面在垂直于B方向的投影面積S⊥＝eq\f(\r(2),2)L2，所以通過abcd平面的磁通量大小Φ＝BS⊥＝eq\f(\r(2),2)L2B，A錯(cuò)誤；dcfe平面與B垂直，S＝eq\f(\r(2),2)L2，所以通過dcfe平面的磁通量大小Φ′＝BS＝eq\f(\r(2),2)L2B，B正確；abfe平面與B平行，所以通過abfe平面的磁通量大小為零，C正確；整個(gè)三棱柱表面穿進(jìn)的磁感線和穿出的磁感線條數(shù)相等，所以通過整個(gè)三棱柱表面的磁通量為零，D正確。[答案]BCD規(guī)律點(diǎn)撥磁通量大小的分析與判斷(1)定量計(jì)算通過公式Φ＝BS來定量計(jì)算，計(jì)算磁通量時(shí)應(yīng)注意的問題：①明確磁場(chǎng)是否為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，知道磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。②平面的面積S應(yīng)為磁感線通過的有效面積。當(dāng)平面與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，應(yīng)明確所研究的平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的夾角，準(zhǔn)確找出垂直面積。③線圈的磁通量及其變化與線圈匝數(shù)無關(guān)，即磁通量的大小不受線圈匝數(shù)的影響。(2)定性判斷磁通量是指穿過線圈面積的磁感線的“凈條數(shù)”，當(dāng)有不同方向的磁場(chǎng)同時(shí)穿過同一面積時(shí)，此時(shí)的磁通量為各磁場(chǎng)穿過該面磁通量的代數(shù)和。[變式訓(xùn)練2]如圖所示，在水平虛線MN右方存在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。邊長為L的n匝正方形線圈垂直磁場(chǎng)放置，線圈左邊一半在磁場(chǎng)外，右邊一半在磁場(chǎng)內(nèi)。線圈以MN為軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)60°，穿過線圈的磁通量變化量的大小為()A.eq\f(1,2)BL2 B.eq\f(1,4)BL2C.eq\f(1,2)nBL2 D.eq\f(1,4)nBL2答案B解析初始狀態(tài)，與磁感線垂直的線圈有效面積為S1＝eq\f(L2,2)，以此時(shí)穿過線圈的磁通量為正，磁通量為Φ1＝BS1＝eq\f(BL2,2)；線圈以MN為軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)60°時(shí)，與磁感線垂直的線圈有效面積為S2＝S1cos60°＝eq\f(1,4)L2，此時(shí)的磁通量為Φ2＝BS2＝eq\f(BL2,4)，所以磁通量變化量的大小為|ΔΦ|＝|Φ2－Φ1|＝eq\f(1,4)BL2。故選B。1．(科學(xué)思維方法)比值定義法是物理學(xué)上常用的定義物理量的方法，被定義量不隨定義時(shí)所用物理量的變化而變化。下列不屬于比值定義法的是()A．E＝eq\f(F,q) B．C＝eq\f(Q,U)C．I＝eq\f(U,R) D．B＝eq\f(F,IL)答案C解析I＝eq\f(U,R)是歐姆定律，不屬于比值定義法，電流的定義式I＝eq\f(q,t)才屬于比值定義法。其余三式均屬于比值定義法。故選C。2.(磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小)磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則()A．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba＞BbB．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba＜BbC．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大D．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小答案A解析磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，由a、b兩處磁感線的疏密程度可判斷出Ba>Bb，故A正確，B錯(cuò)誤；通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的大小跟該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B、導(dǎo)線中電流大小I、導(dǎo)線長度l和導(dǎo)線放置的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的夾角有關(guān)，故C、D錯(cuò)誤。3．(磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向)我國某地的地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平分量是3.0×10－5T，豎直分量是4.0×10－5T，則該地磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向是()A．2.0×10－5T，與水平方向成53°角向下B．2.0×10－5T，與水平方向成53°角向上C．5.0×10－5T，與水平方向成53°角向下D．5.0×10－5T，與水平方向成53°角向上答案C解析由平行四邊形定則，該地磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B＝eq\r(Beq\o\al(2,水平)＋Beq\o\al(2,豎直))＝5.0×10－5T，設(shè)與水平方向的夾角為θ，則sinθ＝eq\f(B豎直,B)＝0.8，解得θ＝53°，又因我國處于北半球，地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度斜向下，故C正確。4．(磁通量的理解)關(guān)于磁通量，下列說法中正確的是()A．磁通量不僅有大小而且有方向，所以是矢量B．磁通量越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大C．穿過某一面積的磁通量為零，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零D．磁通量就是磁感應(yīng)強(qiáng)度答案C解析磁通量Φ＝BS是標(biāo)量，它的方向是人為規(guī)定的，正、負(fù)只是表明從某個(gè)面穿出還是穿入，A錯(cuò)誤；磁通量大，磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定大，B錯(cuò)誤；若某一平面與磁場(chǎng)方向平行，磁通量為零，但磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，C正確；磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度是兩個(gè)不同的物理量，D錯(cuò)誤。5．(磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中某處P垂直于磁場(chǎng)方向放一個(gè)長度為l＝20cm、電流I＝0.5A的直導(dǎo)線，測(cè)得它受到的磁場(chǎng)力F＝1.0N，其方向豎直向上?，F(xiàn)將該通電導(dǎo)線從磁場(chǎng)中撤走，則P處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為()A．零B．10T，方向豎直向上C．0.1T，方向豎直向下D．10T，方向肯定不沿豎直向上的方向答案D解析通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直，由B＝eq\f(F,Il)解得B＝10T。由于磁場(chǎng)力的方向是豎直向上的，故可判定磁場(chǎng)的方向一定不是沿豎直方向。撤走導(dǎo)線后，P處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，仍為10T。故D正確。6.(磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加)兩足夠長直導(dǎo)線均折成直角，按圖示方式放置在同一平面內(nèi)，EO與O′Q在一條直線上，PO′與OF在一條直線上，兩導(dǎo)線相互絕緣，通有相等的電流I，電流方向如圖所示。若一根無限長直導(dǎo)線通過電流I時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在距離導(dǎo)線d處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則圖中與導(dǎo)線距離均為d的M、N兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為()A．B、0 B．0、2BC．2B、2B D．B、B答案B解析因兩導(dǎo)線通有相等的電流I，則兩直角導(dǎo)線可以等效為分別沿EOQ、PO′F通有電流I的兩直導(dǎo)線，由題意可知，任一等效直導(dǎo)線所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在M、N點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B。由安培定則可知，兩等效直導(dǎo)線所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在M點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向分別為垂直紙面向外、垂直紙面向里，故M點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0；兩等效直導(dǎo)線所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在N點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向均為垂直紙面向里，故N點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B。故B正確。[名師點(diǎn)撥]本題求解應(yīng)用了等效思想。7.(磁通量的計(jì)算)如圖所示，半徑為R的圓形線圈共有n匝，與線圈圓心相同、半徑為r的虛線圓范圍內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直線圈平面。下列說法正確的是()A．圖示位置穿過線圈的磁通量為πBr2B．圖示位置穿過線圈的磁通量為nπBR2C．圖示位置穿過線圈的磁通量為πBR2D．將線圈從圖示位置繞某直徑轉(zhuǎn)過180°，穿過線圈的磁通量變化量為0答案A解析磁通量與線圈匝數(shù)無關(guān)，Φ＝BS中的S為磁場(chǎng)垂直穿過線圈的有效面積，是虛線圓的面積，故S＝πr2，Φ＝πBr2，故A正確，B、C錯(cuò)誤；將線圈繞某直徑轉(zhuǎn)過180°，磁感線穿過線圈的方向反向，故線圈轉(zhuǎn)過180°后，穿過線圈的磁通量變?yōu)棣?＝－Φ，磁通量變化量為ΔΦ＝Φ1－Φ＝－2πBr2，故D錯(cuò)誤。8.(磁通量的計(jì)算)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作一半徑為r的半球面S，S邊線所在平面的垂線與B的夾角為α，如圖所示，則通過半球面S的磁通量(取穿過半球面向外為正)為________。答案－πr2Bcosα解析解法一：半球面在垂直于B方向的投影面積，等于半球底面圓在垂直于B方向的投影面積，即S⊥＝πr2cosα，取磁通量穿過半球面向外為正，則通過半球面S的磁通量Φ＝－BS⊥＝－πr2Bcosα。解法二：半球面在垂直于題中垂線方向的有效面積為圖中底面圓的面積，磁感應(yīng)強(qiáng)度B在垂直于半球面有效面積方向的分量為B⊥＝Bcosα，取磁通量穿過半球面向外為正，則通過半球面S的磁通量Φ＝－B⊥S有效＝－Bcosα·πr2＝－πr2Bcosα。9．(磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)力的計(jì)算)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中長2cm的通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向，當(dāng)通過導(dǎo)線的電流為2A時(shí)，它受到的磁場(chǎng)力大小為4×10－3N，問：(1)該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是多大？(2)若電流不變，導(dǎo)線長度減小到1cm，則它受到的磁場(chǎng)力和該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度各是多少？(3)若導(dǎo)線長度不變，電流增大為5A，則它受到的磁場(chǎng)力和該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度各是多少？答案(1)0.1