第三章几种常见的磁场 3公开课.docx

3几种常见的磁场知识内容几种常见的磁场考试要求学考选考bb课时要求1.了解磁感线的概念，并能记住几种常见磁场的磁感线分布特点2会 用安培定那么判断电流周围的磁场方向3了解安培分子电流假说的内 容，并能解释简单的磁现象4了解磁通量的概念，知道公式及 其适用条件，并会计算磁通量.预习新知夯实基础一、磁感线.定义：在磁场中画出的一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁感应强 度的方向一致.1 .特点磁感线的琉蜜表示磁场的强弱.磁场强的地方，磁感线较密;磁场弱的地方，磁感线较疏.(2)磁感线某点的切线方向表示该点磁感应强度的方向.二、几种常见的磁场.直线电流的磁场安培定那么：如图1甲所示，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.安培定那么直线电流周围的磁感线环绕情况如图乙中所示.磁感线分布甲乙直线电流的磁场图11 .环形电流的磁场安培定那么：如图2甲所示，让右手弯曲的四指跟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.B.磁感线可以形象地表示磁场的强弱与方向C.磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止D.磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线答案AB解析 磁场具有能量，所以是一种物质，A正确；磁感线的疏密程度可表示磁场的强弱，磁 感线的切线方向可表示磁场的方向，B正确；磁感线是闭合曲线，在磁体外部，从磁体的北 极出发，到南极终止，在磁体内部，从南极指向北极，C错误；用细铁屑在磁铁周围排列出 的曲线可以模拟磁感线，但并不是磁感线，没有细铁屑的地方同样可以画出磁感线，故D错 口 沃.2 .关于磁感线与静电场中电场线的描述，以下说法正确的选项是（）A.电场线起止于电荷，磁感线起止于磁极B.电场线一定是不闭合的，磁感线一定是闭合的C.磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹D.电场线和磁感线实际上均存在，只是肉眼看不到答案B解析 磁感线没有起点也没有终点，是闭合的曲线.静电场中的电场线不是闭合曲线，起始 于正电荷（或无穷远处），终止于无穷远处（或负电荷），故A错误，B正确；磁感线是曲线时， 小磁针在磁场力作用下的运动轨迹并不与其重合，应选项C错误；电场线和磁感线都是为了 描述抽象的场而人为引入的曲线，实际上并不存在，选项D错误.3 .（2019牌头中学高二上期中）环形导线中心有一只小磁针，静止时如图1所示，当闭合开关S 后，小磁针北极所受磁场力的方向是（）答案B4 .如图2所示，一通电螺线管通有图示电流，小磁针1、2、4放在螺线管周围，小磁针3 放在螺线管内部，四个小磁针静止在如下图位置，那么四个小磁针的N、S极标注正确的选项是Q NOSQ NOSB. 2 C. 3 D. 4解析 小磁针静止时的N极指向为该处的磁感线方向，根据安培定那么可知通电螺线管的右端 为N极，左端为S极，内部磁感线方向是从左到右，故只有小磁针2的N、S极标注正确. 考点二磁感应强度矢量的叠加.在xOy坐标系的原点处放置一根与坐标平面垂直的通电直导线，电流方向指向纸内（如图3 所示），此坐标范围内还存在一个平行于X。，平面的匀强磁场.在以直导线为圆心的圆周 上的b、c、。四点中，点的磁感应强度最大，那么此匀强磁场的方向（ ）A.沿x轴正方向B.沿x轴负方向C.沿y轴正方向C.沿y轴正方向D.沿y轴负方向答案D 解析用右手螺旋定那么判断通电直导线在服b, C、d四个点上所产生的磁场方向，Q点有电 流产生的竖直向下的磁场，假设还有竖直向下的匀强磁场，那么电流产生的磁感应强度和匀强磁 场的磁感应强度方向相同，叠加合磁场最大.5 .（多项选择）如图4,两根平行长直导线相距2/,通有大小相等、方向相同的恒定电流；、b、c 是导线所在平面内的三点，左侧导线与它们的距离分别为生/和3/关于这三点处的磁感应强 度，以下判断正确的选项是（）A.。处的磁感应强度大小比c,处的大B.仄c两处的磁感应强度大小相等 C.。两处的磁感应强度方向相同D.。处的磁感应强度为零答案AD解析 由于。点与左侧导线的距离比C点与右侧导线的距离小，故Q处的磁感应强度大小比 c,处的大，A正确,根据安培定那么知，a、c两处磁感应强度方向相反，C错误.b点位于两 导线中间，两通电导线在人处产生的磁感应强度大小相等，方向相反，故b处磁感应强度为 零，c处磁感应强度不为零，B错误，D正确.6 .（2018河南八市联考高二上测评）如图5所示，三根相互平行的固定长直导线L、心和小垂 直纸面置于正三角形三个顶点处，O为正三角形的中心，当电流沿图示方向时，中心。处的 磁感应强度为治,假设把心移走，那么。处的磁场磁感应强度为（ ）/ 。 心瓦图5A与 B苧 C. Bo D.小Bo答案A解析 三根相互平行的固定长直导线电流大小相等，它们在中心。处产生的磁感应强度大小 均相同，由右手螺旋定那么可知£|、在。处产生的合磁感应强度方向水平向右，与乙3在。 处产生的磁感应强度相同，假设把心移走，中心O处的磁场磁感应强度为牛，A正确.7 . （2019慈溪六校高二上期中）通电长直导线周围某点的磁感应强度即磁感应强度3与导线中的电流/成正比，与该点到导线的距离一成反比.如图6所示，两根平行长直 导线相距为七 通以大小、方向均相同的电流，规定磁场方向垂直纸面向外为正，那么在。H 区间内磁感应强度B随变化的图线可能是（ ）答案A考点三安培分子电流假说.（2019北仑中学高二上期中）关于磁现象的电本质，以下说法中正确的选项是（）A.有磁必有电荷，有电荷必有磁B. 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C.根据奥斯特的分子电流假说，在外界磁场作用下，物体内局部子电流取向大致相同时,物体就被磁化，两端形成磁极D.永久磁铁的磁场不是由运动电荷或电流产生的答案B10.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/引起的.在以下四个图中，能正确表示安培假设中环形电流方向的是（）西（二）东A答案B考点四 磁通量的理解与计算11.（多项选择）（2019牌头中学高二上期中）彼此绝缘、相互垂直的两根通电直导线与闭合线圈共面，以下图中穿过线圈的磁通量可能为零的是（/iD答案AB 解析 根据右手螺旋定那么判断，A、B选项中/1、A在闭合线圈中产生的磁场反向，可能为零,A、B正确.12.（多项选择）如图7所示是等腰直角三棱柱，其平面必为正方形，边长为L它们按图示方 式放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为国,那么以下说法中正确的选项是（）A.B.C.D.穿过仍cd平面的磁通量大小为BoL2穿过c河平面的磁通量大小为虐国穿过abfe平面的磁通量大小为零穿过abed平面的磁通量大于穿过cd。平面的磁通量答案BC解析 根据G=BSj.,因此通过abed平面的磁通量0=B（）L2cos 45° =,A错误；平面cdef.LBo,而 cd=L, c/=Lcos 450=拳"所以平面。流/的面积 S=c4c/=,因而。'=B正确，D错误；平面a恢在与&）垂直的方向上的投影面积为零，所以穿过平面他分的磁通量为零，C正确.二、非选择题13.某地地面处地磁场的磁感应强度的水平分量约为3X10"某校物理兴趣小组做估测磁体附近磁感应强度的实验.他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管的轴线上,如图8所示.小磁针静止时N极指向y轴正方向，当接通电源后，发现小磁针N极指向与y 轴正方向成60。角的方向.请在图上标明螺线管导线的绕向，并求出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度的大小.（保存一位有效数字）答案见解析解析导线的绕向如下图由题意，可知3=8地tan 60。-5乂1（）51图23.通电螺线管的磁场安培定那么：如图乙所示，右手握住螺线管，让弯曲的四指跟环形电流方向一致,拇指所指的 方一向就是螺线管内部的磁场的方向或者说拇指所指的方向是它的北极的方向.三、安培分子电流假说.法国学者安培提出：在原子、分子等物质微粒的内部,存在着一种环形电流一分子电流.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3所示）1 .当铁棒中分子电流的取向大致相同时,铁棒对外显磁性；当铁棒中分子电流的取向变得杂 乱无章时,铁棒对外不显磁性.四、匀强磁场和磁通量.匀强磁场定义：强弱、方向处处相同的磁场.（2）磁感线特点：间隔相同的平行直线.1 .磁通量（1）定义：匀强磁场中磁感应强度和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积.即=B£拓展：磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的投影面积面与磁感应强度的乘 积表示磁通量.（3）单位：国际单位制是韦伯,简称韦，符号是Wb. 1 Wb=l T n?.（4）引申：B=%表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此磁感应强度又叫磁通密0。即学即用.判断以下说法的正误.通电直导线周围磁场的磁感线是以导线为圆心的圆.（V ）通电螺线管周围的磁场类似于条形磁铁周围的磁场.（J ）无论是直线电流、环形电流还是通电螺线管的磁场，用安培定那么判断时，大拇指指的都是 磁场方向.（X ）（4）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.（V ）（5）一个物体是否对外显磁性，取决于物体内局部子电流的取向.（V ）（6）穿过某一面积的磁通量为零，该处磁感应强度一定为零.（X ）1 .面积为2.5 X IO_2 m2的矩形线圈垂直于磁场放在磁感应强度为4.0X 10-2 T的匀强磁场中, 那么穿过线圈的磁通量为 Wb.答案1.0><10-3I重点探究 启迪思维探究重点一、磁感线.磁感线的特点：磁感线上任意一点的切线方向表示该点的磁感应强度的方向，即小磁针N极受力的方向.磁铁外部的磁感线从N极指向S极，内部从S极指向N极，磁感线是闭合曲线.磁感线的疏密表示磁场强弱，磁感线密集处磁场强，磁感线稀疏处磁场弱.（4）磁感线在空间不相交.1 .磁感线和电场线的比拟：相同点：都是疏密程度表示场的强弱，切线方向表示场的方向；都不能相交.不同点：电场线起于正电荷（或无穷远），终止于无穷远（或负电荷），不闭合；但磁感线是闭合 曲线.【例1】（2019牌头中学高二上期中）关于磁场和磁感线的描述，正确的选项是（ ）A.磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，磁感线上每一点的切线方向表示该点的磁场 方向B.磁场是不存在的，是为了形象解决问题而引进的假想的物理概念C.磁感线总是从磁极的N极指向S极D.磁感线就是磁场中碎铁屑排列成的曲线答案A二、几种常见的磁场.常见永磁体的磁场（如图4所示）蹄形磁铁异名磁极同名磁极1 .常见电流的磁场安培定那么安培定那么立体图横截面图纵截面图直线电流n/x XXXXJ XX环形电流通电螺线XNXX XX ' XXj XXX X xX环内磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏V（g）0 0（g）y以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱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【例21【例21电路没接通时两枚小磁针方向如图5,试确定电路接通后两枚小磁针的转向及最后的指向.指向.图5答案见解析解析N接通电源后，螺线管的磁场为：内部从左指向右，外部从右指向左，如下图，故小磁针1逆时针转动至N极水平向左，小磁针2顺时针转动至N极水平向右.小磁针在磁场中受力的判断方法L当小磁针处于磁体产生的磁场中，或环形电流、通电螺线管外部时，可根据同名磁极相斥, 异名磁极相吸来判断小磁针的受力方向.2.当小磁针处于直线电流的磁场中或处于环形电流、通电螺线管内部时，应该根据小磁针N 极所指方向与通过该点的磁感线的切线方向相同，来判断小磁针的受力方向.针对训练1 （多项选择X2019杭州六校高二上期中）以下各图中，已标出电流/及其产生的磁场的 磁感应强度B的方向，其中符合安培定那么的是（）答案AC 三、召兹通量叵导学探究 如图6,平面S在垂直于磁场方向上的投影面积为S'.假设有条磁感线通过,那么通过 面积S的磁感线有多少条？图6假设磁场增强，即8增大，通过面积S的磁感线条数是否增多?答案（1）条（2*增大时，通过面积S的磁感线条数增多15知识深化1 .磁通量的计算: （1）公式：（P=BS.适用条件：匀强磁场；磁感线与平面垂直.假设磁感线与平面不垂直，那么0=BScos夕其中Seos。为面积S在垂直于磁感线方向上的投 影面积，如图7所示.磁通量的正负：磁通量是标量，但有正负，假设磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值,那么磁感线从此面穿出时为负值.2 .磁通量可用穿过某一平面的磁感线条数表示.假设有磁感线沿相反方向穿过同一平面，那么磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数（磁通量的代数和）.【例3】如图8所示，框架面积为S,框架平面与磁感应强度为5的匀强磁场方向垂直，那么穿 过线框平面的磁通量为多少？假设使框架绕。'轴转过60。角，那么穿过线框平面的磁通量为多 少？假设从初始位置转过90。角，那么穿过线框平面的磁通量为多少？假设从初始位置转过180。角,那么穿过线框平面的磁通量变化了多少?图8答案BS如0 2BS 解析 在题图所示位置时，磁感线与线框平面垂直，当线框绕00'轴转过60。时可以将原图改画成从上面向下看的俯视图，如下图.0=B5± = BScos 60° =BS.转过90。时，线框由与磁感线垂直变为与磁感线平行，0=0.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.因而 01= BS,2= BS, A0 = 021 = -2BS.即磁通量变化了 IBS.四、磁感应强度矢量的叠加磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体（或电流）时，每一点的磁场等于各个磁体（或电流） 在该点产生磁场的矢量和.磁感应强度叠加时遵循平行四边形定那么.【例41 （2017全国卷HI）如图9,在磁感应强度大小为仇的匀强磁场中，两长直导线P和。 垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为/.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I 时，纸面内与两导线距离均为/的。点处的磁感应强度为零，如果让P中的电流反向、其他 条件不变，那么点处磁感应强度的大小为（）p也p也%。A n R 0 r 23a. u a 3 v.x. 3答案c解析 如图甲所示，尸、。中的电流在。点产生的磁感应强度大小相等，设为囱，由几何关 系可知，与=/0.如果让P中的电流反向、其他条件不变，如图乙所示，由几何关系可知, a点处磁感应强度的大小8=1a2+田2=¥& ,应选项C正确，A、B、D错误.针对训练2 （多项选择X2018全国卷H）如图10,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线“、匕，Lx中的电流方向向左，乙2中的电流方向向上；L的正上方有Q、。两点，它们相对于乙2对称.整 个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为反），方向垂直于纸面向外.、b 两点的磁感应强度大小分别为ga和3%,方向也垂直于纸面向外.贝4（）图10A.B.7流经Li的电流在h点产生的磁感应强度大小为方以 JL4流经Lx的电流在a点产生的磁感应强度大小为*与 1 2C.C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为*Bo7D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为百氏答案AC解析原磁场、电流的磁场方向如下图，由题意知产） a< xB, 葭生 G a在 b 点、:3b0=B°B i + Bz在 Q 点：由上述两式解得81 =纭&, B2=Bo9 A、C项正确.检测评价达标过关|达标检测.（磁感线的理解）如图11是条形磁铁的局部磁感线分布示意图，关于图中、两点磁场的描 述，正确的选项是（）A.。点的磁场方向为图中&指向6点的磁场方向为图中瓦指向C.。点的磁感应强度大于b点的磁感应强度D.。点的磁感应强度小于6点的磁感应强度答案c解析 磁感线上某点的切线方向表示该点磁场的方向，题图中a、b两点的磁场方向均是错误 的，故A、B错误.磁感线疏密表示磁场的强弱，点的磁感线比拟密，那么a点磁感应强度 大于点的磁感应强度，故C正确，D错误.2 .（安培定那么的应用）如下图为电流产生磁场的分布图，其中正确的选项是（）ABCDABCD答案D解析 电流方向向上，由右手螺旋定那么可得磁场方向为逆时针（从上向下看），故A错误；电 流方向向下，由右手螺旋定那么可得磁场方向为顺时针（从上向下看），故B错误；题图C、D 中电流为环形电流，由右手螺旋定那么可知，内部磁场方向应向右，故C错误，故D正确.3 .（磁通量的计算）如图12所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为和2心圆形匀强磁场B的 边缘恰好与，线圈重合，那么穿过、人两线圈的磁通量之比为（）hh图12B. 1 ： 2B. 1 ： 2D. 4 ： 1A. 1 ： 11 ： 4答案A 解析两个线圈的半径虽然不同，但是线圈内的匀强磁场的半径一样，那么穿过两线圈的磁通 量相同，应选项A正确.4.（磁感应强度矢量的叠加）（2018武汉外国语学校期末）如图13所示，两根相互平行的长直 导线过纸面上的M、N两点,且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流，。、。、 b在M、N的连线上，。为的中点，。、。位于的中垂线上，且b、c、d到。点的距离均相等.关于以上几点处的磁感应强度，以下说法正确的选项是（）图13A.。点处的磁感应强度为零、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反B. c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同、c两点处的磁感应强度的方向不同答案c解析 根据安培定那么判断：两直线电流在。点处产生的磁场方向均垂直于向下，。点处 的磁感应强度不为零，故A错误；两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故B错 误；根据对称性，°、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故C正确；纵c两点处 的磁感应强度方向相同，故D错误.注重双基强化落实|课时对点练一、选择题考点一磁感线.（多项选择）关于磁场和磁感线的描述，正确的说法有（）A.磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种物质