111磁场及其描述中学教育高中教育中学教育高中教育.pdf

《111磁场及其描述中学教育高中教育中学教育高中教育.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《111磁场及其描述中学教育高中教育中学教育高中教育.pdf（7页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、可知r在磁场中磁感线越密 TN 11.1 磁场及其描述【考点聚焦】1.磁场的基本概念 磁场是磁体、运动电荷（或电流）在周围空间产生的一种物质.磁体与磁体、电流与磁 体、电流与电流之间都通过磁场发生相互作用.磁场的方向：在磁场中任一点，小磁针静I 上时 N 极所指的方向，为该点磁场方向.磁现象的电本质：磁体和电流的磁场都产生于电荷的运动，并通过磁场而相互作用.2.磁感线 磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线，英疏密表示磁场的强弱，磁感线上每 一点的切线方向，都与该点的磁场方向相同.在磁体和通电螺线管外部，磁感线从N 极至 S 极，在它们内部，磁感线从 S 极至 N 极，形成封闭曲线.磁感线

2、既不相交，也不相切.3.磁感应强度 磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量.泄义式：B=,其中/必须 IL 与该处磁场方向垂直.B与F、/、厶无关，只取决于磁场本身.单位：特斯拉（T）.4.电流的磁场 电流的磁场方向由安培立则判左：对直导线，大拇指指向电流方向，四指弯曲方向是磁 感线方向：对环形电流和通电螺线管，四指弯曲方向为电流方向，大拇指指向内部磁感线方 向.【好题精析】例 1 关于磁感强度 B,下列说法中正确的是 A.磁场中某点 B 的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关 B.磁场中某点 B 的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致 C.在磁场中某点的试探电流元不受磁场

3、力作用时，该点 B 值大小为零 D.在磁场中磁感线越密集的地方，磁感强度越大 解析 磁感强度是磁场本身属性，在磁场中某处为一恒星,其大小可由B=-计算，但与 IL 试探电流元的F、/、L的情况无关；B的方向规走为小磁针N极受磁场力的方向,与放在该 处电流元受力方向并不一致；当试探电流元的方向与磁场方向平行时，虽磁感强度不为零，但电流元受磁场力却为零；据磁感强度大小即磁通密度B=-集的地方,磁感强度越大 由以上分析可知，正确选项为 D 点评 磁场的磁感强度只取决于磁场本身，与试探电流元无关，正如电场中的电场强度与检验电荷无关一样，是场的本身属性类 似的物理量还有速度、加速度、电阻.电容、电势差等

4、，凡是用磁感强度大的地方比值走义的物理呈都 W 走义式中的物理呈无关 例 2 束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方，如图11.1-1所示.若带电粒子飞过小磁针 上方的瞬间，小磁针 N 极向纸面内偏转，这带电粒子可能是 A.向右飞行的正离子朿 B.向左飞行的正离子束 C.向右飞行的负离子束 D.向左飞行的负离子朿 解析 小磁针 N 极向纸面内偏转，表示粒子飞行轨迹的下方区域的磁场方向垂直纸面向 内根据安培走则,由运动粒子形成的等效电流方向应从左向右,所以可能是向右运动的正 离子束或向左运动的负离子束 由以上分析可知,正确选项为 AD.点评 带电粒子的运动相当于有一股电流:带正电的粒子运动时，电流方

5、向即粒子运动方向；带负电的粒子运动时，电流方向与其运动方向相反.因此,在运动的带电粒子周围空间也会 形成磁场.例 3 如图 11-2 所示，图（甲）（乙）是两种结构不同的环状螺线管的示意图.其中（乙）图是由两个匝数相同、互相对称的、半圆环形螺线管串联而成的.给它们按图示方向通以电 流.试画出磁感线的分布情况示意图.解析 画电流产生的磁场的磁感线分布图应注意掌握三条原则：电流的磁场方向，由右手 螺旋走则（安培走则）决走；磁感线是闭合曲线；磁感线疏.（甲）图所示的通电螺线管中的磁场，只能存在 于环形螺线管的空腔中，磁感线都是圆形；根据右手 螺旋走则，磁感线方向是顺时针方向.如图中的虚线所示.（乙）

6、图为两个对称的半圆环形的螺线管组合而成.左边的通电半圆环形螺线管中的磁 场是顺时针方向的；右边的通电半圜环形螺线管中的磁场是逆时针方向的；由于磁感线都是 闭合曲线，两个半圆环形螺线管磁场的磁感线在环顶相遇都转弯竖直向下，各自闭合,环面 图 11.1-2 磁体电流与电流之间都通过磁场发生相互作用磁场的方向在磁场中任一点小磁针静上时极所指的方向为该点磁场方向磁现象的电本质磁体和电流的磁场都产生于电荷的运动并通过磁场而相互作用磁感线磁感线是为了形象地描述磁场管外部磁感线从极至极在它们内部磁感线从极至极形成封闭曲线磁感线既不相交也不相切磁感应强度磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量是矢量泄义式其中必

7、须与该处磁场方向垂直与厶无关只决于磁场本身单位特斯拉电流的螺线管四指弯曲方向为电流方向大拇指指向内部磁感线方向好题精析例关于磁感强度下列说法中正确的是磁场中某点的大小跟放在该点的试探电流元的情况有关磁场中某点的方向跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致在磁场中间部分的磁场方向向下 点评 磁感线是闭合曲线，图（甲）中比较容易判断磁感线方向是 III页时针的图（乙）中要 注意导线的绕向由于左、右两半圆形螺线管中电流方向不同，应先判断环内磁感线的方向,然后根据磁感线闭合的特点来判断磁感线的形状.例 4 在全自动洗衣机中，排水阀是由程序控制器控制英动作的.当洗衣机进行排水和脱水 工序时，电磁铁的线圈

8、通电，使电磁铁的铁芯 2 动 作，牵引排水阀的活塞，排除污水.牵引电磁铁的 结构如图11.1-3所示.以下说法正确的是 A.若某时刻输入控制电流时，为正，b 为负,则铁芯 2 中 A 端为 N 极，B 端为 S 极 B.若某时刻输入控制电流时，为正，b 为负,则铁芯 2 中 A 端为 S 极，B 端为 N 极 C.若“、b 处输入交变电流，铁芯 2 不能吸入 线圈中 D.若“、b 处输入交变电流，铁芯 2 能吸入线 圈中 解析 在磁场中的任一点,小磁针）晰（N 极）受力的方向，即小磁针静止时北极所指的方 向，就是那一点的磁场方向 N极周围的磁感应线是向外发散的，若将另一个N极放入它 的场中,受

9、力与磁感线方向相同，必远离第一个N极而被排斥若将一个S极放入它的场 中，受力与磁感线方向相反，必靠近N极而被吸引.在上述全自动洗衣机扫述阀问题中，线圏“、b间通以直流电为正，b为负时线圈的左端为 N 极,铁芯在图示位置被磁化，人 端为 S 极，B 端为 N 极，S 极处于螺线管内部，而管内部的磁感应线方向水平向左（磁场方 向水平向左），铁芯 A 端 S 极受力方向则为水平向右，当然管外磁感应线方向也水平向左（整 体而言），铁芯 B 端 N 极受力为水平向左，但是因管内部磁感应线较管外更密集（磁场更强）,水平向右的作用力更大,结果铁芯所的合力水平向右,铁芯要被吸入线圈中,如不考虑其他 因素的影响

10、（如复位弹簧的弹力的影响），铁芯N、S两极受力平衡.断电后,铁芯在复位 弹簧作用下回到原位置（图中未画弹簧）.因此，A 错，B 对.当“、b处输入交变电流时，仍能吸入线圈，因为铁芯仍能被磁化,且磁化后的磁性总 磁体电流与电流之间都通过磁场发生相互作用磁场的方向在磁场中任一点小磁针静上时极所指的方向为该点磁场方向磁现象的电本质磁体和电流的磁场都产生于电荷的运动并通过磁场而相互作用磁感线磁感线是为了形象地描述磁场管外部磁感线从极至极在它们内部磁感线从极至极形成封闭曲线磁感线既不相交也不相切磁感应强度磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量是矢量泄义式其中必须与该处磁场方向垂直与厶无关只决于磁场本身单

11、位特斯拉电流的螺线管四指弯曲方向为电流方向大拇指指向内部磁感线方向好题精析例关于磁感强度下列说法中正确的是磁场中某点的大小跟放在该点的试探电流元的情况有关磁场中某点的方向跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致在磁场是与线圈要发生相吸的作用因此，C 错，D 对.由以上分析可知,正确选项为 BD.点评 同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引只适用于螺线管外部磁场,不适用于其内 部，磁极在螺线管内部的受力要根据N 极受力与磁场同向极受力与磁场反向来判断 例 5 如 11.1-4图，真空中两点电荷乜和一以相同角速度 e 绕轴 OO匀速转动，P 点离+g 较近，试判断 P 点的磁感应强度的方向.Q 解析点

12、电荷乜逆时针方向旋转相当于逆时针方向的 中1 坏形电流,由安培走则，逆时针方向环行电流在P点产-苗-十q鬥-q 生磁场的磁感应强度方向向上.点电荷-q逆时针方向 丨 0 旋转，相当于顺时针方向的坏行电流，由安培定则,顺 图 11.1-4 时钊方向环行电流在 P 点产生磁场的磁感应强度方向向 下.因+9 离 P 点近,w逆时针方向旋转相当的环行电流在P处激发磁场的磁感应强度大,故P点合磁场的磁感应强度方向向上.点评 空间如果存在多个电流或磁体激发磁场,求空间某一点磁感应强度的大小和方向时，首先要用安培走则确走各个电流或磁体 在该点的磁感应强度方向,然后根据磁 场屋加原理，用矢呈虽加方法求该点合

13、磁场的磁感应强度的大小和方向【当堂反馈】1.按要求完成下列各图(如图 11.1-5)(1)根据图(a)中小磁针静止时指向,标岀 电源极性.(2)根据图(b)中蹄形磁铁通电后的磁感 线方向，画出线圈绕法.(3)要求两线圈通电后互相吸引，画出图(c)中导线的连接方法.根据图(d)中合上电键 S 后小磁针 A 向右摆动的现象，画出小磁针 B 的转动方向.(c)磁体电流与电流之间都通过磁场发生相互作用磁场的方向在磁场中任一点小磁针静上时极所指的方向为该点磁场方向磁现象的电本质磁体和电流的磁场都产生于电荷的运动并通过磁场而相互作用磁感线磁感线是为了形象地描述磁场管外部磁感线从极至极在它们内部磁感线从极至

14、极形成封闭曲线磁感线既不相交也不相切磁感应强度磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量是矢量泄义式其中必须与该处磁场方向垂直与厶无关只决于磁场本身单位特斯拉电流的螺线管四指弯曲方向为电流方向大拇指指向内部磁感线方向好题精析例关于磁感强度下列说法中正确的是磁场中某点的大小跟放在该点的试探电流元的情况有关磁场中某点的方向跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致在磁场器.当电流从电磁铁的接线柱 C 时，以下选项中正确的是 流入，吸引小磁铁向下运动 小磁铁的下端为 N 极 小磁铁则两导线中的电流方向 2.如图 11-6 是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图其工作原理类似打点讣时 图 11-6【强化

15、训练】1.关于磁场和磁感线的下列说法中，正确的是 A.磁极对磁极、电流对电流及磁极对电流的作用力都是通过磁场发生的 B.磁感线总是从磁北极岀发，到磁南极终止 C.磁场中某点的磁场方向就是小磁针在该点时北极的指向 D.磁场中某点磁场方向就是小磁针北极在该点的受力方向 2.磁场中某区域的磁感线如图 11.1-7所示.则 A.“、b 两处磁感强度大小不等，BaBb C.同一小段通电导线放在u处时受力一左比b处时大 D.同一小段通电导线放在“处时受力可能比 b 处时小 3.下列说法中正确的是 A.通电导线受安培力大的地方磁感应强度一定大 B.磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向 C.放在匀强磁场中务处

16、的通电导线，受力大小和方向处处相同 D.磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大 小和方向无关 4.十九世纪二十年代，以塞贝克（数学家）为代表的科学家已认识到：温度差会引起电流.安 培考虑到地球自转造成了太阳照射后正而与背而的温度差，从而提出如下假设：地球磁场是 由绕地球的环行电流引起的，则该假设中的电流方向是 A.由四向东垂直磁子午线 B.由东向西垂直磁子午线 C.由南向北沿磁子午线方向 D.由赤道向两极沿磁子午线方向 5.如图 11-8 所示，若负离子沿丫轴正向运动，则在 Z 轴上 的某点 A 的磁场方向应是 A.沿 X 轴正向 B.沿 X 轴负向 C.沿 Z 轴正向 D.沿

17、Z 轴负向 6.如图11.1-9所示，ab.M 是两根在同一竖直平而内的宜导 线，在两导线中央悬挂一个小磁针，静止在同一竖直平而内.当 两导线中通以大小相等的电流时，小磁针N 极向纸而里转动,A.一泄都是向上 B.一定都是向下 C.肪中电流向下，M 中电流向上 D.“b 中电流向上，M 中电流向下 7.磁感强度的单位是特斯拉（T）,1T 相当 磁体电流与电流之间都通过磁场发生相互作用磁场的方向在磁场中任一点小磁针静上时极所指的方向为该点磁场方向磁现象的电本质磁体和电流的磁场都产生于电荷的运动并通过磁场而相互作用磁感线磁感线是为了形象地描述磁场管外部磁感线从极至极在它们内部磁感线从极至极形成封闭

18、曲线磁感线既不相交也不相切磁感应强度磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量是矢量泄义式其中必须与该处磁场方向垂直与厶无关只决于磁场本身单位特斯拉电流的螺线管四指弯曲方向为电流方向大拇指指向内部磁感线方向好题精析例关于磁感强度下列说法中正确的是磁场中某点的大小跟放在该点的试探电流元的情况有关磁场中某点的方向跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致在磁场图 11.1-9 磁体电流与电流之间都通过磁场发生相互作用磁场的方向在磁场中任一点小磁针静上时极所指的方向为该点磁场方向磁现象的电本质磁体和电流的磁场都产生于电荷的运动并通过磁场而相互作用磁感线磁感线是为了形象地描述磁场管外部磁感线从极至极在它们内

19、部磁感线从极至极形成封闭曲线磁感线既不相交也不相切磁感应强度磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量是矢量泄义式其中必须与该处磁场方向垂直与厶无关只决于磁场本身单位特斯拉电流的螺线管四指弯曲方向为电流方向大拇指指向内部磁感线方向好题精析例关于磁感强度下列说法中正确的是磁场中某点的大小跟放在该点的试探电流元的情况有关磁场中某点的方向跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致在磁场A.lkg/A s2 B.lkg m/A s2 C.lkg m2/s2 D.lkg m2/A s2 8.如图 11.1-10所示，两个半径相同、互相垂直的同心圆环形线 圈，当通以相等的电流后可绕“轴自由转动，达到平衡时，圆心

20、 O 处的磁感强度 F 与单个圆环线圈在圆心 O 处的磁感强度B的关 X 系是 _ 9.磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能 量密度,其值为亦,式中是磁感应强度,“是磁导率,在空气中“为一已知常数.为了近似测得条形磁铁磁极端 山 而附近的磁感应强度 B,学生用一根端而而积为 A 的条 图 1 L1_H 形磁铁吸住一相同面积的铁片 P，再用力将铁片与磁铁拉 开一段微小距离/,并测岀拉力尸，如图 11.1-11所示，因为 F 所做的功等于间隙中磁场的 能量，所以由此可得磁感应强度 B 与 F、A 之间的关系为 _.10._ 根据下列材料：碳钢、坡莫合金、软铁、铜、铝、铁氧体、陶瓷.制作条

21、形磁棒时应选 用 _:制作小量程电流表中蹄形磁铁应选用 _:制作打点计时器内振动片应选用 _:制作电磁铁铁芯应选用 _.参考答案 当堂反馈：1.(1)右端正极：(2)略:(3)略:(4)向纸外转.2.D 强化训练：1.AD 2.BD 3 D 4B 5B 6D 7.A 8B=2B 9匡 10碳钢：碳钢：软铁；软铁 磁体电流与电流之间都通过磁场发生相互作用磁场的方向在磁场中任一点小磁针静上时极所指的方向为该点磁场方向磁现象的电本质磁体和电流的磁场都产生于电荷的运动并通过磁场而相互作用磁感线磁感线是为了形象地描述磁场管外部磁感线从极至极在它们内部磁感线从极至极形成封闭曲线磁感线既不相交也不相切磁感应强度磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量是矢量泄义式其中必须与该处磁场方向垂直与厶无关只决于磁场本身单位特斯拉电流的螺线管四指弯曲方向为电流方向大拇指指向内部磁感线方向好题精析例关于磁感强度下列说法中正确的是磁场中某点的大小跟放在该点的试探电流元的情况有关磁场中某点的方向跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致在磁场