物理31人教版精品习题第三章第三节几种常见的磁场.docx
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物理31人教版精品习题第三章第三节几种常见的磁场
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Φ=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,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,1Wb=1T·m2.
(3)磁通密度
由Φ=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:
Φ=BS.
(2)公式的适用条件
①匀强磁场;
②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Φ=BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积,则Φ=BScosθ.
(4)当磁感线同时从不同侧穿过同一面时,磁通量Φ=|Φ1|-|Φ2|.
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ΔΦ=|Φ1|+|Φ2|=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Φ=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极指向N极,选项D错误.
[答案] B
2.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( )
A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba>Bb
B.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba C.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 D.a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 [答案] B 3.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Φ=BS. (1)公式应用条件: ①匀强磁场;②磁感线与平面垂直 (2)若磁感应强度与平面不垂直,公式Φ=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,S⊥B,故Φ1=BS.框架转过30°时,Φ2=BScos30°=BS.框架转过90°时,S∥B,故Φ3=BScos90°=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Φ1=BS,Φ4=-BS,故ΔΦ=|Φ4-Φ1|=2BS. [答案] BS BS 0 2BS 2.(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
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