高中3 几种常见的磁场学案设计

2013-2014学年高二物理 3-3 几种常见的磁场导学案 新人教版选修3-1

一、课前自主学习

(一)磁感线

1．定义：如果在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的____________的方向一致．

2．特点：磁感线的疏密程度表示__________，磁场强的地方磁感线密，磁场弱的地方__________．

(二)几种常见的磁场

1．通电直导线：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与__________一致，弯曲的四指所指的方向就是________环绕的方向．

2．通电环形导线和通电螺线管：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________________________磁感线的方向或螺线管__________磁感线的方向．

（三）安培分子电流假说

1．分子电流假说：在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种____________——分子电流．

2．____________，决定了物体对外是否显磁性．

(四)匀强磁场

1．定义：____________处处相同的磁场．

2．磁感线：间隔相同的____________．

3．实例：距离很近的两个异名磁极间的磁场，两平行放置的通电线圈，其中间区域的磁场都是匀强磁场．

(五)磁通量

1．定义：匀强磁场磁感应强度B与和磁场方向______的平面面积S的乘积，即Φ＝________.

2．单位：1________＝1________

3．引申：B＝，因此磁感应强度B又叫________.

如果平面与磁感应强度方向不垂直，如何计算穿过它的磁通量呢？

一种方法是：考虑到磁感应强度是矢量，可以分解为平行于平面的分量和垂直于平面的分量，如图3-3-2所示，由于平行于平面的分量并不穿过平面，所以磁通量数值上等于垂直于平面的分量与面积的乘积，。另一种方法是：磁感应强度不分解，将平面的面积做投影，磁通量数值上等于磁感应强度与投影面积的乘积，。

不管用哪种方法来计算磁通量的值，必须保证中的磁感应强度与平面垂直。

二、核心知识探究

（一）方法探究

1.如图所示，放在通电螺线管内部中间处的小磁针，静止时N极指向右.试判定电源的正负极.

解析：小磁针N极的指向即为该处的磁场方向，所以在螺线管内部磁感线方向由a→b，根据安培定则可判定电流由c端流出，由d端流入，故c端为电源的正极，d端为负极.

注意：不要错误地认为螺线管b端吸引小磁针的N极，从而判定b端相当于条形磁铁的南极，关键是要分清螺线管内、外部磁感线的分布.

2.如图所示，当线圈中通以电流时，小磁针的北极指向读者.学生确定电流方向.

答案：电流方向为逆时针方向.

（二）典型例题

例1、关于磁感线的概念，下列说法中正确的是(  ).

(A)磁感线是磁场中客观存在、肉眼看不见的曲线

(B)磁感线总是从磁体的N极指向磁体的S极

(C)磁感线上各点的切线方向与该点的磁场方向一致

(D)两个磁场叠加的区域，磁感线就有可能相交

例2、试在图中，由电流产生的磁场方向确定导线或线圈中的电流方向.

例3、请画出如图所示各图中相应的磁感线分布

三、当堂检测

1、在纸面上有一个等边三角形ABC，在B、C顶点处都通有相同电流的               两根长直导线，导线垂直于纸面放置，电流方向如图3-3-3所示，每根通电导线在三角形的A点产生的磁感应强度大小为B，则三角形A点的磁感应强度大小为        . 方向为            .若C点处的电流方向反向，则A点处的磁感应强度大小为      ，方向为            .

答案：B 、 水平向右  ， B  、 竖直向下

2、一根软铁棒被磁化是因为（   ）                                          

A．软铁棒中产生了分子电流B．软铁棒中分子电流取向杂乱无章

C．软铁棒中分子电流消失了D．软铁棒中分子电流取向变得大致相同

解析： 磁化结果是使材料中分子电流的取向大致相同，这是分子电流假说对于磁化现象的解释，所以本题的正确选项是D．

3、关于磁现象的电本质，安培提出分子电流假说.他怎样提出来的(    ).

(A)安培通过精密仪器观察到分子电流

(B)安培根据原子结构理论，进行严格推理得出的结论

(C)安培根据环型电流的磁性与磁铁相似提出的一种假说

(D)安培凭空想出来的

答案：C

4、有一矩形线圈，线圈平面与磁场方向成角，

如图所示。设磁感应强度为B，线圈面积为S，则穿过

线圈的磁通量为多大？

5、如图所示，两块软铁放在螺线管轴线上，

当螺线管通电后，两软铁将           （填“吸引”、

“排斥”或“无作用力”），A端将感应出          极。

答案：4、BSsin  5、吸引    S

四、课后练习与提高

1、根据安培假设的思想，认为磁场是由于运动电荷产生的，这种思想如果对地磁场也适用，而目前在地球上并没有发现相对地球定向移动的电荷，那么由此判断，地球应该（    ）

  A、带负电   B、带正电   C、不带电  D、无法确定

2、关于磁通量，下列叙述正确的是（    ）

A、在匀强磁场中，穿过一个面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积

B、在匀强磁场中，a线圈的面积比b线圈大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的磁通量大

C、把一个线圈放在M、N两处，若放在M处时穿过线圈的磁通量比放在N处时大，则M处的磁感应强度一定比N处大

D、同一线圈放在磁感应强度大处，穿过线圈的磁通量不一定大

3、把一个面积为5.0×10-2m2的单匝矩形线圈放在磁感应强度为2.0×10-2T的匀强磁场中，当线圈平面与磁场方向垂直时，穿过线圈的磁通量是多大？

4、如图所示，在条形磁铁外面套一圆环，当圆环从磁铁的N极向下平移到S极的过程中，穿过圆环的磁通量如何变化（    ）

 A、逐渐增加B、逐渐减少C、先逐渐增加，后逐渐减少D、先逐渐减少，后逐渐增大

5．利用安培分子电流假说可以解释下列哪些现象(    )                        

A．永久磁铁的磁场B．直线电流的磁场

C．环形电流的磁场D．软铁被磁化产生磁性

6．磁铁在高温下或者受到敲击时会失去磁性，根据安培的分子电流假说，其原因是　(    )

A．分子电流消失　                   B．分子电流的取向变得大致相同　 

C．分子电流的取向变得杂乱           D．分子电流的强度减弱

7．图3-3-4是铁棒甲与铁棒乙内部各分子电流取向的示意图，甲棒内部各分子电流取向是杂乱无章的，乙棒内部各分子电流取向大致相同，则下面说法正确的是(   )            

A、两棒均显磁性

B、两棒均不显磁性

C、甲棒不显磁性，乙棒显磁性

D、甲棒显磁性，乙棒不显磁性

8．如图3-3-5所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，用穿过两环的磁通量φa和φb大小关系为：（   ）

A．φa<φb

B．φa>φb

C．φa=φb

D．无法比较

9．一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3-3-6所示的匀强磁场中运动.已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置B和位置C的过程中，下列对磁通量变化判断正确的是（   ）

A．一直变大

B．一直变小

C．先变大后变小

D．先变小后变大

10．如图3-3-7所示,两根平行的直导线,通以大小相等、方向相反的电流，下列说法中正确的是（   ）

(A)两根导线之间不存在磁场(B)两根导线之外不存在磁场

(C)两根导线之间存在磁场,方向垂直纸面向里(D)两根导线之间存在磁场,方向垂直纸面向外

11．在B=0.48T的匀强磁场中,有一个长为L1=0.20m,宽为L2=0.10 m的矩形线圈,求下列情形通过线圈的磁通量:

(1)    线圈平面与磁感方向平行；

(2)    线圈平面与磁感方向垂直；

(3)    线圈平面与磁感方向成60o角；

(4)    若题（3）中线圈的匝数为100匝,结果又如何？

12．在一个平面内有6根彼此绝缘的通电直导线，电流方向如图3-3-8所示，各导线的电流大小相等，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4个区域的面积相等，则垂直纸面指向纸内磁通量最大的区域是______，垂直纸面指向纸外磁通量最大的区域是_______

13．如图3-3-9所示，匀强磁场的磁感强度B=2．0T，方向沿z轴正方向，且ab=40cm，bc=30cm，ae=50cm，求通过面积S1(abcd)、S2(befc)、S3(aefd)的磁通量φ1、φ2、φ3分别是          、           、                 

参考答案：1、A    2、D    3、10-3Wb   4、C  5、AD  6、C  7、C   8、B  9、C  10、C  11、0，9．6×10－3 Wb  4．8×10－3 Wb ，4．8×10－3 Wb   12、Ⅰ，Ⅲ  13、0，0．18 Wb，0．18 Wb