2020屆高三物理第二輪復習 幾種常見的磁場學案

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1、第三節(jié) 幾種常見的磁場 【知能準備】 1.磁感線是一些有方向的 ，每一點的切線方向都跟該點的 相同。磁感線 的地方磁場強，磁感線稀疏地地方磁場弱。磁感線為 ，在磁體的外部磁感線由N極 ，回到S極。在磁體的內部磁感線則由 指向N極。兩條磁感線不能 。磁感線也不 。 2. 如果磁場的某一區(qū)域里，磁感應強度的 處處相同，這個區(qū)域的磁場叫 。距離很近的兩個異名磁極之間的磁場，通電螺線管內部的磁場（除邊緣部分外）都可認為是勻強磁場。 3．磁感應強度B與垂直磁場方向的面積S的乘積，叫做

2、穿過這個面的 ，簡稱磁通。公式 ，單位是 。磁場中穿過某個面積磁感線的總條數 穿過該面積的的磁通量的大小。磁感應強度B為垂直磁場方向單位面積的磁通量，故又叫 。 4．安培認為磁性起源是在分子、原子等物質微粒內存在一種使每個物質微粒成為一個微小的磁體的 ，它的兩側相當于兩個 。 【同步導學】 1．磁感線 ⑴．磁感線是為了形象描述磁場而在磁場中畫出的一些有方向的曲線，在這些線上，每一點的切線方向都在該點的磁場方向一致。 ⑵．磁感線的物理意義 ①磁感線上任意一點的切線方向表示該位置的磁場方向，亦即小磁針在

3、該位置時N極的受力方向，或小磁針在該位置靜止時N極的指向。 ②磁感線的疏密程度表示磁場的強弱。磁感線密集處磁場強，稀疏處磁場弱。 ⑶．磁感線的特點 ①磁感線為閉合曲線，無起點和終點。在磁體的外部磁感線由N極發(fā)出，回到S極。在磁體的內部磁感線則由S極指向N極。 ②在穩(wěn)定的磁場中，某一點只有惟一確定的磁場方向，所以兩條磁感線不能相交。 ③磁感線也不相切。若磁感線相切，則切點處的磁場將趨近于無窮大，這是不可能的。 ④磁場中并沒有磁感線客觀存在,而是人們?yōu)榱搜芯繂栴}的方便而假想的。 ⑷．磁場的磁感線和靜電場的電場線的關系 ①電場線是電場的形象描述，而磁感線是磁場的形象描述； ②電場線

4、不是閉合曲線，而磁感線是閉合曲線； ③電場線上每一點的切線方向都是跟該點電場方向一致，磁感線上每一點的切線方向都跟該點的磁場方向一致； ④電場線的疏密程度表示電場的強弱，磁感線的疏密程度表示磁場的強弱。 例1．關于磁感線的性質和概念.下列說法正確是 （ 　 ） 　 　A．磁感線上各點的切線方向就是各點的磁場方向 　 　B．鐵屑在磁場中的分布曲線就是磁感線 　 　C．磁感線總是從磁體的N極指向S極 D．磁場中任意兩條磁感線均不相交 解答：磁感線上

5、每一點的切線方向都跟該點的磁場方向相同，A對。磁感線是假想曲線，B錯。磁感線為閉合曲線，在磁體的內部磁感線則由S極指向N極，C錯。兩條磁感線不能相交, 磁感線也不相切D對。故AD正確。 2．幾種典型磁體周圍的磁感線分布 ⑴．磁感線的實驗模擬：在磁場中放一塊玻璃板，在玻璃板上均勻地撒一層細鐵屑，細鐵屑在磁場里被磁化成“小磁針”，輕敲玻璃板使鐵屑能在磁場作用下轉動。鐵屑靜止時有規(guī)則地排列起來，顯示出磁感線的形狀。 ⑵．幾種典型磁體周圍的磁感線分布 勻強磁場 蹄形磁鐵磁場 條形磁鐵磁場 輻向磁場 圖1

6、 直線電流磁場 環(huán)形電流磁場 通電螺線管磁場 ⑶．直線電流磁場的磁感線 ①直線電流磁場的磁感線是一些以導線上各點為圓心的同心圓，這些同心圓都在跟導線垂直的平面上。 圖2 ②如何判斷直線電流的方向跟磁感線方向之間的關系──安培定則 用右手握住導線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。 ⑷環(huán)形電流磁場的磁感線 ①環(huán)形電流磁場的磁感線是一些圍繞環(huán)形導線的閉合曲線。在環(huán)形導線的中心軸線上，磁感線和環(huán)形導線的平面垂直。 圖3 ②如何判斷

7、環(huán)形電流的方向跟磁感線方向之間的關系──安培定則 安培定則 圖4 讓右手彎曲的四指和和環(huán)形電流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導線中心軸線上磁感線的方向。 ⑸．通電螺線管磁場的磁感線 ①通電螺線管外部的磁感線和條形磁鐵外部的磁感線相似，一端相當于南極，一端相當于北極。 ②通電螺線管內部的磁感線和螺線管的軸線平行，方向由南極指向北極，并和外部的磁感線連接，形成一些環(huán)繞電流的閉合曲線。通電螺線管內部的磁場比兩極處的磁場更強。 ③如何判斷通電螺線管的電流方向和它的磁感線方向之間的關系，也可用安培定則來判定：用右手握住螺線管，讓彎曲四指所指的方向和電流的方向一致，大拇指所指的方

8、向就是螺線管內部磁感線的方向。也就是說，大拇指指向通電螺線管的北極。 ⑹．電流磁場和天然磁鐵相比有何特點 ①電流磁場的有無可由通斷電來控制； ②電流磁場的極性可以由電流方向變換； ③電流磁場的強弱可由電流的大小來控制。 電流的磁場用途很廣泛，如電磁起重機、電話、電動機、發(fā)電機以及在自動控制中得到普遍應用的電磁繼電器 圖5形卡 例2．如圖5所示，A為橡膠圓盤，其盤面豎直.B為緊貼A的毛皮.在靠近盤的中軸上有一個小磁針靜止于圖示位置.當沿圖中箭頭的方向轉動把手C時，小磁針將發(fā)生什么現(xiàn)象? 解答：當轉動把手時，A盤邊緣處與毛皮摩擦而帶有負電荷，隨盤做圓周運動形成一個環(huán)形電流，電流周

9、圍產生磁場，故對小磁針有力的作用，根據安培定則可知，小磁針的N極將發(fā)生偏轉，沿圓盤的中心軸的方向上，即小磁針的N極向右，S極向左. 3．安培分子電流假說 ⑴安培認為磁性起源是在分子、原子等物質微粒內存在一種使每個物質微粒成為一個微小的磁體的環(huán)形電流，它的兩側相當于兩個磁極。這兩個磁極跟分子電流不可分割的聯(lián)系在一起,這正是磁極為什么不能以單獨的N極或S極存在的道理。 　?、拼呕膶嵸|就是分子電流取向由無序變?yōu)橛行颉? ⑶ “假說”是用來說明某種現(xiàn)象但未經實踐證實的命題。在物理定律和理論的建立過程中, “假說”常常起著很重要的作用,它是在一定的觀察、實驗的基礎上概括和抽象出來的。安培分子電流

10、的假說就是在奧斯特的實驗的啟發(fā)下,經過思維發(fā)展而產生出來的。 例3關于磁現(xiàn)象的電本質,下列說法正確的是 ( ) A．磁與電緊密聯(lián)系,有磁必有電荷,有電荷必有磁 B．不管是磁鐵的磁場還是電流的磁場都起源于運動的電荷 C．除永久磁體外,一切磁現(xiàn)象都是運動電荷產生的 D．鐵棒被磁化是因為鐵棒內分子電流取向變得大致相同 解答：一切磁場都起源于電荷的運動，磁化的實質就是分子電流取向由無序變?yōu)橛行颉９蔅D正確 4．勻強磁場 ⑴．如果磁場的某一區(qū)域里，磁感應強度的大小和方向處處相同，這個區(qū)域的磁場叫勻強磁場。 ⑵．產生方法

11、①距離很近的兩個異名磁極之間的磁場（除邊緣部分外） ②通電螺線管內部的磁場（除邊緣部分外） 　?、巯喔粢欢ň嚯x的兩個平行放置的線圈通電時，其中間區(qū)域的磁場。 ⑶．磁感線的特點 勻強磁場的磁感線是間距相等的平行直線。 ⒌磁通量 ⑴．磁感應強度B與垂直磁場方向的面積S的乘積，叫做穿過這個面的磁通量，簡稱磁通。如圖6所示 ⑵公式 Φ＝BS ⑶．當平面與磁場方向不垂直時，如圖7所示。 Φ＝BS⊥＝BScosθ 圖7 圖6 a d c b a′ 圖8 b′′

12、′′′′ d′ c′ 例4．如圖8所示,一矩形線框,從.abcd位置移動到 a′b′c′d′位置的過程中,關于穿過線框的磁通量情況下列敘述正確的是(線框平行于紙面移動) A．一直增加 B．一直減少 C．先增加后減少 D．先增加,再減少直到零,然后再增加,然后再減少 解答：由安培定則可知直導線左邊磁場向外，右邊磁場向里且靠近導線的磁場強，故線圈達到導線之前磁通量增加，bc邊越過導線到跨過一半的過程中線圈磁通量減少直到為零。之后線圈磁通量增加，全部越過導線后穿過線圈的磁通量減少，可得出結論，整個過程中穿過線圈的磁通量先增加,再減少直到零,然后再增加,

13、然后再減少，故D正確。 ⑷．物理意義 磁通量的意義可用磁感線形象地加以說明。穿過某一面的磁通量與磁感應強度B、面積S及該面與磁場方向的夾角有關。同一個平面，當它跟磁場方向垂直時，穿過它的磁感線條數最多，磁通量最大。當它跟磁場方向平行時，沒有磁感線穿過它，即穿過的磁通量為零。如果穿過兩個面的磁感線條數相等，即穿過它們的磁通量相等。 物理學中規(guī)定：穿過垂直于磁感應強度方向的單位面積的磁感線條數等于磁感應強度B。所以，穿過某個面的磁感線條數表示穿過這個面的磁通量。穿過任何閉合曲面的磁通量都為零。 ⑸．單位 在國際單位制中，磁通量的單位是韋伯，簡稱韋，符號是Wb。1Wb＝1T·m2＝1V·s

14、。 ⑹． 磁通密度 由Φ＝BS⊥得B＝　　磁感應強度B為垂直磁場方向單位面積的磁通量，故又叫磁通密度。 例5．關于磁通量,正確的說法有 ( ) A．磁通量不僅有大小而且有方向,是矢量 B．在勻強磁場中,a線圈面積比b線圈面積大,則穿過a線圈的磁通量一定比穿過b線圈的大 C．磁通量大,磁感應強度不一定大 D．把某線圈放在磁場中的M、N兩點,若放在M處的磁通量比在N處的大,則M處的磁感應強度一定比N處大 解答：磁通量是標量，磁通量大小Φ＝BS⊥＝BScosθ與B、S、θ均有關系。故C正確。

15、 【同步檢測】 1．安培分子電流假說,可以用來解釋 ( ) A．兩通電直導線間有相互作用的原因 B．通電線圈產生磁場的原因 C．永久磁體產生磁場的原因 D．鐵質物體被磁化而具有磁性的原因 2．一根長直導線中有恒定電流,下列說法中正確的是 （ ） A．此直線電流周圍的磁場不是勻強磁場 B．此磁場的磁感線是一些以導線上各點為圓心的同心圓,磁感線的疏密程度一樣 C．直線電流的方向與它的磁感線的方向之間的關系可以用安培定則來判

16、定 D．直線電流周圍的磁場是勻強磁場 3．一根軟鐵棒在磁場中被磁化.是因為 ( ) A．軟鐵棒中產生了分子電流 B．軟鐵棒中分子電流取向變得雜亂無章 第1題 C．軟鐵棒中分子電流消失了 D．軟鐵棒中分子電流取向變得大致相同 4．如圖為某磁場中的磁感線．則 （ ） A．a、b兩處磁感應強度大小不等，Ba>Bb B．a、b兩處磁感應強度大小不等，Ba

17、磁通量.正確說法是 (　　　) A．磁場中某一面積S與該處磁感應強度B的乘積叫磁通量 B．磁場中穿過某個面積的磁通量的大小,等于穿過該面積的磁感線的總條數 C．穿過任何閉合曲面的磁通量都為零 D．磁通量也是反映磁場強弱和方向的物理量 6．長直螺線管內有一個可自由轉動的小磁針,靜止時如圖所示,則螺線管中( ) 第6題 A．

18、一定通有由a到b的電流 B．一定通有由b到a的電 C．可能沒有電流流過 D．可能通有由a到b的電流 z x v O y P． 第7題 7．有一束電子流沿y軸正方向高速運動如圖所示電子流在z軸上P點處所產生的磁場方向沿 （ ） A．x軸正方向 B．x軸負方向 C．z軸正方向 D．z軸負方向 8．關于勻強

19、磁場,下列說法中正確的是 ( ) A．在某一磁場中,只要有若干處磁感應強度相同,這個區(qū)域里的磁場就是勻強磁場 B．只要磁感線是直線,該處的磁場一定是勻強磁場　　　 C．勻強磁場中的磁感線,必定是相互平行且間距相等的直線 D．距離很近的兩個異名磁極之間及通電螺線管內部靠近中間部分的磁場,都可視為勻強磁場 9.如圖所示，兩根非常靠近且互相垂直的長直導線，當通以如圖所示方向的電流時，電流所產生的磁場在導線所在平面內的哪個區(qū)域內方向是一致且向里的 （ ） A.區(qū)域I B.區(qū)域Ⅱ

20、 C.區(qū)域Ⅲ D.區(qū)域Ⅳ 10．勻強磁場的磁感線與一矩形線圈平面成α角,穿過線圈的磁通量為φ,線圈面積為S,　則磁場的磁感應強度為　　　　　　　 11．圖中,小圓圈表示導線的橫截面,圖中畫出了電流磁場的磁感線方向或N、S極,請標出電流方向 第9題 第11題 　 　 　 . 12．圖甲、乙中已知小磁針N極靜止時的指向，請畫出電源正負極. 第12題 13圖中甲、乙，已知小磁針靜止時的指向和電源正負極，請畫出導線的繞法. 第13題 14．面積的閉合導線環(huán)處于磁感應強度為的勻強磁場中，當

21、磁場與環(huán)面垂直時，穿過環(huán)面的磁通量是， _______，當導線環(huán)轉過，環(huán)面與磁場平行時，穿過環(huán)面的磁通量為_______。 15．有一矩形線圈，共N匝，面積為S，放在勻強電場中，磁感線與線圈平面成θ角，穿過這個線圈的為Φ，那么，這個磁場的磁感應強度為 ，當此線圈轉到與磁感線垂直位置時，穿過線圈的磁通量為 。 【綜合評價】 1．下列關于磁場的說法中,不正確的是 ( ) 　 A．磁場跟電場一樣,是一種物質 　 B．地球內部地磁場的磁感線,是從地理北極到地理南極 　

22、 C．沿著磁感線的方向,磁場越來越弱 　 D．磁極對磁極的作用、電流對電流的作用都是通過磁場發(fā)生的 2．某同學做奧斯特實驗時,把小磁針放在水平的通電直導線的下方,當通電后發(fā)現(xiàn)小磁針不動,稍微用手撥動一下小磁針,小磁針轉動180°后靜止不動由此可知,通電直導線的電流方向是 ( ) 　 A．.自東向西 　　B．自南向北　　C．自西向東 D．自北向南 3．電磁鐵用軟鐵做鐵芯,這是因為軟鐵

23、 ( ) A．能保持磁性 B．可被其他磁體吸收 第4題 C．去磁迅速 D．能導電 4　如圖所示,橡膠圓盤上帶有大量負電荷,當圓盤在水平面上沿逆時針方向轉動時,懸掛在圓盤邊緣上方的小磁針可能轉動的是 A．N極偏向圓心 ( ) B．S極偏向圓心 C．無論小磁針在何位置,圓盤轉動對小磁針無影響 D． A、B兩種情況都有可能 5．如圖所示.在同一平面內有四根彼此絕緣的通電直導線,四根導線中電流I1=I3

24、＞I2＞ I4要使0點處磁場增強,則應切斷哪一根導線中的電流 （ 　 ） A．切斷I1 B．切斷 I2 C．切斷I3 D．切斷I4 6．對于通有恒定電流的長而直的螺線管,下面說法中正確的是 　 ( 　 ) A．通電螺線管內部的磁場是勻強磁場 B．通電螺線管磁感線的分布都是從N極指向S極 C．放在通電螺線管內部的小磁針靜止時,N極指向通電螺線管的N極 D．通電螺線管內部的小磁針靜止時,N極指向通電螺

25、線管的S極 I4 I1 I3 I2 O. 第5題 第7題 N S 7．如圖所示,兩個圓環(huán)A、B同心放置,且半徑RA＜RB.一條磁鐵置于兩環(huán)的圓心處,且與圓環(huán)平面垂直.則A、B兩環(huán)中磁通φAφB之間的關系是 （ 　?。? A.φA＞φB B.φA＝φB C.φA＜φB D.無法確定 8．實驗室有一舊的學生直流電源,輸出端的符號模糊不清,無法辨認正、負極,某同學設計了下面的判斷電源極性的方法:在桌面上放一個小磁針,在磁針東面放螺線管,如圖所

26、示,閉合開關后,磁針指南的一端向東偏轉,下列判斷中正確的是 （ ） A．電源的A端是正極.在電源內電流由A流向B B．電源的A端是正級.在電源內電流由B流向A C．電源的B端是正極,在電源內電流由A流向B 第9題 D．電源的B 端是正極,在電源內電流由B流向A 第8題 9．鐵環(huán)上繞有絕緣的通電導線,電流方向如圖所示.則有鐵環(huán)中心O處的磁場方向為( ) A．向下 B．向上 C．垂直紙面向里 D．垂直紙面向外 10．〔2002年春招)如圖所示為

27、一種利用電磁能理制作的充氣泵的結構示意圖,其工作原理類似打點計時器,當電流從電磁鐵的接線柱a流入,吸引小磁鐵向下運動時,以下選項中正確的是 （ 　 ） 第10題 A．電磁鐵的上端為N極小磁鐵的下端為N極 B．電磁鐵的上端為S極,小磁鐵的下端為S極 C．電磁鐵的上端為N極小磁鐵的下端為S極 D．電磁鐵的上端為S極,小磁鐵的下端為N極 11．.關于磁場和磁感線的描述,下列說法正確的是 ( )

28、 A．磁感線從磁體的N極出發(fā)到磁體的S極終止 　 B．自由轉動的小磁針放在通電螺線管內部,其N極指向螺線管的北極 　 C．磁感線的方向就是磁場方向 　 D．兩條磁感線的空隙間不存在磁場 13．如圖所示,a、b、c三枚小磁針分別在通電螺線管的正上方、管內和右側,當這些小磁針靜止時,小磁針N極的指向是 （ ） A． a、b、c均向左 B

29、． a、b、c均向右　 C． a向左,b向右,c向右 D． a向右,b向左c向右 14．〔2020年北京海淀)彈簧秤下掛一條形磁棒,其中條形磁棒N極的一部分置于未通電的螺線管內,如圖所示,下列說法中正確的是 （ ） 　 A．若將a接電源正極. b接負極,彈簧秤示數將減小 　 B．若將a接電源正極. b接負極,彈簧秤示數將增大 　 C．若將b接電源正極,a接負極,彈簧秤示數將增大 第14題 　 D．若將b接電源正極,a接負極,彈簧秤示數將減小 第13題

30、 15．在某一磁場中放了兩個小磁針,發(fā)現(xiàn)

31、這兩個小磁針僅在磁場力的作用下成如圖所示的平行反向,則該磁場可能由下列哪些來產生 ( ) A．條形磁鐵 第16題 B．兩個靠得很近的異名磁極間存在的磁場 C．通電直導線 第15題 D．通電螺線管 16．如圖所示，M1與M2為兩根未被磁化的鐵棒，現(xiàn)將它們分別放置于如圖所示的位置，則被通電螺線管產生的磁場磁化后 ( ) A．M1的

32、左端為N極，M2的右端為N極 B．M1和M2右端均為N極 C．M1的右端為N極，M2的左端為N極 D．M1和M2的左端均為N極 17．矩形線圈的面積為S,置于磁感應強度為B的勻強磁場中,磁感線垂直穿過線圈,當線圈轉過1800時,線圈內的磁通量的變化量為　　　　　 18．某地的地磁場磁感應強度為B=5.×10-3T與水平方向夾角為53°，則穿過水平面內有面積S=2×102m2的平面的磁通量大小為多少? 　　19．有一根粗細均勻的軟鐵棒，其橫截面積為8cm2，將絕緣導線密繞在軟鐵棒上．當導線中通有電流時，軟鐵棒中部穿

33、過0.5cm2的橫截面積的磁通量為5.5×10-5Wb．求： 　　（1）穿過鐵棒的磁通量； 　　（2）鐵棒中間部分的磁感應強度． 第20題 20.在圖中，已知磁場的方向，試畫出產生相應磁場的電流方向 第21題 21．如圖所示,在U形的鐵芯上套有兩個螺線管.問螺線管如何與電源相連,才能使小磁針的指向如圖。試在圖上用實線畫出連接圖,并且要求串聯(lián)。 【知能準備】 1．假想曲線 磁場方向 密集 閉合曲線 發(fā)出 S極 相交 相切 2．大小和方向 勻強磁場 3．磁通量 Φ＝BS⊥＝BScosθ 韋伯 等于 磁通

34、密度 4．環(huán)形電流 磁極 【同步檢測】 1．CD 2．AC　　3．D　　4．AD　5．BC．　6．A　7．B　8．CD　9．A　　10． φ/Ssinθ 11．上出下入 上入下出 內出外入 12．甲：左負右正，乙：上正下負 13．略 14． 0 15． Φ/Ssinθ Φ/sinθ 【綜合評價】 1．BC　　2．A　　3．C　　4．A　　5．D　　6． A C　 7．A　　　8．C　　9．A　10．D　11．BC　　12．　　13．C　　14．AC　　15．ACD　　16．A　　17．2BS　　18．0.8Wb　 19．（1） ?。?）1.1T 20． (1)左進右出；(2)從上向下；(3) 下進上出；(4)逆時針；(5)從下向上. 21.略