第八章 學(xué)案39 (2)

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1、江蘇省江浦高級中學(xué)2013屆高三物理第一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案 第八章　磁　場 學(xué)案39 磁場及其描述 一、概念規(guī)律題組 1．地球是一個大磁體：①在地面上放置一個小磁針，小磁針的南極指向地磁場的南極；②地磁場的北極在地理南極附近；③赤道附近地磁場的方向和地面平行；④北半球地磁場方向相對地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁場方向都是和地面平行的．以上關(guān)于地磁場的描述正確的是(　　) A．①②④ B．②③④ C．①⑤ D．②③ 2．(2010·蘇北高二教學(xué)質(zhì)量聯(lián)合調(diào)研)關(guān)于通電直導(dǎo)線周圍磁場的磁感線分布，下圖中正確的是(　　) 3．下列關(guān)于磁感應(yīng)

2、強(qiáng)度的方向的說法中，正確的是(　　) A．某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是一小段通電導(dǎo)體放在該處時所受磁場力的方向 B．小磁針N極受磁場力的方向就是該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 C．垂直于磁場放置的通電導(dǎo)線的受力方向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 D．磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場方向 4．有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度的下列說法中，正確的是(　　) A．磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來表示磁場強(qiáng)弱的物理量 B．若有一小段通電導(dǎo)體在某點(diǎn)不受磁場力的作用，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零 C．若有一小段長為L，通以電流為I的導(dǎo)體，在磁場中某處受到的磁場力為F，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小一定是 D．由定義式B＝可知，電流強(qiáng)度I越大，導(dǎo)

3、線L越長，某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就越小 二、思想方法題組 5．當(dāng)接通電源后，小磁針A的指向如圖1所示，則(　　) A．小磁針B的N極向紙外轉(zhuǎn) B．小磁針B的N極向紙里轉(zhuǎn) C．小磁針B不轉(zhuǎn)動 D．因電流未標(biāo)出，所以無法判斷小磁針B如何轉(zhuǎn)動 6．如圖2所示，框架面積為S，框架平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場方向垂直，則穿過平面的磁通量的情況是(　　) A．如圖所示位置時等于BS B．若使框架繞OO′轉(zhuǎn)過60°角，磁通量為BS C．若從初始位置轉(zhuǎn)過90°角，磁通量為零 D．若從初始位置轉(zhuǎn)過180°角，磁通量變化為2BS 一、磁感線的特點(diǎn) 磁感線 電場線 相 似 點(diǎn)

4、 引入目的 疏密意義 切線方向 是否相交 不同點(diǎn) 【例1】 (廣東高考)磁體之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的．對磁場認(rèn)識正確的是(　　) A．磁感線有可能出現(xiàn)相交的情況 B．磁感線總是由N極出發(fā)指向S極 C．某點(diǎn)磁場的方向與放在該點(diǎn)小磁針靜止時N極所指方向一致 D．若在某區(qū)域內(nèi)通電導(dǎo)線不受磁場力的作用，則該區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零 二、對磁感應(yīng)強(qiáng)度B的理解及磁感應(yīng)強(qiáng)度B的疊加 1．磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場本身決定，就像電場強(qiáng)度由電場本身決定一樣，跟該位置放不放通電導(dǎo)線無關(guān)，因此不能根據(jù)公式B＝說B與F成正比，與IL成反比． 2．磁感應(yīng)強(qiáng)度B的定義式也是

5、其度量式，但用來測量的小段通電導(dǎo)線必須垂直放入磁場，如果小段通電導(dǎo)線平行放入磁場，則所受安培力為零，但不能說該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零． 3．磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，其方向為放入其中的小磁針靜止時N極的指向． 4．磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場強(qiáng)度E的比較 電場強(qiáng)度E是描述電場強(qiáng)弱的物理量，磁感應(yīng)強(qiáng)度B是描述磁場強(qiáng)弱的物理量．這兩個物理量比較如下表所示： 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 電場強(qiáng)度E 物理意義 定義式 方向 大小決定因素 場的疊加 單位 【例2】 下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的說法，正確的是(　　) A．通電導(dǎo)線受磁場

6、力大的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大 B．通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度大的地方受力一定大 C．放在勻強(qiáng)磁場中各處的通電導(dǎo)線，受力大小和方向處處相同 D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向跟放在磁場中的通電導(dǎo)線受力的大小和方向無關(guān) [針對訓(xùn)練1]　關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，下列說法中正確的是(　　) A．磁場中某點(diǎn)B的大小，跟放在該點(diǎn)的試探電流元的情況有關(guān) B．磁場中某點(diǎn)B的方向，跟放在該點(diǎn)的試探電流元所受磁場力方向一致 C．在磁場中某點(diǎn)的試探電流元不受磁場力作用時，該點(diǎn)B值大小為零 D．在磁場中磁感線越密集的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大 【例3】 如圖3所示，兩根相互平行的長直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流I1和I2，且I

7、1>I2；a、b、c、d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點(diǎn)且a、b、c與兩導(dǎo)線共面；b點(diǎn)在兩導(dǎo)線之間，b、d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直．磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的點(diǎn)是(　　) A．a(chǎn)點(diǎn) B．b點(diǎn) C．c點(diǎn) D．d點(diǎn) [針對訓(xùn)練2]　如圖4所示，一根通電直導(dǎo)線垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 T的勻強(qiáng)磁場中，在以導(dǎo)線截面的中心為圓心，r為半徑的圓周上有a、b、c、d四個點(diǎn)．已知a點(diǎn)的實際磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，則下列敘述正確的是(　　) A．直導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向里 B．b點(diǎn)的實際磁感應(yīng)強(qiáng)度為 T，方向斜向上，與B的夾角為45° C．c點(diǎn)的實際磁感應(yīng)強(qiáng)度也為0 D．d點(diǎn)的實際磁感應(yīng)強(qiáng)度與

8、b點(diǎn)相同 三、安培定則的應(yīng)用及磁場方向的確定 【例4】 如圖5所示，直導(dǎo)線AB、螺線管C、電磁鐵D三者相距較遠(yuǎn)，它們的磁場互不影響，當(dāng)開關(guān)S閉合后，則小磁針的北極N(黑色一端)指示出磁場方向正確的是(　　) A．a(chǎn)、c B．b、c C．c、d D．a(chǎn)、d [針對訓(xùn)練3]為了解釋地球的磁性，19世紀(jì)安培假設(shè)：地球的磁場是由繞過地心的軸的環(huán)形電流I引起的．在下列四個圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是(　　) 【例5】 如圖8所示，矩形線圈有N匝，面積大小為S，放在水平面內(nèi)，加一個豎直向下的范圍較大的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則穿過

9、平面的磁通量是多少？若使線圈繞ab邊轉(zhuǎn)過60°，則穿過線圈平面的磁通量是多少？若線圈繞ab邊轉(zhuǎn)過180°，則穿過線圈的磁通量改變了多少？ 【基礎(chǔ)演練】 1．關(guān)于磁場和磁感線的描述，下列說法中正確的是(　　) A．磁感線從磁體的N極出發(fā)，終止于S極 B．磁場的方向就是通電導(dǎo)體在磁場中某點(diǎn)受磁場作用力的方向 C．沿磁感線方向，磁場逐漸減弱 D．在磁場強(qiáng)的地方同一通電導(dǎo)體受的安培力可能比在磁場弱的地方受的安培力小 2．關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念，以下說法中正確的是(　　) A．電流元IL在磁場中受力為F，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定等于 B．電流元IL在磁場中受力為F，則磁感應(yīng)強(qiáng)度

10、B可能大于或等于 C．磁場中電流元受力大的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大 D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向跟放在磁場中的通電導(dǎo)線，受力的大小和方向無關(guān) 3．如圖9所示為通電螺線管的縱剖面圖，“”和“⊙”分別表示導(dǎo)線中的電流垂直紙面流進(jìn)和流出，圖中四個小磁針(涂黑的一端為N極)靜止時的指向一定畫錯了的是(　　) A．a(chǎn) B．b C．c D．d 4．如圖10所示為某種用來束縛原子的磁場的磁感線分布情況，以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿z軸正方向磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小的變化最有可能為(　　) 5．如圖11所示，在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，水平放置著一根長直導(dǎo)線，電流方向垂直紙面向外，

11、a、b、c、d是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點(diǎn)，在這四點(diǎn)中(　　) A．a(chǎn)、b兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同 B．c、d兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 C．a(chǎn)點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大 D．b點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大 6．兩根通電的長直導(dǎo)線平行放置，電流分別為I1和I2，電流的方向如圖12所示．在與導(dǎo)線垂直的平面上有a、b、c、d四點(diǎn)，其中a、b在導(dǎo)線橫截面連線的延長線上，c、d在導(dǎo)線橫截面連線的垂直平分線上．則導(dǎo)體中的電流在這四點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的是(　　) A．a(chǎn)點(diǎn) B．b點(diǎn) C．c點(diǎn) D．d點(diǎn) 7．19世紀(jì)20年代，以塞貝克(數(shù)學(xué)家)為代表的科學(xué)家已認(rèn)識到：溫度差會引

12、起電流，安培考慮到地球自轉(zhuǎn)造成了太陽照射后正面與背面的溫度差，從而提出如下假設(shè)：地球磁場是由繞地球的環(huán)形電流引起的，則該假設(shè)中的電流方向是(　　) (注：磁子午線是地球磁場N極與S極在地球表面的連線) A．由西向東垂直磁子午線 B．由東向西垂直磁子午線 C．由南向北沿子午線 D．由赤道向兩極沿子午線 8．取兩個完全相同的長導(dǎo)線，用其中一根繞成如圖13(a)所示的螺線管，當(dāng)該螺線管中通以電流強(qiáng)度為I的電流時，測得螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，若將另一根長導(dǎo)線對折后繞成如圖(b)所示的螺線管，并通以電流強(qiáng)度也為I的電流時，則在螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為(　　) A

13、．0 B．0.5B C．B D．2B 學(xué)案39　磁場及其描述 【課前雙基回扣】 1．D　2.A 3．BD　[磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向表示該點(diǎn)磁場的方向，磁場方向也就是小磁針N極受力的方向．但電流受力的方向不代表磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場的方向．] 4．A　[磁感應(yīng)強(qiáng)度的引入目的就是用來描述磁場強(qiáng)弱，因此選項A是正確的；磁感應(yīng)強(qiáng)度是與電流I和導(dǎo)線長度L無關(guān)的物理量，且B＝中的B、F、L相互垂直，所以選項B、C、D皆是錯誤的．] 5．A　[根據(jù)通電螺線管的磁場與小磁針的相互作用情況可以判斷：螺線管的左邊應(yīng)該是S極．再根據(jù)安培定則，右手握住螺線管，大拇指指向螺線管的N極

14、，其余四指的方向就是通電螺線管中的電流方向，即電流從左邊流入，右邊流出，如右圖所示． 再根據(jù)安培定則判知小磁針B所在處的磁場方向垂直紙面向外，所以知小磁針B的N極向紙外轉(zhuǎn)．] 6．ABCD　[在題圖所示的位置時，磁感線與線框平面垂直，Φ＝BS.當(dāng)框架繞OO′軸轉(zhuǎn)過60°時可以將圖改畫成側(cè)視圖如右圖所示 Φ＝BS⊥＝BS·cos 60°＝BS.轉(zhuǎn)過90°時，線框由磁感線垂直穿過變?yōu)槠叫?，Φ?.線框轉(zhuǎn)過180°時，磁感線仍然垂直穿過線框，只不過穿過方向改變了．因而Φ1＝BS，Φ2＝－BS，ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS.綜上所述，A、B、C、D都正確．] 思維提升 1．磁感線與電

15、場線一樣是為了形象地描述磁場而人為引入的，實際上并不存在，但能說明磁場的強(qiáng)弱與方向．注意磁感線是閉合曲線． 2．磁場的方向既該處小磁針靜止時N極指向，或N極受力方向．或為該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向，三種表述是一致的． 3．公式B＝是磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式，B的大小取決于磁場本身，與該處有無電流無關(guān)． 4．右手螺旋定則也叫安培定則，是用來判斷電流的磁場方向．右手定則則是判斷導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向． 5．磁通量Φ＝BS，B⊥S，意義為穿過某個面的磁感線條數(shù)的多少． 【核心考點(diǎn)突破】 例1 C　[磁感線是人為畫出的、描述磁場的曲線，不相交，故選項A錯誤；由于是閉合曲線，在磁體外部是由

16、N極指向S極，在內(nèi)部是由S極指向N極，故選項B錯誤；若導(dǎo)線與磁場方向平行，則導(dǎo)線不受磁場力的作用，選項D錯誤；故本題正確選項為C.] [規(guī)范思維]　磁感線和電場線的特性有相似之處，都能表示場的強(qiáng)弱和方向，但也有不同：電荷周圍的電場線是不閉合的，磁感線是閉合的． 例2　D　[磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向由磁場本身決定，與通電導(dǎo)線的受力及方向都無關(guān)，故選項A錯誤，選項D正確．通電導(dǎo)線在磁場中受力的大小不僅與磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，而且與通電導(dǎo)線的取向有關(guān)，故選項B錯誤．雖然勻強(qiáng)磁場中磁感應(yīng)強(qiáng)度處處相等，但當(dāng)導(dǎo)線在各個位置的方向不同時，磁場力是不相同的(導(dǎo)線與磁場垂直時所受磁場力最大，與磁場平行時所

17、受磁場力為0)，而選項C中沒有說明導(dǎo)線在各個位置的取向是否相同，所以選項C錯誤．] [規(guī)范思維]　磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度只取決于磁場本身，與試探電流元無關(guān)，正如電場中的電場強(qiáng)度與檢驗電荷無關(guān)一樣，是磁場本身的屬性．類似的物理量還有速度、加速度、電阻、電容、電勢差等． 規(guī)律：凡是用比值定義的物理量都和定義式中的物理量無必然聯(lián)系． 例3　C　[由于I1>I2，且離導(dǎo)線越遠(yuǎn)產(chǎn)生的磁場越弱，在a點(diǎn)I1產(chǎn)生的磁場比I2產(chǎn)生的磁場要強(qiáng)，A錯，同理，C對．I1與I2在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向相同，合成后不可能為零，B錯．d點(diǎn)兩電流產(chǎn)生的磁場B1、B2不共線，合磁場不可能為0，D錯．] [規(guī)范思維]　磁感應(yīng)強(qiáng)度是

18、矢量，其合成同樣遵守平行四邊形定則，即先根據(jù)安培定則判斷每條導(dǎo)線在某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向，然后根據(jù)平行四邊形定則進(jìn)行合成． 例4　A　[根據(jù)安培定則判斷出：(1)AB直導(dǎo)線在小磁針a所在位置垂直紙面向外，所以磁針a的N極指向正確；(2)C左側(cè)為N極，內(nèi)部磁場向左，所以磁針c的N極指向正確，磁針b的N極指向不對；(3)D左為S極，右為N極，所以磁針d的N極指向不正確．] [規(guī)范思維]　(1)電流的磁場分布于三維空間，用安培定則時要注意磁場的空間性． (2)小磁針在磁場中靜止時，北極指向與磁場方向一致，在此要特別注意螺線管內(nèi)部的磁場方向． 例5 BS　BS　2BS 解析　由磁通量的

19、定義可知Φ1＝BS 繞ab邊轉(zhuǎn)過60°后的磁通量為Φ2＝BScos 60°＝BS 繞ab邊轉(zhuǎn)過180°后的磁通量為Φ3＝－BS 磁通量的改變量為ΔΦ＝|Φ3－Φ1|＝2BS. [規(guī)范思維]　磁通量的大小直接用公式Φ＝BScos θ求解即可，應(yīng)特別注意θ角的大小及Φ的正負(fù)號． [針對訓(xùn)練] 1．D　2.AB　3.B 思想方法總結(jié) 1．在運(yùn)用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時應(yīng)分清“因”和“果”，在判定直線電流的磁場方向時，大拇指指“原因”——電流方向，四指指“結(jié)果”——磁場繞向；在判定環(huán)形電流磁場方向時，四指指“原因”——電流繞向，大拇指指“結(jié)果”——環(huán)內(nèi)沿中心軸線的磁感

20、線方向． 2．類比法是物理學(xué)中常用的一種研究問題的方法，如萬有引力與庫侖力類比，將磁極間相互作用類比于電荷間相互作用，將磁極間的作用定量計算，命題視角新穎，對學(xué)生類比推理、遷移應(yīng)用能力要求較高． 3．(1)在磁通量Φ＝BS的公式中，S為垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向上的有效面積，要正確理解Φ，B，S三者之間的關(guān)系．線圈的面積發(fā)生變化時磁通量是不一定發(fā)生變化的，如圖所示，當(dāng)線圈面積由S1變?yōu)镾2時，磁通量并沒有變化． (2)在空間有磁感線穿過線圈S，S外沒有磁場，若增大S，則Φ不變． (3)若在所研究的面積內(nèi)有不同方向的磁場時，應(yīng)將磁場合成后，用合磁場根據(jù)Φ＝BS去求磁通量． (4)磁通量

21、為標(biāo)量，其正、負(fù)表示針對于某個平面的穿入或穿出． 【課時效果檢測】 1．D　2.BD　3.AB　4.C　5.BD 6．AB　[由安培定則知a、b兩處I1和I2形成的磁場方向共線反向，若再滿足大小相等，則Ba＝0或Bb＝0，而c、d兩處，I1和I2形成的磁場方向不共線，故合磁感應(yīng)強(qiáng)度不可能為零．] 7．B　[地磁N極在地理南極附近，地磁S極在地理北極附近，地磁場磁感線在地球內(nèi)部由北極指向南極，則由安培定則環(huán)形電流方向判斷電流方向為由東向西垂直磁子午線，故選項B正確．] 8．A　[若對折導(dǎo)線，則順時針方向電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度與逆時針方向電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和為零，故選項A正確．] 7