2020_2021学年高中物理第三章磁场3几种常见的磁澄件新人教版选修3_1202103181208

1、3几种常见的磁场 必备知识必备知识自主学习自主学习 一、磁感线一、磁感线 【情境思考情境思考】 如何形象地描述既看不到如何形象地描述既看不到, ,也摸不着的磁场也摸不着的磁场? ? 提示提示: :用磁感线来形象地描述磁场。用磁感线来形象地描述磁场。 1.1.内涵内涵: :用来形象描述磁场的用来形象描述磁场的_的曲线。的曲线。 2.2.特点特点: : (1)(1)磁感线的疏密表示磁场的强弱。磁感线的疏密表示磁场的强弱。 (2)(2)磁感线上每一点的磁感线上每一点的_就是该点的磁场方向。就是该点的磁场方向。 (3)(3)磁感线是磁感线是_曲线曲线, ,在磁体外部由在磁体外部由_到到_,_,在磁体内

2、部由在磁体内部由S S极到极到_。 (4)(4)磁感线在空间不磁感线在空间不_,_,不不_,_,也不也不_。 切线方向切线方向 闭合的闭合的N N极极S S极极N N极极 相交相交相切相切中断中断 假想假想 二、电流的磁场与安培定则二、电流的磁场与安培定则 【情境思考情境思考】 如何判断电流周围磁场的方向如何判断电流周围磁场的方向? ? 提示提示: :安培定则安培定则( (或右手螺旋定则或右手螺旋定则) )。 1.1.直线电流的磁场直线电流的磁场: : (1)(1)安培定则安培定则: :右手握住导线右手握住导线, ,让伸直的拇指所指的方向与让伸直的拇指所指的方向与_方向一致方向一致, , _所

3、指的方向就是磁感线环绕的方向。所指的方向就是磁感线环绕的方向。 (2)(2)磁感线分布。磁感线分布。 电流电流 弯曲的四指弯曲的四指 2.2.环形电流的磁场环形电流的磁场: : (1)(1)安培定则安培定则: :让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致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伸直的拇指所指的方 向就是环形电流向就是环形电流_磁感线的方向。磁感线的方向。 (2)(2)磁感线分布。磁感线分布。 轴线上轴线上 3.3.通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场: : (1)(1)安培定则安培定则: :用右手握住螺线管用右手握住螺线管, ,让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致让

4、弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致, , 伸直的拇指所指的方向就是螺线管伸直的拇指所指的方向就是螺线管_磁感线的方向。磁感线的方向。 (2)(2)磁感线的分布磁感线的分布: : 中心轴线上中心轴线上 三、安培分子电流假说三、安培分子电流假说 【情境思考情境思考】 为了解释磁现象为了解释磁现象, ,安培提出什么观点安培提出什么观点? ? 提示提示: :安培分子电流假说。安培分子电流假说。 1.1.安培分子电流假说的内容安培分子电流假说的内容: :安培认为安培认为, ,在原子、分子等物质微粒的内部在原子、分子等物质微粒的内部, ,存在存在 着一种环形电流着一种环形电流_。分子电流使每个物质微粒都

5、成为微小的磁体。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。它的两侧相当于两个磁极。 分子电流分子电流 2.2.安培分子电流假说对一些磁现象的解释安培分子电流假说对一些磁现象的解释: : (1)(1)磁化现象磁化现象: :软铁棒未被磁化时软铁棒未被磁化时, ,内部分子电流取向内部分子电流取向_,_,对外不显磁性对外不显磁性; ; 当铁棒受到外界磁场作用时当铁棒受到外界磁场作用时, ,各分子电流取向各分子电流取向_,_,两端对外显示磁性两端对外显示磁性, ,软软 铁棒被磁化。铁棒被磁化。 (2)(2)磁体的消磁磁体的消磁: :磁体在磁体在_,_,分子电流取向又变得杂乱无

6、章分子电流取向又变得杂乱无章, ,磁磁 体的磁性消失。体的磁性消失。 3.3.磁现象的本质磁现象的本质: :安培分子电流假说揭示了安培分子电流假说揭示了_,_,都是由原子内部带电都是由原子内部带电 粒子不停地运动产生的。粒子不停地运动产生的。 杂乱无章杂乱无章 大致相同大致相同 高温或猛烈撞击下高温或猛烈撞击下 磁场的起源磁场的起源 四、匀强磁场与磁通量四、匀强磁场与磁通量 1.1.匀强磁场匀强磁场: : (1)(1)内涵内涵: :强弱、方向强弱、方向_的磁场。的磁场。 (2)(2)磁感线特点磁感线特点: :一组带箭头的一组带箭头的_平行直线。平行直线。 2.2.磁通量磁通量: : (1)(1

7、)内涵内涵: :匀强磁场中磁感应强度匀强磁场中磁感应强度B B与和磁场方向垂直的平面面积与和磁场方向垂直的平面面积S S的的_。 (2)(2)表达式表达式:_,:_,单位单位: :韦伯韦伯, ,简称韦简称韦, ,符号符号Wb, _Wb, _。 (3)(3)物理意义物理意义: :可表示穿过某一面积的磁感线的可表示穿过某一面积的磁感线的_。 处处相同处处相同 等间距等间距 乘积乘积 =BS=BS1 Wb=1 Tm1 Wb=1 Tm2 2 净条数净条数 3.3.下列说法中正确的是下列说法中正确的是:_:_。 磁感线是闭合的曲线磁感线是闭合的曲线, ,没有起点和终点没有起点和终点 磁感线可以用细铁屑来

8、显示磁感线可以用细铁屑来显示, ,因此是真实存在的因此是真实存在的 通电螺线管周围的磁场类似于条形磁铁周围的磁场通电螺线管周围的磁场类似于条形磁铁周围的磁场 磁感线分布较密的地方磁感线分布较密的地方, ,同一试探电流所受的磁场力也越大同一试探电流所受的磁场力也越大 某一面积上的磁通量表示穿过此面积的磁感线的净条数某一面积上的磁通量表示穿过此面积的磁感线的净条数 根据安培分子电流假说可知根据安培分子电流假说可知, ,磁体内分子电流总是存在的磁体内分子电流总是存在的, ,因此因此, ,任何磁体都任何磁体都 不会失去磁性不会失去磁性 【易错辨析易错辨析】 (1)(1)在磁场中磁感线越密集的地方在磁场

9、中磁感线越密集的地方, ,磁感应强度越大。磁感应强度越大。( )( ) (2)(2)相邻两条磁感线之间的空白区域磁感应强度为零。相邻两条磁感线之间的空白区域磁感应强度为零。( )( ) (3)(3)在匀强磁场中面积越大在匀强磁场中面积越大, ,磁通量一定越大。磁通量一定越大。( )( ) (4)(4)磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁通量。磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁通量。( )( ) (5)(5)磁通量不仅有大小而且有方向磁通量不仅有大小而且有方向, ,所以是矢量。所以是矢量。( )( ) 关键能力关键能力合作学习合作学习 知识点一磁场与安培定则知识点一磁场与安培定则 1.1.常见磁体

10、磁场的磁感线分布常见磁体磁场的磁感线分布: : 2.2.磁感线与静电场的电场线的比较磁感线与静电场的电场线的比较: : 比较项目比较项目磁感线磁感线静电场的电场线静电场的电场线 不同点不同点闭合曲线闭合曲线 始于正电荷或无穷远处始于正电荷或无穷远处, ,止于负电荷止于负电荷 或无穷远处或无穷远处, ,不闭合的曲线不闭合的曲线 相相 同同 点点 方向方向 线上各点的切线方向线上各点的切线方向 就是该点的磁场方向就是该点的磁场方向 线上各点的切线方向就是该点的电线上各点的切线方向就是该点的电 场方向场方向 疏密疏密表示磁场强弱表示磁场强弱表示电场强弱表示电场强弱 特点特点 在空间中不相交、不在空间

11、中不相交、不 相切、不中断相切、不中断 除电荷处外除电荷处外, ,在空间中不相交、不相在空间中不相交、不相 切、不中断切、不中断 3.3.电流的磁场与安培定则电流的磁场与安培定则: : 分分 类类 通电直导线通电直导线通电螺线管通电螺线管环形电流环形电流 特特 点点 无磁极、非无磁极、非 匀强匀强, ,且距导且距导 线越远处磁线越远处磁 场越弱场越弱 与条形磁铁与条形磁铁 的磁场相似的磁场相似, , 管内为匀强管内为匀强 磁场且磁场磁场且磁场 最强最强, ,管外为管外为 非匀强磁场非匀强磁场 环形电流的两侧是环形电流的两侧是N N极和极和S S极极, ,且离且离 圆环中心越远圆环中心越远, ,

12、磁场越弱磁场越弱 分类分类通电直导线通电直导线通电螺线管通电螺线管环形电流环形电流 安培定则安培定则 立体图立体图 分类分类通电直导线通电直导线通电螺线管通电螺线管环形电流环形电流 横截面图横截面图 纵截面图纵截面图 【问题探究问题探究】 20192019年年6 6月月1010日据英国日据英国科学新闻科学新闻周刊网站报道周刊网站报道, ,一个国际研究团队在最新一一个国际研究团队在最新一 期期科学科学杂志撰文指出杂志撰文指出, ,他们首次在两个星系团之间他们首次在两个星系团之间“看到看到”了磁场了磁场, ,这一发这一发 现表明现表明, ,宇宙中一些大尺度结构已被磁化。宇宙中一些大尺度结构已被磁化

13、。 (1)(1)类比电场的研究方法类比电场的研究方法, ,为了形象地研究磁场为了形象地研究磁场, ,可以引入什么概念可以引入什么概念? ? 提示提示: :磁感线。磁感线。 (2)(2)通电导线周围磁场方向的判断依据是什么通电导线周围磁场方向的判断依据是什么? ? 提示提示: :安培定则安培定则( (或右手螺旋定则或右手螺旋定则) )。 【典例示范典例示范】 【典例典例】(2020(2020厦门高二检测厦门高二检测) )关于磁感线关于磁感线, ,下列说法正确的是下列说法正确的是 ( () ) A.A.磁感线可以表示磁场的方向和强弱磁感线可以表示磁场的方向和强弱 B.B.磁感线从磁体的磁感线从磁体

14、的N N极出发极出发, ,终止于磁体的终止于磁体的S S极极 C.C.磁铁能产生磁场磁铁能产生磁场, ,电流不能产生磁场电流不能产生磁场 D.D.同一磁场的两条磁感线可能相交同一磁场的两条磁感线可能相交 【解析解析】选选A A。磁感线可以表示磁场的方向和强弱。磁感线可以表示磁场的方向和强弱, ,磁感线上任意一点的切线方磁感线上任意一点的切线方 向表示磁场的方向向表示磁场的方向, ,疏密表示强弱疏密表示强弱, ,故故A A正确正确; ;磁感线在磁体外部从磁感线在磁体外部从N N极到极到S S极极, ,内内 部从部从S S极到极到N N极极, ,是闭合的曲线是闭合的曲线, ,故故B B错误错误;

15、;电流和磁铁都能产生磁场电流和磁铁都能产生磁场, ,故故C C错误错误; ;因因 为同一点的磁场方向是确定的为同一点的磁场方向是确定的, ,同一磁场的两条磁感线不可能相交同一磁场的两条磁感线不可能相交, ,故故D D错误。错误。 【素养训练素养训练】 1.1.各选项图中给出磁铁及通电导线周围部分磁感线分布情况各选项图中给出磁铁及通电导线周围部分磁感线分布情况, ,正确的是正确的是( () ) 【解析解析】选选B B。条形磁铁在磁体外部磁感线是从。条形磁铁在磁体外部磁感线是从N N极出发回到极出发回到S S极极, ,磁体内部磁感磁体内部磁感 线是从线是从S S极出发回到极出发回到N N极极, ,

16、故故A A错误。马蹄形磁铁的磁感线是从错误。马蹄形磁铁的磁感线是从N N极出发回到极出发回到S S极极, , 故故B B正确。根据右手定则可知螺线管左侧为正确。根据右手定则可知螺线管左侧为S S极极, ,右侧为右侧为N N极极, ,在螺线管内部的磁在螺线管内部的磁 感线从左侧指向右侧感线从左侧指向右侧, ,故故C C错误。根据右手定则可知通电直导线产生的磁场从上错误。根据右手定则可知通电直导线产生的磁场从上 往下看应该是逆时针往下看应该是逆时针, ,故故D D错误。错误。 2.2.某同学做奥斯特实验时某同学做奥斯特实验时, ,把小磁针放在水平的通电直导线的下方把小磁针放在水平的通电直导线的下方

17、, ,通电后发现通电后发现 小磁针不动小磁针不动, ,稍微用手拨动一下小磁针稍微用手拨动一下小磁针, ,小磁针转动小磁针转动180180后静止不动后静止不动, ,由此可知由此可知, , 通电直导线产生的磁场方向是通电直导线产生的磁场方向是( () ) A.A.自东向西自东向西B.B.自南向北自南向北 C.C.自西向东自西向东D.D.自北向南自北向南 【解析解析】选选D D。由于地球磁场的作用。由于地球磁场的作用, ,小磁针静止时小磁针静止时N N极指向地球的北极极指向地球的北极, ,如果通如果通 电导线是南北方向放置的电导线是南北方向放置的, ,则不论电流方向指向南还是指向北则不论电流方向指向

18、南还是指向北, ,小磁针静止时将小磁针静止时将 偏离南北方向而指向东西方向偏离南北方向而指向东西方向, ,即磁针转动的角度接近即磁针转动的角度接近9090; ;如果通电导线是东如果通电导线是东 西方向放置西方向放置, ,通以由东向西的电流通以由东向西的电流, ,通电导线在其下方产生的磁场方向向南通电导线在其下方产生的磁场方向向南, ,与与 地球磁场的方向相反地球磁场的方向相反, ,则小磁针用手轻轻拨动一下则小磁针用手轻轻拨动一下, ,北极静止时北极静止时N N极由指向北方极由指向北方 变为指向南边变为指向南边; ;如果通以由西向东的电流如果通以由西向东的电流, ,通电导线在其下方产生的磁场方向

19、向通电导线在其下方产生的磁场方向向 北北, ,与地球磁场的方向相同与地球磁场的方向相同, ,则小磁针指向不变则小磁针指向不变, ,故故A A、B B、C C错误错误,D,D正确。正确。 【加固训练加固训练】 1.1.四根等长且相互平行的通电长直导线四根等长且相互平行的通电长直导线a a、b b、c c、d d的位置如图所示的位置如图所示,abcd,abcd为一为一 个正方形个正方形, ,通过每根导线的电流均为通过每根导线的电流均为I,I,方向如图所示。下列分析正确的是方向如图所示。下列分析正确的是 ( () ) A.A.导线导线a a受到的安培力方向由受到的安培力方向由a a指向指向c c B

20、.B.导线导线b b受到的安培力方向由受到的安培力方向由d d指向指向b b C.C.导线导线c c、d d受到的安培力方向相同受到的安培力方向相同 D.D.导线导线a a、b b连线中点处的磁感应强度为零连线中点处的磁感应强度为零 【解析解析】选选B B。由安培定则知。由安培定则知:b:b、d d在在a a处产生的磁场方向与处产生的磁场方向与acac垂直指向左下垂直指向左下 方方,c,c在在a a处产生的磁场方向与处产生的磁场方向与acac垂直指向右上方垂直指向右上方, ,根据左手定则知导线根据左手定则知导线a a受到的受到的 安培力方向由安培力方向由c c指向指向a,a,故故A A错误错误

21、; ;由安培定则知由安培定则知:a:a、c c在在b b处产生的磁场方向与处产生的磁场方向与bdbd 垂直指向右下方垂直指向右下方,d,d在在b b处产生的磁场方向与处产生的磁场方向与bdbd垂直指向左上方垂直指向左上方, ,根据左手定则根据左手定则 知导线知导线b b受到的安培力方向由受到的安培力方向由d d指向指向b,b,故故B B正确正确; ;由上面的分析知由上面的分析知: :导线导线c c受到的受到的 安培力方向安培力方向a a指向指向c,c,导线导线d d受到的安培力方向由受到的安培力方向由b b指向指向d,d,方向不相同方向不相同, ,故故C C错误错误; ; 导线导线a a、b

22、b在连线中点处的磁感应强度大小相等、方向相反在连线中点处的磁感应强度大小相等、方向相反, ,而导线而导线c c、d d在在a a、b b 连线中点处的磁感应强度大小相等、方向不相反连线中点处的磁感应强度大小相等、方向不相反, ,所以导线所以导线a a、b b连线中点处的连线中点处的 磁感应强度不为零磁感应强度不为零, ,故故D D错误。错误。 2.2.如图所示如图所示, ,圆环上带有大量的负电荷圆环上带有大量的负电荷, ,当圆环沿顺时针方向转动时当圆环沿顺时针方向转动时,a,a、b b、c c三三 枚小磁针都要发生转动枚小磁针都要发生转动, ,以下说法正确的是以下说法正确的是( () ) A.

23、aA.a、b b、c c的的N N极都向纸里转极都向纸里转 B.bB.b的的N N极向纸外转极向纸外转, ,而而a a、c c的的N N极向纸里转极向纸里转 C.bC.b、c c的的N N极都向纸里转极都向纸里转, ,而而a a的的N N极向纸外转极向纸外转 D.bD.b的的N N极向纸里转极向纸里转, ,而而a a、c c的的N N极向纸外转极向纸外转 【解析解析】选选B B。由于圆环带负电荷。由于圆环带负电荷, ,故当圆环沿顺时针方向转动时故当圆环沿顺时针方向转动时, ,等效电流的等效电流的 方向为逆时针方向为逆时针, ,由安培定则可判断环内磁场方向垂直纸面向外由安培定则可判断环内磁场方向

24、垂直纸面向外, ,环外磁场方向垂环外磁场方向垂 直纸面向内直纸面向内, ,磁场中某点的磁场方向即是放在该点的小磁针静止时磁场中某点的磁场方向即是放在该点的小磁针静止时N N极的指向极的指向, , 所以所以b b的的N N极向纸外转极向纸外转,a,a、c c的的N N极向纸里转。极向纸里转。 知识点二磁通量知识点二磁通量 1.1.磁通量的计算磁通量的计算: : (1)(1)公式公式:=BS:=BS。 (2)(2)适用条件。适用条件。 匀强磁场匀强磁场; ; 磁感线与平面垂直。当平面与磁场方向不垂直时磁感线与平面垂直。当平面与磁场方向不垂直时, ,穿过平面的磁通量可用平穿过平面的磁通量可用平 面在

25、垂直于磁场面在垂直于磁场B B的方向的投影面积进行计算的方向的投影面积进行计算, ,即即=BS=BS 。 。 2.2.磁通量可用穿过某一平面的磁感线条数表示磁通量可用穿过某一平面的磁感线条数表示; ;若磁感线沿相反方向穿过同一若磁感线沿相反方向穿过同一 平面平面, ,则磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数则磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数( (磁通量的代数和磁通量的代数和) )。 3.3.磁感应强度是矢量磁感应强度是矢量, ,当空间存在几个磁体当空间存在几个磁体( (或电流或电流) )时时, ,每一点的磁场为各个磁每一点的磁场为各个磁 体体( (或电流或电流) )在该点产生磁场的矢量和。在该点

26、产生磁场的矢量和。 【问题探究问题探究】 情境情境: :随着信息技术的发展随着信息技术的发展, ,我们已经可以用磁传感器把磁感应强度变成电信号我们已经可以用磁传感器把磁感应强度变成电信号, , 通过计算机对磁场进行研究。通过计算机对磁场进行研究。 讨论讨论: : (1)(1)磁感应强度是矢量磁感应强度是矢量, ,探头测出的是磁感应强度哪个方向的分量探头测出的是磁感应强度哪个方向的分量? ? 提示提示: :传感器探头测出的是磁感应强度沿其轴线的分量。传感器探头测出的是磁感应强度沿其轴线的分量。 (2)(2)如何测出某点磁感应强度的合场强如何测出某点磁感应强度的合场强? ? 提示提示: :在同一位

27、置不断改变探头的取向在同一位置不断改变探头的取向, ,寻找磁感应强度取最大值的方向寻找磁感应强度取最大值的方向, ,此时此时 所测出的磁感应强度就是该点的合场强。所测出的磁感应强度就是该点的合场强。 【典例示范典例示范】 【典例典例】如图所示如图所示,AB,AB是水平面上一个圆的直径是水平面上一个圆的直径, ,在过在过ABAB的竖直平面内有一根通的竖直平面内有一根通 电导线电导线CD,CD,已知已知CDAB,CDAB,当当CDCD竖直向上平移时竖直向上平移时, ,电流磁场穿过圆面积的磁通量将电流磁场穿过圆面积的磁通量将 ( () ) A.A.逐渐增大逐渐增大B.B.逐渐减小逐渐减小 C.C.始

28、终为始终为0 0D.D.不为不为0 0但保持不变但保持不变 【解析解析】选选C C。通电直导线产生稳定的磁场。通电直导线产生稳定的磁场, ,根据安培定则判断可知根据安培定则判断可知: :在在ABAB的外的外 侧磁感线向下穿过线圈平面侧磁感线向下穿过线圈平面, ,在在ABAB的里侧磁感线向上穿过线圈平面的里侧磁感线向上穿过线圈平面, ,根据对称性根据对称性 可知可知, ,穿过线框的磁感线的总条数为零穿过线框的磁感线的总条数为零, ,磁通量为零磁通量为零,CD,CD竖直向上平移时竖直向上平移时, ,穿过这穿过这 个圆面的磁通量始终为零个圆面的磁通量始终为零, ,保持不变保持不变, ,故故A A、B

29、 B、D D错误错误,C,C正确。正确。 【素养训练素养训练】 1.1.如图所示如图所示, ,通电直导线右边有一个矩形线框通电直导线右边有一个矩形线框, ,线框平面与直导线共面线框平面与直导线共面, ,若使线若使线 框逐渐远离框逐渐远离( (平动平动) )通电导线通电导线, ,则穿过线框的磁通量将则穿过线框的磁通量将( () ) A.A.逐渐增大逐渐增大B.B.逐渐减小逐渐减小 C.C.保持不变保持不变D.D.不能确定不能确定 【解析解析】选选B B。离导线越远。离导线越远, ,电流产生的磁场越弱电流产生的磁场越弱, ,穿过线框的磁感线条数越少穿过线框的磁感线条数越少, , 磁通量逐渐减小磁通

30、量逐渐减小, ,故只有故只有B B正确。正确。 2.2.如图所示如图所示, ,框架面积为框架面积为S,S,框架平面与磁感应强度为框架平面与磁感应强度为B B的匀强磁场方向垂直的匀强磁场方向垂直, ,则则 下列穿过平面的磁通量的说法中不正确的是下列穿过平面的磁通量的说法中不正确的是( () ) A.A.如图所示位置时磁通量大小等于如图所示位置时磁通量大小等于BSBS B.B.若使框架绕若使框架绕OOOO转过转过6060角角, ,磁通量大小为磁通量大小为 BSBS C.C.若从初始位置转过若从初始位置转过9090角角, ,磁通量大小为磁通量大小为BSBS D.D.若从初始位置转过若从初始位置转过1

31、80180角角, ,磁通量变化量的大小为磁通量变化量的大小为2BS2BS 1 2 【解析解析】选选C C。线圈与磁场垂直。线圈与磁场垂直, ,穿过线圈的磁通量等于磁感应强度与线圈面积穿过线圈的磁通量等于磁感应强度与线圈面积 的乘积的乘积, ,故图示位置的磁通量为故图示位置的磁通量为=BS,=BS,故故A A正确正确; ;使框架绕使框架绕OOOO转过转过6060角角, ,则在则在 磁场方向的投影面积为磁场方向的投影面积为 S,S,则磁通量为则磁通量为 BS,BS,故故B B正确正确; ;线圈从图示转过线圈从图示转过9090 的过程中的过程中,S,S垂直磁场方向上的投影面积逐渐减小垂直磁场方向上的

32、投影面积逐渐减小, ,故磁通量逐渐减小故磁通量逐渐减小, ,当线圈从当线圈从 图示转过图示转过9090时时, ,磁通量为磁通量为0,0,故故C C错误错误; ;从初始位置转过从初始位置转过180180角角, ,磁通量变化为磁通量变化为 =BS-(-BS)=2BS,=BS-(-BS)=2BS,故故D D正确。正确。 1 2 1 2 【加固训练加固训练】 1.1.如图所示如图所示,a,a、b b是两个同平面、同心放置的金属圆环是两个同平面、同心放置的金属圆环, ,条形磁铁穿过圆环且与条形磁铁穿过圆环且与 两环平面垂直两环平面垂直, ,则穿过两圆环的磁通量则穿过两圆环的磁通量a a、b b的大小关系

33、为的大小关系为( () ) A.A.a ab bB.B.a ab b。故。故A A正确。正确。 2.2.如图所示如图所示, ,在水平匀强磁场中竖直放置一矩形线圈在水平匀强磁场中竖直放置一矩形线圈, ,线圈平面与磁场垂直线圈平面与磁场垂直, ,线线 圈绕其底边转过圈绕其底边转过9090至水平位置的过程中至水平位置的过程中, ,穿过线圈的磁通量的变化情况是穿过线圈的磁通量的变化情况是 ( () ) A.A.变大变大B.B.变小变小 C.C.先变大后变小先变大后变小D.D.先变小后变大先变小后变大 【解析解析】选选B B。磁通量。磁通量=BS=BS , ,当线圈绕其底边转过 当线圈绕其底边转过909

34、0至水平位置的过程中至水平位置的过程中, , 磁感应强度磁感应强度B B不变不变, ,垂直于磁场方向的面积垂直于磁场方向的面积S S 在逐渐变小 在逐渐变小, ,则磁通量在逐渐变小。则磁通量在逐渐变小。 故故B B正确。正确。 知识点三磁场的叠加知识点三磁场的叠加 1.1.原理原理: :由于磁感应强度是矢量由于磁感应强度是矢量, ,若某区域有多个磁场叠加若某区域有多个磁场叠加, ,该区域中某点的磁感应该区域中某点的磁感应 强度就等于各个磁场在该点的磁感应强度的矢量和强度就等于各个磁场在该点的磁感应强度的矢量和, ,可根据平行四边形定则求解。可根据平行四边形定则求解。 2.2.磁场叠加问题的一般

35、解题思路磁场叠加问题的一般解题思路: : (1)(1)确定磁场场源确定磁场场源, ,如通电导线。如通电导线。 (2)(2)定位空间中需求解磁场的点定位空间中需求解磁场的点, ,利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁 场的大小和方向。如图所示为场的大小和方向。如图所示为M M、N N在在c c点产生的磁场。点产生的磁场。 (3)(3)应用平行四边形定则进行合成应用平行四边形定则进行合成, ,如图中的合磁场。如图中的合磁场。 【典例示范典例示范】 【典例典例】如图所示如图所示, ,直角三角形直角三角形ABCABC中中A=60A=60,AD=DC,AD=

36、DC,置于置于B B、C C两点垂直纸面两点垂直纸面 的直导线中通有大小相等、方向向里的恒定电流的直导线中通有大小相等、方向向里的恒定电流,D,D点的磁感应强度大小为点的磁感应强度大小为B B0 0。 若把置于若把置于C C点的直导线移至点的直导线移至A A点点, ,电流大小和方向都不变电流大小和方向都不变, ,则则D D点的磁感应强度点的磁感应强度 ( () ) A.A.大小为大小为 B B0 0, ,方向向下方向向下 B.B.大小为大小为 B B0 0, ,方向向下方向向下 C.C.大小为大小为B B0 0, ,方向向左方向向左 D.D.大小为大小为2B2B0 0, ,方向向左方向向左 3

37、 3 3 【解析解析】选选A A。根据安培定则可知置于。根据安培定则可知置于B B点的直导线在点的直导线在D D点产生的磁感应强度方点产生的磁感应强度方 向垂直向垂直BDBD斜向右下斜向右下, ,与竖直方向成与竖直方向成3030, ,大小为大小为B;B;同理可得置于同理可得置于C C点的直导线在点的直导线在D D 点产生的磁感应强度方向垂直点产生的磁感应强度方向垂直CDCD斜向右上斜向右上, ,与竖直方向成与竖直方向成3030, ,大小为大小为B,B,根据叠根据叠 加原理可得加原理可得B B0 0=2Bcos =B;=2Bcos =B;若把置于若把置于C C点的直导线移至点的直导线移至A A点

38、时点时, ,在在D D点产生的磁感点产生的磁感 应强度方向垂直应强度方向垂直CDCD斜向左下斜向左下, ,与竖直方向成与竖直方向成3030, ,大小为大小为B,B,根据叠加原理可得根据叠加原理可得D D 点的磁感应强度为点的磁感应强度为B=2Bcos30B=2Bcos30= ,= ,方向向下方向向下, ,故故A A正确。正确。 120 2 0 3B3B 【素养训练素养训练】 如图所示如图所示, ,两根互相平行的长直导线过纸面上的两根互相平行的长直导线过纸面上的M M、N N两点两点, ,且与纸面垂直且与纸面垂直, ,导导 线中通有大小相等、方向相同的电流。线中通有大小相等、方向相同的电流。a

39、a、O O、b b在在M M、N N的连线上的连线上,O,O为为MNMN的中的中 点点,c,c、d d位于位于MNMN的中垂线上的中垂线上, ,且且a a、b b、c c、d d到到O O点的距离均相等。关于以上几点点的距离均相等。关于以上几点 处的磁场处的磁场, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( () ) A.OA.O点处的磁感应强度为零点处的磁感应强度为零 B.aB.a、d d两点处的磁感应强度大小相等两点处的磁感应强度大小相等, ,方向相反方向相反 C.bC.b、c c两点处的磁感应强度大小相等两点处的磁感应强度大小相等, ,方向相同方向相同 D.aD.a、c c两点处的磁感应强度大

40、小不等两点处的磁感应强度大小不等, ,方向相同方向相同 【解析解析】选选A A。根据右手螺旋定则。根据右手螺旋定则,M,M处导线在处导线在O O点产生的磁场方向竖直向下点产生的磁场方向竖直向下,N,N处处 导线在导线在O O点产生的磁场方向竖直向上点产生的磁场方向竖直向上, ,合成后磁感应强度等于合成后磁感应强度等于0 0。故。故A A正确正确;M;M处导处导 线在线在a a处产生的磁场方向垂直于处产生的磁场方向垂直于MNMN向下向下,N,N处导线在处导线在a a处产生的磁场方向垂直于处产生的磁场方向垂直于MNMN 向上向上, ,因因a a距离距离M M处导线较近处导线较近, ,可知可知a a

41、点的合磁场方向向下点的合磁场方向向下;M;M处导线在处导线在d d点的磁场方点的磁场方 向垂直于向垂直于MdMd斜向左下方斜向左下方,N,N处导线在处导线在d d点的磁场方向垂直于点的磁场方向垂直于NdNd斜向左上方斜向左上方, ,则则d d点点 的合磁场方向水平向左的合磁场方向水平向左, ,故故B B错误错误; ;同理可判断同理可判断b b点的合磁场方向向上点的合磁场方向向上,c,c点的合磁点的合磁 场方向水平向右场方向水平向右, ,故故C C、D D错误。错误。 【拓展例题拓展例题】考查内容考查内容: :磁感应强度的叠加磁感应强度的叠加 【典例典例】在磁感应强度为在磁感应强度为B B0 0

42、、方向竖直向上的匀强磁场中、方向竖直向上的匀强磁场中, ,水平放置一根长通电水平放置一根长通电 直导线直导线, ,电流的方向垂直于纸面向里。如图所示电流的方向垂直于纸面向里。如图所示,a,a、b b、c c、d d是以直导线为圆心是以直导线为圆心 的同一圆周上的四点的同一圆周上的四点, ,在这四点中在这四点中( () ) A.bA.b、d d两点的磁感应强度相等两点的磁感应强度相等 B.aB.a、b b两点的磁感应强度相等两点的磁感应强度相等 C.cC.c点的磁感应强度的值最小点的磁感应强度的值最小 D.bD.b点的磁感应强度的值最大点的磁感应强度的值最大 【解析解析】选选C C。如图所示。如

43、图所示。 由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度, ,可见可见b b、d d两点的磁感应强两点的磁感应强 度大小相等度大小相等, ,但方向不同但方向不同,A,A项错误。项错误。a a点的磁感应强度最大点的磁感应强度最大,c,c点的磁感应强度最点的磁感应强度最 小小,B,B、D D项错误项错误,C,C项正确。项正确。 课堂检测课堂检测素养达标素养达标 1.1.铁环上绕有绝缘的通电导线铁环上绕有绝缘的通电导线, ,电流方向如图所示电流方向如图所示, ,则铁环中心则铁环中心O O处的磁场方向处的磁场方向 为为( () ) A.A.向下向下B.B.向上

44、向上 C.C.垂直纸面向里垂直纸面向里D.D.垂直纸面向外垂直纸面向外 【解析解析】选选A A。根据安培定则得左侧线圈中的磁场的方向下边是。根据安培定则得左侧线圈中的磁场的方向下边是S S极极, ,上边是上边是N N极极, , 右侧的线圈中的磁场下边是右侧的线圈中的磁场下边是S S极极, ,上边是上边是N N极极, ,所以铁环环内的磁场方向从上向下所以铁环环内的磁场方向从上向下, , 故故A A正确正确,B,B、C C、D D错误。错误。 2.2.如图所示如图所示,E,E、F F分别表示蓄电池两极分别表示蓄电池两极,P,P、Q Q分别表示螺线管两端。当闭合开关分别表示螺线管两端。当闭合开关 时

45、时, ,发现小磁针发现小磁针S S极偏向螺线管极偏向螺线管Q Q端。下列判断正确的是端。下列判断正确的是( () ) A.A.螺线管螺线管P P端为端为N N极极 B.B.流过电阻流过电阻R R的电流方向向下的电流方向向下 C.FC.F端为蓄电池正极端为蓄电池正极 D.D.管内磁场方向由管内磁场方向由Q Q指向指向P P 【解析解析】选选B B。闭合开关后。闭合开关后, ,小磁针小磁针S S极偏向螺线管极偏向螺线管Q Q端端, ,说明螺线管的左端为说明螺线管的左端为S S极极, , 右端为右端为N N极。用右手握住螺线管极。用右手握住螺线管, ,使大拇指指向螺线管的使大拇指指向螺线管的N N极

46、极, ,四指环绕的方向就四指环绕的方向就 是电流的方向。由此可知是电流的方向。由此可知, ,电流从左端流入、右端流出电流从左端流入、右端流出, ,因此因此, ,电源的电源的E E端为正端为正 极极,F,F端为负极端为负极, ,流过电阻流过电阻R R的电流方向向下的电流方向向下, ,故故A A、C C错误错误,B,B正确。螺线管的左端正确。螺线管的左端P P 为为S S极极, ,右端右端Q Q为为N N极极, ,所以螺旋管内部的磁感应强度方向由所以螺旋管内部的磁感应强度方向由P P指向指向Q,Q,故故D D错误。错误。 3.3.如图所示如图所示, ,质量为质量为m m的回形针系在细线下端被磁铁吸

47、引而保持静止的回形针系在细线下端被磁铁吸引而保持静止, ,此时细线此时细线 与竖直方向的夹角为与竖直方向的夹角为,则下列说法中正确的是则下列说法中正确的是 ( () ) A.A.回形针静止时受到磁体对它的磁力大小为回形针静止时受到磁体对它的磁力大小为mgtanmgtan B.B.回形针静止时受到的细线拉力大小为回形针静止时受到的细线拉力大小为 C.C.现用点燃的火柴对回形针加热现用点燃的火柴对回形针加热, ,过一会儿发现回形针过一会儿发现回形针 不被磁铁吸引了不被磁铁吸引了, ,原因是回形针加热后原因是回形针加热后, ,分子电流排列无序了分子电流排列无序了 D.D.现用点燃的火柴对回形针加热现

48、用点燃的火柴对回形针加热, ,过一会儿发现回形针不被磁铁吸引了过一会儿发现回形针不被磁铁吸引了, ,原因是原因是 回形针加热后回形针加热后, ,分子电流消失了分子电流消失了 mg cos 【解析解析】选选C C。对物体进行受力分析如图。对物体进行受力分析如图, ,由受力分析可知由受力分析可知, ,磁场力与竖直方向磁场力与竖直方向 的夹角大于的夹角大于,且不能水平且不能水平, ,而只有磁场力水平时才有而只有磁场力水平时才有F F磁 磁=mgtan, =mgtan,故故A A错误。而错误。而 只有磁场力与绳子垂直时只有磁场力与绳子垂直时, ,才有才有F=mgcos,F=mgcos,故故B B错误。

49、当用火柴对回形针加热时错误。当用火柴对回形针加热时, , 回形针内部的分子电流虽然仍然存在回形针内部的分子电流虽然仍然存在, ,但变得杂乱无章但变得杂乱无章, ,每个分子电流产生的磁每个分子电流产生的磁 场相互抵消场相互抵消, ,从而对外不显磁性从而对外不显磁性, ,故故C C正确正确,D,D错误。错误。 4.4.如图所示如图所示, ,匀强磁场的磁感应强度为匀强磁场的磁感应强度为B,B,方向与水平方向的夹角为方向与水平方向的夹角为3030, ,图中实图中实 线位置有一面积为线位置有一面积为S S的矩形线圈处于磁场中的矩形线圈处于磁场中, ,并绕着它的一条边从水平位置转到并绕着它的一条边从水平位

50、置转到 竖直位置竖直位置( (图中虚线位置图中虚线位置) )。则在此过程中磁通量变化量的大小为。则在此过程中磁通量变化量的大小为 ( () ) A.A. BSBSB.BSB.BS C.C. BS BSD.2BSD.2BS 31 2 31 2 【解析解析】选选C C。取线圈在水平位置时穿过线圈的磁通量为正。取线圈在水平位置时穿过线圈的磁通量为正, ,则则1 1=BSsin30=BSsin30= = BS BS。线圈处于竖直位置。线圈处于竖直位置, ,磁感线从线圈另一面穿过磁感线从线圈另一面穿过, ,磁通量磁通量2 2=-BScos30=-BScos30= = - BS- BS。故磁通量的变化为。

51、故磁通量的变化为=2 2-1 1=- BS,=- BS,即变化量的大小为即变化量的大小为|=|= BS, BS,故选故选C C。 1 2 3 2 31 2 31 2 5.5.如图所示如图所示, ,两根平行长直导线相距两根平行长直导线相距2 2l, ,通有大小相等、方向相同的恒定电流通有大小相等、方向相同的恒定电流;a;a、 b b、c c是导线所在平面内的三点是导线所在平面内的三点, ,左侧导线与它们的距离分别为左侧导线与它们的距离分别为 l、l和和3 3l。关。关 于这三点处的磁感应强度于这三点处的磁感应强度, ,下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ( () ) A.aA.a处的磁感应强度

52、大小比处的磁感应强度大小比c c处的大处的大 B.bB.b、c c两处的磁感应强度大小相等两处的磁感应强度大小相等 C.aC.a、c c两处的磁感应强度方向相同两处的磁感应强度方向相同 D.bD.b处的磁感应强度不为零处的磁感应强度不为零 1 2 【解析解析】选选A A。根据安培定则判断知。根据安培定则判断知: :左侧导线在左侧导线在a a点产生的磁场方向向里点产生的磁场方向向里, ,在在c c 点产生的磁场方向向外点产生的磁场方向向外, ,右侧导线在右侧导线在a a点产生的磁场方向向里点产生的磁场方向向里, ,在在b b点产生的磁场点产生的磁场 方向向里。根据磁感线的疏密表示磁场的强弱方向向

53、里。根据磁感线的疏密表示磁场的强弱, ,可知离直导线越远可知离直导线越远, ,磁场越弱磁场越弱, , 可知可知a a处磁感线比处磁感线比c c处密处密, ,则则a a处的磁感应强度大小比处的磁感应强度大小比c c处的大。由磁场的叠加可处的大。由磁场的叠加可 知知a a、c c两处的磁感应强度方向相反。故两处的磁感应强度方向相反。故A A符合题意符合题意,B,B、C C不符合题意。由于左右不符合题意。由于左右 侧导线在侧导线在b b处产生的磁感应强度方向相反处产生的磁感应强度方向相反, ,大小相等大小相等, ,所以所以b b处的磁感应强度为零处的磁感应强度为零, , 故故D D不符合题意。不符合

54、题意。 课时素养评价课时素养评价 二十几种常见的磁场二十几种常见的磁场 【基础达标基础达标】(25(25分钟分钟6060分分) ) 一、选择题一、选择题( (本题共本题共6 6小题小题, ,每题每题6 6分分, ,共共3636分分) ) 1.1.关于磁现象的电本质关于磁现象的电本质, ,下列说法中正确的是下列说法中正确的是( () ) A.A.磁与电紧密联系磁与电紧密联系, ,有磁必有电有磁必有电, ,有电必有磁有电必有磁 B.B.不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动 C.C.永久性磁铁的磁性不是由运动电荷产生的永久性磁铁的磁性不是由

55、运动电荷产生的 D.D.根据安培假说可知根据安培假说可知, ,磁体内分子电流总是存在的磁体内分子电流总是存在的, ,因此因此, ,任何磁体都不会失去任何磁体都不会失去 磁性磁性 【解析解析】选选B B。运动的电荷才会产生磁场。运动的电荷才会产生磁场, ,故故A A错误错误; ;一切磁现象都起源于电流或一切磁现象都起源于电流或 运动电荷运动电荷, ,不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动, ,故故B B正确正确; ;永永 久磁铁的磁场也是由运动的电荷久磁铁的磁场也是由运动的电荷( (分子电流即电子绕原子核的运动形成的电流分子电流即电子绕原

56、子核的运动形成的电流) ) 产生的产生的, ,故故C C错误错误; ;根据安培假说可知根据安培假说可知, ,磁体内分子电流总是存在的磁体内分子电流总是存在的, ,因此因此, ,磁体内磁体内 的分子电流的取向变得杂乱无章时的分子电流的取向变得杂乱无章时, ,会失去磁性会失去磁性, ,故故D D错误。所以错误。所以B B正确正确,A,A、C C、D D 错误。错误。 2.2.如图所示如图所示, ,环形导线中通有顺时针方向的电流环形导线中通有顺时针方向的电流I,I,则该环形导线中心的磁场方则该环形导线中心的磁场方 向为向为( () ) A.A.水平向左水平向左 B.B.水平向右水平向右 C.C.垂直

57、于纸面向里垂直于纸面向里 D.D.垂直于纸面向外垂直于纸面向外 【解析解析】选选C C。题图中电流为环形电流。题图中电流为环形电流, ,由右手螺旋定则可得由右手螺旋定则可得: :弯曲四指指向电弯曲四指指向电 流方向流方向, ,大拇指方向为内部磁场方向大拇指方向为内部磁场方向, ,所以内部磁场应垂直于纸面向里所以内部磁场应垂直于纸面向里, ,故选故选C C。 3.3.如图所示如图所示, ,线圈平面与条形磁铁的轴线垂直线圈平面与条形磁铁的轴线垂直, ,现将线圈沿轴线由现将线圈沿轴线由A A点平移到点平移到B B点点, , 穿过线圈磁通量的变化情况是穿过线圈磁通量的变化情况是( () ) A.A.变

58、大变大B.B.先变大先变大, ,后变小后变小 C.C.不变不变D.D.变小变小 【解析解析】选选D D。线圈在。线圈在N N极和极和S S极附近时极附近时, ,磁场较强磁场较强, ,磁感线较密磁感线较密, ,穿过线圈的磁感穿过线圈的磁感 线较多线较多, ,磁通量较大磁通量较大, ,而远离条形磁铁磁极附近而远离条形磁铁磁极附近, ,磁场变弱磁场变弱, ,磁感线较疏磁感线较疏, ,穿过线穿过线 圈的磁通量较小。故线圈在圈的磁通量较小。故线圈在A A处的磁通量比较大。线圈从处的磁通量比较大。线圈从A A到到B B的过程中磁通量的过程中磁通量 逐渐减小逐渐减小, ,故故D D正确正确,A,A、B B、

59、C C错误。错误。 4.(20174.(2017全国卷全国卷)如图如图, ,在磁感应强度大小为在磁感应强度大小为B B0 0的匀强磁场中的匀强磁场中, ,两长直导线两长直导线P P和和 Q Q垂直于纸面固定放置垂直于纸面固定放置, ,两者之间的距离为两者之间的距离为l l。在两导线中均通有方向垂直于纸。在两导线中均通有方向垂直于纸 面向里的电流面向里的电流I I时时, ,纸面内与两导线距离均为纸面内与两导线距离均为l l的的a a点处的磁感应强度为零。如果点处的磁感应强度为零。如果 让让P P中的电流反向、其他条件不变中的电流反向、其他条件不变, ,则则a a点处磁感应强度的大小为点处磁感应强

60、度的大小为 ( () ) A.0A.0B.B. B B0 0 C. C. B B0 0D.2BD.2B0 0 3 3 2 3 3 【解析解析】选选C C。如图所示。如图所示,P,P、Q Q中的电流在中的电流在a a点产生的磁感应强度大小相等点产生的磁感应强度大小相等, ,设为设为 B B1 1, ,由几何关系可知由几何关系可知B B1 1= B= B0 0 如果让如果让P P中的电流反向、其他条件不变时中的电流反向、其他条件不变时, ,如图所示如图所示, ,由几何关系可知由几何关系可知:a:a点处磁点处磁 感应强度的大小为感应强度的大小为B= BB= B0 0, ,故故C C正确正确,A,A、