高中物理选修3-1第三章3几种常见的磁场--学生版

1、 3几种常见的磁场-学生版学科素养与目标要求物理观念：1.知道磁感线的概念，并能记住几种常见磁场的磁感线分布特点.2.知道磁现象的电本质，了解安培分子电流假说的内容.3.知道磁通量的定义.科学思维：1.会用安培定则判断电流周围的磁场方向.2.能用安培分子电流假说解释简单的磁现象.3.会计算磁通量.一、磁感线.定义：在磁场中画出的一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁感应强度的方向一致.特点(1)磁感线的疏密表示磁场的强弱.磁场强的地方，磁感线较密:磁场弱的地方，磁感线较疏.(2)磁感线某点的切线方向表示该点磁感应强度的方向.二、几种常见的磁场.直线电流的磁场安培定则：如图1甲所示

2、，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.直线电流周围的磁感线环绕情况如图乙所示.图1.环形电流的磁场安培定则：如图2甲所示，让右手弯曲的四指跟环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方 向就是环形导线的轴线上磁感线的方向.图2.通电螺线管的磁场安培定则：如图乙所示，右手握住螺线管，让弯曲的四指跟环形电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部的磁场的方向或者说拇指所指的方向是它的北极的方向.三、安培分子电流假说.法国学者安培提出：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

3、于两个磁极. （如图3所示）图3.当铁棒中分子电流的取向大致相同时、铁棒对外显磁性；当铁棒中分子电流的取向变得杂_乱无章时,铁棒对外不显磁性.四、匀强磁场和磁通量.匀强磁场(1)定义：强弱、方向处处相同的磁场.(2)磁感线特点：间隔相同的平行直线.磁通量(1)定义：匀强磁场中磁感应强度和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积.即 二BS.(2)拓展：磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的投影面积S与磁感应强度的乘积表小磁通量.(3)单位：国际单位制是韦伯，简称韦,符号是 Wb,1 Wb = 1 T m2.(4)引申：B=g,表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此磁感应强度又叫磁通密度.S

4、.判断下列说法的正误. TOC o 1-5 h z 通电直导线周围磁场的磁感线是以导线为圆心的圆.（）（2）通电螺线管周围的磁场类似于条形磁铁周围的磁场.（）（3）一个物体是否对外显磁性，取决于物体内部分子电流的取向.（）（4）穿过某一面积的磁通量为零，该处磁感应强度一定为零.（）.面积为2.5X 10 2 m2的矩形线圈垂直于磁场放在磁感应强度为4.0X 10 2 T的匀强磁场中,则穿过线圈的磁通量为 Wb.一、磁感线.常见永磁体的磁感线(如图4所示)图4.磁感线的特点：(1)磁感线上任意一点的切线方向表示该点磁感应强度的方向，即小磁针N极受力的方向.(2)磁铁外部的磁感线从 N极指向S极，

5、内部从S极指向N极，磁感线是闭合曲线.(3)磁感线的疏密表示磁场强弱，磁感线密集处磁场强，磁感线稀疏处磁场弱.(4)磁感线在空间不相交.(5)磁感线是为了形象地描述磁场而假想的曲线，实际上并不存在.磁感线和电场线的比较：相同点：都是疏密程度表示场的强弱，切线方向表示场的方向；都不能相交.不同点：电场线起于正电荷 (或无穷远)，终止于无穷远(或负电荷)，不闭合；但磁感线是闭合曲线.1关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是（）A .磁感线总是从磁铁的 N极出发，到S极终止B.磁感线可以形象地描述各磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致C.磁感线可以用细铁

6、屑来显示，因而是真实存在的D.两个磁场的叠加区域，磁感线可能相交二、电流的磁场 安培定则安培定则立体图横截回图纵截囿图直 线 电 流以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组向心圆，越向外磁感线3 场越弱或稀疏，磁环 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电路没接通时两枚小磁针方向如图5,试确定电路接通后两枚小磁针的转向及最后的指向.针对训练1当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是（）三、磁通量(1)如图，平面S在垂直于磁场方向上的投影面积为S.若有n条磁感线通过 S,则通

7、过面积S的磁感线有多少条？(2)若磁场增强，即 B增大，通过面积 S的磁感线条数是否增多?.磁通量的计算：公式：虫=89适用条件：匀强磁场；磁感线与平面垂直.(2)若磁感线与平面不垂直，则:BScos &其中Scos。为面积S在垂直于磁感线方向上的投影面积，如图6所示.图6.磁通量的正负：磁通量是标量，但有正负，若磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值， 磁感线从此面穿出时则为负值.磁通量可用穿过某一平面的磁感线条数表示.若有磁感线沿相反方向穿过同一平面，则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和). 3如图7所示，框架面积为 S,框架平面与磁感应弓11度为B的匀强磁场方向垂直，则穿

8、过线框平面的磁通量为多少？若使框架绕OO 轴转过60角，则穿过线框平面的磁通量为多少？若从初始位置转过90角，则穿过线框平面的磁通量为多少？若从初始位置转过180。角，则穿过线框平面的磁通量变化了多少？图7四、磁感应强度矢量的叠加磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体（或电流）时，每一点的磁场等于各个磁体（或电流）在该点产生磁场的矢量和.磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则.4（2017全国卷出）如图8,在磁感应强度大小为Bo的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置， 两者之间的距离为l.在两导 线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应 TOC o

9、1-5 h z 强度为零，如果让 P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为（）图8 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document A. 0 B.凡0 C.23Bo D. 2Bo 33针对训练2 （多选）（2018全国卷n）如图9,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线Li、L2,Li中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；Li的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称.整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B。，方向垂直于纸面向外.已知a、b11两点的磁感应强度大小分别为ZB。和1B0,万向也垂直于纸面向外.则 （）32图9 TOC

10、o 1-5 h z A.流经Li的电流在b点产生的磁感应强度大小为lB。1B .流经Li的电流在a点广生的磁感应强度大小为12B01C.流经L2的电流在b点广生的磁感应强度大小为在B。D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为1b。 .（磁感线白理解）如图10是条形磁铁的部分磁感线分布示意图，关于图中a、b两点磁场的描述，正确的是（）图10A . a点的磁场方向为图中Ba指向b点的磁场方向为图中Bb指向a点的磁感应强度大于b点的磁感应强度a点的磁感应强度小于b点的磁感应强度.（安培定则的应用）如图所示为电流产生磁场的分布图，其中正确的是 （） .（磁通量白计算）如图11所示，两个单匝线圈

11、a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场 B的 边缘恰好与a线圈重合，则穿过 a、b两线圈的磁通量之比为（）图11A. 1 ： 1C. 1 ： 4B. 1 ： 2D. 4 ： 14.（磁感应强度矢量的叠加）（2018武汉外国语学校期末）如图12所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的 M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流，a、O、b在M、N的连线上，。为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且 a、b、c、d至U。点 的距离均相等.关于以上几点处的磁感应强度，下列说法正确的是（）图12A.。点处的磁感应强度为零a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反c、d两点处的磁感应

12、强度大小相等，方向相同a、c两点处的磁感应强度的方向不同0一、选择题考点一磁感线.（多选）关于磁场和磁感线的描述，正确的说法有 （）A.磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种物质B.磁感线可以形象地表示磁场的强弱与方向C.磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止D.磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线.关于磁感线与静电场中电场线的描述，下列说法正确的是（）A .电场线起止于电荷，磁感线起止于磁极B.电场线一定是不闭合的，磁感线一定是闭合的C .磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹D.电场线和磁感线实际上均存在，只是肉眼看不到 3.下列各

13、图中，用带箭头的细实线表示通电直导线周围磁感线的分布情况，其中正确的是（）4.如图1所示，一通电螺线管通有图示电流，在螺线管内部，四个小磁针静止在如图所示位置,1、2、4小磁针放在螺线管周围，3小磁针放则四个小磁针的 N、S极标注正确的是（）图1A. 1 B. 2 C. 3 D. 4考点二磁感应强度矢量的叠加5.（多选）如图2,两根平行长直导线相距21,通有大小相等、方向相同的恒定电流；a、b、c是导线所在平面内的三点，左侧导线与它们的距离分别为 ；、1和31.关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是（）A . a处的磁感应强度大小比c处的大B . b、c两处的磁感应强度大小相等a、c两处的

14、磁感应强度方向相同b处的磁感应强度为零 图4 . （2018河南八市联考高二上学期测评 ）如图3所示，三根相互平行的固定长直导线Li、L2和L3,垂直纸面置于正三角形三个顶点处，O为正三角形的中心，当电流沿图示方向时，中心。处的磁感应强度为 Bo,若把L3移走，则。处的磁场磁感应强度为（）Bo Bo -A. B.y C. BoD. .3Bo.（多选）三根在同一平面（纸面）内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I,方向如图4所示.a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等.将 a、b和c处的磁感应强度大小分别记为Bi、B2和B3,下列说法正确的是（

15、）Bi=B2VB3Bi=B2=B3a和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里考点三安培分子电流假说.关于分子电流，下面说法中正确的是（）A.分子电流假说最初是由法国学者法拉第提出的B.分子电流假说揭示了磁铁的磁场与电流的磁场具有共同的本质，即磁场都是由电荷的运 动形成的C.分子电流是专指分子内部存在的环形电流D.分子电流假说无法解释加热“去磁”现象 TOC o 1-5 h z .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，能正确表示安培假设中环形电流方向的是（）考点四磁通量的理解与计算.（多选）（2018苏州中学高二期中）彼此绝缘、相互垂直的两根通电直导线与闭合线圈共面, 下图中穿过线圈的磁通量可能为零的是（）.（多选）如图5所示是等腰直角三棱柱，其平面 abcd为正方形，边长为 L,它们按图示方式放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为Bo,则下列说法中正确的是（）图6 图5A.穿过abcd平面的磁通量大小为 BoL2一.一，一一 ，,2。B.分过cdef平面的磁通重大小为BoL