2019教科物理选修31讲义第3章1磁现象磁场

2019-2020年教科版物理选修3-1讲义：第3章+1磁现象磁场及答案2019-2020年教科版物理选修3-1讲义：第3章+1磁现象磁场及答案2019-2020年教科版物理选修3-1讲义：第3章+1磁现象磁场及答案2019-2020年教科版物理选修3-1讲义：第3章+1磁现象磁场及答案1磁现象磁场[学习目标]1.认识我国古代在磁现象方面的研究成就及其对人类文明的推动和影响．2.知道磁场的看法，理解所有磁相互作用都是经过磁场来实现的．(重点)3.知道磁感线，会用磁感线描述磁体和电流周围的磁场．(重点)4.会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管周围的磁场方向．(重点、难点)一、磁现象1．磁体间的相互作用天然磁石和人造磁铁，都拥有吸引铁的现象和指示南北方向的特点，利用磁体对铁、钴、镍的吸引力，人们做成了门吸、提包扣、带磁性的螺丝刀等，利用指示南北方向的特点人们发了然指南针，并用于航海．2．电与磁的相互联系奥斯特发现的电流磁效应，翻开了研究电与磁互有关系的新篇章，法拉第发现的电磁感觉现象，翻开了电气技术时代的大门，利用电与磁的相互联系，人们发了然喇叭、耳机、电动机等．3．信息技术中的磁现象某些磁性物质能够把磁场对它的作用记录下来，于是人们制成了信息的磁存储部件或设备，如磁带、磁盘、磁鼓、磁卡等．4．生物体中的磁现象研究表示，磁现象广泛存在于生命活动之中，人体器官也存在磁性，利用生物体中的磁现象诊断疾病：如心磁图、脑磁图等．二、磁场1．磁场-1-/122019-2020年教科版物理选修3-1讲义：第3章+1磁现象磁场及答案磁体、电流周围存在磁场．2．磁场的基本特点对处在它里面的磁极或电流有力的作用，所有磁相互作用都是经过磁场来实现的．3．磁感线(1)定义：磁感线是一些假想的有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向为该点的磁场方向，曲线的疏密表示磁场的强弱，曲线疏的地方磁场弱，曲线密的地方磁场强．(2)物理意义：形象地描述磁场的强弱和方向．(3)磁场的方向：在磁场中某一点小磁针N极所受磁力的方向，就是该点磁场的方向．4．磁体周围的磁感线分布5．电流周围的磁场安培定则电流周围的磁感线方向可依照安培定则判断．(1)直线电流的磁场安培定则：右手握住导线，让挺直的拇指所指的方向与电流方向一致，波折的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向．以下列图．(2)环形电流的磁场让右手波折的四指与环形电流的方向一致，挺直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感钱的方向．以下列图．-2-/122019-2020年教科版物理选修3-1讲义：第3章+1磁现象磁场及答案(3)通电螺线管的磁场通电螺线管是由好多匝环形电流串通而成，因此，通电螺线管的磁场是这些环形电流磁场的叠加，因此利用环形电流的安培定则判断通电螺线管的磁场．如图所示．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，存在着一种环形电流——分子电流．分子电流使每个物质微粒都成为渺小的磁体，它的两侧相当于两个磁极．2．磁现象的电实质：磁铁的磁场和电流的磁场相同，都是由运动的电荷产生的．四、地磁场1．地磁场：地球自己是一个磁体，N极位于地理南极周边，S极位于地理北极周边．(以下列图)2．磁偏角：地球的地理两极与地磁两极其实不重合，因此，磁针其实不是正确地指向南北，此间有一个夹角，这就是地磁偏角，简称磁偏角．磁偏角的数值在地球上的不相同地址是不相同的．1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)-3-/122019-2020年教科版物理选修3-1讲义：第3章+1磁现象磁场及答案(1)磁场是看不见、摸不着的一种物质．()(2)磁感线既能够表示磁场的强弱，也能够表示磁场的方向．()电流周围各点的磁感觉强度的大小与电流大小和离电流的远近有关．( )(4)丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应．( )(5)地球是一个大磁体，存在的磁场叫地磁场．地球的地理两极与地磁两深重合．( )[答案](1)√(2)√(3)√(4)√(5)×2．(多项选择)关于磁场的以下说法中正确的选项是( )A．磁场和电场相同，是同一种物质B．磁场的最基本特点是对处在磁场里的磁体或电流有磁场力的作用C．磁体与通电导体之间的相互作用是经过磁场进行的D．电流和电流之间的相互作用是经过磁场进行的BCD[磁场和电场相同都是一种特别物质，客观存在，磁场和电场是不相同的物质，A项错误；磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用力都是经过磁场发生的，B、C、D正确．]3．(多项选择)以下列图为电流产生磁场的分布图，正确的分布图是( )AD[由安培定则判断知A、D正确；B、C错误．]对磁场和磁感线的理解1.磁场的性质(1)物质性：磁场诚然不是由分子、原子组成的，但是它是客观存在的，拥有物质的属性，因此它是一种比较特其他物质．(2)方向性：磁场是有方向的，磁场中某一点磁场的方向为小磁针位于该点时，-4-/122019-2020年教科版物理选修3-1讲义：第3章+1磁现象磁场及答案小磁针N极的受力方向或小磁针静止时N极所指的方向．2．磁感线的特点(1)磁感线在磁体的外面都是从N极出来进入S极，在磁体的内部则是由S极指向N极，形成一条闭合曲线．(2)在磁场中，某一点有唯一确定的磁场方向，因此两条磁感线不能够订交或相切．(3)磁感线是为了形象地研究磁场而人为假想的曲线，为形象、直观、方便地研究磁场供应了依照．(4)磁感线越密集表示磁场越强，磁感线越稀罕表示磁场越弱．【例1】以下说法正确的选项是( )A．磁极与磁极间的相互作用是经过磁场产生的B．电流与电流间的相互作用是经过电场产生的C．磁极与电流间的相互作用是经过电场与磁场而共同产生的D．磁场和电场是同一种物质思路点拨：解答该题应注意以下重点点：①磁场的基本性质．②磁场的物质性、磁场与电场不相同．[电流能产生磁场，在电流的周围就有磁场存在，不论是磁极与磁极间还是电流与电流间、磁极与电流间，都有相互作用的磁场力．磁场是磁现象中的一种特别物质，它的基本特点是对放入其中的磁极、电流有磁场力的作用；而电场是电荷周围存在的一种特别物质，其最基本的性质是对放入电场中的电荷有电场力的作用，因此，磁场和电场是两种不相同的物质，各自拥有其自己的特点．因此只有A正确．]误区警示：简单将电流与电流之间的相互作用理解成是经过电场产生的，导致错误．-5-/122019-2020年教科版物理选修3-1讲义：第3章+1磁现象磁场及答案训练角度1对磁场的理解1．(多项选择)以下说法中正确的选项是( )A．磁场是客观存在的一种物质B．磁体上磁性最强的部分叫磁极，任何磁体都有两个磁极C．磁极或电流在自己周围的空间会产生磁场D．磁体与磁体间的相互作用是经过磁场发生的，而磁体与通电导体之间以及通电导体与通电导体之间的相互作用不是经过磁场发生的ABC[磁场是磁体和通电导体周围客观存在的一种物质，磁体与磁体、磁体与通电导体、通电导体与通电导体之间的相互作用都是经过磁场产生的．]训练角度2对磁感线的理解2．(多项选择)关于磁感线的性质和看法，以下说法正确的选项是( )A．磁感线上各点的切线方向就是各点的磁场的方向B．磁场中任意两条磁感线均不订交C．铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线D．磁感线总是从磁体的N极指向S极AB[磁感线的切线方向就是磁场方向，选项A是正确的．两条磁感线订交就说明在两线订交处有两个切线方向，即两个磁场方向，这是不能能的，磁场中某点的磁场强弱是唯一确定的，磁场的方向也只有一个，因此两条磁感线不能够相交，选项B是正确的．磁感线是为形象描述磁场的强弱分布而画出的一簇曲线，不是真实存在的，而铁屑的分布曲线只能证明磁感线描述磁场的方法是正确的，而铁屑不是磁感线，选项C是错误的．在通电螺线管内部、在条形磁体内部的磁感线应是从S极指向N极，选项D是错误的．]安培定则的应用1.三种电流磁场的特点(1)直线电流：通电导线周围的磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆．离导线越近磁场越强，离导线越远磁场越弱．-6-/122019-2020年教科版物理选修3-1讲义：第3章+1磁现象磁场及答案(2)环形电流：环形电流的磁场近似于条形磁铁的磁场．由于磁感线均为闭合曲线，因此环内与环外磁感线条数相等，故环内磁场强，环外磁场弱．(3)通电螺线管：通电螺线管外面的磁场跟条形磁铁外面的磁场分布情况相同，两端分别为N极和S极；管内是匀强磁场，磁场方向由S极指向N极．2．安培定则中的“因果”关系(1)在判断直线电流的磁场的方向时，大拇指指“原因”——电流方向，四指指“结果”——磁场绕向．(2)在判断环形电流磁场方向时，四指指“原因”——电流方向，拇指指“结果”——环内沿中心轴线的磁感线方向．【例2】(多项选择)以下列图，螺线管中通有电流，若是在图中的a、b、c三个地址上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则( )A．放在a处的小磁针的N极向左B．放在b处的小磁针的N极向右C．放在c处的小磁针的S极向右D．放在a处的小磁针的N极向右思路点拨：解答本题时可按以下思路解析：电流方向→磁场方向→小磁针N极的指向BD[通电螺线管的磁场以下列图，右端为N极，左端为S极，a点磁场方向向右，则小磁针在a点时，N极向右，A项错，D项对；b点磁场方向向右，则小磁针在b点时，N极向右，B项对；c点磁场方向向右，则小磁针在c点时，N极向右，S极向左，C项错．]小磁针在磁场中受力方向的判断方法-7-/122019-2020年教科版物理选修3-1讲义：第3章+1磁现象磁场及答案(1)当小磁针处于磁体产生的磁场中，或环形电流、通电螺线管外面时，可根据同名磁极相斥、异名磁极相吸来判断小磁针的受力方向．(2)当小磁针处于直线电流的磁场中或处于环形电流、通电螺线管内部时，应该依照小磁针N极所指方向与经过该点的磁感线的切线方向相同，来判断小磁针的受力方向．以下列图，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针静止时N极的指向或磁感线方向．请画出对应的磁感线或电流方向．[解析]若是已知电流的方向，可用安培定则判断磁感线的方向．若是已知小磁针静止时N极指向，那么小磁针N极所指方向就是磁场方向．[答案]用安培定则来判断，分别以下列图．地磁场1.地球自己就是一个大磁体，地磁场的N极在地理南极周边，地磁场的S极在地理北极周边．2．在赤道平面上，距离地球表面等高的各点，地磁场强弱程度相同，且方向水平向北．3．在北半球上空某点的地磁场的方向斜向下指向北方；在南半球上空某点的-8-/122019-2020年教科版物理选修3-1讲义：第3章+1磁现象磁场及答案地磁场的方向斜向上指向北方．地磁场的水平重量总是从地球南极指向北极，而竖直重量则南北相反，在南半球竖直向上，在北半球竖直向下．【例3】(多项选择)以下说法正确的选项是( )A．地球是一个巨大的磁体，其N极在地球南极周边，S极在地球北极周边B．地球表面磁场的竖直重量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下C．地球的周围存在着磁场，但地磁的两极与地理的两极其实不重合，此间有一个夹角，这就是磁偏角，磁偏角的数值在地球上不相同地址是相同的D．在地球表面各点磁场强弱相同AB[地球周围的磁场分布近似于条形磁铁周围的磁场分布，因此在地球表面赤道上的磁场最弱，选项D错误；在地球上的不相同地址，磁偏角的数值是不相同的，因此选项C错误．]对地磁场理解的三个误区(1)将地理南北极与地磁场的南北极混淆，误将地理南极(或北极)当作地磁场的南极(或北极)．(2)误认为地理两极与地磁场的两深重合．事实上，两者其实不重合，地磁场的两极在地理两极的周边．(3)误认为地球上各点的磁场方向都是和地面平行的．事实上，除赤道外，南北半球的磁场都有竖直重量．(多项选择)指南针是我国古代四大发明之一．关于指南针，以下说法正确的选项是( )A．指南针能够仅拥有一个磁极B．指南针能够指向南北，说明地球拥有磁场C．指南针的指向会碰到周边铁块的搅乱-9-/122019-2020年教科版物理选修3-1讲义：第3章+1磁现象磁场及答案D．在指南针正上方周边沿指针方向放置素来导线，导线通电时指南针不偏转BC[指南针拥有两个磁极，分别是N极和S极，选项A错误；指南针静止时，N极的指向为该处磁场的方向，故指南针能够指向南北，说明地球拥有磁场，选项B正确；铁块在磁场中被磁化，会影响指南针的指向，选项C正确；通电直导线在其周围会产生磁场，会影响指南针的指向，选项D错误．]课堂小结知识脉络种磁场——磁铁周围的磁场、电流周围的磁场、地磁场种场线模型——磁感线个定则——安培定则1．(多项选择)磁场中某地域的磁感线以下列图，a、b、c、d、e是磁场中的5个点，其中c、d两点关于直线对称，下面说法正确的选项是( )A．这5个地址中，e点的磁感觉强度最大B．a点没有磁感线穿过，因此a点磁感觉强度必然为零C．c、d两点关于直线对称，因此c、d两点磁感觉强度方向相同D．b、e两点在同素来线上，因此b、e两点磁感觉强度方向相同AD[从磁感线分布情况看，e点地址的磁感线分布最密集，磁感觉强度最大，A正确；a处磁感线相对其他地址比较稀罕，a处磁感觉强度较小，但其实不是零，-10-/122019-2020年教科版物理选修3-1讲义：第3章+1磁现象磁场及答案B错误；在c、d两点切线方向表示c、d点的磁感觉强度方向，因此c、d两点的磁感觉强度方向其实不相同，C错误；b、e两点的切线在同素来线上，因此D正确．]2．磁性水雷是用一个能够绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰凑近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，以下