磁场第一、----四节精品教案(配套特训有答案)
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物理资料（三）——磁场(高二)姓名第三章磁场课标导引本章的重点内容：磁场、磁感线、磁感应强度、安培力、洛伦兹力的概念以及磁场对通电导线、运动电荷的作用；难点是安培力作用下物体的平衡和运动，带电粒子在匀强磁场以及复合场中的运动等问题．本章分析、推理和推导内容较多．如：分析引出磁感应强度的概念；由安培力公式导出洛伦兹力公式；由洛伦兹力导出带电粒子在匀强磁场中的运动规律等．在这些分析推导过程中，运用的知识比较综合．因此，除了掌握重点知识，突破难点知识，还要在学习过程中提高自己的分析，推理和推导能力，发展综合运用知识的能力和提高抽象思维的能力．本章高考的热点：安培力的应用和带电粒子在磁场中的运动；在洛伦兹力的考查中，大多数试题是以带电粒子在复合场中的运动为主．第一、二节磁现象和磁场磁感应强度学习目标：1.知道磁场的概念，认识磁场是客观存在的物质，了解磁现象及电流的磁效应．2．掌握地磁场的产生，理解地磁两极与地理两极的关系．3．理解掌握磁感应强度的大小、方向．4．学会类比法，知道比值定义物理量的方法是常用的物理方法．重点难点：1.了解磁现象、磁场及电流的磁效应．2．地磁场中磁感线的分布．3．磁感应强度概念的建立和计算．易错问题：磁感应强度的计算式B＝F/IL中F应是B⊥I时的磁场力．核心有点突破一、对地磁场的认识1．地磁场(1)地磁场特点：地磁场的方向并不是正南正北方向的，即地磁两极与地理两极并不重合．地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近．地磁场方向与正南正北方向间有一夹角叫磁偏角．(2)虽然地磁两极与地理两极并不重合，但它们的位置相对来说差别不是很大．因此，一般我们认为：①地理南极正上方磁场方向竖直向上，地理北极正上方磁场方向竖直向下．②在赤道正上方，地磁场方向水平向北．③在南半球，地磁场方向指向北上方；在北半球，地磁场方向指向北下方．(3)影响：由于磁场对运动电荷有力的作用，故射向地球的高速带电粒子，其运动方向会发生变化，不能直接到达地球．因此地磁场对地球生命有保护作用．二、对磁感应强度公式B＝的理解1．在定义式B＝中，通电导线必须垂直于磁场方向放置．2．磁感应强度B 的大小只决定于磁场本身的性质，与F、I、L无关．3．磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短很短4．我们要找的是磁场中某一点磁感应强度的大小，因此要把电流元放入磁场中某一点，这要求电流元要足够的短．三、磁感应强度B 与电场强度E 的比较电场强度E是描述电场的力的性质的物理量，磁感应强度B是描述磁场的力的性质的物理量．现把这两个物理量比较如下互动1：一位同学设计实验以验证奥斯特实验的结论，以下操作及判断正确的是 ( )A．让电流由东向西流过水平放置的直导线，直导线下方的小磁针N极指向南方B．让电流由东向西流过水平放置的直导线，直导线下方的小磁针N极指向北方C．让电流由北向南流过水平放置的直导线，直导线下方的小磁针N极指向东方D．让电流由北向南流过水平放置的直导线，直导线下方的小磁针N极指向西方解析：选C.受地磁场的影响，小磁针静止不动时指南北方向，当电流由东向西流过水平放置的直导线时，直导线下方的磁场与地磁场方向相反，则小磁针静止不动或轻拨一下后转动180°而静止，故A、B错；当电流由北向南流过水平放置的直导线时，直导线下方的磁场方向由西向东，故小磁针N极指向东方，C对D错．互动2：地球是一个大磁体，①在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地磁场的南极；②地磁场的北极在地理南极附近；③赤道附近地磁场的方向和地面平行；④北半球地磁场方向相对地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的．以上关于地磁场的描述正确的是( ) A．①②④ B．②③④ C．①⑤ D．②③答案：D互动3：有关磁感应强度的方向，下列说法正确的是( )A．B的方向就是小磁针N极所指的方向B．B的方向与小磁针在任何情况下N极受力方向一致C．B的方向就是通电导线的受力方向D．B的方向就是该处磁场的方向解析：选BD.磁场的方向就是磁感应强度的方向，规定为小磁针静止时N极所指方向或小磁针N极受力方向，它与通电导线所受力的方向是不一致的．故选BD.互动4：在磁场中某一点放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长1 cm，电流为5 A，所受磁场力为5×10－2 N．求：(1)这点的磁感应强度是多大？若电流增加为10 A，所受磁场力为多大？(2)若让导线与磁场平行，这点的磁感应强度多大？通电导线受到的磁场力多大？【答案】(1)1 T 0.1 N (2)1 T 0【思维总结】(1)磁场中某点的磁感应强度与导线中电流的大小、放置方向无关．(2)磁场力的大小与电流大小、导线放置方向有关．通电导线与磁场方向垂直时，受到的磁场力最大，这时F＝BIL；平行时磁场力为0.互动5．有一小段通电导线，长为1 cm，电流强度为5 A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度B一定是 ( ) A．B＝2 T B．B≤2 TC．B≥2 T D．以上情况都有可能解析：选C.如果通电导线是垂直磁场方向放置的，此时所受磁场力最大F＝0.1N，则该点的磁感应强度为：B＝FIL＝0.15×0.01T＝2 T.如果通电导线不是垂直磁场方向放置的，则受到的磁场力小于垂直放置时的受力，垂直放置时受力将大于0.1 N，由定义式可知，B将大于2 T，应选C.第三节几种常见的磁场一. 磁感线是在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。
●磁感线是假想的，不是真实的。
●磁感线是闭合曲线。
●磁感线的疏密表示磁场的强弱。
●磁感线不能相交或相切。
●磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场的方向。
二、几种常见磁场的分布特点1．常见永磁体的磁场以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏电螺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 极场的方向，环形电流和通电螺线管判定的是线圈轴线上磁场的方向．(2)放置在螺线管内的小磁针受力方向按磁感线方向判断，不能根据同名磁极相斥和异名磁极相吸判断．课堂互动训练互动1、如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方，并与磁针指向平行，能使小磁针的N 极转向读者，那么这束带电粒子可能是 （ BC ）A.向右飞行的正离子束B.向左飞行的正离子束C.向右飞行的负离子束D.向左飞行的负离子束互动2、如图所示，在三维直角坐标系中，若一束电子沿y 轴正向运动，则由此产生的在z 轴上A 点和x 轴上B 点的磁场方向是（ A ）A.A 点磁场沿x 轴正方向，B 点磁场沿z 轴负方向B.A 点磁场沿x 轴负方向，B 点磁场沿z 轴正方向C.A 点磁场沿z 轴正方向，B 点磁场沿x 轴负方向D.A 点磁场沿x 轴正方向，B 点磁场沿z 轴正方向互动3、如图所示，弹簧秤下挂一条形磁棒，其中条形磁棒N 极的一部分位于未通电的螺线管内，下列说法正确的是（ AC ）A.若将a 接电源正极，b 接负极，弹簧秤的示数将减小B.若将a 接电源正极，b 接负极，弹簧秤的示数将增大C.若将b 接电源正极，a 接负极，弹簧秤的示数将增大D.若将b 接电源正极，a 接负极，弹簧秤的示数将减小互动4、关于磁现象的电本质，下列说法中正确的是 （ B ）A.磁与电紧密联系，有磁必有电，有电必有磁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C.永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的D.根据安培假说可知，磁体内分子电流总是存在的，因此，任何磁体都不会失去磁性四、磁通量：1、定义：在磁感应强度为B 的匀 强磁场中，有一个与磁场方向垂 直的平面，面积为S ，我们把B与S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通。
用字母Φ表示磁通量。
2、在匀强磁场中，公式为Φ=BS⊥（S⊥表示某一面积在垂直于磁场方向上的投影面积）．3、单位：在SI制中是韦伯，简称韦，符号Wb1Wb=1T·m24、磁通量是有正负的，若在某个面积有方向相反的磁场通过，求磁通量，应考虑相反方向抵消以后所剩余的磁通量，即应求该面积各磁通量的代数和．5、磁通密度：B=φ/S表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量。
1T=1Wb/m2=1N/A·m课堂互动训练互动5、面积S＝0.5m2的闭合金属圆线圈处于磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，当磁场与环面垂直时，穿过环面的磁通量是__0.2Wb______；当金属圆环转过90°，环面与磁场平行时，穿过环面的磁通量是___0____互动6、某地地磁场的磁感应强度的水平分量是3.0×l0-5T，竖直分量是4.0×10-5T，则地磁场磁感应强度的大小为__ 5.0×l0-5T,方向为___与竖直方向成37°斜向下（或斜向上）在水平面上，面积为5m2的范围内，地磁场的磁通量为 2.0×10-4Wb。
互动7、如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S＝0.4 m2，匀强磁场磁感应强度B＝0.6 T，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？解析：法一：把S投影到与B垂直的方向，则Φ＝B·S cos θ＝0.6×0.4×cos 60° Wb＝0.12 Wb.法二：把B分解为平行于线圈平面的分量B∥和垂直于线圈平面的分量B⊥，B∥不穿过线圈，且B⊥＝B cos θ，则Φ＝B⊥S＝B cos θ·S＝0.6×0.4×cos 60° Wb＝0.12 Wb.答案：0.12 Wb互动8、如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积S1＞S2= S3，且“3”线圈在磁铁的正中间。
设各线圈中的磁通量依次为φ1、φ2、φ3则它们的大小关系是( C )A 、φ1>φ2>φ3B 、φ1>φ2=φ3 c 、φ1<φ2<φ3 D 、φ1<φ2=φ3互动9、有两个固定的完全相同的通电圆环，通过的电流大小相同，方向如图所示．一个在竖直平面内放着，一个在水平面内放着，每个圆环在共同圆心O 处产生的磁感应强度大小均为B ，则在O 点的总磁感应强度多大？【答案】 B?互动10、如图所示，框架面积为S ，框架平面与磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量为________．若使框架绕OO ′转过60°角，则穿过框架平面的磁通量为________；若从初始位置转过90°角，则穿过框架平面的磁通量为________；若从初始位置转过180°角，则穿过框架平面的磁通量变化量大小为________．【思路点拨】 当面积S 和匀强磁场方向垂直时Φ＝BS ，不垂直时应取垂直于磁场方向的有效面积．磁通量是有正负的，可以认为磁感线从同一面穿入时为正、穿出时为负．【解析】 在图示位置，磁感线与框架平面垂直时，Φ＝BS .当框架绕OO ′轴转过60°时可以将原图改画成从上向下看的图，如图所示，Φ＝BS ⊥＝BS ·cos 60°＝12BS .转过90°时，框架由与磁感线垂直穿过变为平行，Φ＝0.框架转过180°时，磁感线仍然垂直穿过框架，只不过穿过另一面了．因而Φ1＝BS ，Φ2＝－BS ，ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS .第四节 磁场对通电导线的作用力学习目标：1.掌握安培力方向的判断方法——左手定则．2．掌握安培力大小的计算方法． 3．了解磁电式电流表的原理．重点难点：安培力的大小计算和方向判定． 易错问题：1.安培力方向的判定．2．计算安培力大小时，导体有效长度的确定． 安培力：通电导线在磁场中受到的力 一、 安培力的方向左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内．让磁感线从 进入，并使四指指向 ，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面。
