【配套K12】2018_2019版高中物理第二章磁场第2讲电流的磁场学案新人教版选修1_1

高中物理磁场一二节学案新人教版选修【课题名称】磁现象和磁场磁感应强度课型新授课课时1【学习目标】1、了解电流的磁效应，了解电流的磁效应的发现过程。

2、知道磁场的基本特性，了解地球的磁场。

3、知道磁感应强度的定义，知道其方向、大小、定义式和单位。

【学习重点】电流的磁效应和磁场概念的形成。

理解磁感应强度的概念。

【学习难点】通过实验、类比和分析，寻找描述磁场强弱和方向的物理量-----磁感应强度。

【教法指导】三步六段一、检查复习、情境导入介绍生活中的有关磁现象问题：1、初中学过磁体有几个磁极？2、磁极间相互作用的规律是什么？3、两个不直接接触的磁极之间是通过什么发生相互作用的？磁场我们在初中就有所了解，从今天我们要更加深入地学习它。

二、自主学习、合作探究1、磁性: 物体能吸引物体的性质叫磁性。

磁极: 磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫。

能够自由转动的磁体（例如悬吊着的磁针），静止时指南的磁极叫；指北的磁极叫。

2、电流的磁效应: 发现了电流的磁效应，首次揭示了_____________________的联系。

奥斯特实验：将通电导线沿方向放置在磁针方，发现磁针转动。

3、磁场的性质:磁体与磁体间、磁体与通电导体间、通电导体与通电导体间的相互作用，是通过发生的。

它的性质是对放入其中的磁体有的作用。

4、地磁场：地磁场与条形磁体的磁场分布相似，地理北极附近是磁场极；地理南极附近是磁场极。

地球的地理两极与地磁两极并不重合，存在。

磁偏角的数值在地球上不同地点是的。

5、磁感应强度：描述磁场强弱的物理量叫。

磁感应强度的方向：小磁针静止时极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，即磁场方向。

6、磁感应强度的大小：物理学中，把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫做。

用检验磁场的强弱。

通电导线与磁场方向时，它受力的大小既与导线的长度L成正比，又与导线中的电流I成正比。

用公式表示为F=ILB其中，B与导线的长度和电流的大小都。

高二物理电流的磁场教案［三维目标］一、知识与技能：1.了解奥斯特实验，知道电流周围存在磁场。

2.掌握安培定则，会判断通电直导线和通电螺线管周围磁场的方向。

二、过程与方法：通过探究性实验的方法培养学生比较、分析、归纳的能力三、情感、态度价值观：培养学生的学习热情和实事求是的科学态度［教学重点］1.知道电流周围存在磁场。

2.会用安培定则判断通电直导线和通电螺线管周围磁场的方向。

［教学难点］会用安培定则判断通电直导线和通电螺线管周围磁场的方向。

［教学方法］探究、讨论、讲授、练习［教具］：多媒体课件、实物投影仪、奥斯特实验器材、通电螺线管、环形导线、铁屑等［课时安排］1课时［教学过程］一、组织教学二、新课引入：回顾：电荷间的相互作用与磁极间的相互作用以及它们对物质的吸引。

电和磁之间除了表面上的一些相似性外，是否还存在着更深刻的联系呢？这节课我们就通过实验来探究这个问题。

三、新课教学：1．电流的磁效应大家谈：有哪些方法能使静止的小磁针发生偏转？演示实验：通电导线周围的小磁针发生偏转问题：通过这个现象可以得出什么结论呢？（电流能在周围空间产生磁场）2．电流的磁场方向问题：当把小磁针放在电流的磁场中时，小磁针的偏转是否有一定的规律？偏转方向与电流的方向有什么关系？演示实验：奥斯特实验（观察当电流的方向改变时，小磁针N极的偏转方向是否发生变化。

这现象说明什么？）结论：电流的磁场方向跟电流的方向有关。

观察图片：直线电流磁感线的形状现象：磁感线是围绕导线的一些同心圆。

靠近导线的磁场较強。

如果用小磁针来判定磁场的方向，可以得到安培定则。

思考：如果把导线做成环形，那么通电时产生的磁场是什么样的呢？演示实验：观察环形电流磁感线的形状视频：环形通电导线中心附近的磁场方向探究：环形通电导线中心附近的磁场方向的判定方法思考：由多个环形导线组成的螺线管，通电时产生的磁场又是怎样的呢？演示实验：研究通电螺线管的磁场结论：通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个极，它们的极性可以从实验中小磁针的指向来确定。

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电流的磁场一、学习目标：1。

了解奥斯特、安培等科学家的实验研究对人们认识电磁现象所起的重要作用。

2。

会用磁感线描绘直线电流、环形电流和通电螺线管周围的磁场。

二、学习重难点：1. 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。

2。

会用磁感线描绘直线电流、环形电流和通电螺线管周围的磁场。

三、学习过程●自主质疑复习：当把小磁针放在条形磁体的周围时,观察到什么现象？其原因是什么?问题发散：小磁针只有放在磁体周围才会受到磁力作用而发生偏转吗？也就是说,只有磁体周围存在着磁场吗?●合作探究（1）演示奥斯特实验演示实验：将一根与电源、开关相连接的直导线用架子架高，沿南北方向水平放置。

将小磁针平行地放在直导线的上方和下方，请观察直导线通、断电时小磁针的偏转情况。

提问：观察到什么现象？进一步提问：通过这个现象可以得出什么结论呢？师生讨论:。

教师指出：以上实验是丹麦的科学家奥斯特首先发现的，此实验又叫做奥斯特实验.这个实验表明，除了磁体周围存在着磁场外，电流的周围也存在着磁场，即电流的磁场，本节课我们就主要研究电流的磁场。

实验表明:提问：我们知道，磁场是有方向的，那么电流周围的磁场方向是怎样的呢？它与电流的方向有没有关系呢？【问题3】重做上面的实验,请观察当电流的方向改变时，小磁针N极的偏转方向是否发生变化。

4 电磁感应定律[知识梳理]一、电磁感应现象1．电磁感应现象是英国物理学家法拉第在奥斯特发现电流磁效应的启发下，经过十年不懈努力发现的．2．概念(1)电磁感应现象：只要通过闭合回路的磁通量发生变化，就会在回路中产生感应电流，这种由于磁通量发生变化而产生电流的现象称为电磁感应． (2)感应电流：电磁感应现象中所生成的电流叫感应电流． 二、法拉第电磁感应定律 发电机1．感应电动势(1)概念：由电磁感应所产生的电动势叫感应电动势． (2)产生条件：只要穿过回路的磁通量发生改变，在回路中就产生感应电动势．2．法拉第电磁感应定律(1)内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比．(2)公式：E ＝ΔΦΔt ，若为n 匝线圈，则产生的电动势为：E ＝n ΔΦΔt. 3．交流发电机(1)结构：产生磁场的磁体、线圈、转轴、滑环、电刷等组成．(2)原理：线圈在磁场中切割磁感应线产生感应电流．(3)常见的发电机形式有：水力、风力、蒸汽压力等．4．新型发电方式其他发电形式有：太阳能发电、磁流体发电等，此外还有新型化学电池发电，热电子发射发电等．[基础自测]1．思考判断(1)奥斯特发现了“电生磁”的现象之后，激发人们去探索“磁生电”的方法．( )(2)法拉第发现了电磁感应现象．( )(3)只要穿过回路的磁通量发生改变，回路中就有感应电动势产生．( )(4)线圈中磁通量的变化量越大，产生的感应电动势一定越大．( )(5)线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大．( )【提示】 (1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)√2．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是( )A ．只要有磁通量穿过电路，电路中就有感应电流B ．只要闭合电路在做运动，电路中就有感应电流C ．只要穿过闭合电路的磁通量足够大，电路中就有感应电流D ．只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电流D [产生感应电流的条件为：穿过闭合回路的磁通量发生变化，或者闭合回路的一部分电路做切割磁感线运动，D 正确．]3．下列现象涉及电磁感应的是( )B [电子束在显像管中的偏转是运动电荷在磁场中偏转，故A 错误；安全门报警是利用电磁感应原理工作的，故B 正确；灯丝颤抖是因为通电电流受到磁场力的作用，故C 错误；电子束在磁场中偏转是利用了运动电荷在磁场中偏转，故D 错误．故选B.]4．穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加1 Wb ，则( )【导学号：37032051】A ．线圈中感应电动势每秒增加1 VB ．线圈中感应电动势每秒减少1 VC ．线圈中感应电动势始终为1 VD ．线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于1 VC [磁通量始终保持每秒钟均匀地增加1 Wb ，则E ＝n ΔΦΔt ＝11V ＝1 V ，知线圈中的感应电动势始终为1 V，与线圈的电阻无关．故C正确，ABD错误．故选C.][合作探究·攻重难]1．感应电流产生的条件其条件可以归纳为两个：一是电路本身必须闭合，二是穿过回路本身的磁通量发生变化．这里主要体现在“变化”上，回路中有没有磁通量穿过不是产生感应电流的条件，如果穿过回路的磁通量很大但无变化，那么无论多么大，都不会产生感应电流．2．引起磁通量变化的方法根据磁通量的定义式Φ＝BS，引起磁通量变化的方法有：(1)由于磁场变化而引起闭合回路的磁通量的变化．(2)磁场不变，由于闭合回路的面积S发生变化而引起磁通量的变化．(3)磁场、闭合回路面积都发生变化时，也可引起穿过闭合电路的磁通量的变化．总之，穿过闭合电路的磁感线条数发生变化时磁通量就发生了变化．3．产生感应电流的方法(1)闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动如图2­4­1所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生．图2­4­1(2)磁铁在线圈中运动如图所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但磁铁在线圈中静止不动时，线路中无电流产生．(3)改变螺线管AB中的电流如图2­4­2所示，将小螺线管AB插入大螺线管CD中不动，当开关S接通或断开时，电流表中有电流通过；若开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中也有电流通过．图2­4­2有一根由金属丝绕制成的闭合环套在条形磁铁上，如图2­4­3所示，当闭合环收缩导致它所围的面积减小时：图2­4­3(1)穿过它的磁通量是否有变化？如有变化，怎样变？(2)闭合环中是否存在感应电流，为什么？【解析】条形磁铁内部的磁感线方向由S极到N极，外部从N极到S极；条形磁铁外部向下穿过闭合环的磁通量抵消了一部分内部向上穿过的磁通量，当环收缩时被抵消的部分减少，所以穿过闭合环的磁通量增加，由于穿过环的磁通量有变化，所以在环中产生感应电流．【答案】(1)变化；增加(2)有；因为穿过闭合环的磁通量有变化注意有相反方向的磁场产生的磁通量的判断、首先要清楚哪个方向的磁通量大，然后再看它们各自如何变化，进而判断总磁通量变化情况.[针对训练]1．如图2­4­4所示，匀强磁场足够大，闭合线圈abcd处在磁场中，且与磁感应强度B 垂直，则下列说法中，正确的是( )图2­4­4A．线圈在该平面内匀速运动时，有感应电流B．线圈在该平面内做加速直线运动时，有感应电流C．线圈在该平面内以a为圆心做匀速转动时，有感应电流D ．以上三种情况，均无感应电流D [线圈在该平面内匀速运动时，穿过线圈的磁通量不变，则无感应电流产生，选项A 错误；线圈在该平面内做加速直线运动时，穿过线圈的磁通量不变，则无感应电流产生，选项B 错误；线圈在该平面内以a 为圆心做匀速转动时，穿过线圈的磁通量不发生变化，则无感应电流产生，选项C 错误，D 正确；故选D.]1．如何区分磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ、磁通量的变化率Δt路平面垂直时，Φ＝BS .(2)ΔΦ是过程量，是表示闭合回路从某一时刻变化到另一时刻的磁通量的增减，即ΔΦ＝Φ2－Φ1.常见磁通量变化方式有：B 不变，S 变；S 不变，B 变；B 和S 都变，回路在磁场中相对位置改变(如转动等)．总之，只要影响磁通量的因素发生变化，磁通量就会变化．(3)ΔΦΔt表示磁通量的变化快慢，即单位时间内磁通量的变化，又称为磁通量的变化率． (4)Φ、ΔΦ、ΔΦΔt 的大小没有直接关系，这一点可与运动学中v 、Δv 、Δv Δt三者类比．需要指出的是：Φ很大，ΔΦΔt 可能很小；Φ很小，ΔΦΔt 可能很大；Φ＝0，ΔΦΔt可能不为零(如线圈平面转到与磁感线平行时)．当Φ按正弦规律变化时，Φ最大时，ΔΦΔt＝0，反之，当Φ为零时，ΔΦΔt最大． 2．对法拉第电磁感应定律的理解(1)感应电动势的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率ΔΦΔt，与Φ的大小、ΔΦ的大小没有必然的联系，与电路的电阻R 也无关，而感应电流的大小与E 和R 有关．(2)公式E ＝n ΔΦΔt适用于回路中磁通量发生变化产生的感应电动势的计算，回路可以闭合，也可以不闭合．感应电动势是整个闭合电路的感应电动势，不是电路中某部分导体的电动势．(3)如图2­4­5所示，长为L 的导体棒在匀强磁场中切割磁感线，且导体棒与磁场及切割方向相互垂直，产生感应电动势．图2­4­5导体棒的运动引起回路面积的变化，根据Φ＝BS 可知E ＝ΔΦΔt ＝B ΔS Δt ＝B l ·v Δt Δt＝Blv用此式计算导体棒切割磁感线产生的电动势大小，非常方便．一个共有10匝的闭合矩形线圈，总电阻为10 Ω，置于水平面上．若穿过线框的磁通量在0.02 s 内，由垂直纸面向里，从6.4×10－2Wb 均匀减小到零，再反向均匀增加到9.6×10－2 Wb.则在此时间内，线圈内导线中的感应电动势大小为多少？【导学号：37032052】思路点拨：①磁通量与匝数无关，但感应电动势与匝数有关．②磁通量是标量，但要注意正值和负值的意义．【解析】 设垂直纸面向外为正方向，在0.02 s 内，磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－(－Φ1)＝Φ2＋Φ1＝9.6×10－2 Wb ＋6.4×10－2 Wb ＝0.16 Wb根据法拉第电磁感应定律： E ＝n ΔΦΔt ＝10×0.160.02V ＝80 V. 【答案】 80 V磁通量的变化ΔΦ≠Φ2－Φ1.在0.02 s 内磁场的方向发生了一次反向.设垂直纸面向外为正方向，则ΔΦ＝Φ2－－Φ1＝Φ2＋Φ1.[针对训练]2．如图2­4­6所示，水平放置的平行金属导轨，相距l ＝0.50 m ，左端接一电阻R ＝0.20 Ω，磁感应强度B ＝0.40 T 的匀强磁场方向垂直于导轨平面，导体棒ac 垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当ac棒以v＝4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：图2­4­6(1)ac棒中感应电动势的大小；(2)回路中感应电流的方向．【解析】(1)ac棒产生的感应电动势E＝Blv＝0.40×0.50×4.0 V＝0.80 V.(2)由右手定则判定电流方向为c→a.【答案】(1)0.80 V (2)方向c→a[当堂达标·固双基]1．下面所示的实验示意图中，用于探究电磁感应现象的是( )D[A图是奥斯特实验，该实验证明了通电导线周围存在着磁场，利用电生磁现象制成了电磁铁，故A错误；B图中闭合开关，导线中有电流通过时，它就会运动起来，即说明通电导线在磁场中受力的作用，即是电动机的制作原理，故B错误；C图中闭合开关，线圈中有电流通过时，它就会运动起来，即说明通电导线在磁场中受力的作用，即是电动机的制作原理，故C错误；D图中磁铁在进入线圈的过程，由于磁通量的变化，产生感应电流；这是用来探究电磁感应现象的，故D正确．]2．如图2­4­7所示，下列情况下线圈中不能产生感应电流的是( )【导学号：37032053】图2­4­7A．I增加B．线圈向右平动C．线圈向下平动D．线圈以ab边为轴转动C[当I增加时，则穿过线圈的磁通量增大，所以导致线圈中产生感应电流，故A错误；当线圈向右平动时，导致线圈中磁通量变小，则线圈中会出现感应电流，故B错误；当线圈向下平动时，穿过线圈的磁通量仍不变，则线圈中不会出现感应电流，故C正确；线圈以ab边为轴转动时，致线圈中磁通量发生变化，则线圈中会出现感应电流，故D错误；故选C.]3．如图2­4­8所示，下列各种情况中，穿过回路的磁通量增大的有( )图2­4­8A．图(甲)所示，在匀强磁场中，先把由弹簧状导线组成回路撑开，而后放手，到恢复原状的过程中B．图(乙)所示，裸铜线ab在裸金属导轨上向右匀速运动过程中C．图(丙)所示，条形磁铁拔出线圈的过程中D．图(丁)所示，闭合线框远离与它在同一平面内通电直导线的过程中B[由Φ＝BS得，题图(甲)穿过回路的磁通量随闭合回路面积的减小而减小；题图(乙)穿过回路的磁通量随闭合回路面积的增大而增加；题图(丙)穿过线圈的磁通量随磁极的远离而减小；题图(丁)离通电直导线越远，磁场越弱；穿过线框的磁通量越小，故选项B正确．] 4．如图2­4­9所示，环形金属软弹簧套在条形磁铁的中心位置，若沿其半径向外拉弹簧，使其面积增大，则穿过弹簧的磁通量将如何变化？图2­4­9【解析】注意弹簧面所在处存在两个方向的磁场，即磁铁的内磁场和外磁场，它们各自产生正负不同的磁通量，总的磁通量等于两者绝对值之差，当拉大弹簧面积时，内磁场的磁通量不变，而外磁场的磁通量却增大(穿过弹簧的外部磁感线条数增多)，故Φ＝|Φ内|－|Φ外|应减小．【答案】磁通量减小。

第二章 磁场章末整合磁场⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧产生：运动的电荷（电流）产生磁场（磁现象的电本质）⎩⎪⎨⎪⎧各种磁体通电导线基本性质⎩⎪⎨⎪⎧对放入其中的小磁体有力的作用对放入其中的电流可能有力的作用描述⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧磁感应强度B ＝FIL （B ⊥I ），方向⎩⎪⎨⎪⎧小磁针N 极的受力方向磁感线的切线方向磁感线⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫条形磁铁蹄形磁铁匀强磁场磁感线的分布⎭⎪⎬⎪⎫直线电流环形电流通电螺线管磁场方向的确定：安培定则作用⎩⎪⎨⎪⎧对通电直导线⎩⎪⎨⎪⎧安培力大小：F ＝BIL （I ⊥B ）方向：左手定则（F ⊥B ，且F ⊥I ）对运动电荷⎩⎪⎨⎪⎧洛伦兹力的大小：F 洛＝qvB （B ⊥v ）方向：左手定则（F 洛⊥B ，且F 洛⊥v ）对磁体：磁极N 极受力的方向与该处B 的方向一致磁性材料⎩⎪⎨⎪⎧磁化与退磁两类磁性材料⎩⎪⎨⎪⎧硬磁性材料软磁性材料磁记录⎩⎪⎨⎪⎧生活中的应用地磁场的研究一、对磁场的描述1.磁场：磁场是存在于磁极周围的一种特殊物质，磁体之间、磁体与电流之间以及电流与电流之间的作用都是通过这种特殊的物质而发生的.2.磁场的强弱用磁感应强度来表示.磁感应强度B 的大小只取决于磁场本身的性质，与F 、I 、L无关.3.磁感线的疏密程度反映磁场的强弱，线上某点的切线方向都跟该点的磁场方向相同.磁感线是闭合的曲线，在磁体内部磁感线从S极指向N极；在磁体外部磁感线从N极指向S极.例1关于磁场和磁感线，下列说法正确的是( )A.磁场并不是真实存在的，而是人们假想出来的B.磁铁周围磁感线的形状，与铁屑在它周围排列的形状相同，说明磁场呈线条形状，磁感线是磁场的客观反映C.磁感线可以用来表示磁场的强弱和方向D.磁感线类似电场线，它总是从磁体的N极出发，到S极终止答案 C解析磁体和电流周围的空间均存在着磁场，磁场和电场一样也是一种客观存在的物质，为了形象地描绘磁场，用磁感线将抽象的磁场描绘出来，磁感线是假想的曲线；铁屑在磁场中被磁化为小磁针，在磁场的作用下转动，最后规则地排列起来，显示出磁感线的形状，并非磁场的客观反映；电流的磁场和磁体的磁场的磁感线都是闭合曲线，在磁体外从N极到S极，在磁体内从S极到N极；而电场线从正电荷出发到负电荷终止，不闭合，磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，磁感线上任一点的切线方向，即小磁针N极在某点所受磁场力的方向，就是该点磁场方向，也就是磁感应强度的方向.因此正确选项为C.变式训练1 如图2－1所示为通电螺线管产生的磁场，于a、b两点磁感应强度的描述，下列说法正确的是( )图2－1A.大小相等，方向相同B.大小相等，方向不同C.大小不等，方向相同D.大小不等，方向不同答案 D解析因磁感线的疏密反映磁感应强度的大小，磁感线的切线方向表示磁感应强度的方向，故D对，A、B、C错误.二、安培定则与左手定则的应用1.安培定则用来判断运动电荷、电流的磁场方向.2.左手定则用来判断通电导线所受的安培力的方向和运动电荷所受的洛伦兹力的方向.3.当判断通电导线(或运动电荷)周围的导线所受的安培力(或运动电荷所受的洛伦兹力)的方向时，首先要根据安培定则判断出磁场方向，再根据左手定则判断出安培力或洛伦兹力的方向.例2初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初速度方向如图2－2所示，则( )图2－2A.电子将向右偏转，速率不变B.电子将向左偏转，速率改变C.电子将向左偏转，速率不变D.电子将向右偏转，速率改变答案 A解析由于电子运动方向向上，处于垂直纸面向里的磁场中，根据左手定则，洛伦兹力方向向右，电子将向右偏转.洛伦兹力方向时刻与速度方向垂直，因而不做功，速率不变.综上所述，选A.变式训练2 如图2－3所示，两根可自由移动的靠得很近的平行长直导线，通以相反方向的电流，且I1＞I2，则两导线所受的安培力F1和F2的大小关系及其运动方向为( )图2－3A.F1＞F2，且相互靠近B.F1＜F2，且相互远离C.F1＝F2，且相互靠近D.F1＝F2，且相互远离答案 D解析通电导线在其周围产生磁场，通电导线在磁场中受到安培力作用，两导线所受安培力是作用力与反作用力，它们大小相等，选项A、B错误；由安培定则可知，I1在I2处产生的磁场垂直纸面向里，由左手定则可知，I2所受安培力向右；由安培定则可知，I2在I1处产生的磁场垂直纸面向里，由左手定则可知，I1所受安培力向左，则两导线相互远离，选项C错误，D正确.三、安培力作用下的平衡问题1.解决通电导体在磁场中受重力、弹力、摩擦力、安培力等力的作用下的平衡问题，关键是受力分析.2.由于安培力F的方向、电流I的方向、磁感应强度B的方向三者之间涉及三维空间，所以在分析和计算安培力的大小时，要善于把立体图形改画成平面图形，以便受力分析.3.画好辅助图(如斜面)，标明辅助方向(如B的方向、I的方向等)也是画好受力分析图的关键.例3质量为m的通电导体棒ab置于倾角为θ的金属导轨上，如图2－4所示.已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，在下列各图所加各种磁场中，导体均静止，则导体与导轨间摩擦力为零的可能情况是( )图2－4答案AB解析要使静摩擦力为零，如果F N＝0，必有F f＝0.B选项中安培力的方向竖直向上与重力的方向相反，可能使F N＝0，B项是正确的；如果F N≠0，则导体棒除受静摩擦力F f以外的其他力的合力只要为零，那么F f＝0.在A选项中，导体棒所受到的重力G、支持力F N及安培力F 安三力合力可能为零，则导体棒所受静摩擦力可能为零；C、D选项中，从导体棒所受到的重力G、支持力F N及安培力F安三力的方向分析，合力不可能为零，所以导体所受静摩擦力不可能为零.故正确的选项应为A 、B 项.变式训练3 电流天平的原理图如图2－5 所示，矩形线圈abcd 的bc 边悬在匀强磁场中.当给矩形线圈通入如图所示的电流I 时，调节两盘中的砝码，使天平平衡.然后使电流I 反向，这时要在天平的左盘上加质量为m 的砝码，才能使天平重新平衡.则此时磁场对bc 边作用力的大小为( )图2－5A.14 mg B.13 mg C.12 mg D.15mg 答案 C解析 初状态天平平衡时，由左手定则可知，在磁场中的导线bc 受到的安培力方向竖直向上，大小设为F ，左、右两盘的砝码质量分别设为m 1和m 2.由平衡条件得：m 1g ＝m 2g －F .电流I 反向后，导线bc 受到的安培力方向竖直向下，大小仍为F ，这时要在天平的左盘上加质量为m 的砝码，才能使天平重新平衡.由平衡条件得：m 1g ＋mg ＝m 2g ＋F .以上两式相减可得：mg ＝2F ，所以：F ＝mg2.章末检测(二)一、单项选择题1.关于磁场和磁感线的描述，下列哪些是正确的( ) A.磁感线从磁体的N 极出发到磁体的S 极终止B.自由转动的小磁针放在通电螺线管内部，其N 极指向螺线管内部的磁场方向C.磁感线的方向就是磁场方向D.两条磁感线的空隙处不存在磁场 答案 B解析磁感线是一条闭合曲线，在磁体的外部由N极到S极，而在磁体的内部则由S极到N 极，A不正确.通电螺线管内部的磁感线由S极到N极，所以放置其中的小磁针N极必然是指向螺线管的北极，B正确.只有磁感线是直线时，磁感线的方向才与磁场方向一致；如果磁感线是曲线，某点的磁场方向用该点的切线方向来表示，C不正确.磁感线是假想的曲线，只要有磁场的地方就有磁感线，D不正确.2.下图是通电直导线周围磁感线分布情况示意图，各图的中央表示垂直于纸面的通电直导线及其中电流的方向，其他的均为磁感线，其方向由箭头指向表示，这四个图中正确的是( )答案 C解析A、C、D图均表示电流方向垂直纸面向里，B图电流方向向外，由安培定则知磁感线方向A、C、D正确；离导线越近，磁场越强，磁感线越密，故C对.3.如图2－6所示，环中电流方向由左向右，且I1＝I2，则圆环中心O处的磁场是( )图2－6A.最大，穿出纸面B.最大，垂直穿入纸面C.为零D.无法确定答案 C解析根据安培定则，上半圆环中电流I1在环内产生磁场垂直纸面向里，下半圆环中电流I2在环内产生的磁场垂直纸面向外，由于O对于I1和I2对称(距离相等)，故I1和I2在O处产生的磁场大小相等、方向相反，在O处相互抵消.4.一根容易形变的弹性导线，两端固定，导线中通有电流，方向如下图中箭头所示.当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是( )答案 D解析A图中导线不受力，故它不会弯曲，A错误；B图中导线受到垂直纸面向里的安培力，它不会向右弯曲，B错误；C中导线受到水平向右的安培力，导线不会向左弯曲，C错误；D 中导线受到水平向右的安培力，故它向右弯曲，D正确.5.如图2－7所示是电子射线管示意图，接通电源后，电子射线由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线.要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是( )图2－7A.加一磁场，磁场方向沿z轴负方向B.加一磁场，磁场方向沿y轴正方向C.加一电场，电场方向沿z轴负方向D.加一电场，电场方向沿y轴正方向答案 B解析此题考查演示实验“电子束在磁场中偏转”.要使荧光屏上亮线向下偏转，即使电子所受的洛伦兹力方向向下，电子运动方向沿x轴正方向，由左手定则可知，磁场方向应沿y轴正方向，所以A错，B对；若加一电场电子应受到向下的电场力作用，故电场方向沿z轴正方向，C、D均错.6.某电磁轨道炮工作原理如图2－8所示，待发射弹体可在两水平的平行光滑轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触.电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回.轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比(即B＝kI).通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出，现欲使弹体的出射速度增加到原来的2倍，理论上可采用的办法是( )图2－8A.只将轨道长度L变为原来的2倍B.只将电流I增加至原来的2倍C.只将弹体质量减至原来的一半D.将弹体质量减至原来的一半，同时将电流I增加至原来的2倍答案 B解析设导轨宽度为d，则安培力大小F＝BId＝kI2d，由牛顿第二定律得：kI2d＝ma，由运动学公式v2＝2ax得：v2＝2kI2dmL，则v＝I2kdLm，所以只有B项正确，A、C、D均不正确.二、多项选择题7.下列说法正确的是( )A.任何磁体都具有N极和S极两个磁极B.奥斯特实验说明了电流周围存在着磁场C.通电导体之间也存在着相互作用，它们是通过电场发生作用的D.地磁场的N极与地理的南极重合，地磁场的S极与地理的北极重合答案AB解析任何磁体都有N极、S极，所有磁现象都是通过磁场而发生作用的.磁体与电流的周围都存在磁场.地球的地理两极与地磁两极并不重合.故选项A、B正确，C、D错误.8.磁场中一段2 cm长的直导线，通过2.5 A的电流时，受到的安培力为0.1 N，则通电直导线处的磁感应强度B可能是( )A.2 TB.小于2 TC.大于2 TD.零答案AC解析当导线方向垂直于磁场时，该导线受到的安培力最大，由磁感应强度定义得B＝FIL ＝0.12.5×2×10－2T＝2 T，可知A正确；当导线方向不垂直于磁场时导线受到的安培力为0.1 N，则当导线方向垂直于磁场时导线受到的安培力大于0.1 N，由磁感应强度定义知C选项正确.9.某电器元件不小心被外磁场磁化了，为了使该元件退磁，下列方法有效可行的有( )A.把该元件高温处理B.把该元件通入强电流C.把该元件放在逐渐减弱的交变磁场中D.把该元件放入强磁场中答案AC解析当磁体被高温加热、剧烈撞击或者逐渐减弱的交变磁场的作用时，分子电流取向变得杂乱无章，对外就不再显示磁性.10.电子以初速度v0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则( )A.磁场对电子的作用力始终不变B.磁场对电子的作用力始终不做功C.电子的速度始终不变D.电子的动能始终不变答案BD解析洛伦兹力的方向由左手定则可判定，始终垂直于速度方向，所以洛伦兹力不改变速度大小，只改变速度方向，因此磁场对电子的作用力始终不做功，即电子的动能始终不变.三、填空和实验题11.在如图2－9所示的匀强磁场中，垂直磁场方向放有一段长0.04 m的通电直导线，当通以水平向右的电流时，受到的安培力方向是__________，若电流的大小是0.8 A，受到的安培力大小为0.048 N，则该匀强磁场的磁感应强度B＝____________T.图2－9答案竖直向下 1.5解析根据左手定则知，导线所受的安培力方向竖直向下.根据F＝BIL得，B＝FIL ＝0.048 0.8×0.04T＝1.5 T.12.如图2－10所示，同一平面内有两根互相平行的长直导线1和2，通有大小相等、方向相反的电流，a 、b 两点与两导线共面，a 点在两导线的中间与两导线的距离均为r ，b 点在导线2右侧，与导线2的距离也为r .现测得a 点磁感应强度的大小为B ，则去掉导线1后，b 点的磁感应强度大小为____________，方向____________.图2－10答案 B2垂直纸面向外解析 根据安培定则可知两导线在a 点形成的磁场方向相同，由于两导线电流大小相等，a 点与两导线的距离也相等，故单根导线在a 点形成的磁感应强度大小为B2，由于a 和b 与导线2的距离相等，故撤掉导线1后，b 点磁感应强度大小为B2，根据安培定则可知，b 点磁场方向垂直纸面向外. 四 计算题13.匀强磁场中长2 cm 的通电导线垂直于磁场方向放置，当通过导线的电流为2 A 时，它受到的磁场力大小为4×10－3N ，问：该处的磁感应强度B 是多大？若磁场、电流不变，导线长度减小到1 cm ，该处的磁感应强度B 又是多大？ 答案 0.1 T 0.1 T解析 由磁感应强度的表达式B ＝FIL，得到B ＝0.1 T ，磁感应强度由磁场本身来决定，与导线长度无关，故导线长度减小到1 cm 时磁感应强度仍是0.1 T.14.地球是个大磁体，在赤道上，地磁场可以看成是沿南北方向的匀强磁场(如图2－11所示).如果赤道某处地磁场的磁感应强度的大小为0.5×10－4T ，在赤道上有一根东西方向的直导线，长为20 m ，载有从东往西的电流30 A ，则地磁场对这根导线的作用力有多大？方向如何？图2－11答案 3.0×10－2N 方向竖直向下15.如图2－12所示，一根轻弹簧将质量为m ，长度为L 的绝缘直导线悬挂在竖直平面内，直导线在匀强磁场中处于水平静止状态.匀强磁场的方向垂直于纸面向里，大小为B ，当导线中通有如图所示的恒定电流I 时，稳定后弹簧处于静止状态，此时弹簧对直导线施加的拉力大小为多少？图2－12答案 BIL ＋mg解析 导线所受安培力大小F ＝BIL ，方向竖直向下，导线受力如图所示，故弹簧拉力大小为F T ＝F ＋mg ＝BIL ＋mg .16.在倾角为30°的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L 、质量为m 的直导体棒，一匀强磁场垂直于斜面向上，如图2－13所示.当导体棒内通有垂直于纸面向里的电流I 时，导体棒恰好静止在斜面上，求磁感应强度的大小为多少？图2－13答案 mg 2IL解析 解决此题关键是确定安培力的方向，由受力分析及平衡不难解决.受力分析如图由平衡条件得：F ＝mg sin θ安培力：F ＝BIL ，所以B ＝mg sin 30°IL ＝mg 2IL .。

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二、电流的磁场教学目标:一、知识与能力目标1、了解奥斯特、安培等科学家的实验研究对人们认识电磁现象所起的重要作用.2、会作磁感线描绘直线电流、环形电流、通电螺线管周围的磁场。

3、会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向。

二、情感、态度价值观目标：通过学习使学生知道科学探索的路程,明确一个新的发现会引发一场更大的革命。

教学过程一、阅读课文《电流的磁效应》并对以下的内容进行思考.1、原来人们认为电与磁之间可能有联系的依据是什么。

2、在当年的条件下科学家还找不出电与磁之间的联系，因此有一些科学家就断言：电与磁本质上没有联系。

我们以后在做任何判断的时候要注意什么？我们怎么去开阔眼界来看世界？3、个现象叫做电流的磁效应，它是发现的。

二、电流的磁场。

1、通电直导线安培定则：.2、通电螺线管（环形电流)安培定则：.3、想一想,你能把这两个定则统一起来看成一个定则吗？4、你能换一个角度来画它们的磁感线分布图吗？三、作业：P31页1－4题(提示，电流对磁体、磁针的作用实质是电流所产生的磁场对它们的作用。

)分别把这四道题目当中的图画下下面空白处。

1、 2 、 3、 4、三、磁场对通电导线的作用教学目标：一、知识目标1、知道什么是安培力。

2-2 电流的磁场导学案（无答案）一、学习目标：1. 了解奥斯特、安培等科学家的实验研究对人们认识电磁现象所起的重要作用。

2. 会用磁感线描绘直线电流、环形电流和通电螺线管周围的磁场。

二、学习重难点：1. 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。

2. 会用磁感线描绘直线电流、环形电流和通电螺线管周围的磁场。

三、学习过程●自主质疑复习：当把小磁针放在条形磁体的周围时，观察到什么现象？其原因是什么？问题发散：小磁针只有放在磁体周围才会受到磁力作用而发生偏转吗？也就是说，只有磁体周围存在着磁场吗？●合作探究（1）演示奥斯特实验演示实验：将一根与电源、开关相连接的直导线用架子架高，沿南北方向水平放置。

将小磁针平行地放在直导线的上方和下方，请观察直导线通、断电时小磁针的偏转情况。

提问：观察到什么现象？进一步提问：通过这个现象可以得出什么结论呢？师生讨论：。

教师指出：以上实验是丹麦的科学家奥斯特首先发现的，此实验又叫做奥斯特实验。

这个实验表明，除了磁体周围存在着磁场外，电流的周围也存在着磁场，即电流的磁场，本节课我们就主要研究电流的磁场。

实验表明：提问：我们知道，磁场是有方向的，那么电流周围的磁场方向是怎样的呢？它与电流的方向有没有关系呢？【问题3】重做上面的实验，请观察当电流的方向改变时，小磁针N极的偏转方向是否发生变化。

观察到什么现象？这说明什么？思考：奥斯特实验在我们现在看来是非常简单的，但在当时这一重大发现却轰动了科学界，这是为什么呢？●交流展示采用什么办法可以很简便地判定通电螺线管的磁性与电流方向的关系呢？同学们看书、讨论，弄清安培定则的作用和判定方法。

1、作用：可以判定通电螺线管的磁性与电流方向的关系。

2、判定方法：用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。

教师演示具体的判定方法。

练习：用安培定则判定。

1．在下面如图图2·2—1所示的各图中画出导线中通电电流方向或通电导线周围磁感线的方向或通电螺线管的绕线方向．其中（a）、（b）为平面图，（c）、（d）为立体图．图2·2—11、首先发现电流磁效应的科学家是()A.安培B.奥斯特C.库仑D.麦克斯韦2、关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是（）A．磁感线可以形象地描述各点磁场的方向．B．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的．C．磁感线是磁场中客观存在的线．D．磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止3、如图图2·2—4所示，环形导线的A、B处另用导线与直导线ab相连，图中标出了环形电流磁场的方向，则C和D接电源正极的是______，放在ab下方的小磁针的________极转向纸外.图2·2—4四、学习评价自我评价：A、满意（）B、比较满意（）C、不满意（）教师评价：A、满意（）B、比较满意（）C、不满意（）。

2 磁场对通电导线的作用力[知识梳理]一、安培力磁感应强度1．安培力——磁场对通电导线的作用力(1)定义：人们把磁场对通电导线的作用力叫安培力．(2)因素：与电流大小、导线长度有关，即F＝BIL.(导体垂直磁场放置)(3)安培力的方向可用左手定则判定．伸开左手，四指并拢，使拇指与其余四个手指垂直，并处于同一平面内．把手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，则左手拇指所指的方向就是安培力的方向．2．磁场的定量描述——磁感应强度(1)定义：一段通电直导线放在磁场里所受的安培力F＝BIL，其中B与导线中的电流和导线的长度无关，仅与磁场有关，表示磁场的强弱和方向，称为磁感应强度．(2)公式：B＝FIL.(3)单位：特斯拉；符号T.(4)磁感应强度的方向与磁场的方向一致．二、磁通量1．定义：在匀强磁场中，有一个与磁感线方向垂直的平面．我们把磁感应强度B与面积S的乘积叫作穿过这个面的磁通量，简称磁通，用符号Φ表示．2．表达式：Φ＝BS.3．单位：韦伯，简称韦，符号Wb,1 Wb＝1 T·m2.4．磁感应强度也称为磁通密度．[基础自测]1．思考判断(1)当通电直导线垂直于磁感应强度方向时，安培力的方向和磁感应强度方向相同．( )(2)已知磁场方向和电流方向判定安培力的方向用左手，若已知磁场方向和安培力的方向，判定电流的方向用右手．( )(3)只要电流的方向不与磁场平行，电流就会受到安培力．( ) (4)磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量．( )(5)若穿过某平面的磁通量为零，则该处的磁感应强度一定为零．( ) (6)磁通量有大小，有正负、它是矢量．( )【提示】 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)×2．下列各图中，表示磁场方向、电流方向及导线所受安培力方向的相互关系，其中正确的是( )C [A 图，电流的方向向上，让磁场垂直于掌心向里穿过，根据左手定则可得，安培力的方向向左，故A 错误；B 图，电流的方向与磁场的方向平行，电流不受到安培力的作用，故B 错误；C 图，电流的方向向右，让磁场垂直于掌心向里穿过，根据左手定则可得，安培力的方向向上，故C 正确；D 图，电流的方向向里，让磁场垂直于掌心选项穿过，根据左手定则可得，安培力的方向向左，故D 错误；故选：C.]3．如图2­2­1所示，长度为L 的通电直导线位于匀强磁场中，导线与磁场方向垂直．当导线中的电流为I 时，导线所受安培力的大小为F .则该匀强磁场的磁感应强度大小为( )【导学号：37032037】图2­2­1A ．F ILB ．F IC ．FILD ．FIA[电流与磁场垂直，安培力最大，为F，电流大小为I，长度为L，故磁感应强度大小为：B＝FIL，故B、C、D错误，A正确；故选A．]4．将面积为0.50 m2的单匝线圈放在磁感应强度为2.0×102T的匀强磁场中，线圈与磁场垂直，下列说法正确的是( )A．穿过线圈的磁通量为0B．穿过线圈的磁通量为100 WbC．穿过线圈的磁通量为200 WbD．穿过线圈的磁通量为400 WbB[当线圈平面与磁感线垂直时，穿过线圈的磁通量：Φ＝BS＝2.0×102×0.50 Wb＝1.0×102 Wb，故B正确．][合作探究·攻重难]1．安培力大小的计算(1)若B与I(L)垂直时，F＝BIL，此时所受的安培力最大；(2)若B与I(L)平行时，F＝0；(3)在计算安培力时，若放入磁场中的导线是弯曲导线，其安培力求解时应用其长度的有效值，即两端点所连直线的长度．如图2­2­2所示：图2­2­2(4)当导线方向与磁场方向斜交时，所受到的安培力介于零和最大值之间．2．安培力方向的判断(1)安培力的方向既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，但磁场方向与电流方向不一定垂直，由此可知安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．(2)当磁场方向、电流方向、安培力方向两两垂直时，只要已知其中任意两个力的方向，就可以判断第三个力的方向．(3)当不能确定磁场方向和电流方向是否垂直时，若已知磁场方向(或电流方向)与安培力的方向，电流方向(或磁场方向)不唯一．将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图2­2­3所示，已知磁感应强度为1 T．试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向．图2­2­3【解析】(1)因为导线与磁感线平行，所以导线受到的安培力为零．(2)由左手定则知，安培力方向垂直于导线水平向右，大小为F＝BIL＝1×0.1×20×10－2 N＝0.02 N.(3)由左手定则知，安培力的方向在纸面内垂直于导线斜向上，大小为F＝BIL＝1×0.1×20×10－2 N＝0.02 N.【答案】(1)0 (2)0.02 N 垂直于导线水平向右(3)0.02 N 垂直于导线斜向上左手定则应用的两个要点(1)安培力的方向既垂直于电流的方向，又垂直于磁场的方向，应用左手定则时必须使大拇指指向与四指指向和磁场方向均垂直．(2)由于电流方向和磁场方向不一定垂直，磁场方向不一定垂直穿入手掌，可能与四指方向成某一夹角，但四指一定要指向电流方向．[针对训练]1．请根据图中给出的条件，运用左手定则，求出各图中第3个物理量的方向．【解析】根据各图中已知方向利用左手定则，判知：(a)F垂直于纸面向里；(b)F垂直于纸面向里；(c)B垂直于纸面向外；(d)I由左向右；(e)F垂直于I斜向右下方．【答案】见解析1．定义B ＝IL是比值定义法，这种定义物理量的方法实质就是一种测量方法，被测量点的磁感应强度与测量方法无关．2．定义a ＝Δv Δt 、E ＝Fq 也是比值定义法，被测量的物理量也与测量方法无关，不是由定义式中的两个物理量决定的．3．通电导线必须垂直于磁场方向放置时，才能用B ＝FIL计算磁感应强度的大小．长10 cm 的通电直导线，通以1 A 的电流，在匀强磁场中受到的磁场力为0.4 N ，则该磁场的磁感应强度为( )【导学号：37032038】A ．等于4 TB ．大于或等于4 TC ．小于或等于4 TD ．上述说法都错误思路点拨：①该题没说明通电导线是否与磁场垂直． ②B ＝F IL的条件是L ⊥B .B [长为L ＝0.1 m ，电流强度为I ＝1 A ，把它置入某磁场中某点，受到的磁场力为F ＝0.4 N ，设导线与磁场方向的夹角为α，由F ＝BIL sin α得：B ＝FIL sin α≥F IL＝4 T ，故B 正确．][针对训练]2．关于磁感应强度，下列说法正确的是( ) A ．由B ＝F IL可知，B 与F 成正比，与IL 成反比B ．通电导线放在磁场中的某点，此点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，此点的磁感应强度就为零C ．通电导线受安培力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受安培力的地方一定不存在磁场(即B ＝0)D ．磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定，其大小和方向是唯一确定的，与通电导线无关D [磁感应强度B ＝F IL是定义式，用来量度某处的磁感应强度，但磁感应强度是由磁场本身的性质决定的，与放入的通电导线无关；当通电导线与磁场方向平行时受磁场力为零，但不能说明B＝0，故A、B、C均错，只有D正确．]1．磁通量指穿过某一面积的磁感线的条数，在匀强磁场中，穿过与磁场方向垂直、面积为S的平面的磁通量Φ＝BS，若磁感线与平面不垂直时，如图2­2­4所示，我们采用投影的方法，将平面向垂直于磁场的方向上投影，就可得到磁通量的一般的计算公式Φ＝BS′＝BS·cos θ.图2­2­4图中的S′为面积为S的平面α在垂直于磁感线方向上的投影面积．θ为平面α与该平面沿垂直磁场方向的投影面之间的夹角．2．磁通量是标量，只有大小，没有方向，但有正负．其正负仅表示磁感线的贯穿方向，一般来说，如果规定磁感线从线圈的正面穿过时，磁通量为正，那么磁感线从线圈反面穿过时磁通量就为负．如闭合回路的面积为S，垂直于磁感应强度为B的匀强磁场放置，此时的磁通量为Φ＝BS.现在把闭合回路在磁场中翻转180°，此时的磁通量为：Φ＝－BS.磁感线从不同方向穿过同一面积时，磁通量是它们的代数和，即相互抵消后剩余的磁感线条数．匀强磁场中有一个与磁场垂直放置的矩形线圈面积为S，磁场磁感应强度为B，在它绕轴线中心从图2­2­5所示位置转过180°的过程中，求该线圈磁通量的变化．图2­2­5【解析】起始状态的磁通量Φ1＝BS.末态的磁通量大小Φ2＝BS，但初态是从正面穿入，末态则从反面穿出．若初态Φ1为负，则Φ2为正．所以ΔΦ＝Φ2－(－Φ1)＝BS－(－BS)＝2BS，而不是零．【答案】2BS只有在匀强磁场中B⊥S时，Φ＝BS才适用，若B与S不垂直，应将S投影，也可以将B分解，取B、S垂直部分的乘积.磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1，在具体的计算中，一定要注意Φ1及Φ2的正负问题.[针对训练]3．如图2­2­6所示，在范围足够大的匀强磁场中有一闭合线圈，线圈平面与磁场方向垂直，线圈在磁场内运动．在下列运动中，线圈的磁通量发生变化的是( )【导学号：37032039】图2­2­6A．向上平移B．向右平移C．沿磁场方向平移D．绕ab轴旋转D[根据公式Φ＝BS，B不变，线框沿纸面向上、向右运动，只要不出磁场，有效面积S不变，所以磁通量不变，线框垂直纸面沿磁场方向平移，S也不变，所以磁通量也不变．线框绕ab轴转动时，有效面积S在减小，磁通量变小，D正确．][当堂达标·固双基]1．关于磁场中的磁感应强度，以下说法正确的是( )A．若一电流元在某一区域不受力，则表明该区域不存在磁场B．若一电流元探测到磁场力，则该力的方向即为磁场的方向C．磁感应强度是反映磁场本身性质的物理量，与放入其中的电流元无关D．只要知道电流元在磁场中某位置受到的磁场力F的大小，就可以利用公式B＝F/IL 求出该位置磁感应强度的大小C[若导线与磁场平行，则即使磁感应强度大，通电导线也不会受磁场力，故A错误；根据左手定则可以知道，通电导线在磁场中的受力方向与该处磁感应强度的方向垂直，故B 错误；磁感应强度是反映磁场本身性质的物理量，与放入其中的电流元无关，所以C选项是正确的；物理学上用一小段通电导线“垂直于磁场方向”放在某点时，才能使用利用公式B ＝F/IL求出该位置磁感应强度的大小，故D错误．]2．下列说法中，正确的是( )A．磁通量是描述磁场强弱的物理量B．电场线与磁感线都是不封闭曲线C．在匀强磁场中，a线圈面积比b线圈大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的大D．磁感应强度是描述磁场强弱的物理量D[磁通量Φ＝BS，磁场强的地方．磁感应强度B一定大，但Φ不一定大．面积S大，Φ也不一定大．磁感线是封闭曲线，故A、B、C均不正确．]3．图中分别标明了通电直导线中电流I、匀强磁场的磁感应强度B和电流所受安培力F 的方向，其中正确的是( )A[根据左手定则知，A选项正确，B选项电流不受安培力，C选项电流受安培力向下．D 选项电流受安培力向外．]4．面积为2.0×10－2 m2的矩形线圈放在磁感应强度为5.0×10－4 T的匀强磁场中，当线圈平面与磁场方向垂直时，求穿过线圈的磁通量.【导学号：37032040】【解析】由磁通量的定义知：Φ＝BS＝5.0×10－4×2.0×10－2 Wb＝1.0×10－5 Wb.【答案】 1.0×10－5 Wb。

第2讲电流的磁场[目标定位] 1. 了解奥斯特、安培等科学家的实验研究对人们认识电磁现象所起的重要作用.2.会用磁感线描述直线电流、环形电流和通电螺线管周围的磁场.3.会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向.一、电流的磁效应1.1820年，奥斯特发现：把一根导线平行地放在磁针的上方，给导线通电时，磁针发生了偏转，说明电流能产生磁场，这个现象称为电流的磁效应.2.电流磁效应的发现，用实验展示了电与磁的联系，说明电与磁之间存在着相互作用.想一想小磁针只有放在磁体周围才会受到磁力作用而发生偏转吗？是不是可以说，只有磁体周围存在着磁场？答案不是.小磁针放在通电导体周围也发生偏转，电流周围也有磁场.二、电流磁场的方向1.直线电流的磁场安培定则：右手握住导线，让伸直的拇指的方向跟电流的方向一致，那么，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向，如图2－2－1 所示.图2－2－12.通电螺线管的磁场图2－2－2安培定则：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，拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，如图2－2－2所示.3.环形导线可以看做只有一匝的螺线管，如图2－2－3所示.图2－2－3温馨提示先确认何种电流，再利用安培定则确定磁场的方向.记清四指或拇指指向的含义. 想一想如图2－2－4所示，将导线放在小磁针的上方，当通如图所示的电流时小磁针的N 极向哪儿转动？为什么？图2－2－4答案小磁针的N极向里转动.根据安培定则可判断出导线下方的磁场方向垂直纸面向里，小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向，所以小磁针的N极向里转.一、电流的磁效应1.电流能够产生磁场，这个现象叫做电流的磁效应.2.电流的磁效应是丹麦物理学家奥斯特于1820年发现的.例1如图2－2－5所示，把一条导线平行地放在磁针的上方附近.当导线中通有电流时，磁针会发生偏转.首先发现这个实验现象的物理学家是( )图2－2－5A.伽利略B.牛顿C.奥斯特D.爱因斯坦答案 C针对训练1 在做“奥斯特实验”时，下列操作现象最明显的( )A.沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上B.沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的正下方C.电流沿南北方向放置在磁针的正上方D.电流沿东西方向放置在磁针的正上方答案 C解析把导线沿南北方向放置在地磁场中处于静止状态的磁针的正上方，通电时磁针发生明显的偏转.二、电流磁场方向与安培定则1.直线电流的磁场(1)安培定则：右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向，如图2－2－6 所示.图2－2－6(2)画法：如图2－2－7所示图2－2－7说明：图中的“×”号表示磁场方向垂直进入纸面；“·”号表示磁场方向垂直离开纸面.(3)特点：是非匀强磁场，距导线越远处磁场越弱.2.环形电流的磁场(1)安培定则：右手握住环形导线，让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环形导线轴线上磁感线的方向，如图2－2－8所示.图2－2－8(2)磁感线的特点两侧分别是N极和S极，离圆环中心越远，磁场越弱，画法如图2－2－9所示.图2－2－93.通电螺线管的磁场(1)安培定则：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，拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，如图2－2－10所示.图2－2－10(2)磁感线特点两端分别是N极和S极，管内是匀强磁场，管外是非匀强磁场，画法如图2－2－11所示.图2－2－11例2小刘同学用铁钉与漆包线绕成电磁铁，当接通电路后，放在其上方的小磁针N极立即转向左侧，如图2－2－12所示.则此时( )图2－2－12A.导线A端接电池正极B.铁钉左端为电磁铁的N极C.铁钉内磁场方向向右D.漆包线内电流由A流向B答案 C解析小磁针静止时N极指向为该处磁场方向，根据通电螺线管磁场分布知，铁钉右端为电磁铁N极，左端为S极，再根据安培定则知C项正确.针对训练2 如图2－2－13所示，一枚小磁针放在半圆形导线环的环心O处，当导线中通以如图所示方向的电流时，小磁针将如何偏转( )图2－2－13A.沿顺时针方向转动B.沿逆时针方向转动C.N极转向纸内，S极转向纸外D.N极转向纸外，S极转向纸内答案 C解析由安培定则知，环形电流内部磁场方向垂直纸面向里，故N极转向纸里，C选项正确.电流的磁效应1.电磁铁的应用相当广泛，它是利用电流周围产生磁场的原理工作的，最先发现电流周围存在磁场的科学家是( )A.库仑B.奥斯特C.麦克斯韦D.亚里士多德答案 B2.在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步.以下对几位物理学家在电磁学领域内所作科学贡献的叙述中，错误的说法是( )A.富兰克林不仅发现雷电现象的本质，还最早认识了尖端放电的重要性，并由此提出了避雷针的设想B.法拉第提出电荷周围存在“场”，并创造性地用“电力线(即电场线)”形象地描述电场C.英国物理学家焦耳通过一系列实验发现了焦耳定律Q＝I2RtD.奥斯特发现了电流的磁效应，并总结出了左手定则答案 D解析奥斯特发现了电流的磁效应，但左手定则不是奥斯特总结的，选项D错误.电流磁场方向与安培定则3.如图2－2－14所示，a、b为通电螺线管磁场中同一根磁感线上的两点，若用B a、B b分别表示a、b两点磁场的强弱，则( )图2－2－14A.B a＝B bB.B a＜B bC.a、b两点磁场方向不同D.a、b两点磁场方向相同答案 C解析根据磁感线的分布可知B a＞B b，a、b两点磁感线的方向不同，故C对，A、B、D错.4.为了判断一个未知正负极的蓄电池极性，某同学将该蓄电池通过电阻跟螺线管连接起来，发现小磁针的N极立即向螺线管偏转，如图2－2－15所示.用M、N和P、Q分别表示蓄电池和螺线管两极，下列判断正确的是( )图2－2－15A.电源M端为正极B.电源N端为正极C.螺线管P端为S极D.螺线管内部磁感线方向由P指向Q答案 B解析小磁针的N极向螺线管偏转说明小磁针所在位置磁场方向向左，即螺线管P端为N 极，Q端为S极，选项C错误；在螺线管的内部磁场方向由S极指向N极，所以螺线管内部磁感线方向由Q指向P，选项D错误；根据安培定则可知，在电源外部电流从N流向M，电源N端为正极，选项A错误，B正确.(时间：60分钟)题组一、电流磁场方向的判断1.如图2－2－16所示，环形导线中通有顺时针方向的电流I，则该环形导线中心处的磁场方向为( )图2－2－16A.水平向右B.水平向左C.垂直于纸面向里D.垂直于纸面向外答案 C解析根据安培定则可知，该环形导线中心处的磁场方向垂直于纸面向里，选项C正确. 2.关于通电直导线周围磁场的磁感线分布，下列示意图中正确的是( )答案 A解析根据安培定则判断通电直导线的磁场可知，选项A正确.3.如图2－2－17所示，水平直导线ab通有向右的电流I，置于导线正下方的小磁针S极将( )图2－2－17A.向纸外偏转B.向纸内偏转C.在纸面内顺时针转过90°D.不动答案 A解析据安培定则可以确定，通电直导线在其下方产生垂直纸面向里的磁场，在磁场力的作用下，小磁针N极向里，S极向外偏转，A项正确.4.通电螺线管附近放置四个小磁针，如图2－2－18所示，当小磁针静止时，图中小磁针的指向正确的是(涂黑的一端为N极)( )图2－2－18A.aB.bC.cD.d答案 B解析由安培定则判断出螺线管的左侧相当于条形磁铁的N极，右侧相当于S极.故在a、c、d处磁场方向水平向左，b处磁场方向水平向右，小磁针的N极应沿磁感线方向，只有小磁针b指向正确.选项B正确.5.关于通电螺旋线管磁极的判断，下列示意图中正确的是( )答案 A解析根据右手螺旋定则可以判定A项正确，B、C、D错误.6.下面各图中，电流及其产生的磁场方向均正确的是( )答案 C解析根据右手螺旋定则可判定C项正确.7.如图2－2－19所示，所在通电螺线管内部中间的小磁针，静止时N极指向右端，则电源的c端为________极，螺线管的a端为__________极.图2－2－19答案正S解析由小磁针N极的指向可知通电螺线管中心轴线的磁场方向向右，根据安培定则可知，螺线管的右端为N极，所以左端(a端)为S极，并且可判断出导线中的电流方向，从而可知电源的c端为正极.题组二、安培定则的综合应用8.如图2－2－20所示，两个同样的导线环同轴平行悬挂，相隔一小段距离，当同时给两导线环通以同向电流时，两导线环将( )图2－2－20A.相吸引B.相排斥C.保持静止D.边吸引边转动答案 A解析把环形电流等效成小磁针，由安培定则知左侧小磁针S极对着右侧小磁针N极，相互吸引，A正确.9.如图2－2－21所示，一束带电粒子沿水平方向飞图2－2－21过小磁针上方.若带电粒子飞过小磁针上方的瞬间，小磁针N极向纸面内偏转，则带电粒子可能是( )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答案AD解析由小磁针N极向纸面内偏转，知离子束下方磁感线垂直纸面向里，由安培定则可知，位于小磁针上方直线电流方向向右.故A、D正确.10.如图2－2－22所示，一个小磁针位于圆心，且与圆在同一竖直平面内，现使一个带负电小球在竖直平面内沿圆周逆时针高速旋转，则( )图2－2－22A.小磁针的N极向纸面里转B.小磁针的N极向纸面外转C.小磁针在纸面内向左摆动D.小磁针在纸面内向右摆动答案 A解析带负电的小球在竖直平面内逆时针旋转，形成顺时针方向的环形电流，根据安培定则，可判断出该环形电流的中心磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针的N极向纸面里转.选项A 正确.本文档仅供文库使用。