高中物理第5章磁场章末整合课件鲁科版1

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[后思考] 磁体内部和磁体外部磁感线的方向是怎样的？
【提示】 磁体外部磁感线方向从 N 极指向 S 极，磁体内部磁感线方向从 S 极指向 N 极．
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[合作探讨] 把条形磁铁置于一块水平玻璃板下方， 在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑． 铁 屑在磁场中被磁化为一个个小磁针，轻轻敲击玻璃板．
知 识 脉 络
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用 磁 感 线 描 述 磁 体 的 磁 场
[先填空] 1．磁感线：为了形象地描述磁体和电流周围的磁场，我们在磁场中画出一 些有方向 的假想曲线，这就是磁感线． 2．磁场的方向：在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，即小磁针静 止时北极所指的方向，就是该点的磁场方向．
)
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【解析】
磁感线没有起点也没有终点，是闭合的曲线；静电场中的电场
线不是闭合曲线，始于正电荷(或无穷远)，止于负电荷(或无穷远处)．选项 B 正 确．
【答案】 B
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2．如图 522 中绘出了磁铁的磁感线及其旁边小磁针静止时所指的方向(小 磁针黑色端表示 N 极)，其中正确的是( )
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[合作探讨] 如图 526 所示是电路没接通时两个小磁针的指向．
图 526
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探讨 1：接通后，两个小磁针的 N 极指向一致吗？ 【提示】 不一致．
探讨 2： 同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引的规律在螺线管内部适用 吗？
【提示】 不适用．
Байду номын сангаас
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[延伸思考] 由 r＝mBqv知同一带电粒子，在同一匀强磁场中，半径 r 会随着速度的增 大而增大，它的周期也会随着速度的增大而增大吗？
一、对洛伦兹力方向的判定
Hale Waihona Puke f例1 下列关于图中各带电粒子所受洛伦
f
兹力的方向或带电粒子的带电性的判断
错误的是 ( C )
A．洛伦兹力方向竖直向上
B．洛伦兹力方向垂直纸面向里
答案 (1)是一条直线 是一个圆周 (2)半径减小 半径增大
[要点提炼] 1.带电粒子所受洛伦兹力与速度方向垂直，只改变速度方向，不改变速度
大小，对运动电荷不做功.
2.沿着与磁场垂直的方向射入磁场中的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运 动.向心力为洛伦兹力 f＝qvB，由 qvB＝mrv2可知半径 r＝mBqv，又 T＝2vπr， 所以 T＝2Bπqm.
二、洛伦兹力的大小 如图所示，将直导线垂直放入磁 场中，直导线中自由电荷的电荷 量为 q，定向移动的速度为 v，单 位体积的自由电荷数为 n，导线 长度为 L，横截面积为 S，磁场的磁感应强度为 B. (1)导线中的电流是多少？导线在磁场中所受安培力 多大？ (2)长为 L 的导线中含有的自由电荷数为多少？如果 把安培力看成是每个自由电荷所受洛伦兹力的合力， 则每个自由电荷所受洛伦兹力是多少？
f
C．粒子带负电
q
D．洛伦兹力方向垂直纸面向外
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
二、对洛伦兹力公式的理解
例2 如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均 为v，带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛 伦兹力的方向．
F4
F1
v⊥

【答案】 Bπ|2a2－b2|
4.如图所示，B1垂直向里，B2垂直向 外，且B1>B2，若图中线圈面积为S， 求穿过线圈的磁通量是多少？
易错剖析：对磁感线沿相反方向同时穿过同一平面 时，错误的认为磁通量等于两磁场分别引起的磁通 量之和。
即：Φ＝B1S＋B2S.
解析：若规定向里穿过线圈的磁通量为正，则向
3.如图所示，空间存在垂直于纸面的匀强磁场，在半径 为 a 的圆形区域内、外磁场方向相反，磁感应强度的大小均 为 B。一半径为 b（b＞a）、电阻为 R 的圆形导线环放置在纸 面内，其圆心与圆形区域的中心重合，则穿过导线环的磁通 量为多少？
【解析】 在导线环里有垂直纸面向里的磁通量，也 有垂直纸面向外的磁通量，则穿过导线环的磁通量的代数和 为 Φ＝|Bπa2－B(πb2－πa2)|＝Bπ|2a2－b2|.
2．磁通量是标量，但磁通量可以有正、负，因为对一个 面来说，磁感线可以从两个方向穿过该面，如图 5－4 中（甲）、 （乙）所示，如果将从左穿入该面的磁通量规定为正，则从 右边穿入该面的磁通量就为负；反过来也一样，如果穿过某 个面有方向相反的磁场，那么实际磁通量应为合磁通量，即 正、负磁通量的代数和，也可以理解为两方向上穿过平面的 磁感线条数之差。
【答案】 见解析
1.如图 5－2 所示，两个同样的导线环同轴平行悬挂，相 隔一小段距离。当同时给两个线圈通以同方向的电流时，两 导线将（ ）
A．吸引 B．排斥 C．保持静止 D．边吸引边转动
【解析】 由安培定则知与环形电流相当的小磁铁都 是左端为 N 极，右端为 S 极，由异名磁极相吸可知，A 正确， B、C 错误。由于是同轴放置，不可能转动，选项 D 错误。
外穿过线圈的磁通量应为负。所以穿过线圈的磁通量

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【例1】 如图5－1所示，螺线管、蹄形铁芯、
环形导线三者相距较远，当开关闭合后关于小磁针N
极(黑色的一端)的指向，错误的说法是
()
A．小磁针a的N极指向正确
B．小磁针b的N极指向正确
C．小磁针c的N极指向正确
D．小磁针d的N极指向正确
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图5－1
9
解题关键：熟练掌握环形电流、通电螺线管内 部和周围磁感线的分布特点，明确小磁针静止时N极 指向与磁感线方向一致．
2．定义式Φ＝BS中的面积S指的是垂直于匀强磁 场方向的面积，如果平面与磁场方向不垂直，取垂直 磁场方向上的投影面积，即为有效面积．
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【例2】 如图5－2所示，一个 单匝线圈abcd水平放置，面积为S，
当有一半面积处在竖直向下的匀强
磁场中，磁感应强度为B，当线圈
以ab边为轴转过30°和60°
答案：A
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关于磁通量的计算问题
磁通量，形象地讲就是通过某一平面的磁感线的 条数．
1．磁通量是标量，不是矢量．但磁通量有正、 负，其正、负并不表示方向，而是表示磁感线的贯穿 方向，这一点应该特别注意．以手平面为例，如果规 定磁感线从手心穿向手背的磁通量为正，那么从手背 穿向手心的磁通量则为负．其正、负含义仅此而已．
章末整合
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1
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2
磁场的产生 磁场
磁场的描述与应用
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3
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4
磁场 的描 述与 应用
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5
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6
关于各种磁感线的形状和分布的问题
判断空间磁场分布情况是解决许多问题的前提,所 以我们应该掌握判断磁体和电流周围磁场强弱和方向 的方法.

的

C．电流与电流间的相互作用是通过电场产生
的

D．电流与电流间的相互作用是通过磁场产生

二、地磁场的特点及地磁场对周围物体的影响 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)注意磁场与电场的区别． (2) 理解磁极与磁极、磁极与电流、电流与电 流之间的作用都是通过磁场产生的．


1 － 1 ：关于电场与磁场，以下说法正确的是 ( ) A．电流周围存在的是电场 B．磁极周围存在磁场 C．磁极与磁极之间通过磁场而相互作用 D．磁极与电流之间一定没有相互作用 【解析】 电流能产生磁场，在电流的周围就 有磁场存在，不论是磁极和磁极之间还是电流

2．下面关于电场的叙述正确的是( ) A ．两个未接触的电荷发生了相互作用电荷存在，其周围就存在电场 D ． A 电荷受到 B 电荷的作用，实际上是 B 电荷 的电场对A电荷的作用


【解析】 电荷之间的相互作用是通过电场来 实现的，故 A 、 D 都正确；只要有电荷存在， 电荷的周围就存在着电场，不管它与其他电荷 是否发生作用，电场是不依赖于检验电荷而独 立存在的，故B错，C对．故正确答案为A、C、 D.


4．磁体与磁体间有力的作用，磁体与可被 磁化的非磁体也有磁力的作用，但一定是 吸引力．因此，若两物体间磁力是吸引力， 则其中必有一个具有磁性，若两物体间是 排斥力，则两物体必都有磁性．

1.下列说法中正确的是( 场和电流的电场产生的

高中物理· 选修3-1· 鲁科版
第五章 磁 场
第二讲 磁感应强度 磁通量 磁与现代科技
目标定位
知道磁感应强度的物理意义及单位
1
2
知道匀强磁场，知道匀强磁场的磁感线分布情况
3 4
知道磁通量的概念，并会计算磁通量
知道磁现象在生活、生产中的应用，培养将科 学服务于人类的意识.
预习导学
一、磁感应强度
1、强弱 2、垂直 3、特斯拉 磁感应强度B 磁感线条数 T 4、 N 磁感应强度 5、大小 密 方向 小 疏密 矢量和 6、叠加
S 是 N 极， 要使列车悬浮起来， 车身线圈的上端是________
极．
课堂讲义
(2)图乙是另一种磁悬浮列车的设计原理图，A 是磁性 稳定的电磁铁，安装在铁轨上，B 是安装在车身上(紧靠铁 轨上方)的电阻非常小的螺线管． B 中电流方向如图乙所 示， 请在图中标出通电螺线管的 N 极， 螺线管 B 与电磁铁
感应强度的方向．
2. 同一空间有多个磁场时，其叠加时遵循矢量叠加的方法，
即平行四边形定则.
课堂讲义
【例 1】有关磁感应强度的下列说法中，正确的是( ABC A．磁感应强度是用来表示磁场强弱及方向的物理量 )
√ √B．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向 √C．小磁针 N 极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向
转过 30°
S S⊥＝ 2
BS φ= . 2
转过 60°
S S⊥＝ 2
BS φ= . 2
再见
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？
找准投影面积和有效磁 感应强度是解题关键

(2)环形电流的磁场类似于条形磁铁的磁场，其两 侧分别是N极和S极．
(3)由于磁感线均为闭合曲线，所以环内、外磁感 线条数相等，故环内磁场强，环外磁场弱．
(4)通电螺线管的磁场分布：外部与条形磁铁外部 的磁场分布情况相同，两端分别为N极和S极．管内 (边缘除外)是匀强磁场，磁场方向由S极指向N极．
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4
二、几种常见的磁场 电流的磁场可以用安培定则来判定
1．用安培定则判定直线电流的磁场方向：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__的__环__绕__方__向__．
2．用安培定则判定环形电流的磁场方向：右手弯 曲的四指表示环形电流的方向，则伸直的拇指所指的方 向是环形导线中心轴线处的_磁__感__线__方__向__．
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在选项A中要明确两点：一是磁场的性质是对放 入其中的磁体有力的作用；二是磁场的方向与该点小 磁针静止时N极指向(即N极受力方向)相同．如果把某 一小磁针放入磁场中，并且恰好小磁针的N极指向与 该点的磁场方向一致，则小磁针不会转动，因此A选 项不正确．在B选项中，应明确磁体外部空间的磁感 线是从北极指向南极，而在磁体内部的磁感线则是从 南极指向北极的，因此B选项也不正确．磁体周围空 间的磁场是不均匀分布的一种特殊物质，既看不见也 触摸不到，但是我们可以用假想的磁感线来描述磁场， 磁感线的密疏反映了磁场的强弱，因此C选项正确， 而D选项不正确．
第2节 用磁感线描述磁场
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1
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2
精彩回眸
1．电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线， 曲线上每点的________表示该点的________．

• 【答案】 C
• 2．如下图所示，下列电场可能存在并且属于 匀强电场的是( )
• 【解析】 匀强电场是等间距的平行直线，A 选项尽管平行但不等间距，并且这样的电场不 存在，所以A项错；C选项尽管等间距，但不 是平行的直线，所以C也是错的，只有B、D符 合题设条件．故正确答案为B、D.
• 【答案】 BD
正确的是(
2.如下图所示的直线电流磁场的磁感线， )
• 【解析】 由安培定则知，直线电流周围的磁 感线是以直线电流为圆心的一组圆，且离电流 越近，磁感线越密，故A正确，B、C、D错 误．
• 【答案】 A
• 3．如下图，a是直线电流的磁场，b是环形电 流的磁场，c是螺线管电流的磁场，试在各图 中补画出电流方向或磁感线方向．
• 【答案】 C
• 2．在通电螺线管的磁场中，放有两个小磁针， 当小磁针静止时，N极指向正确的是( )
• 【答案】 D
• 3．若地磁场是由地表带电产生的，则地表带 电情况为( )
• A．正电
B．负电
• C．不带电
D．无法确定
• 【解析】 地磁场的N极在南方，S极在北方， 若地磁场是由于电荷的运动而产生，则地球这
• 【答案】 A
1-1：如右图所示，磁场中有A、B两点，下列说法正确的
是( )
A．A点磁场比B点磁场强
B．B点磁场比A点磁场强
C．A、B两点磁场方向一致
• 【D解．析A、】B两点磁磁场场方的向方不同向由磁感线的切线方向得 出，磁场的大小可由磁感线的疏密程度来判 断．故正确答案为A、D.
• 【答案】 AD
• 2－1：如右图所示，一束带电粒子沿水平方向 沿虚线飞过磁针上方，并与磁针方向平行，能 使磁针N极转向读者，那么这束带电粒子可能 是( )

1．磁石 古人认为磁石___吸__铁__如同慈母召子，又把磁石称为慈石． 2．磁极 古人发现，不管形状如何，任何磁体都有__两__个___磁极． 3．古代的磁应用——指南针 人们将磁化钢针支撑在一个刻有方位的盘中，用来 __指__示__方__向______．发明了指南针．
二、磁场 1．定义：是一种__看__不__见___、___摸__不__着___、存在于__电__流___或 __磁__体___周围的物质，它传递着磁相互作用． 2．基本性质：对放入其中的__磁__极___或_电__流__产生力的作用．
三、地球的磁场 1．地磁场：地球本身是一个大磁体，它的N极位于地理 __南__极__附近，S极位于地理___北__极___附近．
2．磁偏角：地磁场的两极与地理的两极并不重合．因此水平 放在地面上的可以自由转动的小磁针的指向与__正__南__北___方向 之间有一个夹角，这个夹角叫磁偏角． 3．地磁场被称为地球生命的“___保__护__伞____”．
地球磁场及其特点
1．对地球磁场的认识 (1)地磁两极与地理两极的关系 指南针在静止时沿地球南北方向取向，这表明地球是一个大 磁体，如图所示，地球磁体的N极(北极)位于地理南极附近， 地球磁体的S极(南极)位于地理北极附近，但地磁两极与地理 两极并不重合．
(2)指南针指南的原因 地球的磁场很弱，其表面的磁场比一条小条形磁铁近旁的磁 场弱得多．然而，能自由旋转的小磁针已能显示出地磁场对 它的作用，指南针正是利用这一原理制成的． (3)地磁场是地球生命的保护伞 来自太阳的高速带电粒子流(太阳风)以及一些宇宙射线，进 入地磁场后，在磁场的作用下偏离地球，从而避免粒子直射 地球、威胁生命，或使大气层的成分发生改变．
名师点评 地球本身是一个大磁体，其磁场的分布与条形磁铁相似，其 南北两极与地理南北极并不重合，且地磁南极在地理北极附 近，地磁北极在地理南极附近．指南针就是根据地磁场的这 一特点制造的．地磁场最大的作用是可以阻止宇宙射线和高 速带电粒子直射地球．

自
当
主
A．地球是一个巨大的磁体，其磁体的 N 极在地球南极附近，磁 堂
预
达
习 体的 S 极在地球北极附近
·
标
探
固
新 知
B．地球表面的磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上，在北
双 基
半球垂直于地面向下
合
作 探
课
C．地球的周围存在着磁场，但地磁的两极与地理的两极并不重 时
究
分
攻
合，其间有一个夹角，这就是磁偏角，磁偏角的数值在地球上不同地
新
双
知 有保护作用。
基
·
合 作
3．磁偏角的形成
课
探
时
究
磁偏角是小磁针的指向与正南、正北方向间的夹角，磁偏角的存
分 层
攻
作
重 难
在是因为地球的地理两极与地磁两极并不重合，小磁针静止时，它的
业
·
两极分别指向地磁两极而不是地理两极，所以产生了磁偏角。
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【例 2】 (多选)下列说法正确的是 ( )
课 时
究
D
[地球是一个大磁体，其磁北极(N 极)在地理南极附近，磁南极
分 层
攻
作
重 难
(S
极)在地理北极附近，并不重合，指南针指南的一端是指南针的南极
业
·
(S 极)，D 正确，A、B、C 错误。]
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当
主
堂
预
达
习
标
·
探