人教版高中物理选修3-1第三章磁场几种常见的磁场
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3 几种常见的磁场1.知道磁感线。
知道几种常见磁场磁感线的空间分布情况。
2.会用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向。
3.了解安培分子电流假说。
4.知道磁通量。
如图是医生用来取出病人吞下的金属物品的仪器。
当仪器顶部接触金属物品时,医生将手控环内推,再拉出整条塑料管。
你能说出这种仪器的原理吗?如果小孩不慎吞下的是易拉罐拉环或一个回形针,哪种物体可以用这种仪器取出来?答案:提示:磁铁能吸引某些金属物品,易拉罐拉环一般是铝环,而回形针是铁的,磁铁吸引铁但不吸引铝,故只能取出回形针。
1.磁感线(1)磁感线定义:在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一点的______方向都跟这点的__________的方向一致,这样的曲线叫做磁感线。
(2)磁感线有哪些特点:①为了形象地描述磁场而引入的假想的曲线,实际上并不存在。
②磁感线的疏密程度:描述磁场的______。
③磁感线的方向:磁体外部从____极指向____极,内部从____极指向____极,是闭合曲线。
2.电流的磁场和安培定则电流的磁效应告诉我们,电流的周围空间存在磁场,电流的磁场在周围空间的磁感线用________来判断。
(1)安培定则:右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与______的方向一致,弯曲的四指所指的方向就是________环绕的方向。
这个规律也叫右手螺旋定则(如图甲)。
(2)环形电流的磁场:让右手弯曲的四指与__________的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线________的方向(如图乙)。
(3)通电螺线管的磁场:右手握住螺线管,让弯曲的四指跟______的方向一致,拇指所指的方向就是螺线管______________的方向或拇指指向螺线管的北极(如图丙)。
甲乙丙思考1:通电直导线与通电螺线管应用右手螺旋定则来判定磁感线的方向,那么在这两种情况下,大拇指与四指所代表的指向意义相同吗?3.安培分子电流假说(1)什么是分子电流:在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种______电流——分子电流。
(精心整理,诚意制作)1.关于磁现象的电本质,下列说法正确的是( )A.一切磁现象都起源于运动电荷,一切磁作用都是运动电荷通过磁场而发生的B.除永久磁铁外,一切磁场都是由运动电荷产生的C.据安培的分子电流假说,在外界磁场的作用下,物体内部分子电流取向变得大致相同时,物体就被磁化,两端形成磁极D.有磁必有电,有电必有磁解析:选AC.任何物质的原子的核外电子绕核运动形成分子电流,分子电流使每个物质分子相当于一个小磁体.当各分子电流的取向大致相同时,物质对外显磁性,所以一切磁现象都源于运动电荷,A、C正确,B错误.静电场不产生磁场,D错误.2.关于磁感线下列说法正确的是( )A.磁感线是磁场中实际存在的线B.条形磁铁磁感线只分布于磁铁外部C.当空中存在几个磁场时,磁感线有可能相交D.磁感线上某点的切线方向就是放在这里的小磁针N极受力的方向解析:选D.磁感线是假想的线,故A错;磁感线是闭合的曲线,磁铁外部、内部均有磁感线,故B错;磁感线永不相交,故C错;根据磁感线方向的规定知D 对.3.图3-3-15如图3-3-15所示,带负电的金属圆盘绕轴OO′以角速度ω匀速旋转,在盘左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是( )A.N极竖直向上B.N极竖直向下C.N极沿轴线向右D.N极沿轴线向左解析:选C.等效电流的方向与转动方向相反,由安培定则知轴线上的磁场方向向右,所以小磁针N极受力向右,故C正确.4.图3-3-16(20xx年深圳中学高二检测)如图3-3-16所示,两根非常靠近且互相垂直的长直导线,当通以如图所示方向的电流时,电流所产生的磁场在导线所在平面内的哪个区域内方向是一致且向里的( )A.区域ⅠB.区域ⅡC.区域ⅢD.区域Ⅳ解析:选A.根据安培定则可判断出区域Ⅰ的磁场是一致且向里的.5.如图3-3-17所示,图3-3-17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=0.4m2,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一、选择题1.下列关于磁通量的说法,正确的是( )A.磁通量是反映磁场强弱和方向的物理量B.某一面积上的磁通量是表示穿过此面积的磁感线的总条数C.在磁场中所取的面积越大,该面上磁通量越大D.穿过任何封闭曲面的磁通量一定为零解析:选BD.磁通量Φ是磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积,即Φ=BS,亦表示穿过磁场中某面积S的磁感线的总条数,Φ只有大小,没有方向,是标量.由此可知选项A错误,B正确。
(精心整理,诚意制作)
【知识概要】
1.磁感线是描述磁场______和_______,磁感线上每一点_______方向是这点
_______________的方向,即磁场方向。
磁感线越密的地方,磁场___________,越疏的地方,磁场________。
磁感线的疏密表示磁场________,磁感线是假想出来,实际不存在。
磁感线是_________曲线。
匀强磁场中的磁感应强度处处大小________,方向_________,磁感线是____
_____________。
2.安培定则:通电直导线的磁场:________握住导线,让伸直的拇指所指的方向与_______一致,_________________所指的方向就是磁感线环绕的方向。
3.磁通量表示穿过磁场中某一个面___________的多少,定义式:_____________,单位:_____。
磁感应强度等于
____________________。
磁通量是
_____量。
【课堂例题】
【例1】()关于磁感线,下列说法正确的是:
A.磁感线上某点的切线方向与该点的磁感线强度的方向垂直
B.磁感线的疏密表示磁感应强度的大小
C.匀强磁场的磁感线间隔相等、互相平行
D.磁感线起始于N极,终止于S极;电场线起始于正电荷,终止于负电荷
【例2】()通电螺线管附近放置四个小磁针,如图所示,当小磁针静止时,图中小磁针的指向可能的是(涂黑的一端为N极)
A.a B.b C.c D.d
【例3】()如图所示,有一根直导线上通以恒定电流I,方向垂直指向纸内,且和匀强磁场B垂直,则在图中圆周上,磁感应强度数值最大的点是:
A. a点 B. b点 C. c点 D. d点
【例4】()关于磁通量,下列说法中正确的是:
A.穿过某个平面的磁通量为零,该处磁感应强度一定为零
B.穿过任何一个平面的磁通量越大,该处磁感应强度一定越大
C.该处的磁感应强度越大,穿过平面的磁通量越大。
D.穿过垂直于磁感应强度方向的某个平面的磁感线的数目多少表示穿过该面的磁通量大小。
【例5】如图所示,一面积为S的长方形线圈abcd有一半处在磁感应强度为B的匀强磁场
中,求:这时穿过线圈的磁通量,当线圈以ab为轴从图中位置转过60°时,穿过线圈的磁通量为多少。
【巩固训练】
1.大致画出图中各电流的磁场磁感线的分布情况
2.在图中,已知磁场的方向,试画出产生相应的磁场的电流方向
()3.如图所示,环形导线周围有三只小磁针a、b、c,闭合开关S后,三只小磁针N极的偏转方向是:
A、全向里
B、全向外
C、a向里,b、c向外
D、a、c向外,b向里
()4.一束电子流沿水平面自西向东运动,在电子流的正上方有一点P,由于电子运动产生的磁场在P点的方向为:
A、竖直向上
B、竖起向下
C、水平向南
D、水平向北
()5.如图所示,电流从A点分两路对称地通过圆环形支路再汇合于B点,则圆环中心处O点的磁感应强度的方向是:
A.垂直圆环面指向纸内
B.垂直圆环面指向纸外
C.磁感应强度为零
D.条件不足,无法判断
()6.下列关于磁通量和磁感应强度的说法中,正确的是:
A.穿过某一个面的磁通量越大,该处磁感应强度也越大
B.穿过任何一个面的磁通量越大,该处磁感应强度也越大
C.穿过垂直于磁感应强度方向的某面积的磁感线的条数等于磁感应强度
D.当平面跟磁场方向平行时,穿过这个面的磁通量必定为零
( )7.一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右,一面积为S的单匝矩形线圈abc d如图所示放置,把平面abcd绕ad轴从竖直位置转到与竖直方向成θ角时。
则穿过线圈平面的磁通量变化量的大小为:
A.0 B.2BS
C.BS(1-cosθ) D.2BSSinθ
( )8.两圆环A 、B 同心放置且半径R A >R B ,将一条形磁铁置于两环圆心处,且与
圆环平面垂直,如图所示,则穿过A 、B 两圆环的磁通量的大小关系为(
A. φA >φB
B. φA =φB
C. φA <φB
D. 无法确定
( )9.如图所示,通有恒定电流的导线MN 与闭合金属框共面,第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ第二次将金属框绕cd 边翻转到Ⅱ,设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为1ϕ∆和2ϕ∆,则:
A 、1ϕ∆>2ϕ∆
B 、1ϕ∆=2ϕ∆
C 、1ϕ∆<2ϕ∆
D 、不能判断
10.边长为10cm 、匝数为10的正方形线圈,垂直于磁感应强度B 的方向置于0.2T 的匀强磁场中。
试求:
(1)图示位置时,穿过线圈的磁通量为多少?
(2)若将线圈以一边为轴转过60°,则穿过线圈的磁通量为多少?
(3)若将线圈以一边为轴转过90°,则穿过线圈的磁通量为多少?。