(课堂设计)2014-2015高中物理 5.2 怎样描述磁场同步精练 沪科版选修3-1

第1节 探究磁场对电流的作用基础巩固1．发现通电导线周围存在磁场的科学家是( )A ．洛伦兹B ．库仑C ．法拉第D ．奥斯特解析：1820年4月，奥斯特在哥本哈根大学的一间教室上课，在做实验时，发现通电导线周围存在磁场．答案：D2．如图6－1－13所示，磁感应强度和通电导体中的电流方向均垂直纸面向里，则关于通电导体所受磁场力，下面判断正确的是( )A ．磁场力垂直导体，方向向左B ．磁场力垂直导体，方向向右C ．磁场力垂直导体，方向向上D ．磁场力为零解析：电流方向与磁场方向平行，通电导线所受磁场力为零，故选D. 答案：D3．如图6－1－14所示，一根长直导线穿过载有恒定电流的金属环的中心且垂直于环面，导线和金属环中的电流如图所示，那么金属环所受安培力( )A ．沿圆环半径向里B ．等于零C ．沿圆环半径向外D ．水平向左解析：环形电流I 1和直线电流I 2激发的磁场的磁感线处处平行，所以金属环所受安培力为零，故B 正确，A 、C 、D 错误．答案：B4．关于磁电式电流表的有关说法，下列正确的是( )A ．电流表的工作原理是安培力对通电导线的加速作用B ．电流表的工作原理是安培力对通电导线的转动作用图6－1－13图6－1－14C ．电流表指针的偏转角与所通电流成正比D ．电流表指针的偏转角与所通电流成反比 答案：BC知能提升5．如图6－1－15所示电路中，电池均相同，当电键S 分别置于a 、b 两处时，导致MM ′与NN ′之间的安培力的大小分别为F a 、F b ，可判断这两段导线( )图6－1－15A ．相互吸引，F a >F bB ．相互排斥，F a >F bC ．相互吸引，F a <F bD ．相互排斥，F a <F b 答案：D6．如图6－1－16所示的天平可用来测定磁感应强度，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为L ，共N 匝，线圈下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面．当线圈中通有电流I 时，方向如图所示，在天平左、右两盘各加质量分别为m 1、m 2的砝码，天平平衡，当电流反向时(大小不变)，右盘再加上质量为m 的砝码后，天平重新平衡，由此可知( )图6－1－16A ．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为m 1－m 2gNILB ．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg2NILC ．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为m 1－m 2gNILD．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为mgNIL解析：本题考查安培力与受力平衡．由题意可知，电流反向前受安培力向下，反向后受安培力向上，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里；由平衡条件知，电流反向前：m1g＝m2g＋F安，电流反向后：m1g＝m2g－F安＋mg，解得2F安＝mg，又F安＝NBIL，所以B＝mg2NIL.故正确答案为B.答案：B7．如图6－1－17所示，ab、cd为两根相距0.2 m的平行金属导轨，水平放置在垂直纸面向里的匀强磁场中，质量为0.3 kg的通电导体棒MN静止于水平导轨上，通以5 A的电流时，轻轻推动棒，棒沿导轨做匀速运动；当棒中电流增加到8 A时，棒能获得2 m/s2的加速度，则匀强磁场的磁感应强度的大小为多少？解析：当通以5 A的电流时I1LB－f＝0 ①当棒中电流增加到8 A时I2LB－f＝ma ②把L＝0.2 m，m＝0.3 kg，I1＝5 A，I2＝8 A，a＝2 m/s2代入①②解得B＝1 T.答案：1 T8．如图6－1－18所示，导轨间的距离L＝0.5 m，B＝2 T，ab棒的质量m＝1 kg，物块重G＝3 N，ab棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，电源的电动势E＝10 V，r＝0.1 Ω，导轨的电阻不计，ab棒电阻也不计，问R的取值范围怎样时棒处于静止状态？(g取10 m/s2)解析：依据物体平衡条件可得：恰不右滑时：G－μmg－BLI1＝0 ①恰不左滑时：G＋μmg－BLI2＝0 ②依据全电路欧姆定律可得：E＝I1(R1＋r) ③E＝I2(R2＋r) ④联立①③得：R1＝BLEG－mgμ－r＝9.9 Ω联立②④得：R2＝BLEG＋mgμ－r＝1.9 Ω所以R的取值范围为：1.9 Ω≤R≤9.9 Ω.图6－1－17图6－1－18答案：1.9 Ω≤R≤9.9 Ω。

怎样描述磁场教学建议关于磁感线定性和定量描述磁场的方向和强弱。

建议教师在这里可以对物理学中用带箭头的线条来描述物理现象做一个小结。

一是说明物理学中用带箭头的线条来描述物理现象的地方很多,如力线(力的图示方法)、光线、流线、电场线、磁感线等,二是强调它们都是用来形象描述物理现象的方法,客观上都不存在,它们就好像我们解平面几何题时要设的辅助线一样,辅助线在解题中具有桥梁作用,同样物理学中假设的各种带箭头的线条也具有揭示物理现象本质的桥梁作用。

磁场存在于整个空间,磁感线也分布在整个空间,教材仅给出了平面图,教学中利用多媒体技术给出不同形式磁感线的分布图(包括立体图、平面图、剖面图、俯视图),发挥学生的空间想象力,使他们对磁场分布有一个更完整的认识。

利用实物投影,通过视频放大实验现象观察,可以克服演示实验的可见度小,提高实验效果。

磁通量是中学生遇到的唯一“通量”,对中学生而言理解其物理意义是非常困难的,但是磁通量又是一个非常重要的基本概念,是学习电磁感应的基础。

教学中应该指出,磁感应强度描述了磁场中某一点的强弱和方向,磁场越强,磁感线越密,磁感应强度越大。

但很多时候我们需要了解磁场中某个面上的总体情况,即如果说磁感应强度可以用磁感线的疏密来反映,那么磁通量则表示穿过某一个面的磁感线的多少。

必要时,我们可以用“光通过墙洞”作类比说明,“光通量”由光的强弱及洞的有效面积决定。

对磁通量表达式的教学,可以根据对磁通量的物理意义的理解由特殊到一般逐步提高:先研究匀强磁场中与B垂直的平面,得到表达式Φ=BS;再研究匀强磁场中平面与B不垂直的情况,明确这种情况下式中S为垂直磁场方向上的投影面积;对于基础比较好的学生,最后还可以提一下对于非匀强磁场,理论上可以先把它分成许多可以看成匀强磁场的小区域再求每一个小区域磁通量的代数和,这可以帮助学生进一步理解磁通量的物理意义和表达式Φ=BS的适用条件。

可明确磁通量是标量,有正、负之分,可举例说明其正、负号的含义。

怎样描述磁场A组1.关于磁感线,下列说法中正确的是()A.两条磁感线的空隙处一定不存在磁场B.磁感线总是从N极到S极C.磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致D.两个磁场叠加的区域,磁感线就可能相交解析:磁感线是为了形象地描绘磁场而假设的一组有方向的曲线,曲线上每一点的切线方向都表示该点的磁场方向,曲线疏密表示磁场强弱,选项C正确,选项A错误。

在磁体外部磁感线从N极到S极,内部从S极到N极。

磁感线不相交,选项B、D错误。

答案:C2.下列关于磁场和磁感线的描述中,正确的是()A.磁场是科学家凭空想象出来的,实际并不存在B.只要有电荷,其周围一定存在磁场C.由于实验中可以呈现“磁感线”,因此磁场中一定有磁感线D.磁感线可以形象地描述磁场,有了磁感线就可以了解磁场的方向和强弱解析:磁场是客观存在的,不以人的意志为转移,它是一种物质,故选项A错误;虽然磁极和电流周围存在磁场,而电荷不一定形成电流,故选项B错误;虽然实际中可以呈现“磁感线”,但磁感线是人为引入的,用于形象地描述磁场,实际不存在,故选项C错误,选项D正确。

答案:D3.(多选)关于磁通量,下列说法中正确的是()A.穿过某一面的磁感线的条数越多,则穿过该面的磁通量越大B.穿过两个面的磁感线条数相等,则穿过两个面的磁通量相等C.磁场中某处的磁感应强度等于穿过该处单位面积的磁通量D.磁场中某处的磁感应强度等于垂直穿过该处单位面积的磁通量答案:ABD4.如图所示,一环形线圈沿条形磁铁的轴线,从磁铁N极的左侧A点运动到磁铁S极的右侧B 点,A、B两点关于磁铁的中心对称,则在此过程中,穿过环形线圈的磁通量将()A.先增大,后减小B.先减小,后增大C.先增大,后减小,再增大,再减小D.先减小,后增大,再减小,再增大解析:在磁铁内部磁感应强度最大,磁感线条数最多,在A端和B端,磁铁的部分磁感线通过线圈,而在磁铁中间,磁铁的全部磁感线通过线圈,只在外部有少量的抵消,因此穿过线圈的磁通量先增大后减小。

第6课时 洛伦兹力与现代科技1.质子(p)和α粒子以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道半径分别为R p 和R α，周期分别为T p 和T α.则下列选项正确的是( )A ．R p ∶R α＝1∶2 T p ∶T α＝1∶2B ．R p ∶R α＝1∶1 T p ∶T α＝1∶1C ．R p ∶R α＝1∶1 T p ∶T α＝1∶2D ．R p ∶R α＝1∶2 T p ∶T α＝1∶1 解析：由洛伦兹力提供向心力，则qvB ＝m v 2R ，R ＝mv qB，由此得：R p R α＝m p q p ·q αm α＝m q ·2q 4m ＝12 由周期T ＝2πmqB得：T p T α＝m p q p ·q αm α＝R p R α＝12，故A 选项正确． 答案：A2．回旋加速器是利用较低电压的高频电源，使粒子经多次加速获得巨大速度的一种仪器，工作原理如图5－6－10.下列说法正确的是( )A ．粒子在磁场中做匀速圆周运动B ．粒子由A 0运动到A 1，比粒子由A 2运动到A 3所用时间少C ．粒子的轨道半径与它被电场加速的次数成正比D ．粒子的运动周期和运动速率成正比 答案：A3．如图5－6－11所示，场强E 的方向竖直向下，磁感应强度B 1的方向垂直于纸面向里，磁感应强度B 2的方向垂直纸面向外，在S 处有四个二价正离子甲、乙、丙、丁以垂直于场强E 和磁感应强度B 1的方向射入，若四个离子质量m 甲＝m 乙<m 丙＝m 丁，速度v 甲<v 乙＝v 丙v 丁，(不计离子的重力)，则运动到P 1、P 2、P 3、P 4的四个位置的正离图5－6－10子分别为( )A ．甲乙丙丁B ．甲丁乙丙C ．丙乙丁甲D ．甲乙丁丙解析：偏向P 1的电场力大，偏向P 2的洛伦兹力大，进入B 2的是速度相等的，所以落在P 1的是甲，P 2的是丁；由R ＝mvqB质量大的半径大，落在P 3的是乙，P 4的是丙．答案：B4．如果回旋加速器的内部磁场磁感应强度为B ，带电粒子的质量为m ，带电荷量为q ，则关于回旋加速器的电场的周期下列说法中正确的是( )A ．所加电压为直流电压，因此周期T 为无穷大B ．所加电压为交变电压，其周期为带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期的一半，即T ＝πmBqC ．所加电压为交变电压，其周期为带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期，即T ＝2πmBqD ．所加电压为交变电压，其周期为带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期的2倍，即T ＝4πmBq答案：C5．一电子与质子速度相同，都从O 点射入匀强磁场区，则图5－6－12中画出的四段圆弧，哪两个是电子和质子运动的可能轨迹( )A ．a 是电子运动轨迹，d 是质子运动轨迹B ．b 是电子运动轨迹，c 是质子运动轨迹C ．c 是电子运动轨迹，b 是质子运动轨迹D ．d 是电子运动轨迹，a 是质子运动轨迹 答案：C6．如图5－6－13所示，在xOy 平面内，匀强电场的方向沿x 轴正向，匀强磁场的方向垂直于xOy 平面向里．一电子在xOy 平面内运动时，速度方向保持不变，则电子的运动方向沿( )图5－6－12图5－6－13A．x轴正向B．x轴负向C．y轴正向D．y轴负向解析：电子受静电力方向一定水平向左，所以需要受向右磁场力才能匀速运动，根据左手定则进行判断可得电子应沿y轴正向运动．答案：C7．如图5－6－14所示，设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，已知一粒子在重力、电场力和洛伦兹力作用下从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，以下说法正确的是( )A．此粒子必带正电荷B．A点和B点在同一高度C．粒子在C点时速度最大D．粒子到达B点后，将沿曲线返回A点答案：ABC8．质量为m、电荷量为e的电子的初速为零，经电压为U的加速电场加速后进入磁感应强度为B的偏转磁场(磁场方向垂直纸面)，其运动轨迹如图5－6－15所示，则 ( )A．加速电场的场强方向竖直向上B．偏转磁场的磁场方向垂直纸面向里C．能求出电子经加速电场加速后，开始进入磁场时的动能D．能求出电子在磁场中所受的洛伦兹力的大小答案：CD9．如图5－6－16所示，a和b带电荷量相同，以相同动能从A点射入磁场，在匀强磁场中做圆周运动的半径r a＝2r b，则可知(重力不计) ( )A．两粒子都带正电，质量比m a/m b＝4B．两粒子都带负电，质量比m a/m b＝4C．两粒子都带正电，质量比m a/m b＝1/4D．两粒子都带负电，质量比m a/m b＝1/4答案：B10．如图5－6－17所示，正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．一个氢核从ad边的中点m沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从ab边中点n射出磁场．若将磁场的磁感应强度变为原图5－6－14图5－6－15图5－6－16来的2倍，其他条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是( )A ．在b 、n 之间某点B ．在n 、a 之间某点C ．a 点D ．在a 、m 之间某点解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，当氢核垂直于ad 边从中点m 射入，又从ab 边的中点n 射出，则速度必垂直于ab 边，a 点为圆心，且R ＝mv qB，当磁场的磁感应强度变为原来的2倍，则半径变为原来的1/2，氢核从a 点垂直于ad 边射出，所以选项C 正确．答案：C11．如图5－6－18所示为测量某种离子的比荷的装置．让中性气体分子进入电离室A ，在那里被电离成离子．这些离子从电离室的小孔飘出，从缝S 1进入加速电场被加速，然后让离子从缝S 2垂直进入匀强磁场，最后打在底片上的P 点．已知加速电压为U ，磁场的磁感应强度为B ，缝S 2与P 之间的距离为a .离子从缝S 1进入电场时的速度不计．该离子的比荷q m为多少？解析：粒子经电场加速、磁场偏转两个过程，其中速度v 把这两个过程联系起来，对两个过程分别建立有关方程联立即可求解．从轨迹可知，离子带正电，设它进入匀强磁场时速度为v ，在电场中加速qU ＝12mv 2在磁场中偏转qvB ＝m v 2r ，而r ＝a2由以上各式得q m ＝8UB 2a 2.答案：8U B 2a 2图5－6－18。

5.1 磁与人类文明5.2 怎样描述磁场了解地球的磁场．[知识梳理]一、地磁场及磁性材料1．地磁场(1)地磁场的两极：地球周围存在着磁场，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：用一个能自由转动的小磁针观察地磁场方向时，可以看到它的磁极一般并不指向地理的正南正北方向，水平放置的磁针的指向跟地理子午线之间有一个交角，这个交角叫作磁偏角．2．磁性材料(1)磁化：人们通过人工方法使磁性材料获得磁性的过程．(2)退磁：磁性材料被磁化后，在一定条件下会失去磁性，这个过程叫作退磁或去磁．(3)磁性材料的分类根据磁性材料被磁化后退磁的难易程度分为软磁性材料和硬磁性材料．二、磁场的描述1．磁感线(1)磁感线是在磁场中人为地画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都在该点磁场的方向上．(2)物理学中把磁感线的间距相等、相互平行且指向相同的磁场叫作匀强磁场．2．条形磁体和蹄形磁体的磁感线磁体都有两个磁极，在外部磁感线从北极指向南极，在内部从南极指向北极，它是一系列闭合的曲线．图5­1­1三、磁场的定量描述 1．磁通量Φ磁场中穿过某一面积的磁感线的条数叫作穿过这个面积的磁通量． 2．磁感应强度B(1)垂直穿过某单位面积上的磁通量叫作磁感应强度． (2)公式：B ＝ΦS.(3)单位：在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，简称韦，符号是Wb ；磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，国际符号是T,1 T ＝1 Wb1m2.(4)矢量：磁感应强度是一个既有大小又有方向的物理量，是矢量，磁场中某点的磁感应强度方向是过该点的磁感线的切线方向，也就是放在该点的小磁针N 极的受力方向．[基础自测]1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”．) (1)磁感线是用细铁屑排列而成的真实的曲线．(×) (2)磁感线能表示磁场的强弱和方向．(√)(3)地理的南北两极与地磁场的南北极并不重合，地磁场的北极在地理北极附近．(×) (4)磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁通量．(√) (5)穿过某一面积的磁通量为零，则磁感应强度一定为零．(×) (6)磁感应强度的方向就是磁感线的方向．(×) 【提示】(1)× 磁感线不是真实存在的． (3)× 地磁场北极在地理南极附近．(5)× 穿过某一面积的磁通量为零，磁感应强度不一定为零． (6)× 磁感线某点的切线方向表示该点磁感应强度的方向． 2．关于磁感线，下列说法中正确的是( )【导学号：69682243】A ．两条磁感线的空隙处不存在磁场B．磁感线总是从N极到S极C．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致D．两个磁场叠加的区域，磁感线可能相交C[磁感线是为了形象地描绘磁场而假设的一组有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都表示该点的磁场方向，曲线疏密表示磁场强弱，所以C正确，A错误；在磁体外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，磁感线不相交，所以B、D错误．]3．如图5­1­2所示的“司南”是人们公认的最早的磁性定向工具，司南能指南北的原因是( )图5­1­2A．地球周围有电场B．地球周围有磁场C．月球周围有磁场D．太阳周围有磁场B[地球周围存在磁场，磁场方向外部由地理南极指向地理北极，所以司南能指南北，B对．] 4．关于磁通量，下列说法中正确的是( )【导学号：69682244】A．磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量B．在匀强磁场中，a线圈面积比b线圈面积大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的大C．磁通量大，磁感应强度不一定大D．把某线圈放在磁场中的M、N两点，若放在M处的磁通量比在N处的大，则M处的磁感应强度一定比N处大C[磁通量是标量，磁通量大小Φ＝BS⊥＝BS cos θ，与B、S、θ均有关系．故C正确．][合作探究·攻重难]1(1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在．(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱．(3)磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极．(4)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．(5)磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向．2．磁感线与电场线的比较图5­1­3关于磁感线的描述，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强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致B ．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的C ．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场D ．两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交思路点拨：①磁感线的疏密可以表示磁场的强弱，磁感线的方向可以用来确定磁场的方向． ②磁感线永远不相交．A [磁感线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向，即小磁针静止时北极所指的方向，所以A 正确；磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一簇有方向的闭合曲线，实际上并不存在，细铁屑可以显示出其形状，但那并不是磁感线，B 错；磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线是假想的人为画出的曲线，两条磁感线的空隙处也存在磁场，C 错；两个磁场叠加，描述的是叠加后的磁场的磁感线分布情况，磁感线不相交，所以D 不正确．]磁感线的五个特点(1)磁感线是假想的，不是真实存在的线．(2)磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场方向． (3)磁感线是闭合曲线．(4)磁感线的疏密程度表示磁场的强弱． (5)磁感线不能相交或相切．[针对训练]1．(多选)关于磁感线，下列说法正确的是( )A．磁感线可以表示磁场的强弱和方向B．小磁针N极在磁场中的受力方向，即为该点磁感线的切线方向C．沿磁感线方向，磁场减弱D．磁感线是闭合曲线，没有起始点ABD[磁感线的疏密表示磁场强弱，切线表示磁场方向，故A正确．沿磁感线方向，磁场可能增强也可能减弱，故C错．小磁针N极的受力方向是磁感线的切线方向，故B正确．磁感线是闭合曲线，无起始点，故D正确．]2．(多选)下列关于电场线和磁感线的说法正确的是( )【导学号：69682245】A．二者均为假想的线，实际上并不存在B．实验中常用铁屑来模拟磁感线形状，因此磁感线是真实存在的C．任意两条磁感线不相交，电场线也是D．磁感线是闭合曲线，电场线是不闭合的ACD[两种场线均是为形象描绘场而引入的，实际上并不存在，故A对，B错；任意两条磁感线或电场线不能相交，否则空间一点会有两个磁场或电场方向，故C对；磁体外部磁感线由N 极指向S极，内部由S极指向N极，故磁感线是闭合的曲线，而电场线始于正电荷，终于负电荷，故不闭合，D对．]1(1)公式：Φ＝BS.适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直．(2)在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积．2．磁通量的正、负(1)磁通量是标量，但有正、负，当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负值．(2)若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量为Φ1，反向磁通量为Φ2，则穿过该平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2.3．磁通量的变化量公式：ΔΦ＝Φ2－Φ1.(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS.(2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S.(3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1.但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS.如图5­1­4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30°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的变化是________．图5­1­4思路点拨：①计算磁通量时，首先要确定与磁感线方向垂直的有效面积．②磁通量有正负，若初始位置磁通量为Φ，则线圈平面转过180°时磁通量变为－Φ.【解析】(1)初始位置时，S⊥B，故Φ1＝BS.(2)框架转过30°时，Φ2＝BS cos 30°＝32 BS.(3)框架转过90°时，S∥B，故Φ3＝BS cos 90°＝0.(4)从初始位置转过180°的过程中，规定初始位置时穿过方向为正，则Φ1＝BS，Φ2＝－BS，故ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－2BS.【答案】BS32BS0 －2BS有关磁通量的四点提醒(1)平面S与磁场方向不垂直时，要把面积S投影到与磁场垂直的方向上，即求出有效面积．(2)可以把磁通量理解为穿过面积S的磁感线的净条数．相反方向穿过面积S的磁感线可以互相抵消．(3)当磁感应强度和回路面积同时发生变化时，ΔΦ＝Φt－Φ0，而不能用ΔΦ＝ΔB·ΔS 计算．(4)磁通量有正负，但其正负不表示大小，也不表示方向，仅是为了计算方便而引入的．[针对训练]3．如图5­1­5所示，边长为L 的n 匝正方形线框abcd 内部有一边长为L2的正方形区域的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B .下列有关的说法正确的是( )【导学号：69682246】图5­1­5A ．穿过线框abcd 的磁通量为BL 2B ．穿过线框abcd 的磁通量为nBL 2C ．穿过线框abcd 的磁通量为BL 24 D ．穿过线框abcd 的磁通量为nBL 24C [磁通量Φ＝BS ，与线圈匝数无关，式中的S 为在磁场中且与磁场垂直的面积，所以Φ＝B ·L 24，C 正确．]4.如图5­1­6所示，在条形磁铁中部垂直套有A 、B 两个圆环，设通过线圈A 、B 的磁通量分别为ΦA 、ΦB ，则( )图5­1­6A ．ΦA ＝ΦB B ．ΦA <ΦBC ．ΦA >ΦBD ．无法判断B [在条形磁铁的周围，磁感线是从N 极出发，经外空间磁场由S 极进入磁铁内部．在磁铁内部的磁感线从S 极指向N 极，又因磁感线是闭合的平滑曲线，所以条形磁铁内外磁感线条数一样多，从下向上穿过A 、B 环的磁感线条数一样多，而从上向下穿过A 环的磁感线多于B 环，则从下向上穿过A 环的净磁感线条数小于B 环，所以通过B 环的磁通量大于通过A 环的磁通量．][当 堂 达 标·固 双 基]1．指南针是我国古代四大发明之一，东汉学者王充在《论衡》一书中描述的“司南”是人们公认的最早的磁性定向工具．关于指南针能指示南北方向是由于( )A ．指南针的两个磁极相互吸引B．指南针的两个磁极相互排斥C．指南针能吸引铁、钴、镍等物质D．地磁场对指南针的作用D[用指南针指示方向，是由于地球本身是一个大磁体，地球的磁场对磁体产生力的作用，地球的南极是地磁的N极，地球的北极是地磁的S极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故指南针指示南北方向，因此选项D正确，A、B、C错误．]2．一根钢条靠近磁针的磁极，磁针被吸引过来，则( )【导学号：69682247】A．钢条一定具有磁性B．钢条一定没有磁性C．钢条可能有磁性，也可能没有磁性D．条件不足，无法判断C[小磁针被吸引过来，可能是钢条与小磁针的一端是异名磁极相互吸引，也可能是不带磁性的钢条与磁体相互吸引，所以钢条可能有磁性，也可能没有磁性．故C正确．] 3．地球是一个大磁体，它的磁场分布情况与一个条形磁铁的磁场分布情况相似，下列说法正确的是( )A．地磁场的方向是沿地球上经线方向的B．地磁场的方向是与地面平行的C．地磁场的方向是从北向南方向的D．在地磁南极上空，地磁场的方向是竖直向下的D[地理南北极与地磁南北极不重合，所以地磁场方向与经线有夹角，A错；地磁场方向不与地面平行，B错；地磁场的方向从南指向北，C错；在地磁南北极附近，磁场方向是与地面垂直的，地磁南极上空，地磁场的方向竖直向下，D对．]4．下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是( )【导学号：69682248】A．磁感线可以形象地描述各点磁场的方向B．磁感线是磁场中客观存在的线C．磁感线总是由磁铁的N极指向S极D．实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线A[磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，但它不是客观存在的线，可用细铁屑模拟．在磁铁外部磁感线方向由N极到S极，但内部是由S极到N极．故只有A正确．] 5．(多选)面积为2.5×10－2m2的矩形线圈放在磁感应强度为4.0×10－2T的匀强磁场中，则穿过线圈的磁通量可能是( )A．10×10－2 Wb B．1.0×10－3 WbC．1.0×10－4 Wb D．0BCD[线圈与磁场垂直时，通过它的磁通量最大，且Φm＝BS＝1.0×10－3 Wb.线圈与磁场平行时，通过它的磁通量为0.故通过线圈的磁通量范围是0≤Φ≤1.0×10－3 Wb.所以A错，B、C、D对．]。

1．关于安培分子电流假说的说法正确的是()A．安培观察到物质内部有分子电流存在就提出了假说B．为了解释磁铁产生磁场的原因，安培提出了假说C．事实上物体内部并不存在类似的分子电流D．根据后来科学家研究，原子内电子绕核旋转形成环形电流与安培分子电流假说相符解析：选BD.为了解释磁铁产生磁场的原因，安培提出了分子电流假说，安培提出分子电流假说时，人们还不知道物质内电子绕核高速旋转的微观结构，所以称为假说，根据后来科学家研究，原子内电子绕核旋转形成环形电流与安培分子电流假说相符，选项B、D正确．2．以下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()图5－3－10解析：选C.各图中磁感线方向和电流方向的关系都符合安培定则，但是磁感线并不是均匀分布的同心圆，而是离直线电流越远，分布越稀疏，越近越密集，故A、B、D都错，C对．3.图5－3－11(2012·临沂高二检测)如图5－3－11所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是()A．a、b、c的N极都向纸里转B．b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转C．b、c的N极都向纸里转，而a的N极向纸外转D．b的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转解析：选B.由于圆环带负电荷，故当圆环沿顺时针方向转动时，等效电流的方向为逆时针，由安培定则可判断环内磁场方向垂直纸面向外，环外磁场方向垂直纸面向内，磁场中某点的方向，即是放在该点的小磁针静止时N极的指向，所以b的N极向纸外转，a、c的N极向纸里转．4．对于通电螺线管，下列说法正确的是()A．通电螺线管表现出来的磁性相当于条形磁铁，一端相当于N极，另一端相当于S极B．通电螺线管外部的磁感线也是从N极出来，进入S极的C．通电螺线管内部的磁感线与螺线管轴线平行，由S极指向N极D．把小磁针放在通电螺线管内，小磁针静止时，小磁针的N极指向螺线管的S极解析：选ABC.通电螺线管表现出来的磁性相当于条形磁铁，其性质与条形磁铁相同，螺线管的磁感线在外部由N极指向S极，在内部由S极指向N极，在螺线管内部，小磁针N极方向指向螺线管的N极．图5－3－125．如图5－3－12所示，ABCD是一环形导线，在C、D处用导线与直导线ab接通，图中标出了环形电流的磁感线方向，则可知A、B两端中接电源正极的是________端，放在ab 下方的小磁针________极将转向纸外．解析：环形导线内的磁场为AC、BD上电流形成的合磁场，由安培定则可知，电流方向如图所示，则接电源正极的是B端，放在ab下方的小磁针N极转向纸外．答案：B N一、选择题1．在做“奥斯特实验”时，下列操作中现象最明显的是()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解析：选C.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，通电时磁针发生最明显的偏转，因为这种情况下电流的磁场方向和地磁场方向恰好垂直．2．科学研究表明，地球自西向东的自转速度正在变慢，我国已在2006年1月1日零时进行了时间调整．假如地球的磁场是由地球表面带电引起的，则可以判定()A．地球表面带正电，由于地球自转变慢，地磁场将变弱B．地球表面带正电，由于地球自转变慢，地磁场将变强C．地球表面带负电，由于地球自转变慢，地磁场将变弱D．地球表面带负电，由于地球自转变慢，地磁场将变强解析：选C.地球表面带负电，当地球自西向东自转时，地球赤道处会形成自东向西的环形电流，该电流产生的磁场为N极在南方，答案为C.3.图5－3－13(2012·上海高二质检)如图所示，当电流通过线圈时，磁针将发生偏转，以下判断正确的是()A．当线圈中通以沿顺时针方向的电流时，磁针N极将指向读者B．当磁针N极指向读者时，线圈中的电流沿逆时针方向C．当线圈中通以沿逆时针方向的电流时，磁针S极将指向读者D．以上判断均不正确解析：选B.根据安培定则可确定：当线圈中通以沿顺时针方向的电流时，线圈中心磁场方向垂直于纸面向里，故磁针N极垂直于纸面向里；当线圈中通过沿逆时针方向的电流时，线圈中心磁场方向垂直于纸面向外，故磁针N极垂直于纸面向外，指向读者．4.图5－3－14如图5－3－14所示，直流电源跟一个线圈连接成闭合回路，线圈的上方和右侧各有一个可以自由转动的小磁针，由图得出的结论正确的是()A．小磁针的c端为N极，电源的a端为正极B．小磁针的c端为N极，电源的a端为负极C．小磁针的d端为N极，电源的a端为正极D．小磁针的d端为N极，电源的a端为负极解析：选D.根据小磁针的N极方向可以确定通电线圈外部上方磁场的方向，然后应用安培定则确定线圈中的电流方向，从而判断电源a为负极，同时判断d为N极．故选D.5.图5－3－15(2012·常州高二检测)如图5－3－15所示，一个用毛皮摩擦过的硬橡胶环，当环绕其轴OO′匀速转动时，放置在环的右侧轴线上的小磁针的最后指向是()A．N极竖直向上B．N极竖直向下C．N极水平向左D．N极水平向右解析：选D.毛皮摩擦过的橡胶环带负电，等效电流的方向与其运动方向相反，等效电流产生的磁场相当于环形电流的磁场，由安培定则判断，小磁针所在位置的磁场方向水平向右，因此，小磁针N极水平向右，D正确．6．(2012·安阳高二检测)一根电缆埋藏在一堵南北走向的墙体中，在墙的西侧放一指南针时，它的指向刚好比原来旋转180°.由此可以判定，这根电缆中电流的方向是()A．可能是向北B．可能是竖直向下C．可能是向南D．可能是竖直向上解析：选D.指南针静止时N极指北，在电缆产生的磁场作用下比原来旋转180°，即此时N 极指南，可知此处的磁场方向向南，根据安培定则只有D正确．7．下列所说的情况中，不．可能的是()A．一环形电流产生的磁场，环内的磁感线与环外的磁感线数目相等B．电流产生的磁场比磁极产生的磁场强C．磁感线在空间某处中断D．某两处的磁感线疏密一样解析：选C.磁感线是闭合的，所以环形电流环内与环外的磁感线数目应该是相等的；电流产生的磁场和磁极产生的磁场大小没有必然联系，电流产生的磁场有可能比磁极产生的磁场强；但磁感线是闭合的，它不可能在空间某处中断；磁感线疏密一样说明磁场强度大小相等，这也是有可能的．8.图5－3－16(2012·榆林高二质检)如图5－3－16所示是云层之间闪电的模拟图，图中A、B是位于南、北方向带有电荷的两块阴雨云，在放电的过程中在两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里，S极转向纸外，则关于A、B的带电情况，下列说法中正确的是()A．带同种电荷B．带异种电荷C．B带正电D．A带正电解析：选BD.云层间闪电必须发生在异种电荷之间，故B对；在云层间放电时，形成的强电场和高温将空气电离成正离子和负离子，并在强电场的作用下做定向移动，形成电流．由题意知，从南往北看，磁场是逆时针的，根据安培定则可以判断电流是从A流向B的，故可知A带正电，B带负电，所以D选项正确．9．(2012·西安高二单元测试)如图5－3－17所示为一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图，其工作原理类似打点计时器，当电流从电磁铁的接线柱a流入，吸引小磁铁向下运动时，以下选项中正确的是()图5－3－17A．电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为N极B．电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为S极C．电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为S极D．电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为N极解析：选D.当电流从a端流向电磁铁时，据安培定则可确定电磁铁的上端为S极，此时能吸引小磁铁向下运动，故说明小磁铁的下端为N极．10．(2012·上海高二检测)图5－3－18如图5－3－18所示，a、b两根垂直纸面的直导体通有等值的电流，两导线旁有一点P，P 点到a、b距离相等，要使P点磁场方向向右，则a、b中电流的方向()A．向纸外B．向纸里C．a中电流向纸外；b中向纸里D．a中电流向纸里；b中向纸外解析：选C.要使P点磁场向右，应使a中电流的磁场垂直aP斜向上，使b中电流的磁场垂直bP斜向下，根据安培定则知a中电流向纸外，b中电流向纸里，故答案为C.二、非选择题11．电路没接通时三个小磁针方向如图5－3－19所示．确定接通后三个磁针的转向及最后的指向．图5－3－19解析：接通电路后，螺线管的磁场为：内部从左指向右，外部从右指向左，如图所示，故小磁针1逆时针转动，小磁针3顺时针转动，小磁针2基本不动．答案：小磁针1逆时针转动，小磁针3顺时针转动，小磁针2基本不动．12.图5－3－20(2012·阜阳高二检测)如图5－3－20所示，在甲、乙之间用两条导线连一个直流电路，将小磁针放在两导线之间时，N极向读者偏转，接在A与B间的电压表向B接线柱一侧偏转(此电压表指针总偏向电流流进时的一侧)，由此是否可以判断出甲、乙两处哪处是电源，哪处是负载？解析：小磁针N极向读者偏转，可判断小磁针所在处磁场方向向外，由安培定则知，上面的导线中的电流由乙处流向甲处，由电压表指针的偏转方向可知，电压表中的电流由B流向A，即B端电势高．综上所述，乙处一定是电源，甲处一定是负载．答案：乙处是电源，甲处是负载。