3.3几种常见的磁场(1)

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2．三种常用的电流的磁场
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特别提醒：(1)应用安培定则判定电流的磁场
时，直线电流是判定导线外部的磁场方向，而
环形电流和通电螺线管是判定线圈轴线上磁场 的方向． (2)利用安培定则不仅可以判断磁场的方向， 还可以根据磁场方向判定电流的方向．
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即时应用 1.下列四图为电流产生磁场的分布图，正确的 分布图是( C. )
A．①③
C．①④
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B．②③
D．②④
二、对磁通量的进一步理解 1．磁通量的计算 (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．
(3)磁感应强度B和回路面积S同时发生变化时： ΔΦ＝Φ2－Φ1.此时ΔΦ≠ΔB·ΔS. 4．计算磁通量时应注意的问题： 计算穿过某一平面的磁通量的变化时： (1)明确磁场是否为匀强磁场，知道磁感应强度 的大小． (2)平面的面积应为磁感线通过的有效面积．当 平面S与磁场方向不垂直时，应明确所研究的平 面与磁感应强度方向的夹角，准确找出垂直面 积． (3)线圈的磁通量及其变化与线圈匝数无关，即 2013-10-26 磁通量的大小不受线圈匝数的影响．
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切线 (3)磁感线上每一点的______方向就是该点的磁场方向． (4)磁感线在空间不能相交，不能相切，也不能中断． 闭合 (5)磁场中的任何一条磁感线都是______曲线，在磁体 外部 ______由N极指向S极，在磁体______由S极指向N极． 内部 二、几种常见的磁场 安培定则 直线电流、环形电流的磁场方向都可以用__________来 判定．

3.3 几种常见的磁场新课标要求（一）知识与技能1、知道什么是磁感线。

2、知道条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流和通电螺线管的分布情况。

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。

4、知道安培分子电流假说是如何提出的。

5、会利用安培假说解释有关的现象。

6、理解磁现象的电本质。

7、知道磁通量定义，知道Φ =BS的适用条件，会用这一公式进行计算。

（二）过程与方法1、通过模拟实验体会磁感线的形状，培养学生的空间想象能力。

2、由电流和磁铁都能产生磁场，提出安培分子电流假说，最后都归结为磁现象的电本质。

3、通过引入磁通量概念，使学生体会描述磁场规律的另一重要方法。

（三）情感、态度与价值观1、通过讨论与交流，培养对物理探索的情感。

2、领悟物理探索的基本思路，培养科学的价值感。

教学重点会用安培定则判断磁感线方向，理解安培分子电流假说。

教学难点安培定则的灵活应用即磁通量的计算。

教学方法类比法、实验法、比较法教学手段：条形磁铁、直导线、环形电流、通电螺线管、小磁针若干、投影仪、展示台、学生电源课型、课时新课，两课时教学过程（一）引入新课教师：电场可以用电场线形象地描述，磁场可以用什么来描述呢？教师：那么什么是磁感线？又有哪些特点呢？这节课我们就来学习有关磁感线的知识。

（二）新科内容1、磁感线教师：什么是磁感线呢？学生阅读教材，回答：所谓磁感线是在磁场中画一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向。

［演示］在磁场中放一块玻璃板，在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，细铁屑在磁场里被磁化成“小磁针”，轻敲玻璃板使铁屑能在磁场作用下转动。

［现象］铁屑静止时有规则地排列起来，显示出磁感线的形状。

如图3.3-1所示：［用投影片出示条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线分布情况］如图所示：［问题］磁铁周围的磁感线方向如何？［学生答］磁铁外部的磁感线是从磁铁的北极出来，进入磁铁的南极。

［教师补充］磁感线是闭合曲线，磁铁外部的磁感线是从北极出来，回到磁铁的南极，内部是从南极到北极。

第3章31．关于磁通量的描述，下列说法正确的是()A．置于磁场中的一个平面，当平面垂直于磁场方向时，穿过平面的磁通量最大B．穿过平面的磁通量最大时，该处的磁感应强度一定最大C．如果穿过某一平面的磁通量为零，则该处的磁感应强度一定为零D．将一平面置于匀强磁场中的任何位置，穿过该平面的磁通量总相等解析：磁通量Φ＝BS cos θ，其中θ为线圈平面和该平面沿垂直磁场方向的投影面之间的夹角．因此，磁通量为零，磁感应强度不一定为零；磁通量最大，磁感应强度也不一定最大．故只有A正确．答案： A2．(2011·淮安高二检测)关于磁现象的电本质，安培提出了分子电流假说．他提出此假说的背景是()A．安培通过精密仪器观察到分子电流B．安培根据原子结构理论，进行严格推理得出的结论C．安培根据环形电流的磁性与磁铁相似提出的一种假说D．安培凭空想出来的答案： C3．下图表示磁场的磁感线，依图分析磁场中a点的磁感应强度比b点的磁感应强度大的是()解析：磁感线的疏密可表示磁感应强度的大小．答案：AC4．(2011·福州高二检测)关于电场和磁场，下列说法正确的是()A．我们虽然不能用手触摸到电场的存在，却可以用试探电荷去探测它的存在和强弱B．电场线和磁感线是可以形象描述场强弱和方向的客观存在的曲线C．磁感线和电场线一样都是闭合的曲线D．磁体之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，都是客观存在的物质解析：电场和磁场都是客观存在的物质，电场线和磁感线都是假想的曲线，实际并不存在．电场线和磁感线的最大区别在于：磁感线是闭合的，而电场线不是闭合的．故正确答案为A、D.答案：AD5．如下图所示，两个同心放置且共面的金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环面垂直，通过两环的磁通量Φa、Φb比较，则()A．Φa＞Φb B．Φa＜ΦbC．Φa＝Φb D．不能确定解析：磁感线是闭合曲线，在条形磁铁外部从N极到S极，在内部从S极到N极．由于圆环a的面积小于圆环b的面积，因此从外部N极到S极穿过a面的磁感线条数少，而内部从S极到N极的磁感线条数一样，于是穿过a面的总磁通量大，选项A正确．答案： A6.如右图所示为某磁场的一条磁感线，其上有A，B两点，则()A．A点的磁感应强度一定大B．B点的磁感应强度一定大C．因为磁感线是直线，A、B两点的磁感应强度一样大D．条件不足，无法判断解析：由磁场中一根磁感线无法判断磁场强弱．答案： D7．下列说法中正确的是()A．通过某面的磁感线条数为零则此面处磁感应强度一定为零B．空间各点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向C．平行放置的两条形磁铁间异名磁极间的磁场为匀强磁场D．磁感应强度为零，则放在该处的某面通过的磁感线条数一定为零解析：磁感应强度反映磁场的强弱和方向，它的方向就是该处磁场的方向，故B正确；磁感应强度为零，放在该处的某面就无磁感线穿过，故D正确；但是若某面无磁感线穿过，可能磁场很强而平面平行于磁场放置导致磁感线穿过该面的条数为零，所以A错误；两平行放置异名磁极间的磁场不是匀强磁场，近距离两异名磁极间的磁场才是匀强磁场，C 错误．答案：BD8.有一束电子流沿x轴正方向高速运动，如图所示，电子流在z轴上的P 点所产生的磁场方向是沿( )A ．沿y 轴正方向B ．沿y 轴负方向C ．沿z 轴正方向D ．沿z 轴负方向解析： 由于电子流沿x 轴正方向高速运动，所形成的等效电流沿x 轴负方向．由安培定则可得，在P 点处的磁场方向应该沿y 轴的正方向．答案： A9.如右图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T 的匀强磁场中，以导线截面的中心为圆心，半径为r 的圆周上有a 、b 、c 、d 四个点，已知a 点的实际磁感应强度为零，则下列叙述正确的是( )A ．直导线中的电流方向垂直纸面向里B ．b 点的实际磁感应强度为 2 T ，方向斜向上，与B 的夹角为45°C ．c 点的实际磁感应强度也为零D ．d 点的实际磁感应强度跟b 点的相同解析： 由a 点合磁感应强度为零知，该电流在a 点的磁感应强度方向向左，大小为1 T ，由安培定则知A 项对，另由平行四边形定则知B 项也正确．答案： AB10.弹簧测力计下挂一条形磁铁，其中条形磁铁的N 极一端位于未通电的螺线管正上端，如右图所示，下列说法正确的是( )A ．若将a 接电源正极，b 接电源负极，弹簧测力计示数将不变B ．若将a 接电源正极，b 接电源负极，弹簧测力计示数将增大C ．若将b 接电源正极，a 接电源负极，弹簧测力计示数将减小D ．若将b 接电源正极，a 接电源负极，弹簧测力计示数将增大解析： a 接正，b 接负――→螺线管安培定则内部磁感线自下而上――→等效上端N 极，下端S 极――→磁极间的相互作用条形磁铁受排斥力―→弹簧测力计示数减小b 接正，a 接负――→螺线管安培定则内部磁感线自上而下――→等效上端S 极，下端N 极――→磁极间的相互作用条形磁铁受吸引力―→弹簧测力计示数增大答案： D11．如下图所示，匀强磁场的磁感应强度B ＝0.8 T ，矩形线圈abcd 的面积S ＝0.5 m 2，B 与S 垂直，线圈一半在磁场中，则当线圈从图示位置绕ad 边绕过60°时，线圈中的磁通量为________，在此过程中磁通量的改变量为________；当线圈再绕ad 边转过30°时，线圈中的磁通量为________，在此过程中磁通量的改变量为________．解析： 图示位置的磁通量Φ1＝B S 2＝0.2 Wb.当线圈从图示位置绕ad 边转过60°时，线圈垂直磁场方向的面积S ⊥＝S cos 60°＝14 m 2＝12S ，恰好都在磁场区域内，所以Φ2＝BS ⊥＝0.2 Wb ，因此ΔΦ1＝Φ2－Φ1＝0.当线圈再绕ad 边转过30°时，线圈与磁场方向平行，Φ3＝0，此过程中磁通量的改变量为ΔΦ2＝|Φ3－Φ2|＝0.2 Wb.答案： 0.2 Wb 0 0 0.2 Wb12．已知山东地面处的地磁场水平分量约为3×10－5 T ，某校物理兴趣小组做估测磁体附近磁感应强度的实验．他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管的轴线上，如下图所示．小磁针静止时N 极指向y 轴正方向，当接通电源后，发现小磁针N 极指向与y 轴正方向成60°角的方向．请在图上标明螺线管导线的绕向，并求出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度大小．(保留一位有效数字)解析： 接通电源后，小磁针N 极指向是地磁场和螺线管的磁场的叠加磁场的方向，由此可判定螺线管的磁场在小磁针处方向水平向右，由安培定则判定螺线管导线绕向如图所示．由题意知地磁场水平分量B y ＝3×10－5 T ，设通电螺线管产生的磁场为B x .由图知B x B y＝tan 60°得B x ＝3×10－5× 3 T ≈5×10－5 T.答案：5×10－5 T。

3.3 几种常见的磁场每课一练（人教版选修3-1）一、选择题(本题包括9小题，每小题6分，共54分)1.如图1所示，为一通电螺线管，a、b、c是通电螺线管内、外的三点，则三点中磁场线最密处为()A．a处B．b处C．c处D．无法判断图1解析：通电螺线管的磁场类似于条形磁铁，内部最强，两端稍弱，外部的中间部分最弱．答案：A2.如图2所示，一束带电粒子沿虚线水平飞过磁针上方，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()A．向右飞的正离子B．向左飞的负离子图2C．向右飞的负离子D．向左飞的正离子解析：由“带电粒子沿虚线水平飞过磁针上方，并与磁针方向平行，能使磁针N极转向读者”，可知电流的磁场在小磁针所在处是垂直于纸面指向读者的．依据安培定则可得，电流的方向水平向左．因此，如果这束带电粒子是正离子，则向左飞行；如果是负离子，则向右飞行．答案：CD3．如图3所示各图中，实线表示磁场的磁感线，依图分析磁场中a点的磁感应强度比b点的磁感应强度大的图是()图3解析：磁感线的疏密程度可表示磁场的强弱，磁感线越密的地方，磁感应强度越大，由图可知，A、C正确，B、D错误．4．如图4所示是云层之间闪电的模拟图，图中B、A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的带电情况说法中正确的是()图4A．带同种电荷B．带异种电荷C．B带正电D．A带正电解析：小磁针的N极转向纸里，说明小磁针所在处的磁场方向垂直于纸面向里，故两块阴雨云之间的放电电流方向由A向B，故A、B两块雨云带异种电荷，且A带正电，B带负电，故A、C错误，B、D正确．答案：BD5．如图5所示ab、cd是两根在同一竖直平面内的直导线，在两根导线中央悬挂一个小磁针，静止时在同一竖直平面内．当两根导线中通以大小相等的电流时，小磁针N极向纸面内转动，则两根导线中的电流方向() A．一定都是向上图5B．一定都是向下C．ab中电流向下，cd中电流向上D．ab中电流向上，cd中电流向下解析：若电流同向，则小磁针所在处磁感应强度叠加后为零，小磁针不可能偏转，故必反向；由于小磁针N极向纸面内转动，说明合磁场方向指向纸面内，故选D.答案：D6．如图6所示，虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过两环的磁通量，则有()A．Φ1＞Φ2B．Φ1＝Φ2C．Φ1＜Φ2 图6D．无法判断解析：由题图可知磁场只限于虚线框内，1、2两圆环中穿过的磁感线的条数一样多，故Φ1＝Φ2，B正确．7．如图7所示是三根平行直导线的截面图，若它们的电流强度大小都相同，且ab＝ac＝ad，则a点的磁感应强度的方向是()A．垂直纸面指向纸里B．垂直纸面指向纸外图7C．沿纸面由a指向bD．沿纸面由a指向d解析：每根导线在a点产生的磁感应强度大小相等，关键是确定每根导线在a点产生的磁感应强度的方向，由矢量合成法则求合磁感应强度．(如图所示)答案：D8．取两个粗细、材料完全相同的长导线，用其中一根绕成如图8(a)所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B，若将另一根长导线对折后绕成如图(b)所示的螺线管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为()图8A．0 B．0.5BC．B D．2B解析：(b)图中双线绕制的螺线管，相邻的两匝导线中电流方向相反，大小相等，产生的磁场相互抵消，因此螺线管内中部的磁感应强度大小为零，故A正确．答案：A9．在全自动洗衣机中，排水阀是由程序控制器来控制其动作的．当洗衣机进行排水和脱水工序时，电磁铁的线圈通电，使电磁铁的铁芯2动作，牵引排水阀的活塞，排除污水．牵引电磁铁的结构如图9所示．则以下说法中正确的是()图9A．若某时刻输入控制电流时，a为正，b为负，则铁芯2中A端为N极，B端为S极B．若某时刻输入控制电流时，a为正，b为负，则铁芯2中A端为S极，B端为N极C．若a、b处输入交变电流，铁芯2不能吸入线圈中D．若a、b处输入交变电流，铁芯2能吸入线圈中解析：当a为正，b为负时，由安培定则可以判断，线圈A端为N极，B端为S极，被磁化的铁芯的A端也为N极，B端为S极，故A正确，B错误；当a、b接入交流电时，铁芯2被磁化后与线圈的磁场方向一致，故铁芯仍能被吸入线圈中，C错误，D正确．答案：AD二、非选择题(本题包括3小题，共46分)10．(15分)如图10所示，一带负电的金属环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，旋转方向如图所示，在环左侧A处和环上方B处各放一个小磁针，平衡后小磁针N极的指向如何？图10解析：带负电金属环旋转时，形成了与旋转方向相反的电流，根据安培定则可判断平衡后A处小磁针N极指向左，B处小磁针N极指向右．答案：平衡后A处小磁针N极指向左，B处小磁针N极指向右．11．(15分)如图11所示，正方形线圈abcO边长为0.8 m，匀强磁场沿x轴正向，B＝0.2 T，线圈在图示位置绕Oz轴转过60°的过程中，穿过线圈的磁通量变化了多少？解析：由题意，初磁通量Φ1＝BS sin0°＝0. 图11末磁通量Φ2＝BS sin60°＝0.2×0.82×32Wb＝0．064 3 Wb≈0.11 Wb∴ΔΦ＝Φ2－Φ1＝0.11 Wb.答案：0.11 Wb12．(16分)如图12所示，大圆环导线A中通有电流I，方向如图所示，另在导线环所在的平面画一个圆B，它的一半面积在A环内、一半面积在A环外，试判断圆B内的磁通量是否为零，若是为零，为什么？若不为零，则磁通量是穿出来还是进去？图12 解析：由环形电流的磁场可知在A环内的磁场方向垂直于纸面向里，A环外部的磁场方向垂直于纸面向外，磁感线是一组闭合的曲线，对于环形电流A的磁场中的磁感线均从环内进去从环外出来，显然环内的磁感线的密度大于环外磁感线的密度，当B环中有一半在A内、一半在A外时，对于B环，进去的磁感线多于出来的磁感线，磁通量不为零，是进去的．答案：不为零，是进去的。