1、学案3几种常见的磁场目标定位1.知道磁感线的概念，知道几种常见磁场的磁感线分布.2.会用安培定则判断电流的磁场方向.3.了解安培分子电流假说.4.知道什么是匀强磁场.5.知道磁通量的概念，会用BS计算磁通量一、磁感线安培定则问题设计在磁场中放一块玻璃板，玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，轻敲玻璃板，铁屑就会有规则地排列起来，模拟出磁感线的形状由实验得到条形磁铁和蹄形磁铁的磁场的磁感线是如何分布的？答案要点提炼1磁感线：在磁场中画出的一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁感应强度的方向一致(1)磁感线的特点：磁感线上任一点的切线方向表示该点的磁感应强度的方向，即小磁针N极受力的方向磁铁外
2、部的磁感线从N极指向S极，内部从S极指向N极，磁感线是闭合(填“闭合”或“不闭合”)曲线磁感线的疏密表示磁场强弱，磁感线密集处磁场强，磁感线稀疏处磁场弱磁感线在空间不相交(填“相交”或“不相交”)(2)磁感线和电场线的比较：相同点：都是疏密程度表示场的强弱，切线方向表示场的方向；都不能相交不同点：电场线起始于正电荷，终止于负电荷，不闭合；但磁感线是闭合曲线2电流周围的磁感线方向可根据安培定则判断(1)直线电流的磁场：让右手握住导线，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环绕的方向这个规律也叫右手螺旋定则特点：以导线上各点为圆心的同心圆，圆所在平面与导线垂直，越向外
3、越疏(如图1所示)图1(2)环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，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特点：内部比外部强，磁感线越向外越疏(如图2所示)图2(3)通电螺线管的磁场：用右手握住螺线管，让弯曲的四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向就是螺线管中心轴线上磁感线的方向特点：内部为匀强磁场，且内部比外部强内部磁感线方向由S极指向N极，外部由N极指向S极(如图3所示)图3二、安培分子电流假说问题设计磁铁和电流都能产生磁场，而且通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相似，它们的磁场有什么联系？答案它们的磁场都是由电荷的运动产生的要点提炼1安培分子电流假说法国
4、学者安培提出：在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流分子电流每个物质微粒由于分子电流的存在都成为一个微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极2当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性(如图4甲)；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性(如图乙)图43安培分子电流假说说明一切磁现象都是由电荷的运动产生的三、匀强磁场磁通量问题设计取两块较大的磁铁，让两个平行的异名磁极相对，在距离很近时用细铁屑模拟磁感线的分布，你观察到的结果怎样？答案磁感线互相平行要点提炼1匀强磁场：强弱、方向处处相同的磁场其磁感线是一些间隔相同的平行直线2磁通量：在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与
5、磁场方向垂直的平面，面积为S，把B与S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量定义式：BS，适用条件：匀强磁场，且磁场方向与平面垂直单位：国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，简称韦，符号是Wb.3当平面与磁场方向不垂直时，穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁场B的方向的投影面积进行计算，即BSBScos_(如图5所示)图5延伸思考什么是磁通密度？其单位是什么？答案磁通密度就是磁感应强度，其单位可表示为Wb/m2.一、对磁感线的认识例1关于磁场和磁感线的描述，下列说法正确的是()A磁感线从磁体的N极出发，终止于S极B磁感线可以表示磁场的方向和强弱C沿磁感线方向，磁场逐渐减弱D因为异名磁极相互吸引，所以放入通电
6、螺线管内的小磁针的N极一定指向螺线管的S极解析在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发指向S极，在磁体内部，磁感线从磁体S极出发指向N极，故选项A错误；磁感线较密的地方，磁场较强，反之较弱，曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致，选项B正确，选项C错误；在通电螺线管内，磁场方向从S极指向N极，而小磁针静止时N极指向磁场方向，故放在通电螺线管内的小磁针N极指向N极，选项D错误答案B二、对安培定则的理解与应用例2如图6所示，图a、图b是直线电流的磁场，图c、图d是环形电流的磁场，图e、图f是通电螺线管电流的磁场试在各图中补画出电流方向或磁感线的方向图6解析根据安培定则，可以确定图a中电流方
7、向垂直纸面向里，b中电流的方向自下而上，c中电流方向是逆时针方向，d中磁感线的方向向上，e中磁感线的方向向左，f中磁感线的方向向右答案见解析三、对磁通量的认识及计算例3如图7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60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7解析初始位置1BS；框架转过60角时2BSBScos60BS；框架转过90角时3BSBScos900；若规定初始位置磁通量为“正”，则框架转过180角时磁感线从反面穿出，故
8、末态磁通量为“负”，即4BS，所以|41|(BS)BS|2BS.答案BSBS02BS四、磁感应强度矢量的叠加例4如图8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()图8A直导线中的电流方向垂直纸面向外Bb点的实际磁感应强度为T，方向斜向上，与B的夹角为45Cc点的实际磁感应强度也为零Dd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1T，由安培定则知A项正确，另由平行四边形定则知B项也正确答案AB2磁场的起源电荷的
9、运动1(对磁感线的认识)关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是()A磁体之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种客观存在的物质B磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，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C磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止的D磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的答案AB解析条形磁铁内部磁感线从S极到N极，选项C错误；磁感线是为了形象描述磁场而假想的一组有方向的闭合的曲线，实际上并不存在，所以选项D错误；磁场是一种客观存在的物质，所以选项A正确；磁感线上每一点切线方向表示磁场方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱，小磁针静止时北极受
10、力方向和北极指向均为磁场方向，所以选项B正确2.(安培定则的理解与应用)如图9所示，a、b、c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧，当这些小磁针静止时，小磁针N极的指向是()图9Aa、b、c均向左Ba、b、c均向右Ca向左，b向右，c向右Da向右，b向左，c向右答案C解析小磁针静止时N极的指向与该点磁感线的方向相同，如果a、b、c三处磁感线的方向确定，那么三枚小磁针静止时N极的指向也就确定所以，只要画出通电螺线管的磁感线(如图所示)，即可知a磁针的N极在左边，b磁针的N极在右边，c磁针的N极在右边3.(磁通量及计算)如图10所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线
11、范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()图10ABR2BBr2CnBR2DnBr2答案B解析磁通量与线圈匝数无关，且磁感线穿过的面积为r2，而并非R2，故B项对4(磁感应强度矢量的叠加)如图11所示，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1I2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直磁感应强度可能为零的点是()图11Aa点Bb点Cc点Dd点答案C解析要使合磁感应强度为零，必有I1和I2形成的两个磁场等大反向，只有c点有可能，选C.题组一对磁感线的认识
12、及方向判断1关于磁感线和电场线，下列说法中正确的是()A磁感线是闭合曲线，而电场线不是闭合曲线B磁感线和电场线都是一些互相平行的曲线C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D磁感线和电场线都只能分别表示磁场和电场的方向答案A解析A选项是两种场线的基本特点，A对只有匀强磁场和匀强电场才满足B选项，B不对磁感线既然是闭合的就无起点和终点，C不对它们的疏密均反映场的强弱程度，D不对应选A.2如图1所示为电流产生磁场的分布图，正确的分布图是()图1ABCD答案C解析由安培定则可以判断出直线电流产生的磁场方向，正确，错误和为环形电流，注意让弯曲的四指指向电流的方向，可判断出错误，
13、正确故正确选项为C.3.如图2所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则()图2A放在a处的小磁针的N极向左B放在b处的小磁针的N极向右C放在c处的小磁针的S极向右D放在a处的小磁针的N极向右答案BD解析由安培定则，通电螺线管的磁场如图所示，右端为N极，左端为S极，在a点磁场方向向右，则小磁针在a点时，N极向右，A项错，D项对，在b点磁场方向向右，则小磁针在b点时，N极向右，B项正确，在c点，磁场方向向右，则小磁针在c点时，N极向右，S极向左，C项错4.南极考察经常就南极特殊的地理位置进行科学测量“雪龙号”考察队员一次实验如下：在地球南极附近
14、用弹簧测力计竖直悬挂一未通电螺线管，如图3所示下列说法正确的是()图3A若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将减小B若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大C若将b端接电源正极，a端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大D不论螺线管通电情况如何，弹簧测力计示数均不变答案AC解析在地球南极附近即为地磁N极，螺线管相当于一条形磁铁，根据右手螺旋定则判断出“条形磁铁”的极性再根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，判断知A、C正确题组二对安培分子电流假说的认识5用安培提出的分子电流假说可以解释的现象是()A永久磁铁的磁场B直线电流的磁场C环形电流的磁场D软铁棒被磁化的现
15、象答案AD解析安培分子电流假说是安培为解释磁体的磁现象而提出来的，所以选项A、D是正确的6磁铁在高温下或者受到敲击时会失去磁性，根据安培的分子电流假说，其原因是()A分子电流消失B分子电流的取向变得大致相同C分子电流的取向变得杂乱D分子电流的强度减弱答案C解析由于高温或猛烈的敲击，会使原来取向一致的分子电流变得杂乱，从而失去磁性，故C选项正确7为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是()答案B解析地磁场是从地球的南极附近出来，进入地球的北极附近，除两极外地表上空的磁场都具有向北的磁场分量，由安培定则，环
16、形电流外部磁场方向向北，可知，B正确A图地表上空磁场方向向南，A错误C、D在地表上空产生的磁场方向是东西方向，C、D错误故选B.题组三磁感应强度矢量的叠加8.在磁感应强度为B0、方向向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里如图4所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中()图4Ab、d两点的磁感应强度相等Ba、b两点的磁感应强度相等Cc点的磁感应强度的值最小Db点的磁感应强度的值最大答案C解析如图所示，由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度，可见b、d两点的磁感应强度大小相等，但方向不同，A项错误a点的磁感应强度最大，c点的磁感应强度最
17、小，B、D项错误，C项正确9.如图5所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是()图5AO点处的磁感应强度为零Ba、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反Cc、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同Da、c两点处磁感应强度的方向不同答案C解析根据安培定则判断磁场方向，再结合矢量的合成知识求解根据安培定则判断：两直线电流在O点产生的磁场方向均垂直于MN向下，O点的磁感应强度不为零，故A选项错误；a、b
18、两点的磁感应强度大小相等，方向相同，故B选项错误；根据对称性，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故C选项正确；a、c两点的磁感应强度方向相同，故D选项错误10.在纸面上有一个等边三角形ABC，在B、C顶点处是通有相同电流的两根长直导线，导线垂直于纸面放置，电流方向如图6所示，每根通电导线在三角形的A点产生的磁感应强度大小为B，则三角形A点的磁感应强度大小为_，方向为_若C点处的电流方向反向，则A点处的磁感应强度大小为_，方向为_图6答案B水平向右B竖直向下解析如图所示，由安培定则知B处导线在A点的磁感应强度方向水平偏下30，C处导线在A点的磁感应强度方向水平偏上30，由平行四边形定则
19、可以求得合磁感应强度方向水平向右，大小为B12Bcos30B.当C处的电流方向反向时，如图所示由平行四边形定则可知合磁感应强度B2的方向竖直向下，大小等于B.题组四对磁通量的认识及计算11.如图7所示是等腰直角三棱柱，其平面ABCD为正方形，边长为L，它们按图示方式放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B0，则下列说法中正确的是()图7A穿过ABCD平面的磁通量大小为B0L2B穿过BCFE平面的磁通量大小为B0L2C穿过ADFE平面的磁通量大小为零D穿过整个三棱柱的磁通量为零答案BCD解析根据BS，因此通过ABCD平面的磁通量B0L2cos45B0L2，A错误；平面BCFEB0，而BCL，C
20、FLcos45L，所以平面BCFE的面积SBCCFL2，因而B0SB0L2，B正确；平面ADFE在B0的垂直方向上的投影面积为零，所以穿过的磁通量为零，C正确；若规定从外表面穿入三棱柱的磁通量为正，那么由三棱柱内表面穿出时的磁通量就为负，而穿入三棱柱的磁感线总与穿出的磁感线相等，因此穿过整个三棱柱的磁通量为零，D正确故选B、C、D.12.边长为10cm的正方形线圈，固定在磁场中，磁场方向与线圈平面夹角30，如图8所示，磁感应强度随时间的变化规律为：B23t(T)，则在第1s内穿过线圈的磁通量变化量为多大？图8答案1.5102Wb解析t0时，B02Tt1s时，B1(231) T5T由BS得：BSsin30(B1B0)L2sin30(52)0.12(Wb)1.5102 (Wb)
