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第3节几种常见的磁场学海导航课标导引考点探寻【内容标准】磁感线,几种常见磁场磁感线空间分布,安培分子电流假说,匀强磁场,磁通量【重点难点】
1、环形电流及通电螺线管的磁场方向
2、正确理解磁通量的概念并能进行有关计算【考纲要点】.电流的磁场、磁感线、分子电流假说、磁通量【热点提示】
1、几种常见磁场的磁感线特点
2、磁通量是矢量吗?学点探究知识__【学点1】磁感线为形象描述磁场而引入的,使曲线上每一点的切线方向都与该点的磁感应强度的方向一致,这样的曲线就叫做磁感线用细铁屑可模拟磁感线的形状,磁场较强的地方,磁感线较密【学点2】几种常见的磁场1.直线电流的磁场安培定则确定通电直导线的磁场方向用右手握住通电直导线,让伸直的拇指所指的方向与电流的方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向直线电流的磁场无磁极,磁场强弱与距导线的距离有关,距导线越远处,磁场越弱2.环形电流的磁场安培定则确定环形电流中轴线上的磁场方向用右手握住环形导线,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3.通电螺线管的磁场环形电流其实就是只有一匝的通电螺线管,通电螺线管则是由许多匝环形电流串联而成的通电螺线管的磁场就是这些环形电流磁场的叠加用安培定则判定通电螺线管的磁场方向用右手握住通电螺线管,让右手弯曲的四指与通电螺线管电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是通电螺线管内部的磁场方向4.匀强磁场匀强磁场是强弱、方向处处相同的磁场,距离很近的两个异名磁极间的磁场,除边缘部分外,可以认为是匀强磁场相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时,其中间区域的磁场也是匀强磁场,这种装置在电子仪器中常常用到匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线【学点3】安培分子电流假说在原子、分子等物质微粒内部,存在着一种环形电流----分子电流,分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极,磁铁的磁场和电流的磁场一样都是由电荷的运动产生的【学点4】磁通量设在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个与磁场方向垂直的平面,__为S,则B与S的乘积叫做穿过这个__的磁通量,简称磁通表达式为φ=BS,单位韦伯,简称韦,符号Wb1Wb=1T·m2从φ=BS可以得到B=φ/S,这表示磁感应强度等于单位__的磁通量,工程技术上常把磁感应强度叫做磁通密度核心讲解
一、磁感线磁感线的基本特性是1.磁感线在磁体外部从N极到S极,在磁体内部从S极到N极,是一束闭合曲线2.磁感线的疏密表示磁场的强弱磁感线某点的切线方向表示该点磁感强度的方向3.磁感线是为了形象的研究磁场而人为假想的曲线,在磁场中并不真实存在,4.磁感线不相交,不中断,是闭合曲线5.没有磁感线的地方,并不表示就没有磁场存在,通过磁场中的人一点总能而且只能画出一条磁感线【典例1】关于磁场和磁感线的描述,下列说__确的是() A.磁极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中各点的强弱和方向,它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时N极所指方向一致C.磁感线总是从磁铁的N极出发到S极终止 D.磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列成的曲线,没有细铁屑的地方就没有磁感线【点拨】关键是要弄清楚磁感线的基本特性注意磁感线与电场线的异同之【解答】答案选AB磁极之间的相互作用是通过磁场来实现的,就如同电荷之间的相互作用是通过电场来实现的一样,所以磁场和电场一样是客观存在的A正确磁感线是为了形象描述磁场的强弱和方向而假想引入的,是一种描述手段,并不真实存在他每一点的切向方向就是磁场方向即小磁针静止时N极的指向B正确D错误磁感线是闭合的,对磁铁的磁感线,外部从N极到S极,在磁体内部从S极到N极,所以C错误【变式训练1】关于磁感线和电场线的描述,下列说__确的是()A.电场线起止于电荷,磁感线起止于磁极B.电场线不一定闭合,磁感线一定闭合C.磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹D.沿磁感线方向磁场不断减弱
二、几种常见磁体及电流磁场的磁感线特点1.如图3-3-1所示,分别是条形磁铁,蹄形磁铁,相互靠近的异名磁极以及地磁场的磁感线分布特点条形磁铁的磁场内密外疏是闭合曲线,内部中间位置磁场最密,蹄形磁铁的磁感线的分布注意对称性,相互靠近的异名磁极的磁场是匀强磁场通常画成分布均匀的平行直线地球的磁场与条形磁铁的磁场非常相似2.三种常见电流磁场的磁感线分布特点
(1)直线电流的磁磁感线分布特点,如图3-3-2所示
(2)环形电流的磁感线分布特点,如图3-3-3所示
(3)通电螺线管的磁感线分布特点,如图3-3-4所示【典例2】如图3-3-5所示为通电螺线管的纵剖面,“×”和“·”分别表示导线中电流垂直纸面流进和流出,试画出abcd四个位置上小磁针静止时N极的指向【点拨】解答本题是应把握一下思路先用安培定则判断通电螺线管的磁场,分清管左右两端的极性,然后画出磁感线,注意螺线管内部和外部的磁感线方向最后根据小磁针静止时N极指向磁场的方向作出判断【解答】答案如上图3-3-5利用安培定则可判断通电螺线管的磁场方向为内部自右向左,外部自左向右,左边为N极,右边为S极,因而,在螺线管内部,a、c、d点小磁针的N极应指向左方,在螺线管外部,b点的小磁针应指向右侧【变式训练2】如图3-3-6所示为磁场、磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈,当在线圈中心处挂上一个小磁针,且与线圈在同__面内,则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时()A.小磁针N极向里转B.小磁针N极向外转C.小磁针在纸面内向左摆动D.小磁针在纸面内向右摆动
三、安培分子电流假说假说是用来说明某种现象但未经实践证实的命题,他是在一定的观察、实验的基础上概括和抽象出来的,安培分子假说就是在通电螺线管与条形磁铁磁场极为相似这一事实的启发下,结合环形电流磁场的特点,经过思维发展而产生出来的安培分子电流假说能够解释磁化和退磁等现象,揭示了磁现象的电本质1.安培分子电流假说揭示了磁现象的电本质安培的分子电流假说解释了磁场___,它使我们认识到磁体的磁场和电流的磁场一样,都是由电荷的运动产生的,如图3-3-7所示安培提出分子电流假说时,人们还不知道物质的微观结构,所以称为假说,但现在我们知道,原子内部带电粒子在不停的运动,这种运动对应于安培所说的分子电流2.安培假说对有关磁现象的解释
(1)磁化现象一根软铁棒,在未被磁化时,内部各分子电流的取向杂乱无章,它们的磁场互相抵消,对外不显磁性当软铁棒受到外界磁场的作用,各分子电流趋向大致相同时,两端对外界显示较强的磁体作用,形成磁极,软铁棒就被磁化了,近端为异名磁极
(2)磁体的消磁磁体在高温或猛烈敲击下,即在激烈的热运动或机械运动的影响下,分子电流取向右边的杂乱无章,磁体磁性消失【典例3】关于磁现象的电本质,下列说法中错误的是()A.磁体随温度升高磁性增强B.安培分子电流假说揭示了磁现象的电本质C.所有磁现象的本质都可归结为电荷的运动D.一根软铁不显磁性,是因为分子电流取向杂乱无章【点拨】利用安培分子电流假说对磁现象的解释来判断【解答】答案选A安培分子电流假设告诉我们:物质微粒内部存在一种环形电流,即分子电流分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,当分子电流的取向一致时,整个物体体现磁性,若分子电流取向杂乱无章,那么整个物体不显磁性当磁体的温度升高时,分子无规则运动加剧,分子电流取向变得不一致,磁性应当减弱【变式训练3】关于磁现象的电本质,下列说法中正确的是()A磁与电紧密__,有磁必有电,有电必有磁B不管是磁体的磁场还是电流的磁场,都起源于电荷的运动C永久性磁铁的磁性不是由运动电荷产生的D根据安培假说分子电流可知,磁体内分子电流总是存在的,因此,任何磁体都不会失去磁性
四、磁通量1.磁通量的第二种定义设在匀强磁场中有一个与磁感线方向垂直的平面,若穿过该平面的磁感线有φ条,我们就称穿过这个平面的磁通量为φ,即穿过某__面的磁感线的条数称为该平面的磁通量2.对公式φ=BS的理解B是匀强磁场或可视为匀强磁场的磁感应强度,S是线圈__在与磁场方向垂直的平面上的投影__公式只适用于S⊥B,若S与B不垂直,则S为垂直与磁场方向的投影__,如图3-3-8所示当磁场B⊥S垂直磁通量最大Φ=BS当磁场B与__S不垂直Φ=BScosθ当B∥S时磁通量最小Φ=
03.Φ是标量,但有方向,有正负,其正负是这样规定的每一个平面都有正负两面,若取磁感线从正面穿入的磁通量为正,则从反面穿入该平面的磁通量为负,过一个平面若有方向相反的两个磁通量,这时的合磁通为相反方向磁通量的代数和即相反方向磁通抵消以后剩余的磁通量才是合磁通
4、磁感应强度的另一种定义(磁通密度):即B=φ/S上式表示磁感应强度等于穿过单位__的磁通量,并且用Wb/m2做单位(磁感应强度的另一种单位)所以1T=1Wb/m2=1N/A·m
5、磁通量的变化磁通量变化ΔФ=Ф2-Ф1是某两个时刻穿过某个平面S的磁通量之差,即ΔФ取决于末状态的磁通量Ф2与初状态磁通量Ф1的代数差磁通量的变化一般有三种形式
(1)B不变,有效__S变化
(2)B变化,有效__S不变
(3)B和S同时变化【典例4】两圆环A、B同心放置且半径RA>RB,将一条形磁铁置于两环圆心处,且与圆环平面垂直,如图3-3-9所示,则穿过A、B两圆环的磁通量的大小关系为()A、φA>φBB、φA=φBC、φA<φBD、无法确定【点拨】理解磁通量是双向标量,注意条形磁铁内部磁场和外部磁场【解析】答案选B磁通量可形象地理解为穿过某一__里的磁感线的条数,而沿相反方向穿过同一__的磁通量一正、一负,要有抵消本题中,条形磁铁内部的所有磁感线,由下往上穿过A、B两个线圈,而在条形磁体的外部,磁感线将由上向下穿过A、B线圈,不难发现,由于A线圈的__大,那么向下穿过A线圈磁感线多,也即磁通量抵消掉多,这样穿过A线圈的磁通量反而小【变式练习4】关于磁通量,下列说法中正确的是A.磁通量不仅有大小而且有方向,所以是矢量B.磁通量越大,磁感应强度越大C.穿过某一__的磁通量为零,该处磁感应强度不一定为零D.磁通量就是磁感应强度学案感悟典例精析命题角度
一、磁感线和磁场方向【例1】如图3-3-10所示,直导线AB、螺线管C、电磁铁D三者相距较远如图1所示,直导线AB、螺线管C、电磁铁D三者相距较远,其磁场互不影响.当开关S闭合后,则小磁针北极N(黑色一端)指示磁场方向正确的是()A.a B.b C.c D.都正确【解析】开关S闭合后,通电导线AB周围磁感线是以导线AB上各点为圆心的同心圆,有安培定则判断,其方向俯视为逆时针,所以A不对,螺线管C的磁感线与条形磁铁相似,电磁铁D的磁感线与蹄形磁铁相似,均由安培定则判断其磁感线方向,可知C的指向正确,而b的指向不对【答案】C【点拨】用安培定则判断磁场方向,再利用小磁针静止时N极指向就是磁场的方向判断命题角度
二、安培定则的运用【例2】 如图3-3-11所示,图(甲)(乙)是两种结构不同的环状螺线管的示意图.其中(乙)图是由两个匝数相同、互相对称的、半圆环形螺线管串联而成的.给它们按图示方向通以电流.试画出磁感线的分布情况示意图.【解析】画电流产生的磁场的磁感线分布图应注意掌握三条原则
①电流的磁场方向,由右手螺旋定则(安培定则)决定;
②磁感线是闭合曲线;
③磁感强度大的地方磁感线密,磁感强度小的地方,磁感线疏.(甲)图所示的通电螺线管中的磁场,只能存在于环形螺线管的空腔中,磁感线都是圆形;根据右手螺旋定则,磁感线方向是顺时针方向.如图中的虚线所示.(乙)图为两个对称的半圆环形的螺线管组合而成.左边的通电半圆环形螺线管中的磁场是顺时针方向的;右边的通电半圆环形螺线管中的磁场是逆时针方向的;由于磁感线都是闭合曲线,两个半圆环形螺线管磁场的磁感线在环顶相遇都转弯竖直向下,各自闭合,环面中间部分的磁场方向向下.【点拨】磁感线是闭合曲线,图(甲)中比较容易判断磁感线方向是顺时针的.图(乙)中要注意导线的绕向.由于左、右两半圆形螺线管中电流方向不同,应先判断环内磁感线的方向,然后根据磁感线闭合的特点来判断磁感线的形状.命题角度
三、安培分子电流假说【例3】用安培分子电流假说可以解释下列现象()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.软铁棒被磁化的现象【解析】分子电流假说就是安培为解释磁体的磁现象而提出的,所以选项AD是正确的,而通电导线周围的磁场是由其内部自由电荷定向__而产生的宏观电流产生的,分子电流和宏观电流虽然都是运动电荷引起的,但产生的原因是不同的【答案】AD【点拨】磁体的磁场和电流的磁场一样,都可归结为运动电荷电流之间通过磁场而发生作用,磁体的磁场起源于内部的分子电流,电流周围的磁场起源于运动电荷的定向__命题角度
四、磁通量的理解和计算【例4】如图3-3-12所示,在x轴和y轴构成的平面直角坐标系中,过原点再做一个z轴,就构成了空间直角坐标系匀强磁场的磁感应强度B=
0.2T,方向沿x轴的正方向ab=dc=
0.4cmbc=ef=ad=
0.3cmbe=cf=
0.3cm通过__S1(abcd)、S2(befc)、S3(aefd)的磁通量、、各是多少?【解析】磁场方向沿x轴正方向,求磁通量时,应将各面投影到与磁场垂直的方向上,则S
1、S
2、S3三个面的有效__分别为S
1、S
2、S3,故通过各个面的磁通量分别为,,【点拨】试题给出了各个面的边长,计算时要理解磁通量的定义中的__是垂直于磁感线的__学力测评随堂演练【学业水平层级】1.关于磁感线的说法,正确的是A.磁感线从磁体的N极出发,终止于磁体的S极B.磁感线可以表示磁场的强弱和方向C.电流在磁场中的受力方向,即为该点磁感线方向的切线方向D.沿磁感线方向,磁场减弱2.磁场中某区域的磁感线如图3-3-13所示,则A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaBbB.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaBbC.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小D.a处没有磁感线,所以磁感应强度为零3.关于磁现象的电本质,下列说__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
4.如图3-3-14所示,、、三枚小磁针分别放在通电螺线管的正上方、管内和右侧当这些小磁___.ks5u.com针静止时,小磁针极的指向是()A.、、均向左B.、、均向右C.向左,向右,向右D.向右,向左,向右
5.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__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
6.一个__是40㎝2的导线框,垂直地放在匀强磁场中,穿过它的磁通量为
0.8Wb,则匀强磁场的磁感应强度多大?若放入一个__为100㎝2的导线框于该磁场中,并使线框的平面与磁场方向成30°角,则穿过该线框的磁通量多大?课后检测【高考水平层级】1.06江苏卷)关于磁感线,下列说法中正确的是()A.磁感线是实际存在于磁场中的线B.磁感线上任意一点的切线方向,都跟该点的磁场方向一致C.磁感线是一条条不闭合的曲线D.磁感线有可能出现相交的情况2.1954年,我国地质探矿队伍发现,在山东某地一__约4万平方公里地区的地磁场十分异常据此,勘探队伍推测该地区地下可能蕴藏着()A.铜矿B.铁矿C.煤矿D.石油
3.一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过静止的小磁针正上方,这时磁针的N极向纸外方向偏转,这一束带电粒子可能是()A、向右飞行的正离子束B、向左飞行的正离子束C、向右飞行的负离子束D、向左飞行的负离子束4.在__工程以及矿山爆破作业中,部分未发火的__残留在爆破孔内,很容易发生人身伤亡事故.为此,科学家制造了一种专门的磁性__,在磁性__制造过程中掺入了10%的磁性材料——钡铁氧体,然后放入磁化机磁化.使用磁性__一旦__,即可安全消磁,而遇到不发火的情况可用磁性探测器测出未发火的__.已知掺入的钡铁氧体的消磁温度约为400℃,__的__温度约2240℃~3100℃,一般__引爆温度最高为140℃左右.以上材料表明.A.磁性材料在低温下容易被磁化B.磁性材料在高温下容易被磁化C.磁性材料在低温下容易被消磁D.磁性材料在高温下容易被消磁5.如图3-3-15所示,是通电直导线周围磁感线的分布情况示意图,各图的__表示垂直于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6.在图3-3-16中画出甲、乙两个通电螺线管的绕线方向,要求开关S
1、S2闭合后甲、乙两通电螺线管互相排斥.综合探究综合点
一、磁通量问题的分析和计算【__点拨】涉及到磁通量相关问题的定性分析和定量计算,需要熟练掌握几种典型磁体和电流形成磁场的空间分布图景,结合安培定则,分清内部外部的磁场方向,近处远处的磁场强弱,知道磁通量有正负方向之分,合磁通需要正负代数相加,定量计算中,注意公式中的垂直于磁场方向的__,在计算磁通量的变化量时,特别注意初末状态的磁通量的正负变化【典型例题1】 如图3-3-17所示,水平桌面上固定着六根直导线,其中
1、
2、3三根导线相互平行,
4、
5、6三根导线相互平行,它们彼此绝缘,围成a、b、c、d四个正方形__相等区域六根导线中电流强度相等,电流方向如图中箭头所示,则垂直于纸面向外的磁感线条数最多的区域是() A.区域a B.区域b C.区域c D.区域d【解析】利用安培定则,分别确定每个电流在各个区域形成的磁场的方向,即可知各区域磁感线的分布如图3-3-18所示,垂直纸面向里的磁场方向用×表示,垂直纸面向外的磁场方向用·表示,离导线近的区域电流形成磁场强,用两个×或·表示,离导线远的区域电流形成磁场弱,用一个×或·表示 由图可以看出,区域c垂直纸面向外的磁感线条数最多 【答案】选项C正确【典型例题2】__为S的矩形线框abcd,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与线框__成角(见图3-3-19),当线框以ab为轴顺时针转90°时,穿过abcd面的磁通量的变化量____【解析】磁通量由磁感应强度(矢量)与垂直于线框面方向上的分量决定开始时B与线框面成角,磁通量为;线框面按题意方向转动时,磁通量减少,当转动90°时,磁通量变为“负”值可见,磁通量的变化量为【答案】-BS(cosθ+sinθ)综合点
二、磁感强度的叠加【__点拨】熟知典型磁场的空间分布图景以及矢量求和方法是解决本类题的关键磁感应强度是一个矢量,它的合成满足平行四边行法则,有时也利用正交分解法进行合成运算,在分析计算时,首先是确定磁感应强度的方向和大小,最后应用矢量合成法则计算【典型例题3】如图3-3-20所示,两根垂直纸面平行放置的直导线a和b,若
(1)a、b中都通有指向纸里的等大电流I;
(2)a中通有指向纸外的电流I,b中通有指向纸里的电流I,试分别分析纸面上距a、b等距的P点磁感应强度方向【解析】分别用安培定则判断出a、b两电流在P点形成磁场的方向,由于P点到a、b两电流等距离,所以a、b两等大电流在P点产生的磁感应强度大小相等,再利用平行四边形定则,将两磁感应强度合成,即可知道P点合磁感应强度的方向
(1)由安培定则知,直线电流形成磁场的磁感线是以直导线上各点为圆心的同心圆,这些同心圆与直导线垂直圆上各点切线方向为该点磁场方向(与该点到直导线的垂线垂直)因此,如图3-3-21(甲)所示垂直aP连线作电流a在此处形成的磁感应强度Ba,垂直bP连线作电流b在此处形成的磁感应强度Bb. 由于P点到a、b两电流等距离,所以a、b两等大电流在P点产生的磁感应强度大小相等,由矢量求和(平行四边形定则)知其合磁感应强度水平向右,即平行ab连线向右
(2)如图3-3-21(乙)所示,依安培定则,垂直aP连线作电流a在此处形成的磁感应强度Ba,垂直bP连线作电流b在此处形成的磁感应强度Bb.直线电流a、b在P点产生磁感应强度大小相等,依矢量求和知,P点合磁感应强度B与a、b连线的中垂线重合向上 【 答案】
(1)平行ab连线向右
(2)沿a、b连线的中垂线向上【典型例题4】两根长直通电导线互相平行,电流方向相同.它们的截面处于一个等边三角形ABC的A和B处.如图3-3-22所示,两通电导线在C处的磁场的磁感应强度的值都是B,则C处磁场的总磁感应强度是 A.2B B.BC.0 D.B【解析】根据安培定则可以判断A导线在C处的磁感应强度为BA,大小为B,方向在纸面内垂直于连线ACB导线在C处的磁感应强度为BB,大小为B,方向在纸面内垂直于连线BC,如图3-3-23所示,由BA,BB按平行四边形定则作出平行四边形,则该平行四边形为菱形,故C处的总磁感应强度B/=2Bcos300=B【 答案】D 专题测评
1、选择题(本题共10小题,共40分)
1.下列说__确的是A.磁场和电场都对静止电荷有力的作用B.磁铁的磁场和电流的磁场都是自由电荷的运动产生的C.磁感线从磁体的N极出发到磁体的S极终止D.磁感线上某一点的切线方向与小磁针在该点静止时北极的受力方向相同
2.关于磁感线和电场线的描述,正确的有A.电场线起止于电荷,磁感线起止于磁极B.电场线不一定闭合,磁感线一定闭合C.磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹D.磁感线和电场线都只能分别表示磁场和电场的方向
3.一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4.正在通电的条形电磁铁的铁心突然断成两截,则两截铁心将( )A、互相吸引. B、互相排斥. C、不发生相互作用. D、无法判断.5.如图3-3-24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6.如图3-3-25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Ⅳ7.如图3-3-26是铁棒甲与铁棒乙内部各分子电流取向的示意图,甲棒内部各分子电流取向是杂乱杂乱无章的,乙棒内部各分子电流取向大致相同,则下列说法中正确的是()A、两棒均显磁性B、两棒均不显磁性C、甲棒不显磁性,乙棒显磁性D、甲棒显磁性,乙棒不显磁性甲乙
8、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、匝数为n的线圈放在磁感应强度为B的匀强磁场中,线圈__为S,且与磁感线垂直,则穿过该线圈的磁通量为BSD、穿过垂直于磁感应强度方向的某个平面的磁感线的数目等于穿过该面的磁通量
9.如图3-3-27所示,带负电的金属环绕轴以角速度匀速旋转,在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是( )A.极竖___.ks5u.com直向上B.极竖直向下C.极沿轴线向左D.极沿轴线向右
10.如图3-3-28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和,则()A、>B、=C、<D、不能判断
二、填空题(本小题共4小题,共15分)
11.如图所示,一__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,这时穿过线圈的磁通量为Wb,当线圈以ab为轴从图中位置转过60°的瞬间,穿过线圈的磁通量为
12.如图3-3-29所示S1与S2分别是半径为r1和r2的同心圆环,磁感应强度为B的匀强磁场方向与环面垂直,范围以S1为边界,则穿过环S1的磁通量为,穿过环S2的磁通量为
13.在下面如图3-3-30所示的各图中画出导线中通电电流方向或通电导线周围磁感线的方向其中(a)、(b)为平面图,(c)、(d)为立体图
14.如图3-3-31所示为电视机显像管偏转的示意图,圆环上的偏转线圈通以图示方向的电流时,圆心O处的磁场方向为____________.图3-3-31
三、计算题(本小题共4小题,共45分)15.磁感应强度为矢量.它可以分解为几个分量1如果北半球某处地磁场的磁感应强度大小为B与水平方向的夹角为θ且斜向下,那么该处地磁场的磁感应强度的水平分量和竖直分量各为多大2如果地理南、北极和地磁北、南极是重合的,那么在赤道上空磁场的竖直分量是多大在极地上空地磁场的水平分量是多大
16.如图3-3-32所示,三根平行长直导线,分别垂直地通过一等腰直角三角形的三个顶点,现在使每条通电导线在斜边中点处所产生的磁感应强度大小均为B,则该处的实际磁感应强度大小、方向如何?图3-3-3217.边长为10cm的正方形线圈,固定在匀强磁场中,磁场方向与线圈平面夹角θ=300,如图3-3-33所示,磁感应强度随时间的变化规律为B=2+3tT,则在第1s内穿过线圈的磁通量变化量△Φ.
18.如图3-3-34所示边长为100cm的正方形闭合线圈置于磁场中,线圈AB、CD两边中点连线OO/的左右两侧分别存在方向相同、磁感强度大小各为B1=0.6T,B2=0.4T的匀强磁场若从上往下看,线圈逆时针转过370时,穿过线圈的磁通量改变了多少?3-3【参考答案】变式训练【变式训练1】答案B【变式训练2】A解析由右手安培定则可知,螺线管内部的磁感线向里,小磁针N极的受力方向即为该处的磁场方向【变式训练3】B解析磁与电是紧密__的,但磁生电,电生磁都有一定的条件,运动的电荷产生磁场,但一个静止的点电荷周围就没有磁场,分子电流假说揭示了磁现象的电本质,磁铁的磁场和电流的磁场一样都是由电荷的运动产生的,磁体内部只要当分子电流取向大体一致时,就显示出磁性,当分子电流取向不一致时,就没有磁性,所以本题选B【变式练习4】C【解析】磁通量尽管有正负之分,但却是标量,A错误;磁通量等于平面垂直于磁场时磁感应强度与__的乘积,则同一线圈在同一磁场的同一位置,因放置方向不同,磁通量不同,当面与磁场方向平行时,磁通量为零,故C正确B、D错误随堂演练1.B【解析】A选项错误,因为磁感线是在磁体外部从N至S,在内部从S至N的一条闭合曲线C选项错误,电流在磁场中的受力方向可以用左手定则判断,磁场力与磁场方向是不一致的D选项错误,因为沿磁感线的方向,磁场有可能减小,也可能增大,还可能不变从磁感线判断磁场的变化与否,只能看磁感线分布的疏密,而不能看磁感线的方向,正确选项为B2.B【解析】磁感线是人们为描述磁场而人为画出的线,其方向描述磁场的方向,疏密描述磁场的强弱由图中可知b处的磁感线较密,a处的磁感线较疏,所以BaBb,故A错,B对,导线在磁场中受力的大小与导线在磁场中的放置方向有很大关系,而不是仅仅取决于B与LI的大小,故C错,磁感线是用来描述磁场的,而又不可能在存在磁场的区域内全部画磁感线,那样将会与不画磁感线产生相同的效果,故D错3.AC【解析】任何物质的分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
4.解析首先搞清电流的方向,再根据安培定则判断,螺线管右侧相当于极,左侧相当于极,在外部磁感线由极指向极,在内部磁感线由极指向极,所以小磁针的极向左,向右,向右,故___.ks5u.com选
5.D
6.200T1Wb课后检测
1.B2.解答根据磁场对放入其中的铁矿具有吸引的性质可知,答案为B
3.BC解析因为磁针的N极向纸外偏转,所以磁场方向垂直于纸面向外,由安培定则可判断,电流方向向右,所以答案选BC4.AD5.C解析由安培定则知,D图中磁感线方向画错了;磁感线的疏密表示磁场的强弱,故离导线越远,磁感线越稀,故AB错,只有C正确6.解析解答本题可以先画出甲螺线管的绕线方法,根据通电螺线管的极性和电流方向的关系判定甲螺线管右端的磁极性质,再根据同名磁极相互排斥确定乙螺线管左端的磁极性质,最后根据通电螺线管的极性和电流方向的关系确定乙螺线管的绕线方法;也可以先确定甲、乙螺线管相靠近端均为N极或均为S极,再根据通电螺线管的极性和电流方向的关系确定甲、乙螺线管的绕线方法如图所示专题测评
1.BD
2.B3.D解析电子向东运动,电流方向向西,有安培定则知在电子流正上方磁场方向由南向北4.A5D解析由安培定则可以判断环形电流轴线上磁场方向垂直于纸面向里,在环形电流外部磁场方向垂直于纸面向外6.A解析有安培定则判断两直线电流分别在四个区域的磁场方向,可知两直线电流在区域Ⅱ和区域Ⅳ产生的磁场方向相反,区域Ⅰ和区域Ⅲ产生的磁场方向相同,只有区域Ⅰ的磁场方向是向外的7.C8.C
9.C解析带负电的金属环旋转,可形成环形电流,而产生磁场,负电荷匀速旋转,会产生与旋转方向相反的环形电流,由右手定则可___.ks5u.com知在磁针所处磁场的方向沿轴向左,由于磁针极指向为磁场方向,所以应选
10.C解析导体MN周围的磁场并非匀强磁场,靠近MN处的磁场强些,磁感线密一些,远离MN处的磁感线疏一些,当线框在I位置时,穿过平面的磁通量为,当线圈平移至Ⅱ位置时磁能量为,则磁通量的变化量为==-,当到线框翻转到Ⅱ位置时,磁感线相当于从“反面”穿过原平面,则磁通量为-,则磁通量的变化量是,==+所以<
11.BS/2BS/
212.
13.略
14.竖直向上解析由图知,它是由两个通电螺线管组成的,将两个通电螺线管近似看成两个条形磁铁,且平行放置,依据安培定则可知,两个条形磁铁均为N极在下S极在上,依据条形磁铁的磁感线分布知,O点磁场方向竖直向上.15.1Bx=Bcosθ,By=Bsinθ2By=O,Bx=O【解析】结合前面学习的地磁场知识画出如图所示的示意图1因为磁感应强度大小为B,与水平方向的夹角为θ,所以地磁场的磁感应强度的水平分量和竖直分量分别为Bx=Bcosθ,By=Bsinθ2在赤道上空,因为θ=00,故有By=O;在极地上空,因为θ=900,故有Bx=O
16.解析如图所示,根据安培定则,I1和I3在O点处产生的磁感应强度相同,I2在O处产生的磁感应强度与它们垂直,由大小均为B可知,O点处实际磁感应强度的大小B0==B,方向是在三角形所在的平面内与斜边夹角θ=arctan
2.17.
1.5×10-2Wb【解析】t=0时B0=2Tt=1s时B1=2+3×l=5T由Φ=BS⊥得△Φ=△BSsin300=B1-B0L2sin300=5-2×
0.12×=
1.5×10-2Wb
18.解析在原图示位置,由于磁感线与线圈平面垂直,因此Φ1=B1×S/2+B2×S/2=(0.6×1/2+0.4×1/2)Wb=0.5Wb当线圈绕OO/轴逆时针转过370后,(见图中虚线位置)Φ2=B1×Sn/2+B2×Sn/2=B1×Scos370/2+B2×Scos370/2=0.4Wb磁通量变化量ΔΦ=Φ2-Φ1=(0.4-0.5)Wb=-0.1Wb所以线圈转过370后答案穿过线圈的磁通量减少了0.1Wb.图3-3-1I图3-3-2图3-3-3图3-3-4adcbNN图3-3-5图3-3-6NS图3-3-7图3-3-8图3-3-9图3-3-10图3-3-11图3-3-12图3-3-133-3-14图3-3-15图3-3-16图3-3-17图3-3-18图3-3-19图3-3-203-3-21图3-3-22图3-3-23图3-3-24图3-3-25图3-3-263-3-27图3-3-28图3-3-29图3-3-30图3-3-333-3-34。