人教版物理選修1-1講義第2章2電流的磁場Word版含答案

二、電流的磁場學(xué)習(xí)目標(biāo)知識脈絡(luò)1.知道奧斯特、安培等科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)研究對人們認(rèn)識電磁現(xiàn)象的重要意義．2．理解磁感線方向與電流方向關(guān)系的安培定則．(重點(diǎn))3．學(xué)會用磁感線描繪直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管周圍的磁場．(重點(diǎn)、難點(diǎn))4．掌握用安培定則判斷直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管周圍的磁場．(難點(diǎn)、重點(diǎn))一、電流的磁效應(yīng)1．磁極間作用規(guī)律：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引．2．電流的磁效應(yīng)：1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)：把一根導(dǎo)線平行地放在磁針的上方，給導(dǎo)線通電時，磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明電流也能產(chǎn)生磁場，這個現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)．3．意義：用實(shí)驗(yàn)展示了電與磁的聯(lián)系．二、電流磁場的方向1．直線電流磁場的磁感線(1)分布：以導(dǎo)線為圓心的一些同心圓．(2)安培定則：右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指的方向與電流的方向一致，那么，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向．2．環(huán)形導(dǎo)線、螺線管的磁感線(1)分布：外部從N極到S極，內(nèi)部從S極到N極，每一條磁感線都是閉合的曲線．(2)安培定則：右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向．3．通電螺線管的磁場如圖所示，通電螺線管外部的磁場與條形磁鐵十分相似，左端相當(dāng)于條形磁鐵的N極．通電螺線管的磁場1．思考判斷(1)奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)． (√)(2)電流的磁效應(yīng)揭示了電與磁的聯(lián)系． (√)(3)奧斯特做電流的磁效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時，通電直導(dǎo)線應(yīng)東西放置效果最好． (×)(4)直線電流磁場的磁感線是以導(dǎo)線為圓心的一些同心圓． (√)(5)通電螺線管內(nèi)部的磁場方向是從N極到S極． (×)(6)磁感線是閉合的曲線，沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)． (√)2．下列說法正確的是()A．磁鐵是磁場的唯一來源B．磁感線是從磁體的北極出發(fā)而到南極終止C．靜止的電荷只能產(chǎn)生電場，運(yùn)動的電荷才能產(chǎn)生磁場D．兩條磁感線空隙處不存在磁場C[由電流的磁效應(yīng)可知電流也能產(chǎn)生磁場，選項A錯；由磁感線的特性可知選項B、D錯；由磁場的產(chǎn)生原因可知選項C正確．]3．如圖所示，一個正電子沿著逆時針方向做勻速圓周運(yùn)動，則此正電子的運(yùn)動()A．不產(chǎn)生磁場B．產(chǎn)生磁場，圓心處的磁場方向垂直紙面向里C．產(chǎn)生磁場，圓心處的磁場方向垂直紙面向外D．只在圓周內(nèi)側(cè)產(chǎn)生磁場C[正電子沿逆時針方向做勻速圓周運(yùn)動時，相當(dāng)于沿逆時針的環(huán)形電流，由安培定則可知在圓心處產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向外，C選項正確．]4．如圖所示，小磁針放置在螺線管軸線的左側(cè)．當(dāng)螺線管通以恒定電流時，不計其他磁場的影響，小磁針靜止時N極的指向是()A．向左B．向右C．向上D．向下A[由安培定則可知，閉合開關(guān)后，螺線管的左端相當(dāng)于條形磁鐵的N極，根據(jù)磁極間的作用規(guī)律可知，小磁針靜止時N極的指向是向左，選項A正確．]電流的磁效應(yīng)1.電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)線通電后，其下方與導(dǎo)線平行的小磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，如圖為奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置．2．電流的磁效應(yīng)的物理意義展示了電和磁的聯(lián)系，說明了電與磁之間存在相互作用．對電與磁研究的深入發(fā)展具有劃時代的意義．可以說，奧斯特的發(fā)現(xiàn)“打開了黑暗領(lǐng)域的大門”．【例1】在做“奧斯特實(shí)驗(yàn)”時，下列操作中現(xiàn)象最明顯的是()A．沿電流方向放置磁針，使磁針在導(dǎo)線的延長線上B．沿電流方向放置磁針，使磁針在導(dǎo)線的正下方C．電流沿南北方向放置在磁針的正上方D．電流沿東西方向放置在磁針的正上方C[在做“奧斯特實(shí)驗(yàn)”時，為減弱地球磁場的影響，導(dǎo)線應(yīng)南北放置在小磁針的正上方或正下方，這樣電流產(chǎn)生的磁場為東西方向，會使小磁針有明顯的偏轉(zhuǎn)．若導(dǎo)線東西放置，電流所產(chǎn)生的磁場為南北方向，小磁針有可能不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故A、B、D錯，C正確．][注意事項]奧斯特實(shí)驗(yàn)要想做的效果明顯，應(yīng)把通電直導(dǎo)線沿南北方向放在小磁針的上方，當(dāng)通電時小磁針會發(fā)生約90°的偏轉(zhuǎn)，易觀察．1．某同學(xué)在做奧斯特實(shí)驗(yàn)時，把小磁針放在水平的通電直導(dǎo)線的下方，當(dāng)通電后發(fā)現(xiàn)小磁針不動，稍微用手撥動一下小磁針，小磁針轉(zhuǎn)動180°后靜止不動，由此可知，通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場方向是()A．自東向西 B．自南向北C．自西向東 D．自北向南D[小磁針開始不動，說明通電導(dǎo)線產(chǎn)生磁場方向與小磁針指向在一條直線上，稍微撥動，轉(zhuǎn)180°，則說明方向相反，故選D.]常見的幾種電流磁場方向1.直線電流的磁場如圖所示：(1)縱截面圖中的“×”號表示磁場方向垂直紙面向里，“·”號表示磁場方向垂直紙面向外．(2)直線電流的磁場無磁極，距導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁場越弱．2．通電螺線管的磁場如圖所示：3．環(huán)形電流的磁場兩側(cè)是N極和S極，離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場越弱，如圖所示．【例2】如圖所示，電路沒接通時三個小磁針方向如圖，接通電路后確定三個小磁針的轉(zhuǎn)向及最后N極的指向．(其中小磁針3在螺線管內(nèi)部)思路點(diǎn)撥：根據(jù)安培定則判斷通電螺線管周圍磁場的分布，依據(jù)N極受力方向是該點(diǎn)磁場方向判斷小磁針的轉(zhuǎn)向及N極的指向．[解析]通電后，由安培定則確定三個小磁針?biāo)谖恢锰幍拇艌龇较?，然后根?jù)小磁針靜止時N極指向與磁感線方向一致，即可判定小磁針的轉(zhuǎn)動方向．由安培定則可知螺線管內(nèi)部磁場方向由左向右，故小磁針3順時針轉(zhuǎn)動，最后N極向右；小磁針1所在位置處磁場方向向左，故小磁針1逆時針轉(zhuǎn)動，最后N極指左；小磁針2所在位置處磁場方向向右，小磁針2順時針轉(zhuǎn)動，最后N極指右．[答案]小磁針1逆時針轉(zhuǎn)動，最后N極指左；小磁針2順時針轉(zhuǎn)動，最后N極指右；小磁針3順時針轉(zhuǎn)動，最后N極指右．(1)根據(jù)安培定則可知，只要知道了電流方向或電流產(chǎn)生的磁場方向中的一個方向，就可以判斷出另一個方向．(2)通電螺線管外部的磁感線和條形磁鐵外部的磁感線分布相似，也是從N極出來，進(jìn)入S極．通電螺線管內(nèi)部的磁感線跟螺線管的軸線平行，方向由S極指向N極，并和外部的磁感線連接，形成一些環(huán)繞電流的閉合曲線．2．如圖所示，環(huán)形導(dǎo)線的A、B處另用導(dǎo)線與直導(dǎo)線ab相連，(1)圖中標(biāo)出了環(huán)形電流磁場的方向，則C和D接電源正極的是________；(2)放在ab下方的小磁針的________極轉(zhuǎn)向紙外．[解析]環(huán)形導(dǎo)線已知部分磁場方向，由安培定則可知環(huán)形導(dǎo)線中的電流方向?yàn)轫槙r針，因此C端接電源正極．由環(huán)形電流方向可知直導(dǎo)線ab中電流方向?yàn)閎→a，由安培定則可知，ab下方小磁針處磁場方向垂直紙面向外，N極受力向外，因此N極轉(zhuǎn)向紙外．[答案](1)C(2)N1.如圖所示，關(guān)于奧斯特實(shí)驗(yàn)的意義，下列說法中正確的是()A．發(fā)現(xiàn)電流的熱效應(yīng)，從而揭示電流做功的本質(zhì)B．指出磁場對電流的作用力，為后人進(jìn)而發(fā)明電動機(jī)奠定基礎(chǔ)C．發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，為后人進(jìn)而發(fā)明發(fā)電機(jī)奠定基礎(chǔ)D．發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)體周圍存在磁場，從而把磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象聯(lián)系起來D[奧斯特實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)體周圍存在磁場，從而把磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象聯(lián)系起來．]2．通電螺線管內(nèi)有一在磁場力作用下處于靜止的小磁針，磁針指向如圖所示，則()A．螺線管的P端為N極，a接電源的正極B．螺線管的P端為N極，a接電源的負(fù)極C．螺線管的P端為S極，a接電源的正極D．螺線管的P端為S極，a接電源的負(fù)極B[由小磁針靜止時N極指向可判定螺線管內(nèi)部磁場方向由Q指向P，由安培定則可判定P端為N極，電流由b流入螺線管，即b接電源正極，a接負(fù)極，故B項正確．]3.如圖所示為磁場、磁場作用力演示儀中的亥姆霍茲線圈，在線圈中心處掛上一個小磁針，且與線圈在同一平面內(nèi)，則當(dāng)亥姆霍茲線圈中通以如圖所示方向的電流時，則()A．小磁針N極向里轉(zhuǎn)B．