高三物理第一輪復(fù)習(xí) 第八章磁場及其描述導(dǎo)學(xué)案39

1、第八章磁場學(xué)案39 磁場及其描述一、概念規(guī)律題組1地球是一個大磁體：在地面上放置一個小磁針，小磁針的南極指向地磁場的南極；地磁場的北極在地理南極附近；赤道附近地磁場的方向和地面平行；北半球地磁場方向相對地面是斜向上的；地球上任何地方的地磁場方向都是和地面平行的以上關(guān)于地磁場的描述正確的是()A B C D2(2010蘇北高二教學(xué)質(zhì)量聯(lián)合調(diào)研)關(guān)于通電直導(dǎo)線周圍磁場的磁感線分布，下圖中正確的是()3下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的說法中，正確的是()A某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是一小段通電導(dǎo)體放在該處時所受磁場力的方向B小磁針N極受磁場力的方向就是該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向C垂直于磁場放置的通電導(dǎo)線的受力方向就

2、是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向D磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場方向4有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度的下列說法中，正確的是()A磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來表示磁場強(qiáng)弱的物理量B若有一小段通電導(dǎo)體在某點(diǎn)不受磁場力的作用，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C若有一小段長為L，通以電流為I的導(dǎo)體，在磁場中某處受到的磁場力為F，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小一定是D由定義式B可知，電流強(qiáng)度I越大，導(dǎo)線L越長，某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就越小二、思想方法題組圖15當(dāng)接通電源后，小磁針A的指向如圖1所示，則()A小磁針B的N極向紙外轉(zhuǎn)B小磁針B的N極向紙里轉(zhuǎn)C小磁針B不轉(zhuǎn)動D因電流未標(biāo)出，所以無法判斷小磁針B如何轉(zhuǎn)動圖26如圖2所示，框架面積為S，框架平面與

3、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場方向垂直，則穿過平面的磁通量的情況是()A如圖所示位置時等于BSB若使框架繞OO轉(zhuǎn)過60角，磁通量為BSC若從初始位置轉(zhuǎn)過90角，磁通量為零D若從初始位置轉(zhuǎn)過180角，磁通量變化為2BS一、磁感線的特點(diǎn)磁感線電場線相似點(diǎn)引入目的都是為了形象的描述場而引入的假想曲線，實(shí)際不存在疏密意義都能定性描述場的強(qiáng)弱切線方向都表示該點(diǎn)場的方向是否相交都不相交不同點(diǎn)閉合曲線，外部由NS，內(nèi)部由SN起始于正電荷(或無窮遠(yuǎn))，終止于無窮遠(yuǎn)(或負(fù)電荷)【例1】 (廣東高考)磁體之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的對磁場認(rèn)識正確的是()A磁感線有可能出現(xiàn)相交的情況B磁感線總是由N極出發(fā)指向S極C某點(diǎn)

4、磁場的方向與放在該點(diǎn)小磁針靜止時N極所指方向一致D若在某區(qū)域內(nèi)通電導(dǎo)線不受磁場力的作用，則該區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零規(guī)范思維二、對磁感應(yīng)強(qiáng)度B的理解及磁感應(yīng)強(qiáng)度B的疊加1磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場本身決定，就像電場強(qiáng)度由電場本身決定一樣，跟該位置放不放通電導(dǎo)線無關(guān)，因此不能根據(jù)公式B說B與F成正比，與IL成反比2磁感應(yīng)強(qiáng)度B的定義式也是其度量式，但用來測量的小段通電導(dǎo)線必須垂直放入磁場，如果小段通電導(dǎo)線平行放入磁場，則所受安培力為零，但不能說該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零3磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，其方向為放入其中的小磁針靜止時N極的指向4磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場強(qiáng)度E的比較電場強(qiáng)度E是描述電場強(qiáng)弱的物理量，磁感應(yīng)強(qiáng)度B是描述

5、磁場強(qiáng)弱的物理量這兩個物理量比較如下表所示：磁感應(yīng)強(qiáng)度B電場強(qiáng)度E物理意義描述磁場強(qiáng)弱的物理量描述電場性質(zhì)的物理量定義式B(通電導(dǎo)線與B垂直)E方向磁感線切線方向，小磁針N極受力方向電場線切線方向，放入該點(diǎn)正電荷受力方向大小決定因素由磁場決定，與檢驗電流無關(guān)由電場決定，與檢驗電荷無關(guān)場的疊加合磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各磁場的B的矢量和合場強(qiáng)等于各個電場的場強(qiáng)E的矢量和單位1 T1 N/(Am)1 V/m1 N/C【例2】 下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的說法，正確的是()A通電導(dǎo)線受磁場力大的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大B通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度大的地方受力一定大C放在勻強(qiáng)磁場中各處的通電導(dǎo)線，受力大小和方向處處相同D磁感

6、應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向跟放在磁場中的通電導(dǎo)線受力的大小和方向無關(guān)規(guī)范思維針對訓(xùn)練1關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，下列說法中正確的是()A磁場中某點(diǎn)B的大小，跟放在該點(diǎn)的試探電流元的情況有關(guān)B磁場中某點(diǎn)B的方向，跟放在該點(diǎn)的試探電流元所受磁場力方向一致C在磁場中某點(diǎn)的試探電流元不受磁場力作用時，該點(diǎn)B值大小為零D在磁場中磁感線越密集的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大【例3】圖3 (2011大綱全國15)如圖3所示，兩根相互平行的長直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流I1和I2，且I1I2；a、b、c、d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點(diǎn)且a、b、c與兩導(dǎo)線共面；b點(diǎn)在兩導(dǎo)線之間，b、d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的點(diǎn)是

7、()Aa點(diǎn) Bb點(diǎn) Cc點(diǎn) Dd點(diǎn)規(guī)范思維圖4針對訓(xùn)練2(2009荊州模擬)如圖4所示，一根通電直導(dǎo)線垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 T的勻強(qiáng)磁場中，在以導(dǎo)線截面的中心為圓心，r為半徑的圓周上有a、b、c、d四個點(diǎn)已知a點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，則下列敘述正確的是()A直導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向里Bb點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為 T，方向斜向上，與B的夾角為45Cc點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度也為0Dd點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度與b點(diǎn)相同三、安培定則的應(yīng)用及磁場方向的確定【例4】 如圖5所示，直導(dǎo)線AB、螺線管C、電磁鐵D三者相距較遠(yuǎn)，它們的磁場互不影響，當(dāng)開關(guān)S閉合后，則小磁針的北極N(黑色一端)指示出磁場方向正確的是()圖

8、5Aa、c Bb、c Cc、d Da、d規(guī)范思維針對訓(xùn)練3(2011新課標(biāo)14)為了解釋地球的磁性，19世紀(jì)安培假設(shè)：地球的磁場是由繞過地心的軸的環(huán)形電流I引起的在下列四個圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是()四、對磁通量的理解1如圖6甲、乙所示，如何計算下面兩圖中磁通量的大小，你是怎樣理解面積S的含義的？圖62如果圖6中的線圈都是n匝線圈，那么通過線圈的磁通量又應(yīng)該如何計算？3如何計算圖7中穿過線圈的磁通量的大?。繄D7總結(jié)1.S為線圈在磁場中的有效面積，即線圈在磁場中沿垂直磁場方向投影面的面積2與上一問的情況相同，線圈的磁通量等于通過某一匝的磁通量3用向里的磁通量減向外的磁通量圖8【例

9、5】 如圖8所示，矩形線圈有N匝，面積大小為S，放在水平面內(nèi)，加一個豎直向下的范圍較大的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則穿過平面的磁通量是多少？若使線圈繞ab邊轉(zhuǎn)過60，則穿過線圈平面的磁通量是多少？若線圈繞ab邊轉(zhuǎn)過180，則穿過線圈的磁通量改變了多少？規(guī)范思維【基礎(chǔ)演練】1(2011泉州模擬)關(guān)于磁場和磁感線的描述，下列說法中正確的是()A磁感線從磁體的N極出發(fā)，終止于S極B磁場的方向就是通電導(dǎo)體在磁場中某點(diǎn)受磁場作用力的方向C沿磁感線方向，磁場逐漸減弱D在磁場強(qiáng)的地方同一通電導(dǎo)體受的安培力可能比在磁場弱的地方受的安培力小2關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念，以下說法中正確的是()A電流元IL在磁場中受力為

10、F，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定等于B電流元IL在磁場中受力為F，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B可能大于或等于C磁場中電流元受力大的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大D磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向跟放在磁場中的通電導(dǎo)線，受力的大小和方向無關(guān)3如圖9所示為通電螺線管的縱剖面圖，“”和“”分別表示導(dǎo)線中的電流垂直紙面流進(jìn)和流出，圖中四個小磁針(涂黑的一端為N極)靜止時的指向一定畫錯了的是()圖9Aa Bb Cc Dd圖104(2011深圳模擬)如圖10所示為某種用來束縛原子的磁場的磁感線分布情況，以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿z軸正方向磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小的變化最有可能為()5.圖11(2011安慶模擬)如圖11所示，在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，水平放置著一

11、根長直導(dǎo)線，電流方向垂直紙面向外，a、b、c、d是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點(diǎn)，在這四點(diǎn)中()Aa、b兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同Bc、d兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等Ca點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大Db點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大6.兩根通電的長直導(dǎo)線平行放置，電流分別為I1和I2，電流的方向如圖12所示在與導(dǎo)線垂直的平面上有a、b、c、d四點(diǎn)，其中a、b在導(dǎo)線橫截面連線的延長線上，c、d在導(dǎo)線橫截面連線的垂直平分線上則導(dǎo)體中的電流在這四點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的是()圖12Aa點(diǎn) Bb點(diǎn) Cc點(diǎn) Dd點(diǎn)7(2011濰坊模擬)19世紀(jì)20年代，以塞貝克(數(shù)學(xué)家)為代表的科學(xué)家已認(rèn)識到：溫度差會引起電流，安培考慮到地球自轉(zhuǎn)

12、造成了太陽照射后正面與背面的溫度差，從而提出如下假設(shè)：地球磁場是由繞地球的環(huán)形電流引起的，則該假設(shè)中的電流方向是()A由西向東垂直磁子午線B由東向西垂直磁子午線C由南向北沿子午線D由赤道向兩極沿子午線(注：磁子午線是地球磁場N極與S極在地球表面的連線)8(上海高考)取兩個完全相同的長導(dǎo)線，用其中一根繞成如圖13(a)所示的螺線管，當(dāng)該螺線管中通以電流強(qiáng)度為I的電流時，測得螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，若將另一根長導(dǎo)線對折后繞成如圖(b)所示的螺線管，并通以電流強(qiáng)度也為I的電流時，則在螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()圖13A0 B0.5B CB D2B題號12345678答案【能力提升】9

13、如圖14所示，同一平面內(nèi)有兩根互相平行的長直導(dǎo)線1和2，通有大小相等、方向相反的電流，a、b兩點(diǎn)與兩導(dǎo)線共面，a點(diǎn)在兩導(dǎo)線的中間與兩導(dǎo)線的距離均為r，b點(diǎn)在導(dǎo)線2右側(cè)，與導(dǎo)線2的距離也為r.現(xiàn)測得a點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，則去掉導(dǎo)線1后，b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為_，方向_圖14圖1510如圖15所示，邊長為100 cm的正方形閉合線圈置于勻強(qiáng)磁場中，線圈ab、cd兩邊中點(diǎn)連線OO的左右兩側(cè)分別存在方向相同，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小各為B10.6 T，B20.4 T的勻強(qiáng)磁場，若從上往下看，線圈逆時針方向轉(zhuǎn)過37時，穿過線圈的磁通量改變了多少？線圈從初始位置轉(zhuǎn)過180時，穿過線圈平面的磁通量改變了多少？11

14、.圖16如圖16所示為一電流表的原理示意圖質(zhì)量為m的勻質(zhì)細(xì)金屬棒MN的中點(diǎn)處通過一掛鉤與一豎直懸掛的彈簧相連，絕緣彈簧勁度系數(shù)為k.在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外與MN的右端N連接一絕緣輕指針可指示標(biāo)尺上的讀數(shù)，MN的長度大于.當(dāng)MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合；當(dāng)MN中有電流通過時，指針示數(shù)可表示電流強(qiáng)度(1)當(dāng)電流表示數(shù)為零時，彈簧的伸長量是多少？(重力加速度為g)(2)若要電流表正常工作，MN的哪一端應(yīng)與電源正極相接？(3)若k2.0 N/m，0.20 m，0.050 m，B0.20 T，此電流表的量程是多少？(不計通電

15、時電流產(chǎn)生的磁場的作用)(4)若將量程擴(kuò)大2倍，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)變?yōu)槎啻?？學(xué)案39磁場及其描述【課前雙基回扣】1D2.A3BD磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向表示該點(diǎn)磁場的方向，磁場方向也就是小磁針N極受力的方向但電流受力的方向不代表磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場的方向4A磁感應(yīng)強(qiáng)度的引入目的就是用來描述磁場強(qiáng)弱，因此選項A是正確的；磁感應(yīng)強(qiáng)度是與電流I和導(dǎo)線長度L無關(guān)的物理量，且B中的B、F、L相互垂直，所以選項B、C、D皆是錯誤的5A根據(jù)通電螺線管的磁場與小磁針的相互作用情況可以判斷：螺線管的左邊應(yīng)該是S極再根據(jù)安培定則，右手握住螺線管，大拇指指向螺線管的N極，其余四指的方向就是通電螺線管中的電流方向，即電流從左

16、邊流入，右邊流出，如右圖所示再根據(jù)安培定則判知小磁針B所在處的磁場方向垂直紙面向外，所以知小磁針B的N極向紙外轉(zhuǎn)6ABCD在題圖所示的位置時，磁感線與線框平面垂直，BS.當(dāng)框架繞OO軸轉(zhuǎn)過60時可以將圖改畫成側(cè)視圖如右圖所示BSBScos 60BS.轉(zhuǎn)過90時，線框由磁感線垂直穿過變?yōu)槠叫校?.線框轉(zhuǎn)過180時，磁感線仍然垂直穿過線框，只不過穿過方向改變了因而1BS，2BS，|21|2BS.綜上所述，A、B、C、D都正確思維提升1磁感線與電場線一樣是為了形象地描述磁場而人為引入的，實(shí)際上并不存在，但能說明磁場的強(qiáng)弱與方向注意磁感線是閉合曲線2磁場的方向既該處小磁針靜止時N極指向，或N極受力方向

17、或為該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向，三種表述是一致的3公式B是磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式，B的大小取決于磁場本身，與該處有無電流無關(guān)4右手螺旋定則也叫安培定則，是用來判斷電流的磁場方向右手定則則是判斷導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向5磁通量BS，BS，意義為穿過某個面的磁感線條數(shù)的多少【核心考點(diǎn)突破】例1 C磁感線是人為畫出的、描述磁場的曲線，不相交，故選項A錯誤；由于是閉合曲線，在磁體外部是由N極指向S極，在內(nèi)部是由S極指向N極，故選項B錯誤；若導(dǎo)線與磁場方向平行，則導(dǎo)線不受磁場力的作用，選項D錯誤；故本題正確選項為C.規(guī)范思維磁感線和電場線的特性有相似之處，都能表示場的強(qiáng)弱和方向，但也有不同：電荷周圍的

18、電場線是不閉合的，磁感線是閉合的例2D磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向由磁場本身決定，與通電導(dǎo)線的受力及方向都無關(guān)，故選項A錯誤，選項D正確通電導(dǎo)線在磁場中受力的大小不僅與磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，而且與通電導(dǎo)線的取向有關(guān)，故選項B錯誤雖然勻強(qiáng)磁場中磁感應(yīng)強(qiáng)度處處相等，但當(dāng)導(dǎo)線在各個位置的方向不同時，磁場力是不相同的(導(dǎo)線與磁場垂直時所受磁場力最大，與磁場平行時所受磁場力為0)，而選項C中沒有說明導(dǎo)線在各個位置的取向是否相同，所以選項C錯誤規(guī)范思維磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度只取決于磁場本身，與試探電流元無關(guān)，正如電場中的電場強(qiáng)度與檢驗電荷無關(guān)一樣，是磁場本身的屬性類似的物理量還有速度、加速度、電阻、電容、電勢差等

19、規(guī)律：凡是用比值定義的物理量都和定義式中的物理量無必然聯(lián)系例3C由于I1I2，且離導(dǎo)線越遠(yuǎn)產(chǎn)生的磁場越弱，在a點(diǎn)I1產(chǎn)生的磁場比I2產(chǎn)生的磁場要強(qiáng)，A錯，同理，C對I1與I2在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向相同，合成后不可能為零，B錯d點(diǎn)兩電流產(chǎn)生的磁場B1、B2不共線，合磁場不可能為0，D錯規(guī)范思維磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，其合成同樣遵守平行四邊形定則，即先根據(jù)安培定則判斷每條導(dǎo)線在某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向，然后根據(jù)平行四邊形定則進(jìn)行合成例4A根據(jù)安培定則判斷出：(1)AB直導(dǎo)線在小磁針a所在位置垂直紙面向外，所以磁針a的N極指向正確；(2)C左側(cè)為N極，內(nèi)部磁場向左，所以磁針c的N極指向正確，磁針b的N極

20、指向不對；(3)D左為S極，右為N極，所以磁針d的N極指向不正確規(guī)范思維(1)電流的磁場分布于三維空間，用安培定則時要注意磁場的空間性(2)小磁針在磁場中靜止時，北極指向與磁場方向一致，在此要特別注意螺線管內(nèi)部的磁場方向例5 BSBS2BS解析由磁通量的定義可知1BS繞ab邊轉(zhuǎn)過60后的磁通量為2BScos 60BS繞ab邊轉(zhuǎn)過180后的磁通量為3BS磁通量的改變量為|31|2BS.規(guī)范思維磁通量的大小直接用公式BScos 求解即可，應(yīng)特別注意角的大小及的正負(fù)號針對訓(xùn)練1D2.AB3.B思想方法總結(jié)1在運(yùn)用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時應(yīng)分清“因”和“果”，在判定直線電流的磁場方向時，

21、大拇指指“原因”電流方向，四指指“結(jié)果”磁場繞向；在判定環(huán)形電流磁場方向時，四指指“原因”電流繞向，大拇指指“結(jié)果”環(huán)內(nèi)沿中心軸線的磁感線方向2類比法是物理學(xué)中常用的一種研究問題的方法，如萬有引力與庫侖力類比，將磁極間相互作用類比于電荷間相互作用，將磁極間的作用定量計算，命題視角新穎，對學(xué)生類比推理、遷移應(yīng)用能力要求較高3(1)在磁通量BS的公式中，S為垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向上的有效面積，要正確理解，B，S三者之間的關(guān)系線圈的面積發(fā)生變化時磁通量是不一定發(fā)生變化的，如圖所示，當(dāng)線圈面積由S1變?yōu)镾2時，磁通量并沒有變化(2)在空間有磁感線穿過線圈S，S外沒有磁場，若增大S，則不變(3)若在所研

22、究的面積內(nèi)有不同方向的磁場時，應(yīng)將磁場合成后，用合磁場根據(jù)BS去求磁通量(4)磁通量為標(biāo)量，其正、負(fù)表示針對于某個平面的穿入或穿出【課時效果檢測】1D2.BD3.AB4.C5.BD6AB由安培定則知a、b兩處I1和I2形成的磁場方向共線反向，若再滿足大小相等，則Ba0或Bb0，而c、d兩處，I1和I2形成的磁場方向不共線，故合磁感應(yīng)強(qiáng)度不可能為零7B地磁N極在地理南極附近，地磁S極在地理北極附近，地磁場磁感線在地球內(nèi)部由北極指向南極，則由安培定則環(huán)形電流方向判斷電流方向為由東向西垂直磁子午線，故選項B正確8A若對折導(dǎo)線，則順時針方向電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度與逆時針方向電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和為零，故選項A正確9.垂直紙面向外解析a點(diǎn)的磁場分別是電流1和電流2在該處產(chǎn)生的磁場B1、B2的疊加，由安培定則可判定，兩通電導(dǎo)線在a處的磁場方向相同，又因為兩電流大小相同，