2018版高中物理 第5章 磁場 第2節(jié) 用磁感線描述磁場學案 魯科版選修3-1

第2節(jié)用磁感線描述磁場學 習 目 標知 識 脈 絡1.認識磁感線，會用磁感線描述磁體和電流產(chǎn)生的磁場(重點)2.會用安培定則判斷直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的磁場方向(重點、難點)3.知道電磁鐵的工作原理，了解電磁鐵的一些應用(重點)用 磁 感 線 描 述 磁 體 的 磁 場1磁感線：為了形象地描述磁體和電流周圍的磁場，我們在磁場中畫出一些有方向的假想曲線，這就是磁感線2磁場的方向：在磁場中的任一點，小磁針北極受力的方向，即小磁針靜止時北極所指的方向，就是該點的磁場方向3在磁感線上任意一點的切線方向跟該點的磁場方向相同；磁感線是閉合曲線，磁感線分布越密的地方，磁場越強，磁感線分布越疏的地方，磁場越弱在磁體外部磁感線上箭頭的方向由N極出發(fā)回到S極，磁體內(nèi)部磁感線是從S極到N極1磁感線從磁體N極出發(fā)，到S極終止(×)2磁感線可以用細鐵屑來顯示，因而是真實存在的(×)3磁感線閉合而不相交，不相切，也不中斷()磁體內(nèi)部和磁體外部磁感線的方向是怎樣的？【提示】磁體外部磁感線方向從N極指向S極，磁體內(nèi)部磁感線方向從S極指向N極把條形磁鐵置于一塊水平玻璃板下方，在玻璃板上均勻地撒一層細鐵屑鐵屑在磁場中被磁化為一個個小磁針，輕輕敲擊玻璃板圖5­2­1探討1：細鐵屑有規(guī)律排列的原因？【提示】磁場對細鐵屑有力的作用探討2：畫磁感線的依據(jù)是什么？【提示】依據(jù)細鐵屑的分布規(guī)律磁感線與電場線的比較兩種線磁感線電場線相似點引入目的形象描述場而引入的假想線，實際不存在疏密場的強弱切線方向場的方向相交不能相交(電場中無電荷空間不相交)不同點閉合曲線不閉合，起始于正電荷(或無窮遠處)，終止于負電荷(或無窮遠處)1關于磁感線與電場線的描述，下列說法正確的是()A電場線起止于電荷，磁感線起止于磁極B電場線一定不閉合，磁感線一定是閉合的C磁感線是小磁針在磁場力作用下的運動軌跡D沿磁感線方向磁場逐漸減弱【解析】磁感線沒有起點也沒有終點，是閉合的曲線；靜電場中的電場線不是閉合曲線，始于正電荷(或無窮遠)，止于負電荷(或無窮遠處)選項B正確【答案】B2如圖中繪出了磁鐵的磁感線及其旁邊小磁針靜止時所指的方向(小磁針黑色端表示N極)，其中正確的是()【解析】小磁針靜止時N極所指的方向與磁場方向相同，故選項A正確磁體外部磁場方向應從N極指向S極，故選項B、C、D錯誤【答案】A3(多選)磁場中某區(qū)域的磁感線如圖5­2­2所示，則()【導學號：34022029】圖5­2­2Aa點磁場比b點的強Ba點的磁場比b點的弱Ca處沒有磁感線，但該處仍有磁場Da處沒有磁感線，所以不存在磁場【解析】由圖中可知b處的磁感線較密，a處的磁感線較疏，故A錯，B對，磁感線是用來描述磁場的，而又不可能在存在磁場的區(qū)域內(nèi)全部畫磁感線，那樣將會與不畫磁感線產(chǎn)生相同的效果，故D錯，C對【答案】BC磁感線特點(1)磁感線是為了形象地描述磁場而假想的曲線；(2)磁感線的疏密程度表示磁場的強弱；(3)磁感線上某點的切線方向規(guī)定為該處磁場的方向；(4)磁場中的任何一條磁感線都是閉合曲線用 磁 感 線 描 述 電 流 的 磁 場1直線電流的磁場(1)磁感線是圍繞電流的一圈圈的同心圓磁感線分布安培定則圖5­2­3(2)安培定則：用右手握住導線，讓伸直的拇指所指的方向與電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向2環(huán)形電流的磁場安培定則：右手彎曲的四指表示環(huán)形電流的方向，則伸直的拇指所指的方向是環(huán)形導線中心軸線處的磁感線方向(如圖5­2­4所示)圖5­2­43通電螺線管的磁場安培定則：用右手握住螺線管，讓彎曲四指所指的方向與電流方向一致，拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向，也就是說拇指指向通電螺線管的北極(如圖5­2­5所示)圖5­2­51通電螺線管的磁場分布類似于條形磁鐵()2伸直的大姆指所指的方向是電流的方向(×)3如圖雙線繞成的螺線管，螺線管內(nèi)部無磁場()通電直導線與通電螺線管應用右手螺旋定則來判定磁感線的方向，那么在這兩種情況下，大拇指與四指所代表的指向意義相同嗎？【提示】不相同在判定通電直導線磁感線的方向時，大拇指指向電流的方向，四指的指向代表磁感線的方向在判定通電螺線管磁感線時，四指指向電流的環(huán)繞方向，大拇指指向代表螺線管內(nèi)部磁感線的方向如圖5­2­6所示是電路沒接通時兩個小磁針的指向圖5­2­6探討1：接通后，兩個小磁針的N極指向一致嗎？【提示】不一致探討2：同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引的規(guī)律在螺線管內(nèi)部適用嗎？【提示】不適用1 常見的三種電流磁感線分布安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖直線電流環(huán)形電流內(nèi)部磁場比環(huán)外強，磁感線越向外越稀疏通電螺線管2.說明圖中的“×”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4如圖5­2­7所示為磁場作用力演示儀中的赫姆霍茲線圈，當在線圈中心處掛上一個小磁針，且與線圈在同一平面內(nèi)，則當赫姆霍茲線圈中通以如圖所示方向的電流時()圖5­2­7A小磁針N極向里轉(zhuǎn)B小磁針N極向外轉(zhuǎn)C小磁針在紙面內(nèi)向左擺動D小磁針在紙面內(nèi)向右擺動【解析】由于線圈中電流沿順時針方向，根據(jù)安培定則可以確定，線圈內(nèi)部軸線上磁感線方向垂直于紙面向里而小磁針N極受力方向和磁感線方向相同，故小磁針N極向里轉(zhuǎn)【答案】A5.(多選)如圖5­2­8所示，一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛過磁針上方時，磁針的S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)則這束帶電粒子可能是()圖5­2­8A向右飛行的正離子束B向左飛行的正離子束C向右飛行的負離子束D向左飛行的負離子束【解析】小磁針N極的指向即是磁針所在處的磁場方向題中磁針S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)，說明離子束下方的磁場方向由紙內(nèi)指向紙外由安培定則可判定由離子束的定向運動所產(chǎn)生的電流方向由右向左，故若為正離子，則應是自右向左運動，若為負離子，則應是自左向右運動【答案】BC6如圖5­2­9所示，直流電源跟一個線圈連接成閉合回路，線圈的上方和右側(cè)各有一個可以自由轉(zhuǎn)動的小磁針，由圖得出的結(jié)論正確的是()【導學號：34022030】圖5­2­9A小磁針的c端為N極，電源的a端為正極B小磁針的c端為N極，電源的a端為負極C小磁針的d端為N極，電源的a端為正極D小磁針的d端為N極，電源的a端為負極【解析】根據(jù)小磁針的N極方向可以確定通電線圈外部上方磁場的方向，然后應用安培定則確定線圈中的電流方向，從而判斷電源的a端為負極，同時判斷d為N極正確答案是D.【答案】D判斷磁場方向的四種方法1根據(jù)磁感線分布情況判斷，磁感線上某點的切線方向即為該點的磁場方向2根據(jù)小磁針靜止時的指向判斷，小磁針靜止時N極的指向即為該點的磁場方向3根據(jù)安培定則判斷電流的磁場方向，若磁場是由電流產(chǎn)生的，則可以根據(jù)安培定則進行判斷4根據(jù)磁體的磁極判斷，在磁體外部的磁場方向由N極指向S極，在磁體內(nèi)部的磁場方向由S極指向N極7