高中物理《用磁感線描述磁場(chǎng)》（魯科版選修3-1）

歡迎進(jìn)入物理課堂 第2節(jié)用磁感線描述磁場(chǎng) 1 認(rèn)識(shí)磁感線 會(huì)用磁感線描述磁體和電流產(chǎn)生的磁場(chǎng) 2 通過(guò)實(shí)驗(yàn) 培養(yǎng)學(xué)生觀察 描述物理現(xiàn)象和分析總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力 3 會(huì)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(chǎng)方向 1 關(guān)于電場(chǎng)線 下述說(shuō)法中正確的是 A 電場(chǎng)線是客觀存在的B 電場(chǎng)線與電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡是一致的C 電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向與電荷在該點(diǎn)受力方向可以不同D 沿電場(chǎng)線方向 場(chǎng)強(qiáng)一定越來(lái)越大 解析 電場(chǎng)線不是客觀存在的 是為了形象描述電場(chǎng)的假想線 A選項(xiàng)是錯(cuò)的 B選項(xiàng)也是錯(cuò)的 電荷所受電場(chǎng)力方向應(yīng)是該點(diǎn)切線方向 下一時(shí)刻位置可能在電場(chǎng)線上 也可能不在電場(chǎng)線上 軌跡可能與電場(chǎng)線不一致 何況電荷可以有初速度 運(yùn)動(dòng)軌跡與初速度大小和方向有關(guān) 可能軌跡很多 而電場(chǎng)線是一定的 正電荷在電場(chǎng)中受的電場(chǎng)力方向與該點(diǎn)切線方向相同 而負(fù)電荷所受電場(chǎng)力與該點(diǎn)切線方向相反 選項(xiàng)C是正確的 場(chǎng)強(qiáng)大小與場(chǎng)強(qiáng)的方向無(wú)關(guān) 與電場(chǎng)線方向無(wú)關(guān) D選項(xiàng)是錯(cuò)的 故正確答案為C 答案 C 2 如下圖所示 下列電場(chǎng)可能存在并且屬于勻強(qiáng)電場(chǎng)的是 解析 勻強(qiáng)電場(chǎng)是等間距的平行直線 A選項(xiàng)盡管平行但不等間距 并且這樣的電場(chǎng)不存在 所以A項(xiàng)錯(cuò) C選項(xiàng)盡管等間距 但不是平行的直線 所以C也是錯(cuò)的 只有B D符合題設(shè)條件 故正確答案為B D 答案 BD 1 什么是磁感線 2 怎么用實(shí)驗(yàn)?zāi)M磁感線 3 常見(jiàn)磁體周圍磁感線都怎樣分布 4 安培定則的內(nèi)容是什么 5 直線電流的磁感線如何分布 6 環(huán)形電流的磁感線如何分布 7 通電螺線管的磁感線如何分布 一 用磁感線描述磁體的磁場(chǎng)1 磁感線 在磁場(chǎng)中畫出一些有的假想曲線 在磁感線上任意一點(diǎn)的方向都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向 2 磁場(chǎng)方向 在磁場(chǎng)中 小磁針靜止時(shí)所指的方向 磁感線的切線方向 3 磁感線的特點(diǎn) 1 磁感線是為了形象描述磁場(chǎng)而在磁場(chǎng)中假想出來(lái)的一組有的曲線 并不是客觀存在于磁場(chǎng)中的真實(shí)曲線 方向 切線 相同 N極 方向 2 磁感線的疏密程度反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱 磁感線越疏的地方磁場(chǎng) 磁感線的地方磁場(chǎng)越強(qiáng) 3 磁感線上每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的 4 磁感線在空間不能 也不能中斷 5 磁感線是曲線 在磁體外部由N極指向S極 在磁體內(nèi)部由指向 越弱 越密 磁場(chǎng)方向 相交 閉合 S極 N極 二 常見(jiàn)磁場(chǎng)中的磁感線分布1 磁體周圍的磁感線分布磁體周圍的磁感線分布是有規(guī)律的 在外部從指向 在內(nèi)部從回到 如圖所示 N極 S極 S極 N極 2 幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng) 1 直線電流的磁場(chǎng)直線電流的磁場(chǎng)方向可以用來(lái)表示 右手握住導(dǎo)線 讓伸直的所指的方向與一致 彎曲的四指所指的方向就是 這個(gè)規(guī)律也叫 2 環(huán)形電流的磁場(chǎng)環(huán)形電流的磁場(chǎng)可用另一種形式的安培定則表示 讓右手彎曲的四指與的方向一致 伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁感線的方向 安培定則 拇指 電流方向 磁感線環(huán)繞的方向 右手螺旋定則 環(huán)形電流 3 通電螺線管的磁場(chǎng)右手握住螺線管 讓彎曲的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磁感線的方向或拇指指向螺線管的N極 內(nèi)部 一 磁感線與電場(chǎng)線的比較 1 從電場(chǎng) 磁場(chǎng)的概念理解兩種場(chǎng)線的相同點(diǎn) 矢量性 線的切線方向 強(qiáng)弱 線的疏密 方向的唯一性 空間任一點(diǎn)場(chǎng)線不相交 2 從兩種場(chǎng)的區(qū)別理解兩種場(chǎng)線的區(qū)別電場(chǎng) 正負(fù)電荷分離 電場(chǎng)線有始 終 不閉合 磁場(chǎng) N S極不分離 磁感線閉合 1 下列關(guān)于電場(chǎng)線和磁感線的說(shuō)法正確的是 A 二者均為假想的線 實(shí)際上并不存在B 實(shí)驗(yàn)中常用鐵屑來(lái)模擬磁感線形狀 因此磁感線是真實(shí)存在的C 任意兩條磁感線不相交 電場(chǎng)線也是D 磁感線是閉合曲線 電場(chǎng)線是不閉合的 解析 兩種場(chǎng)線均是為形象描繪場(chǎng)而引入的 實(shí)際上并不存在 故A對(duì) 任意兩條磁感線或電場(chǎng)線不能相交 否則空間一點(diǎn)會(huì)有兩個(gè)磁場(chǎng)或電場(chǎng)方向 故C對(duì) 磁體外部磁感線由N極指向S極 內(nèi)部由S極指向N極 故磁感線是閉合的曲線 而電場(chǎng)線始于正電荷 終于負(fù)電荷 故不閉合 D對(duì) 故正確答案為A C D 答案 ACD 二 三種常用的電流的磁場(chǎng) 1 圖中的 號(hào)表示磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 號(hào)表示磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 2 圖中只是表示出了磁感線的方向 對(duì)磁感線的疏密沒(méi)有具體表示 3 應(yīng)用安培定則判定電流周圍磁場(chǎng)的方向時(shí) 直線電流是判定導(dǎo)線之外磁場(chǎng)的方向 環(huán)形電流和通電螺線管判定的是線圈軸線上磁場(chǎng)的方向 解析 由安培定則知 直線電流周圍的磁感線是以直線電流為圓心的一組圓 且離電流越近 磁感線越密 故A正確 B C D錯(cuò)誤 答案 A 3 如下圖 a是直線電流的磁場(chǎng) b是環(huán)形電流的磁場(chǎng) c是螺線管電流的磁場(chǎng) 試在各圖中補(bǔ)畫出電流方向或磁感線方向 答案 a中電流方向垂直紙面向里 b中電流方向是逆時(shí)針 c中磁感線方向向左 迷你實(shí)驗(yàn)室 磁場(chǎng)哪里去了 點(diǎn)撥 由于導(dǎo)線對(duì)折相當(dāng)于兩個(gè)通電方向相反的螺線管疊加在一起 所以小磁針將不偏轉(zhuǎn) 關(guān)于磁感線的描述 下列說(shuō)法中正確的是 A 磁感線可以形象地描述各點(diǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向 它每一點(diǎn)的切線方向都和小磁針?lè)旁谠擖c(diǎn)靜止時(shí)北極所指的方向一致B 磁感線可以用細(xì)鐵屑來(lái)顯示 因而是真實(shí)存在的C 兩條磁感線的空隙處一定不存在磁場(chǎng)D 兩個(gè)磁場(chǎng)疊加的區(qū)域 磁感線就可能相交 解析 磁感線上每一點(diǎn)的切線方向表示磁場(chǎng)方向 即小磁針靜止時(shí)北極的受力方向 所以A正確 磁感線是為了形象地描述磁場(chǎng)而假想的一組有方向的閉合曲線 實(shí)際上并不存在 細(xì)鐵屑可以顯示出其形狀 但那并不是磁感線 B錯(cuò) 磁感線的疏密反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱 磁感線是假想的人為畫出的曲線 兩條磁感線的空隙處也存在磁場(chǎng) C錯(cuò) 在磁鐵外部磁感線從N極到S極 內(nèi)部從S極到N極 磁感線不相交 所以D不正確 答案 A 解析 磁場(chǎng)的方向由磁感線的切線方向得出 磁場(chǎng)的大小可由磁感線的疏密程度來(lái)判斷 故正確答案為A D 答案 AD 如圖所示 分別給出了導(dǎo)線中的電流方向或磁場(chǎng)中某處小磁針靜止時(shí)N極的指向或磁感線方向 請(qǐng)畫出對(duì)應(yīng)的磁感線 標(biāo)上方向 或電流方向 解析 如果已知電流的方向 可用右手螺旋定則判斷磁感線的方向 如果已知小磁針靜止時(shí)N極指向 那么小磁針N極所指方向就是磁感線方向 答案 用安培定則來(lái)判斷 分別如下圖所示 1 同名磁極相互排斥 異名磁極相互吸引 只適用于兩個(gè)磁體互為外部時(shí)磁極間的相互作用 小磁針在磁場(chǎng)中靜止時(shí) N極所指的方向就是磁感線的方向 這是普遍適用的 所以應(yīng)用某一規(guī)律 必須注意是否符合條件 不能隨意套用 2 在安培定則的應(yīng)用中 如果已知電流方向則可判定磁場(chǎng)方向 已知磁場(chǎng)方向 也可以確定電流方向 而磁場(chǎng)中某一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向亦即小磁針靜止時(shí)N極所指的方向 2 1 如右圖所示 一束帶電粒子沿水平方向沿虛線飛過(guò)磁針上方 并與磁針?lè)较蚱叫?能使磁針N極轉(zhuǎn)向讀者 那么這束帶電粒子可能是 A 向右飛行的正離子B 向左飛行的負(fù)離子C 向右飛行的負(fù)離子D 向左飛行的正離子 解析 帶電粒子沿水平方向虛線飛過(guò)磁針上方 并與磁針?lè)较蚱叫?能使磁針N極轉(zhuǎn)向讀者 則知電流的磁場(chǎng)在小磁針?biāo)谔幨谴怪庇诩埫嬷赶蜃x者的 依據(jù)安培定則可得 電流的方向水平向左 因此 如果這束帶電粒子是正離子 則向左飛行 如果是負(fù)離子 則向右飛行 故正確答案為C D 答案 CD 1 關(guān)于磁場(chǎng)和磁感線 下列說(shuō)法正確的是 A 磁鐵是磁場(chǎng)的唯一來(lái)源B 磁感線是從磁體的北極出發(fā)而到南極終止C 自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針?lè)旁谕娐菥€管內(nèi)部 其N極指向通電螺線管磁場(chǎng)的北級(jí)D 兩磁感線空隙處不存在磁場(chǎng) 解析 磁鐵周圍存在磁場(chǎng) 電流周圍也存在磁場(chǎng) A項(xiàng)錯(cuò)誤 磁感線是閉合曲線 磁體外部磁場(chǎng)的磁感線是北極出發(fā)指向南極 內(nèi)部磁場(chǎng)的磁感線是從南極出發(fā)指向北極 B項(xiàng)錯(cuò)誤 通電螺線管內(nèi)部磁場(chǎng)的方向是從南極指向北極 故當(dāng)小磁針靜止在通電螺線管內(nèi)部時(shí) 小磁針N極所指的方向應(yīng)跟它內(nèi)部的磁場(chǎng)方向相同 即小磁針N極指向通電螺線管的北極 C項(xiàng)正確 磁感線是為了形象地描述磁場(chǎng)而設(shè)想出來(lái)的 磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱 故兩磁感線間的空隙處也存在磁場(chǎng) D項(xiàng)錯(cuò)誤 答案 C 2 在通電螺線管的磁場(chǎng)中 放有兩個(gè)小磁針 當(dāng)小磁針靜止時(shí) N極指向正確的是 答案 D 3 若地磁場(chǎng)是由地表帶電產(chǎn)生的 則地表帶電情況為 A 正電B 負(fù)電C 不帶電D 無(wú)法確定 解析 地磁場(chǎng)的N極在南方 S極在北方 若地磁場(chǎng)是由于電荷的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生 則地球這個(gè)大帶電體不停地做定向轉(zhuǎn)動(dòng) 從而形成地磁場(chǎng) 根據(jù)太陽(yáng)升起落下的方向易知地球轉(zhuǎn)動(dòng)方向 由右手螺旋定則可判斷知地球帶負(fù)電 故選B 答案 B 4 如下圖所示 在甲 乙間用兩條導(dǎo)線連一個(gè)直流電路 將小磁針?lè)旁趦蓪?dǎo)線之間時(shí) N極向讀者偏轉(zhuǎn) 接在A與B間的電壓表向B接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn) 此電壓表指針總偏向電流流進(jìn)時(shí)的一側(cè) 由此可知 A 甲處可能是負(fù)載也可能是電源B 甲處一定是電源 乙處一定是負(fù)載C 甲處一定是負(fù)載 乙處一定是電源D 乙處可能是負(fù)載也可能是電源 解析 小磁針N極向讀者偏轉(zhuǎn) 可判斷小磁針?biāo)谔幋艌?chǎng)方向向外 由安培定則知 上面的導(dǎo)線中的電流由乙處流向甲處 由電壓表指針的偏轉(zhuǎn)方向可知 電壓表中的電流由B流向A 即B端電勢(shì)高 綜上所述 乙處一定是電源 甲處一定是負(fù)載 故C正確 A B D錯(cuò)誤 答案 C 5 如右圖所示 ABDC是一環(huán)形導(dǎo)線 在C D處用導(dǎo)線與直導(dǎo)線ab接通 右圖中標(biāo)出了環(huán)形電流的磁感線方向 則可知A B兩端中接電源正極的是 端 放在ab下方的小磁針 極將轉(zhuǎn)向紙外 答案 BN 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全