高中物理《用磁感線描述磁場》（魯科版選修3-1）

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歡迎進入物理課堂 第2節(jié)用磁感線描述磁場 1 認識磁感線 會用磁感線描述磁體和電流產(chǎn)生的磁場 2 通過實驗 培養(yǎng)學生觀察 描述物理現(xiàn)象和分析總結實驗現(xiàn)象的能力 3 會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方向 1 關于電場線 下述說法中正確的是 A 電場線是客觀存在的B 電場線與電荷運動的軌跡是一致的C 電場線上某點的切線方向與電荷在該點受力方向可以不同D 沿電場線方向 場強一定越來越大 解析 電場線不是客觀存在的 是為了形象描述電場的假想線 A選項是錯的 B選項也是錯的 電荷所受電場力方向應是該點切線方向 下一時刻位置可能在電場線上 也可能不在電場線上 軌跡可能與電場線不一致 何況電荷可以有初速度 運動軌跡與初速度大小和方向有關 可能軌跡很多 而電場線是一定的 正電荷在電場中受的電場力方向與該點切線方向相同 而負電荷所受電場力與該點切線方向相反 選項C是正確的 場強大小與場強的方向無關 與電場線方向無關 D選項是錯的 故正確答案為C 答案 C 2 如下圖所示 下列電場可能存在并且屬于勻強電場的是 解析 勻強電場是等間距的平行直線 A選項盡管平行但不等間距 并且這樣的電場不存在 所以A項錯 C選項盡管等間距 但不是平行的直線 所以C也是錯的 只有B D符合題設條件 故正確答案為B D 答案 BD 1 什么是磁感線 2 怎么用實驗模擬磁感線 3 常見磁體周圍磁感線都怎樣分布 4 安培定則的內容是什么 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1 磁感線 在磁場中畫出一些有的假想曲線 在磁感線上任意一點的方向都跟該點的磁場方向 2 磁場方向 在磁場中 小磁針靜止時所指的方向 磁感線的切線方向 3 磁感線的特點 1 磁感線是為了形象描述磁場而在磁場中假想出來的一組有的曲線 并不是客觀存在于磁場中的真實曲線 方向 切線 相同 N極 方向 2 磁感線的疏密程度反映了磁場的強弱 磁感線越疏的地方磁場 磁感線的地方磁場越強 3 磁感線上每一點的切線方向就是該點的 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 在磁體內部由指向 越弱 越密 磁場方向 相交 閉合 S極 N極 二 常見磁場中的磁感線分布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 在內部從回到 如圖所示 N極 S極 S極 N極 2 幾種常見的磁場 1 直線電流的磁場直線電流的磁場方向可以用來表示 右手握住導線 讓伸直的所指的方向與一致 彎曲的四指所指的方向就是 這個規(guī)律也叫 2 環(huán)形電流的磁場環(huán)形電流的磁場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 內部 一 磁感線與電場線的比較 1 從電場 磁場的概念理解兩種場線的相同點 矢量性 線的切線方向 強弱 線的疏密 方向的唯一性 空間任一點場線不相交 2 從兩種場的區(qū)別理解兩種場線的區(qū)別電場 正負電荷分離 電場線有始 終 不閉合 磁場 N S極不分離 磁感線閉合 1 下列關于電場線和磁感線的說法正確的是 A 二者均為假想的線 實際上并不存在B 實驗中常用鐵屑來模擬磁感線形狀 因此磁感線是真實存在的C 任意兩條磁感線不相交 電場線也是D 磁感線是閉合曲線 電場線是不閉合的 解析 兩種場線均是為形象描繪場而引入的 實際上并不存在 故A對 任意兩條磁感線或電場線不能相交 否則空間一點會有兩個磁場或電場方向 故C對 磁體外部磁感線由N極指向S極 內部由S極指向N極 故磁感線是閉合的曲線 而電場線始于正電荷 終于負電荷 故不閉合 D對 故正確答案為A C D 答案 ACD 二 三種常用的電流的磁場 1 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 圖中只是表示出了磁感線的方向 對磁感線的疏密沒有具體表示 3 應用安培定則判定電流周圍磁場的方向時 直線電流是判定導線之外磁場的方向 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錯誤 答案 A 3 如下圖 a是直線電流的磁場 b是環(huán)形電流的磁場 c是螺線管電流的磁場 試在各圖中補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中電流方向是逆時針 c中磁感線方向向左 迷你實驗室 磁場哪里去了 點撥 由于導線對折相當于兩個通電方向相反的螺線管疊加在一起 所以小磁針將不偏轉 關于磁感線的描述 下列說法中正確的是 A 磁感線可以形象地描述各點磁場的強弱和方向 它每一點的切線方向都和小磁針放在該點靜止時北極所指的方向一致B 磁感線可以用細鐵屑來顯示 因而是真實存在的C 兩條磁感線的空隙處一定不存在磁場D 兩個磁場疊加的區(qū)域 磁感線就可能相交 解析 磁感線上每一點的切線方向表示磁場方向 即小磁針靜止時北極的受力方向 所以A正確 磁感線是為了形象地描述磁場而假想的一組有方向的閉合曲線 實際上并不存在 細鐵屑可以顯示出其形狀 但那并不是磁感線 B錯 磁感線的疏密反映磁場的強弱 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 C錯 在磁鐵外部磁感線從N極到S極 內部從S極到N極 磁感線不相交 所以D不正確 答案 A 解析 磁場的方向由磁感線的切線方向得出 磁場的大小可由磁感線的疏密程度來判斷 故正確答案為A D 答案 AD 如圖所示 分別給出了導線中的電流方向或磁場中某處小磁針靜止時N極的指向或磁感線方向 請畫出對應的磁感線 標上方向 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 只適用于兩個磁體互為外部時磁極間的相互作用 小磁針在磁場中靜止時 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 在安培定則的應用中 如果已知電流方向則可判定磁場方向 已知磁場方向 也可以確定電流方向 而磁場中某一點的磁場方向亦即小磁針靜止時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磁針上方 并與磁針方向平行 能使磁針N極轉向讀者 那么這束帶電粒子可能是 A 向右飛行的正離子B 向左飛行的負離子C 向右飛行的負離子D 向左飛行的正離子 解析 帶電粒子沿水平方向虛線飛過磁針上方 并與磁針方向平行 能使磁針N極轉向讀者 則知電流的磁場在小磁針所在處是垂直于紙面指向讀者的 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 如果是負離子 則向右飛行 故正確答案為C D 答案 CD 1 關于磁場和磁感線 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 自由轉動的小磁針放在通電螺線管內部 其N極指向通電螺線管磁場的北級D 兩磁感線空隙處不存在磁場 解析 磁鐵周圍存在磁場 電流周圍也存在磁場 A項錯誤 磁感線是閉合曲線 磁體外部磁場的磁感線是北極出發(fā)指向南極 內部磁場的磁感線是從南極出發(fā)指向北極 B項錯誤 通電螺線管內部磁場的方向是從南極指向北極 故當小磁針靜止在通電螺線管內部時 小磁針N極所指的方向應跟它內部的磁場方向相同 即小磁針N極指向通電螺線管的北極 C項正確 磁感線是為了形象地描述磁場而設想出來的 磁感線的疏密程度表示磁場的強弱 故兩磁感線間的空隙處也存在磁場 D項錯誤 答案 C 2 在通電螺線管的磁場中 放有兩個小磁針 當小磁針靜止時 N極指向正確的是 答案 D 3 若地磁場是由地表帶電產(chǎn)生的 則地表帶電情況為 A 正電B 負電C 不帶電D 無法確定 解析 地磁場的N極在南方 S極在北方 若地磁場是由于電荷的運動而產(chǎn)生 則地球這個大帶電體不停地做定向轉動 從而形成地磁場 根據(jù)太陽升起落下的方向易知地球轉動方向 由右手螺旋定則可判斷知地球帶負電 故選B 答案 B 4 如下圖所示 在甲 乙間用兩條導線連一個直流電路 將小磁針放在兩導線之間時 N極向讀者偏轉 接在A與B間的電壓表向B接線柱一側偏轉 此電壓表指針總偏向電流流進時的一側 由此可知 A 甲處可能是負載也可能是電源B 甲處一定是電源 乙處一定是負載C 甲處一定是負載 乙處一定是電源D 乙處可能是負載也可能是電源 解析 小磁針N極向讀者偏轉 可判斷小磁針所在處磁場方向向外 由安培定則知 上面的導線中的電流由乙處流向甲處 由電壓表指針的偏轉方向可知 電壓表中的電流由B流向A 即B端電勢高 綜上所述 乙處一定是電源 甲處一定是負載 故C正確 A B D錯誤 答案 C 5 如右圖所示 ABDC是一環(huán)形導線 在C D處用導線與直導線ab接通 右圖中標出了環(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 極將轉向紙外 答案 BN 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全