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

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1、 第2節(jié)　用磁感線描述磁場 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識 脈 絡(luò) 1.認(rèn)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(yīng)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

2、相同；磁感線是閉合曲線，磁感線分布越密的地方，磁場越強(qiáng)，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(xì)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(xì)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5-2

3、-1 探討1：細(xì)鐵屑有規(guī)律排列的原因？ 【提示】　磁場對細(xì)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(xì)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(qiáng)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(yuǎn)處)，終止于負(fù)電荷(或無窮遠(yuǎn)處) 1．關(guān)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

4、．磁感線是小磁針在磁場力作用下的運(yùn)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(yuǎn))，止于負(fù)電荷(或無窮遠(yuǎn)處)．選項B正確． 【答案】　B 2．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(yīng)從N極指向S極，故選項B、C、D錯誤． 【答案】　A 3．(多選)磁場中某區(qū)域的磁感線如圖5-2-2所示，則(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：34022029】 圖5-

5、2-2 A．a(chǎn)點磁場比b點的強(qiáng) B．a(chǎn)點的磁場比b點的弱 C．a(chǎn)處沒有磁感線，但該處仍有磁場 D．a(chǎn)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(qiáng)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

6、 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5-2-3 (2)安培定則：用右手握住導(dǎo)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(dǎo)線中心軸線處的磁感線方向(如圖5-2-4所示)． 圖5-2-4 3．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5-2-

7、5所示)． 圖5-2-5 1．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(dǎo)線與通電螺線管應(yīng)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(dǎo)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5-2-6所示是電路沒接通時兩個小磁針的指向． 圖5-2-6 探討1：接通

8、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(qiáng)，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5-2-7所示為磁場作用力演示儀中的赫姆霍茲線圈，當(dāng)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)赫姆霍茲線圈中通以如圖所示方向

9、的電流時(　　) 圖5-2-7 A．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】　A 5.(多選)如圖5-2-8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5-2-8 A．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(fù)離子束 D．向左飛行的負(fù)離子束 【解析】　小磁針N

10、極的指向即是磁針?biāo)谔幍拇艌龇较颍}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(yùn)動所產(chǎn)生的電流方向由右向左，故若為正離子，則應(yīng)是自右向左運(yùn)動，若為負(fù)離子，則應(yīng)是自左向右運(yùn)動． 【答案】　BC 6．如圖5-2-9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(dǎo)學(xué)號：34022030】 圖5-2-9 A．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(fù)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(fù)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(yīng)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(fù)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(jìn)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