高二物理磁场

1授课内容：磁场、磁场强度、磁感线、磁通量、磁场对通电导线的作用力教学目标：1、了解磁场、磁场强度、磁感线，磁通量、安培力的概念2、学会对磁通量及安培力的计算重难点：1、磁感线的判断2、磁通量的计算3、磁场对通电导线作用力的判断及计算知识点：磁现象：磁性、磁体、磁极能吸引铁质物体的性质叫。具有磁性的物体叫磁体，磁体中磁性最强的区域叫。电流的磁效应电流通过导体时导体周围存在磁场的现象。实验揭示了电流的磁效应。磁场(1)磁场的概念：磁体周围存在的一种特殊（看不见摸不着，是物质存在的一种特殊形式）。(2)磁场的基本性质：对处于其中的磁极和电流有的作用.(3)磁场是媒介物：磁极间、电流间、磁极与电流间的相互作用是通过发生的。磁性的地球地球是一个巨大的磁体，地球周围存在磁场---地磁场。地球的地理两极与地磁两极不重合（地磁的N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近），其间存在磁偏角。地磁体周围的磁场分布情况和条形磁铁周围的磁场分布情况相似。宇宙中的许多天体都有磁场。月球也有磁场。磁感应强度(1)磁感应强度的定义：在磁场中某处垂直于磁场方向的通电直导线，受到的磁场力F跟通电电流强度和导线长度的乘积IL的叫做该处的磁感应强度B．(2)磁感应强度的定义式：。(3)磁感应强度的单位：在国际单位制中，B的单位是。(4)磁感应强度的方向：磁感应强度是量，不但有大小，而且有方向，其方向即为该处磁场方向。物理学中把小磁针静止时极把指的方向规定为该点的磁感应强度的方向。顺便说明，一般的永磁体磁极附近的磁感应强度是0.5T左右，地球表面的地磁场的磁感应强度大约为5.0×10-5T．磁感线磁感线是在磁场中画一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向表示该点的方向。(1)磁铁周围的磁感线磁铁外部的磁感线是从磁铁的极出来，进入磁铁的极。磁感线是闭合曲线，内部是从极到极。(2)通电直导线周围的磁感线2直线电流磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。直线电流的方向和磁感线方向之间的关系可用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判定：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。(3)环形电流的磁感线环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向之间的关系也可以用安培定则来判定：让右手弯曲的四指和的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。(4)通电螺线管的磁场通电螺线管的电流方向和它的磁感线方向之间的关系，也可用安培定则来判定：用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向和电流的方向一致，大拇指所指的方向就是的方向。安培分子电流假说磁铁和电流都能产生磁场。通电螺线管和条形磁铁的磁场分布十分相似，安培由此受到启发，提出了著名的假说。匀强磁场(1)定义：如果磁场的某一区域里，磁感应强度的处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场。(2)产生方法：距离很近的两个异名磁极之间的磁场，通电螺线管内部的磁场（除边缘部分外）都可认为是匀强磁场。(3)磁感线的特点：匀强磁场的磁感线是间距直线。磁通量(1)定义：一个面积为S的平面垂直一个磁感应强度为B的匀强磁场放置，则B与S的叫做穿过这个面的磁通量。(2)公式：(3)单位：1Wb=1T·1m2(4)物理意义：磁通量表示穿过这个面的磁感线。将磁通量的定义式Ф=B·S变形得：B=，B为垂直磁场方向单位面积上的磁通量，反映磁场的强弱。又叫。单位Wb/m2安培力的方向-----左手定则通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定：伸开手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让垂直穿入手心，并使伸开的四指指向的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。说明：安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的。安培力的大小(1)垂直于磁场B放置的通电导线L，所通电流为I时，它在磁场中受到的安培力F=。(2)当磁感应强度B的方向与导线平行时，导线受力为。(3)当磁感应强度B的方向与导线方向成夹角θ时，导线受的安培力F=。3磁电式电流表(1)电流表主要由哪几部分组成的？电流表由、铁芯、、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成。(2)为什么电流表可测出电流的强弱和方向？磁场对电流的作用力和电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力越，线圈和指针偏转的角度就越，因此，根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着，指针的偏转方向也随着，所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。课堂练习：1．首先发现电流产生磁场的科学家是()A．富兰克林B．法拉第C．安培D．奥斯特2．下列关系磁场的说法中，正确的是()A．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质B．磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的C．磁极与磁极间是直接发生作用的D．磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生3．下列关于地磁场的描述中正确的是()A．指南针总是指向南北，是因为受到地磁场的作用B．观察发现地磁场的南北极和地理上的南北极并不重合C．赤道上空的磁感线由北指南D．地球南、北极的磁感线和海平面平行4．规定在磁场中的任意一点小磁针受力的方向亦即小磁针时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向。5．如图，三块相同的蹄形磁铁，并列放在桌上，直导线所在处的磁场认为是均匀的，则决定安培力大小的因素：⑴与导线在磁场中的放置方向有关；⑵与电流的有关；⑶与通电导线在磁场中的有关。6．在磁场中于磁场方向的通电导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫。在国际单位制中，磁感应强度的单位是，简称特，国际符号是。磁感应强度是，把某点的磁场方向定义为该点的磁感应强度的方向。磁感应强度B是表示磁场和方向的物理量。7．在匀强磁场里，有一根长1.2m的通电导线，导线中的电流为5A，这根导线与磁场方向垂直时，所受的安培力为1.8N，则磁感应强度的大小为。48.如图所示，PQ、MN为水平、平行放置的金属导轨，相距L=1m，一导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为M=0.2kg，棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体的质量m=0.3kg，棒与导轨的动摩擦因数为μ=0.5，匀强磁场的磁感应强度B=2T，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电流?电流的方向如何？(g取10m/s2)9.磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫能量密度，其值为B2∕2μ，式中B是磁感应强度，μ是磁导率，在空气中μ为一常量。为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B，一学生用一根端面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离Δl，并测出拉力F，如图，因为所作的功等于间隙中磁场的能量，求：由此可得磁感应强度B与F、A之间的关系。10．大致画出图中各电流的磁场磁感线的分布情况。11．在图中，已知磁场的方向，试画出产生相应的磁场的电流方向。12．关于磁感线和电场线，下列说法中正确的是()A．磁感线是闭合曲线，而静电场线不是闭合曲线B．磁感线和电场线都是一些不闭合的曲线C．磁感线起始于N极，终止于S极；电场线起始于正电荷，终止于负电荷D．磁感线和电场线都只能分别表示磁场和电场的方向mPQNMab513．关于磁感应强度和磁感线，下列说法中错误的是()A．磁感线上某点的切线方向就是该点的磁感线强度的方向B．磁感线的疏密表示磁感应强度的大小C．匀强磁场的磁感线间隔相等、互相平行D．磁感就强度是只有大小、没有方向的标量14．一束电子流沿水平面自左向右运动，在电子流的正下方有一点P，由于电子运动产生的磁场在P点的方向为()A．竖直向上B．竖起向下C．垂直纸面向里D．垂直纸面向外15．如图所示，环形导线周围有三只小磁针a、b、c，闭合开关S后，三只小磁针N极的偏转方向是()A．全向里B．全向外C．a向里，b、c向外D．a、c向外，b向里16．如图所示，两根非常靠近且互相垂直的长直导线，当通以如图所示方向的电流时，电流所产生的磁场在导线所在平面内的哪个区域内方向是一致且向里的()A．区域ⅠB．区域ⅡC．区域ⅢD．区域Ⅳ17．如图是铁棒甲与铁棒乙内部各分子电流取向的示意图，甲棒内部各分子电流取向是杂乱无章的，乙棒内部各分子电流取向大致相同，则下列说法中正确的是()A．两棒均显磁性B．两棒均不显磁性C．甲棒不显磁性，乙棒显磁性D．甲棒显磁性，乙棒不显磁性18．关于磁通量，下列说法中正确的是()A．穿过某个平面的磁通量为零，该处磁感应强度一定为零B．穿过垂直于磁感应强度方向的某面积的磁感线的条数等于磁感应强度C．匝数为n的线圈放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈面积为S，且与磁感线垂直，则穿过该线圈的磁通量为BSD．当平面跟磁场方向平行时，穿过这个面的磁通量必定为零19．有一个圆形线框面积为S，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，⑴为使通过此线框的磁通量最大，线框应如何放置？磁通量的最大值是多少？⑵为使通过此线框的磁通量最小，线框应如何放置，磁通量的最小值是多少？620.在下面的四幅图中，正确标明了通电导线所受安培力F方向的是()21.关于通电直导线所受的安培力F、磁感应强度B和电流I三者方向之间的关系，下列说法中正确的是()A．F、B、I的三者必定均相互垂直B．F必定垂直于B、I，但B不一定垂直于IC．B必定垂直于F、I，但F不一定垂直于ID．I必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B22.如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是()A．水平向左B．水平向右C．竖直向下D．竖直向上23.如图所示，一根通有电流I的直铜棒MN，用导线挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，此时两根悬线处于紧张状态，下列哪些措施可使悬线中张力为零()A．适当增大电流B．使电流I反向B．保持电流I不变，适当增大BD．使磁场B反向24.一根长为0.2m的电流为2A的通电导线，放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，受到的安培力大小可能是()A．0.4NB．0.2NC．0.1ND．025.电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，1982年，澳大利亚国立大学制成了能把2.2g的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到10km/s的电磁炮（常规炮弹的速度约为2km/s），若轨道宽2m，长为100m，通以恒定电流10A，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大？磁场力的最大功率为多大？（不计轨道摩擦）26.如图所示，在一个范围足够大、磁感应强度B=0.4T的水平匀强磁场中，用绝缘细线将金属棒吊起呈水平静止状态，且使金属棒与磁场方向垂直。已知金属棒长L=0.2m，质量m=0.02kg。(1)若棒中通有I=2.0A向左的电流，求此时金属棒受到的安培力F的大小；7(2)改变通过金属棒的电流大小，使细线对金属棒的拉力恰好为零，求此时棒中电流的大小。课后练习：1．地球具有磁场，宇宙中的许多天体也有磁场，围绕此话题的下列说法中正确的是()A．地球上的潮汐现象与地磁场有关B．太阳表面的黑子、耀斑和太阳风与太阳磁场有关C．通过观察月球磁场和月岩磁性推断，月球内部全部是液态物质D．对火星观察显示，指南针不能在火星上工作2．在奥斯特电流磁效应的实验中，通电直导线应该如何放置？()A．沿南北方向，在小磁针正上方B．沿南北方向，在小磁针的延长线上C．沿东西方向，在小磁针正上方D．沿东西方向，在小磁针的延长线上3．关于磁感应强度，下列说法中正确的是()A．由FBIL可知，B与F成正比，与IL成反比B．通电导线放在磁场中的某点，那点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，那点的磁感应强度就为零C．通电导线不受安培力的地方一定不存在磁场，即B＝0D．磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定，其大小和方向是唯一确定的，与通电导线无关4．有关磁感应强度的方向，下列说法正确的是()A