高中物理必修二教案

高二物理幾種常見的磁場(chǎng)27。

高中物理教學(xué)教案

課題

3.3幾種常見的磁場(chǎng)

新授課

教學(xué)目標(biāo)

（一）知識(shí)與技能

1、知道什么是磁感線。知道5種典型磁場(chǎng)的磁感線分布情況。2、會(huì)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(chǎng)方向。3、知道安培分子電流假說是如何提出的，會(huì)利用安培假說解釋有關(guān)的現(xiàn)象。4、理解磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。5、知道磁通量定義，知道Φ=BS的適用條件，會(huì)用這一公式進(jìn)行計(jì)算。（二）過程與方法

1、通過模擬實(shí)驗(yàn)體會(huì)磁感線的形狀，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。2、由電流和磁鐵都能產(chǎn)生磁場(chǎng)，提出安培分子電流假說，最后都?xì)w結(jié)為磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。3、通過引入磁通量概念，使學(xué)生體會(huì)描述磁場(chǎng)規(guī)律的另一重要方法。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀

通過討論與交流，培養(yǎng)對(duì)物理探索的情感。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)

會(huì)用安培定則判斷磁感線方向，理解安培分子電流假說。教學(xué)難點(diǎn)安培定則的靈活應(yīng)用即磁通量的計(jì)算。教學(xué)方法

類比法、實(shí)驗(yàn)法、比較法教學(xué)手段

條形磁鐵、直導(dǎo)線、環(huán)形電流、通電螺線管、小磁針若干、投影儀、展示臺(tái)、學(xué)生電源教學(xué)活動(dòng)（一）引入新課

電場(chǎng)可以用電場(chǎng)線形象地描述，磁場(chǎng)可以用什么來描述呢？那么什么是磁感線？又有哪些特點(diǎn)呢？這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)有關(guān)磁感線的知識(shí)。（二）進(jìn)行新課

1、磁感線

磁感線是在磁場(chǎng)中畫一些有方向的曲線，曲線上每一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。［演示］在磁場(chǎng)中放一塊玻璃板，在玻璃板上均勻地撒一層細(xì)鐵屑，細(xì)鐵屑在磁場(chǎng)里被磁化成“小磁針”，輕敲玻璃板使鐵屑能在磁場(chǎng)作用下轉(zhuǎn)動(dòng)。［現(xiàn)象］鐵屑靜止時(shí)有規(guī)則地排列起來，顯示出磁感線的形狀。如圖3.3-1所示：［用投影片出示條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁感線分布情況］如圖所示：

1m2=1V·s

（4）物理意義：磁通量表示穿過這個(gè)面的磁感線條數(shù)。

注意：當(dāng)平面跟磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，穿過該平面的磁通量等于B與它在磁場(chǎng)垂直方向上的投影面積的乘積．即Ф=B·Ssinθ，（θ為平面與磁場(chǎng)方向之間的夾角）（如圖所示）

將磁通量的定義式Ф=B·S變形得：B=，B為垂直磁場(chǎng)方向單位面積上的磁通量，反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。又叫磁通密度。單位Wb/m2

課堂訓(xùn)練

1、一細(xì)長(zhǎng)的小磁針，放在一螺線管的軸線上，N極在管內(nèi)，S極在管外。若此小磁針可左右自由移動(dòng)，則當(dāng)螺線管通以圖所示電流時(shí)，小磁針將怎樣移動(dòng)？2、如圖所示，一束帶電粒子沿水平方向飛過小磁針的上方，并與磁針指向平行，能使小磁針的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3、關(guān)于磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，下列說法中正確的是_______A.磁與電緊密聯(lián)系，有磁必有電，有電必有磁B.不管是磁體的磁場(chǎng)還是電流的磁場(chǎng)都起源于電荷的運(yùn)動(dòng)C.永久磁鐵的磁性不是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的D.根據(jù)安培假說可知，磁體內(nèi)分子電流總是存在的，因此，任何磁體都不會(huì)失去磁性

學(xué)生活動(dòng)

學(xué)生閱讀教材

學(xué)生閱讀課本后回答

擴(kuò)展閱讀

幾種常見的磁場(chǎng)

經(jīng)驗(yàn)告訴我們，成功是留給有準(zhǔn)備的人。高中教師要準(zhǔn)備好教案，這是高中教師需要精心準(zhǔn)備的。教案可以讓上課時(shí)的教學(xué)氛圍非常活躍，減輕高中教師們?cè)诮虒W(xué)時(shí)的教學(xué)壓力。您知道高中教案應(yīng)該要怎么下筆嗎？以下是小編為大家收集的“幾種常見的磁場(chǎng)”歡迎您閱讀和收藏，并分享給身邊的朋友！

選修3-1
第三章
3.3幾種常見的磁場(chǎng)
一、教材分析
磁場(chǎng)的概念比較抽象，應(yīng)對(duì)幾種常見的磁場(chǎng)使學(xué)生加以了解認(rèn)識(shí)，學(xué)好本節(jié)內(nèi)容對(duì)后面的磁場(chǎng)力的分析至關(guān)重要。
二、教學(xué)目標(biāo)
（一）知識(shí)與技能
1．知道什么叫磁感線。
2．知道幾種常見的磁場(chǎng)（條形、蹄形，直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管）及磁感線分布的情況
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的磁場(chǎng)方向。
4．知道安培分子電流假說，并能解釋有關(guān)現(xiàn)象
5．理解勻強(qiáng)磁場(chǎng)的概念，明確兩種情形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)
6．理解磁通量的概念并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算
（二）過程與方法
通過實(shí)驗(yàn)和學(xué)生動(dòng)手（運(yùn)用安培定則）、類比的方法加深對(duì)本節(jié)基礎(chǔ)知識(shí)的認(rèn)識(shí)。
（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀
1.進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察、分析的能力.
2.培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力.
三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)
1．會(huì)用安培定則判定直線電流、環(huán)形電流及通電螺線管的磁場(chǎng)方向.
2．正確理解磁通量的概念并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算
四、學(xué)情分析
磁場(chǎng)概念比較抽象，學(xué)生對(duì)此難以理解，但前面已經(jīng)學(xué)習(xí)過了電場(chǎng)，可采用類比的方法引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。
五、教學(xué)方法
實(shí)驗(yàn)演示法，講授法
六、課前準(zhǔn)備：
演示磁感線用的磁鐵及鐵屑，演示用幻燈片
七、課時(shí)安排：1課時(shí)
八、教學(xué)過程：
（一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑
（二）情景引入、展示目標(biāo)
要點(diǎn)：磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向。
［啟發(fā)學(xué)生思考］電場(chǎng)可以用電場(chǎng)線形象地描述，磁場(chǎng)可以用什么來描述呢？
［學(xué)生答］磁場(chǎng)可以用磁感線形象地描述.-----引入新課
（老師）類比電場(chǎng)線可以很好地描述電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向，同樣，也可以用磁感線來描述磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向
（三）合作探究、精講點(diǎn)播
【板書】1．磁感線
（1）磁感線的定義
在磁場(chǎng)中畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致，這樣的曲線叫做磁感線。
（2）特點(diǎn)：
A、磁感線是閉合曲線，磁鐵外部的磁感線是從北極出來，回到磁鐵的南極，內(nèi)部是從南極到北極.
B、每條磁感線都是閉合曲線，任意兩條磁感線不相交。
C、磁感線上每一點(diǎn)的切線方向都表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。
D、磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小
【演示】用鐵屑模擬磁感線的形狀，加深對(duì)磁感線的認(rèn)識(shí)。同時(shí)與電場(chǎng)線加以類比。
【注意】①磁場(chǎng)中并沒有磁感線客觀存在，而是人們?yōu)榱搜芯繂栴}的方便而假想的。
②區(qū)別電場(chǎng)線和磁感線的不同之處：電場(chǎng)線是不閉合的，而磁感線則是閉合曲線。
2．幾種常見的磁場(chǎng)
【演示】
①用鐵屑模擬磁感線的演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生直觀地明確條形磁鐵、蹄形磁鐵、通電直導(dǎo)線、通電環(huán)形電流、通電螺線管以及地磁場(chǎng)(簡(jiǎn)化為一個(gè)大的條形磁鐵)各自的磁感線的分布情況(磁感線的走向及疏密分布)。
②用投影片逐一展示:條形磁鐵（圖1）、蹄形磁鐵（圖2）、通電直導(dǎo)線（圖3）、通電環(huán)形電流（圖4）、通電螺線管以及地磁場(chǎng)(簡(jiǎn)化為一個(gè)大的條形磁鐵)（圖5）、

（1）條形、蹄形磁鐵，同名、異名磁極的磁場(chǎng)周圍磁感線的分布情況（圖1、圖2）
（2）電流的磁場(chǎng)與安培定則
①直線電流周圍的磁場(chǎng)
在引導(dǎo)學(xué)生分析歸納的基礎(chǔ)上得出
a直線電流周圍的磁感線：是一些以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓，這些同心圓都在跟導(dǎo)線垂直的平面上.（圖3）
b直線電流的方向和磁感線方向之間的關(guān)系可用安培定則（也叫右手螺旋定則）來判定：用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向.
②環(huán)形電流的磁場(chǎng)
a環(huán)形電流磁場(chǎng)的磁感線：是一些圍繞環(huán)形導(dǎo)線的閉合曲線，在環(huán)形導(dǎo)線的中心軸線上，磁感線和環(huán)形導(dǎo)線的平面垂直（圖4）。
［教師引導(dǎo)學(xué)生得］
b環(huán)形電流的方向跟中心軸線上的磁感線方向之間的關(guān)系也可以用安培定則來判定：讓右手彎曲的四指和和環(huán)形電流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上磁感線的方向.
③通電螺線管的磁場(chǎng).
a通電螺線管磁場(chǎng)的磁感線：和條形磁鐵外部的磁感線相似，一端相當(dāng)于南極，一端相當(dāng)于北極；內(nèi)部的磁感線和螺線管的軸線平行，方向由南極指向北極，并和外部的磁感線連接，形成一些環(huán)繞電流的閉合曲線（圖5）
b通電螺線管的電流方向和它的磁感線方向之間的關(guān)系，也可用安培定則來判定：用右手握住螺線管，讓彎曲四指所指的方向和電流的方向一致，則大拇指所指的方向就是螺線管的北極（螺線管內(nèi)部磁感線的方向）.
③電流磁場(chǎng)（和天然磁鐵相比）的特點(diǎn)：磁場(chǎng)的有無可由通斷電來控制；磁場(chǎng)的極性可以由電流方向變換；磁場(chǎng)的強(qiáng)弱可由電流的大小來控制。
【說明】由于后面的安培力、洛倫茲力、電磁感應(yīng)與磁感應(yīng)強(qiáng)度密切相關(guān)，幾種常見磁場(chǎng)的磁感線的分布是一個(gè)非?；镜膬?nèi)容，不掌握好，對(duì)后面的學(xué)習(xí)有很大影響。
3．安培分子電流假說
（1）安培分子電流假說
對(duì)分子電流，結(jié)合環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的知識(shí)及安培定則，以便學(xué)生更容易理解“它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極”，這句話；并應(yīng)強(qiáng)調(diào)“這兩個(gè)磁極跟分子電流不可分割的聯(lián)系在一起”，以便使他們了解磁極為什么不能以單獨(dú)的N極或S極存在的道理。
（2）安培假說能夠解釋的一些問題
可以用回形針、酒精燈、條形磁鐵、充磁機(jī)做好磁化和退磁的演示實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生的印象。舉生活中的例子說明，比如磁卡不能與磁鐵放在一起等等。
【說明】“假說”，是用來說明某種現(xiàn)象但未經(jīng)實(shí)踐證實(shí)的命題。在物理定律和理論的建立過程中，“假說”，常常起著很重要的作用，它是在一定的觀察、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上概括和抽象出來的。安培分子電流的假說就是在奧斯特的實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)下，經(jīng)過思維發(fā)展而產(chǎn)生出來的。
（3）磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：磁鐵和電流的磁場(chǎng)本質(zhì)上都是運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的．
4．勻強(qiáng)磁場(chǎng)
（1）勻強(qiáng)磁場(chǎng)：如果磁場(chǎng)的某一區(qū)域里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同，這個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)叫勻強(qiáng)磁場(chǎng)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線是一些間隔相同的平行直線。
（2）兩種情形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)：即距離很近的兩個(gè)異名磁極之間除邊緣部分以外的磁場(chǎng)；相隔一定距離的兩個(gè)平行線圈(亥姆霍茲線圈)通電時(shí)，其中間區(qū)域的磁場(chǎng)P87圖3.3-7，圖3.3-8。
5.磁通量
（1）定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度B與線圈面積S的乘積，叫穿過這個(gè)面的磁通量（是重要的基本概念）。
（2）表達(dá)式：φ=BS
【注意】①對(duì)于磁通量的計(jì)算要注意條件，即B是勻強(qiáng)磁場(chǎng)或可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，S是線圈面積在與磁場(chǎng)方向垂直的平面上的投影面積。
②磁通量是標(biāo)量，但有正、負(fù)之分，可舉特例說明。
（3）單位：韋伯，簡(jiǎn)稱韋，符號(hào)Wb1Wb=1Tm2
（4）磁感應(yīng)強(qiáng)度的另一種定義（磁通密度）:即B=φ/S
上式表示磁感應(yīng)強(qiáng)度等于穿過單位面積的磁通量，并且用Wb/m2做單位（磁感應(yīng)強(qiáng)度的另一種單位）。所以：1T=1Wb/m2=1N/Am
（三）小結(jié)：對(duì)本節(jié)各知識(shí)點(diǎn)做簡(jiǎn)要的小結(jié)。
（四）反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測(cè)
1.如圖所示，放在通電螺線管內(nèi)部中間處的小磁針，靜止時(shí)N極指向右.試判定電源的正負(fù)極.
解析：小磁針N極的指向即為該處的磁場(chǎng)方向，所以在螺線管內(nèi)部磁感線方向由a→b，根據(jù)安培定則可判定電流由c端流出，由d端流入，故c端為電源的正極，d端為負(fù)極.
注意：不要錯(cuò)誤地認(rèn)為螺線管b端吸引小磁針的N極，從而判定b端相當(dāng)于條形磁鐵的南極，關(guān)鍵是要分清螺線管內(nèi)、外部磁感線的分布.
2.如圖所示，當(dāng)線圈中通以電流時(shí)，小磁針的北極指向讀者.學(xué)生確定電流方向.
答案：電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向.
（五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置作業(yè)
九、板書設(shè)計(jì)
磁感線：人為畫出，可形象描述磁場(chǎng)
幾種常見的磁場(chǎng)：安培定則：讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，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。
勻強(qiáng)磁場(chǎng)：磁場(chǎng)中各處電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等方向相同。其磁感線是一些間隔均勻的平行直線。
磁通量：B與S的乘積，單位是韋伯，也叫磁通密度。
十、教學(xué)反思
本節(jié)內(nèi)容與本章第一節(jié)內(nèi)容聯(lián)系較大可先復(fù)習(xí)第一節(jié)知識(shí)后進(jìn)入新課的學(xué)習(xí)，并在學(xué)習(xí)過程中加入對(duì)應(yīng)習(xí)題。注重演示如演示磁感線用的磁鐵及鐵屑，演示用幻燈片等使學(xué)生具有形象感。
選修3-1第三章
3.3幾種常見的磁場(chǎng)學(xué)案
課前預(yù)習(xí)學(xué)案
一、預(yù)習(xí)目標(biāo)
1．知道什么叫磁感線。
2．知道幾種常見的磁場(chǎng)（條形、蹄形，直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管）及磁感線分布的情況
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的磁場(chǎng)方向。
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容
1、磁感線
所謂磁感線，是在磁場(chǎng)中畫出的一些有方向的，在這些上，每一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向都在該點(diǎn)的切線方向上。磁感線的基本特性：（1）磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的。（2）磁感線不相交、不相切、不中斷、是閉合曲線；在磁體外部，從指向；在磁體內(nèi)部，由指向。（3）磁感線是為了形象描述磁場(chǎng)而假想的物理模型，在磁場(chǎng)中并不真實(shí)存在，不可認(rèn)為有磁感線的地方才有磁場(chǎng)，沒有磁感線的地方?jīng)]有磁場(chǎng)。
2、安培定則
判定直線電流的方向跟它的磁感線方向之間的關(guān)系時(shí)，安培定則表述為：用握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是的環(huán)繞方向；判定環(huán)形電流和通電螺線管的電流方向和磁感線方向之間的關(guān)系時(shí)要統(tǒng)一表述為：讓彎曲的四指所指方向跟方向一致，大拇指所指的方向就是環(huán)形電流或通電螺線管磁感線的方向（這里把環(huán)形電流看作是一匝的線圈）。
三、提出疑惑

課內(nèi)探究學(xué)案
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1．知道安培分子電流假說，并能解釋有關(guān)現(xiàn)象
2．理解勻強(qiáng)磁場(chǎng)的概念，明確兩種情形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)
3．理解磁通量的概念并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算
二、學(xué)習(xí)過程
1、安培分子電流假說
（1）安培分子電流假說：在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流——，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)。
（2）磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：磁鐵的磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)一樣，都是由產(chǎn)生的。
（3）磁性材料按磁化后去磁的難易可分為材料和材料。
2、勻強(qiáng)磁場(chǎng)
磁感應(yīng)強(qiáng)度、處處相同的磁場(chǎng)叫勻強(qiáng)磁場(chǎng)（uniformmagneticfield）。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線是一些直線。
3、磁通量
（1）定義：設(shè)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面，面積為S，則B與S的乘積叫做穿過這個(gè)面積的磁通量（magneticflux），簡(jiǎn)稱磁通。
（2）定義式：
（3）單位：簡(jiǎn)稱，符號(hào)。1Wb=1Tm2
（4）磁通量是標(biāo)量
（5）磁通密度即磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T=1
課內(nèi)探究學(xué)案
例1、有一矩形線圈，線圈平面與磁場(chǎng)方向成角，
如圖所示。設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈面積為S，則穿過
線圈的磁通量為多大？

例2、如圖所示，兩塊軟鐵放在螺線管軸線上，
當(dāng)螺線管通電后，兩軟鐵將（填“吸引”、
“排斥”或“無作用力”），A端將感應(yīng)出極。
例3、磁鐵在高溫下或者受到敲擊時(shí)會(huì)失去磁性，根據(jù)安培的分子電流假說，其原因是（）
A、分子電流消失B、分子電流的取向變得大致相同
C、分子電流的取向變得雜亂D、分子電流的強(qiáng)度減弱

三、反思總結(jié)

四、當(dāng)堂檢測(cè)
課后練習(xí)與提高
1、磁感線上每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)。磁感線的定性地表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱。
2、磁感線，在磁體（螺線管）外部由極到極，內(nèi)部由S極到極。該點(diǎn)與電場(chǎng)線不同。磁感線。
3、若某個(gè)區(qū)域里磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、方向，則該區(qū)域的磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)。它的磁感線是的直線。
4、對(duì)于通電直導(dǎo)線，右手大拇指代表方向，四個(gè)彎曲的手指方向代表方向。
對(duì)于環(huán)形電流和通電螺線管，右手大拇指代表方向，四個(gè)彎曲的手指方向代表方向。
課后練習(xí)與提高
1、根據(jù)安培假設(shè)的思想，認(rèn)為磁場(chǎng)是由于運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的，這種思想如果對(duì)地磁場(chǎng)也適用，而目前在地球上并沒有發(fā)現(xiàn)相對(duì)地球定向移動(dòng)的電荷，那么由此判斷，地球應(yīng)該（）
A、帶負(fù)電B、帶正電C、不帶電D、無法確定
2、關(guān)于磁通量，下列敘述正確的是（）
A、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿過一個(gè)面的磁通量等于磁感應(yīng)強(qiáng)度與該面面積的乘積
B、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，a線圈的面積比b線圈大，則穿過a線圈的磁通量一定比穿過b線圈的磁通量大
C、把一個(gè)線圈放在M、N兩處，若放在M處時(shí)穿過線圈的磁通量比放在N處時(shí)大，則M處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定比N處大
D、同一線圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大處，穿過線圈的磁通量不一定大
3、把一個(gè)面積為5.0×10-2m2的單匝矩形線圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為2.0×10-2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，穿過線圈的磁通量是多大？
4、如圖所示，在條形磁鐵外面套一圓環(huán)，當(dāng)圓環(huán)從磁鐵的N極向下平移到S極的過程中，穿過圓環(huán)的磁通量如何變化（）
A、逐漸增加
B、逐漸減少
C、先逐漸增加，后逐漸減少
D、先逐漸減少，后逐漸增大

參考答案：
課內(nèi)探究學(xué)案：
例1、BSsin例2、吸引S
例3、C
針對(duì)訓(xùn)練：1、磁場(chǎng)方向疏密
2、閉合N極S極N極3、相等相同間隔相等的平行
4、電流磁感線環(huán)繞磁場(chǎng)電流
課后練習(xí)與提高：
1、A2、D3、10-3Wb4、C

3.3《幾種常見的磁場(chǎng)》學(xué)案

3.3幾種常見的磁場(chǎng)學(xué)案
課前預(yù)習(xí)學(xué)案
一、預(yù)習(xí)目標(biāo)
1．知道什么叫磁感線。
2．知道幾種常見的磁場(chǎng)（條形、蹄形，直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管）及磁感線分布的情況
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的磁場(chǎng)方向。
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容
1、磁感線
所謂磁感線，是在磁場(chǎng)中畫出的一些有方向的，在這些上，每一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向都在該點(diǎn)的切線方向上。磁感線的基本特性：（1）磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的。（2）磁感線不相交、不相切、不中斷、是閉合曲線；在磁體外部，從指向；在磁體內(nèi)部，由指向。（3）磁感線是為了形象描述磁場(chǎng)而假想的物理模型，在磁場(chǎng)中并不真實(shí)存在，不可認(rèn)為有磁感線的地方才有磁場(chǎng)，沒有磁感線的地方?jīng)]有磁場(chǎng)。
2、安培定則
判定直線電流的方向跟它的磁感線方向之間的關(guān)系時(shí)，安培定則表述為：用握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是的環(huán)繞方向；判定環(huán)形電流和通電螺線管的電流方向和磁感線方向之間的關(guān)系時(shí)要統(tǒng)一表述為：讓彎曲的四指所指方向跟方向一致，大拇指所指的方向就是環(huán)形電流或通電螺線管磁感線的方向（這里把環(huán)形電流看作是一匝的線圈）。
三、提出疑惑

課內(nèi)探究學(xué)案
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1．知道安培分子電流假說，并能解釋有關(guān)現(xiàn)象
2．理解勻強(qiáng)磁場(chǎng)的概念，明確兩種情形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)
3．理解磁通量的概念并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算
二、學(xué)習(xí)過程
1、安培分子電流假說
（1）安培分子電流假說：在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流——，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)。
（2）磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：磁鐵的磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)一樣，都是由產(chǎn)生的。
（3）磁性材料按磁化后去磁的難易可分為材料和材料。
2、勻強(qiáng)磁場(chǎng)
磁感應(yīng)強(qiáng)度、處處相同的磁場(chǎng)叫勻強(qiáng)磁場(chǎng)（uniformmagneticfield）。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線是一些直線。
3、磁通量
（1）定義：設(shè)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面，面積為S，則B與S的乘積叫做穿過這個(gè)面積的磁通量（magneticflux），簡(jiǎn)稱磁通。
（2）定義式：
（3）單位：簡(jiǎn)稱，符號(hào)。1Wb=1Tm2
（4）磁通量是標(biāo)量
（5）磁通密度即磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T=1
課內(nèi)探究學(xué)案
例1、有一矩形線圈，線圈平面與磁場(chǎng)方向成角，
如圖所示。設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈面積為S，則穿過
線圈的磁通量為多大？

例2、如圖所示，兩塊軟鐵放在螺線管軸線上，
當(dāng)螺線管通電后，兩軟鐵將（填“吸引”、
“排斥”或“無作用力”），A端將感應(yīng)出極。
例3、磁鐵在高溫下或者受到敲擊時(shí)會(huì)失去磁性，根據(jù)安培的分子電流假說，其原因是（）
A、分子電流消失B、分子電流的取向變得大致相同
C、分子電流的取向變得雜亂D、分子電流的強(qiáng)度減弱

三、反思總結(jié)

四、當(dāng)堂檢測(cè)
課后練習(xí)與提高
1、磁感線上每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)。磁感線的定性地表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱。
2、磁感線，在磁體（螺線管）外部由極到極，內(nèi)部由S極到極。該點(diǎn)與電場(chǎng)線不同。磁感線。
3、若某個(gè)區(qū)域里磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、方向，則該區(qū)域的磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)。它的磁感線是的直線。
4、對(duì)于通電直導(dǎo)線，右手大拇指代表方向，四個(gè)彎曲的手指方向代表方向。
對(duì)于環(huán)形電流和通電螺線管，右手大拇指代表方向，四個(gè)彎曲的手指方向代表方向。
課后練習(xí)與提高
1、根據(jù)安培假設(shè)的思想，認(rèn)為磁場(chǎng)是由于運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的，這種思想如果對(duì)地磁場(chǎng)也適用，而目前在地球上并沒有發(fā)現(xiàn)相對(duì)地球定向移動(dòng)的電荷，那么由此判斷，地球應(yīng)該（）
A、帶負(fù)電B、帶正電C、不帶電D、無法確定
2、關(guān)于磁通量，下列敘述正確的是（）
A、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿過一個(gè)面的磁通量等于磁感應(yīng)強(qiáng)度與該面面積的乘積
B、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，a線圈的面積比b線圈大，則穿過a線圈的磁通量一定比穿過b線圈的磁通量大
C、把一個(gè)線圈放在M、N兩處，若放在M處時(shí)穿過線圈的磁通量比放在N處時(shí)大，則M處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定比N處大
D、同一線圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大處，穿過線圈的磁通量不一定大
3、把一個(gè)面積為5.0×10-2m2的單匝矩形線圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為2.0×10-2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，穿過線圈的磁通量是多大？
4、如圖所示，在條形磁鐵外面套一圓環(huán)，當(dāng)圓環(huán)從磁鐵的N極向下平移到S極的過程中，穿過圓環(huán)的磁通量如何變化（）
A、逐漸增加
B、逐漸減少
C、先逐漸增加，后逐漸減少
D、先逐漸減少，后逐漸增大

第3節(jié)　幾種常見的磁場(chǎng)

一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)方面無論做什么事都有計(jì)劃和準(zhǔn)備，教師要準(zhǔn)備好教案為之后的教學(xué)做準(zhǔn)備。教案可以讓學(xué)生們有一個(gè)良好的課堂環(huán)境，幫助教師提高自己的教學(xué)質(zhì)量。您知道教案應(yīng)該要怎么下筆嗎？以下是小編為大家精心整理的“第3節(jié)　幾種常見的磁場(chǎng)”，僅供參考，希望能為您提供參考！

第3節(jié)幾種常見的磁場(chǎng)
要點(diǎn)一利用安培定則分析電流的磁場(chǎng)的方法
1．分清“因”和“果”：在判定直線電流的磁場(chǎng)方向時(shí)，大拇指指“原因”——電流方向，四指指“結(jié)果”——磁場(chǎng)繞向；在判定環(huán)形電流的磁場(chǎng)方向時(shí)，四指指“原因”——電流繞向，大拇指指“結(jié)果”——環(huán)內(nèi)沿中心軸線的磁感線方向．
2．優(yōu)先采用整體法：一個(gè)任意形狀的環(huán)形電流(如三角形、矩形、圓形)的磁場(chǎng)，都可以視為若干或無數(shù)個(gè)很短的直線電流的磁場(chǎng)疊加而成，從而可分段進(jìn)行判定．這種隔離法的判定結(jié)果，雖然與視為環(huán)形電流的整體法一致，但在步驟上卻麻煩多了．
要點(diǎn)二磁通量的理解
1．磁通量的定義
公式Φ＝BS中的B應(yīng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，S是與磁場(chǎng)方向垂直的面積，因此，可以理解為Φ＝BS⊥.如果平面與磁場(chǎng)方向不垂直，應(yīng)把面積S投影到與磁場(chǎng)垂直的方向上，求出投影面積S⊥，代入到Φ＝BS⊥中計(jì)算，應(yīng)避免硬套公式Φ＝BSsinθ或Φ＝BScosθ.
2．磁通量的變化
一般有下列三種情況：
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，有效面積S變化，則ΔΦ＝Φt－Φ0＝BΔS.
(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化，磁感線穿過的有效面積S不變，則穿過回路中的磁通量的變化是：ΔΦ＝Φt－Φ0＝ΔBS.
(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B和有效面積S同時(shí)發(fā)生變化的情況，則ΔΦ＝Φt－Φ0.
特別提醒①平面S與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，要把面積S投影到與磁場(chǎng)垂直的方向上，即求出有效面積．
②可以把磁通量理解為穿過面積S的磁感線的凈條數(shù)．相反方向穿過面積S的磁感線可以互相抵消．
③當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度和有效面積同時(shí)發(fā)生變化時(shí)，ΔΦ＝Φt－Φ0，而不能用ΔΦ＝ΔBΔS計(jì)算.

1.電場(chǎng)線與磁感線有哪些異同？
電場(chǎng)線磁感線
相
似
點(diǎn)引入目的形象描述場(chǎng)而引入的假想線，實(shí)際不存在
疏密場(chǎng)的強(qiáng)弱
切線方向場(chǎng)的方向
相交不能相交(電場(chǎng)中無電荷空間不相交)
不同點(diǎn)起始于正電荷，終止于負(fù)電荷閉合曲線
特別提醒(1)從電場(chǎng)、磁場(chǎng)的概念理解兩種場(chǎng)線的相似點(diǎn)：矢量性——線的切線，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)線的區(qū)別理解兩種場(chǎng)的區(qū)別：
電場(chǎng)線——電荷有正負(fù)——電場(chǎng)線有始終
磁感線——N、S極不可分離——磁感線閉合
2．常見的電流的磁場(chǎng)有哪些？
電流的磁場(chǎng)通常研究的是直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的磁場(chǎng)，判斷它們的磁場(chǎng)，都可用安培定則來判斷，該定則也叫右手螺旋定則，各種電流的磁場(chǎng)分布及磁感線方向的判斷如下：

安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖

直
線
電
流

以導(dǎo)線上任意點(diǎn)為圓心的多組同心圓，越向外磁感線越稀疏，磁場(chǎng)越弱

環(huán)
形
電
流

內(nèi)部磁場(chǎng)比環(huán)外強(qiáng)，磁感線越向外越稀疏
通
電
螺
線
管

內(nèi)部為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且比外部強(qiáng)，方向由S極指向N極，外部類似條形磁鐵，由N極指向S極

一、磁感線的理解
【例1】關(guān)于磁感線，下列說法中正確的是()
A．兩條磁感線的空隙處一定不存在磁場(chǎng)
B．磁感線總是從N極到S極
C．磁感線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一致
D．兩個(gè)磁場(chǎng)疊加的區(qū)域，磁感線就可能相交
答案C
解析磁感線是為了形象地描繪磁場(chǎng)而假設(shè)的一組有方向的曲線，曲線上每一點(diǎn)的切線方向都表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，曲線疏密表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱，所以C正確，A不正確．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B、D不正確．
二、幾種電流的磁場(chǎng)
【例2】如圖3－3－2所示，螺線管、蹄形鐵芯、環(huán)形導(dǎo)線三者相距較遠(yuǎn)，當(dāng)開關(guān)閉合后關(guān)于小磁針N極(黑色的一端)的指向錯(cuò)誤的是()

圖3－3－2
A．小磁針a的N極指向正確
B．小磁針b的N極指向正確
C．小磁針c的N極指向正確
D．小磁針d的N極指向正確
答案A
解析小磁針靜止時(shí)N極的指向?yàn)樵撎幍拇艌?chǎng)方向，即磁感線的切線方向．根據(jù)安培定則，蹄形鐵芯被磁化后右端為N極，左端為S極，小磁針c指向正確；通電螺線管的磁場(chǎng)分布和條形磁鐵相似，內(nèi)部磁場(chǎng)向左，外部磁場(chǎng)向右，所以小磁針b指向正確，小磁針a指向錯(cuò)誤；環(huán)形電流形成的磁場(chǎng)左側(cè)應(yīng)為S極，故d的指向正確．在運(yùn)用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場(chǎng)時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”，在判定直線電流的磁場(chǎng)方向時(shí)，大拇指指“原因”——電流方向，四指指“結(jié)果”——磁場(chǎng)繞向；在判定環(huán)形電流磁場(chǎng)方向時(shí)，四指指“原因”——電流繞向，大拇指指“結(jié)果”——環(huán)內(nèi)沿中心軸線的磁感線方向.

1.關(guān)于磁場(chǎng)和磁感線的描述，下列說法中正確的是()
A．磁極之間的相互作用是通過磁場(chǎng)發(fā)生的，磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，也是一種客觀存在的特殊物質(zhì)
B．磁感線可以形象地描述各磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，它每一點(diǎn)的切線方向都和小磁針放在該點(diǎn)靜止時(shí)北極所指的方向一致
C．磁感線總是從磁鐵的N極出發(fā)，到S極終止的
D．磁感線可以用細(xì)鐵屑來顯示，因而是真實(shí)存在的
答案AB
解析磁感線是為了形象描述磁場(chǎng)而假設(shè)的一簇有方向的閉合的曲線，實(shí)際上并不存在，所以C、D不正確；磁場(chǎng)是客觀存在的特殊物質(zhì)，所以A正確；磁感線上每一點(diǎn)切線方向表示該點(diǎn)磁場(chǎng)方向，磁感線疏密表示該點(diǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，小磁針靜止時(shí)北極指向、北極受力方向均為磁場(chǎng)方向，所以B正確．
2．磁鐵在高溫下或者受到敲擊時(shí)會(huì)失去磁性，根據(jù)安培分子電流假說，其原因是()
A．分子電流消失
B．分子電流取向變得大致相同
C．分子電流取向變得雜亂
D．分子電流減弱
答案C
解析根據(jù)安培的分子電流假說，當(dāng)分子電流取向變得大致相同時(shí)，對(duì)外顯示磁性；當(dāng)溫度升高或者受到敲擊時(shí)，分子發(fā)生運(yùn)動(dòng)，分子電流取向變得雜亂無序，對(duì)外不能顯示磁性．安培的分子電流假說不僅解決了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，同時(shí)對(duì)我們的生活生產(chǎn)也很有指導(dǎo)作用，讓我們知道了如何充磁、如何退磁．
3．放在通電螺線管里面的小磁針保持靜止時(shí)，N極的指向是怎樣的？?jī)晌煌瑢W(xué)的回答相反，甲說，小磁針的位置如圖3－3－3甲所示，因?yàn)楣軆?nèi)的磁感線方向向右，所以小磁針的N極指向右方．乙說，小磁針的位置如圖乙所示，他的理由是通電螺線管的N極在右側(cè)，根據(jù)異名磁極相互吸引可知，小磁針的S極指向右方．你的看法是怎樣的？他們誰的答案錯(cuò)了？
圖3－3－3
答案磁場(chǎng)中保持靜止的小磁針，它的N極一定指向磁感線的方向，甲回答的是對(duì)的，乙的答案錯(cuò)了．
4．如果磁場(chǎng)B不與我們研究的平面S垂直，
圖3－3－4
如圖3－3－4所示，而是有一夾角α，試確定此時(shí)穿過這個(gè)面積的磁通量Φ.
答案BSsinα
解析作S垂直于B的投影面S⊥，如下圖所示，由圖可知，穿過面積S的磁感線一定穿過面積S⊥，故Φ＝Φ′＝BS⊥＝BScosθ＝BScos(π2－α)＝BSsinα.
題型一電流的磁場(chǎng)
M1與M2為兩根未被磁化的鐵棒，
圖1
現(xiàn)將它們分別放置于如圖1所示的位置，則被通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁化后()
A．M1的左端為N極，M2的右端為N極
B．M1和M2的右端均為N極
C．M1的右端為N極，M2的左端為N極
D．M1和M2的左端均為N極
思維步步高螺線管的磁場(chǎng)方向如何確定？螺線管內(nèi)部和外部磁場(chǎng)方向有何區(qū)別？?jī)筛F棒被磁化和小磁針有何異同？
解析通電螺線管的磁場(chǎng)和條形磁鐵的磁場(chǎng)很類似，要注意在磁體內(nèi)部的磁感線的分布應(yīng)該是從S極指向N極的．
答案A
拓展探究如圖2所示，
圖2
小磁針靜止在通電螺線管的旁邊，請(qǐng)?jiān)趫D上標(biāo)出電流的方向．
答案見解析
解析根據(jù)通電螺線管的磁場(chǎng)與小磁針的相互作用情況可以判斷：螺線管的右邊應(yīng)該是S極．再根據(jù)安培定則，右手握住螺線管，
大拇指指螺線管的N極，其余四指的方向就是通電螺線管中的電流方向，即電流從右邊流入，左邊流出，如右圖所示．
通電導(dǎo)線的磁場(chǎng)有以下幾種常見的情況：①通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)，大拇指的方向?yàn)殡娏鞯姆较颍闹傅闹赶驗(yàn)榇艌?chǎng)的方向．②通電螺線管的磁場(chǎng)，四指的環(huán)繞方向是電流的方向，大拇指的指向是螺線管內(nèi)部的磁感線的方向．③通電線圈相當(dāng)于單匝的通電螺線管.
題型二磁通量問題
如圖3所示，
圖3
一環(huán)形線圈沿條形磁鐵的軸線，從磁鐵N極的左側(cè)A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到磁鐵S極的右側(cè)B點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)關(guān)于磁鐵的中心對(duì)稱，則在此過程中，穿過環(huán)形線圈的磁通量將()
A．先增大，后減小
B．先減小，后增大
C．先增大，后減小、再增大，再減小
D．先減小，后增大、再減小，再增大
思維步步高A處的磁場(chǎng)方向向哪？從A運(yùn)動(dòng)到磁鐵N極過程中磁場(chǎng)的強(qiáng)弱怎樣變化？在穿過磁鐵的過程中穿過線圈的磁感線方向向哪？從S極向B運(yùn)動(dòng)的過程中，磁場(chǎng)強(qiáng)弱怎樣變化？磁通量怎樣變化？
解析在磁鐵內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，磁感線條數(shù)最多，在A端和B端，磁鐵的部分磁感線通過線圈，而在磁鐵中間，磁鐵的全部磁感線通過線圈，只在外部有少量的抵消，因此穿過線圈的磁通量先增大后減?。?br> 答案A
拓展探究條形磁鐵豎直放置，
圖4
閉合圓環(huán)水平放置，條形磁鐵中心線穿過圓環(huán)中心，如圖4所示，若圓環(huán)為彈性環(huán)，其形狀由Ⅰ擴(kuò)大到Ⅱ，那么圓環(huán)內(nèi)磁通量的變化的情況是()
A．磁通量增大B．磁通量減小
C．磁通量不變D．條件不足，無法確定
答案B
解析磁感線是閉合曲線，磁鐵內(nèi)部是由S極到N極，而外部是由N極回到S極，而磁通量是穿過某個(gè)面的磁感線的凈條數(shù)，故B正確．
磁通量問題要注意以下幾個(gè)問題：①磁通量的定義式Φ＝BS中的面積為有效面積，是線圈平面在垂直于磁感線方向的投影．②當(dāng)磁鐵穿過線圈時(shí)，在磁鐵內(nèi)部的磁感線是從S極指向N極的.

一、選擇題
1．如圖5所示，
圖5
帶負(fù)電的金屬環(huán)繞軸OO′以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)，在環(huán)左側(cè)軸線上的小磁針最后平衡的位置是()
A．N極豎直向上
B．N極豎直向下
C．N極沿軸線向左
D．N極沿軸線向右
答案D
2．關(guān)于磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，正確的說法是()
①一切磁現(xiàn)象都起源于電流或運(yùn)動(dòng)電荷，一切磁作用都是電流或運(yùn)動(dòng)電荷之間通過磁場(chǎng)而發(fā)生的相互作用②除永久磁鐵外，一切磁場(chǎng)都是由運(yùn)動(dòng)電荷或電流產(chǎn)生的③根據(jù)安培的分子電流假說，在外界磁場(chǎng)作用下，物體內(nèi)部分子電流取向變得大致相同時(shí)，物體就被磁化，兩端形成磁極④磁就是電，電就是磁，有磁必有電，有電必有磁
A．②③④B．②④C．①③D．①②③
答案C
解析②錯(cuò)誤在于永久磁體之所以顯磁性的原因是內(nèi)部分子電流規(guī)律分布．④錯(cuò)誤的原因是靜止的電荷周圍就沒有磁場(chǎng)．只有運(yùn)動(dòng)電荷才能產(chǎn)生磁場(chǎng)．
圖6

3．如圖6所示，圓環(huán)上帶有大量的負(fù)電荷，當(dāng)圓環(huán)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a、b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，以下說法正確的是()
A．a(chǎn)、b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn)
B．b的N極向紙外轉(zhuǎn)，而a、c的N極向紙里轉(zhuǎn)
C．b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn)，而a的N極向紙外轉(zhuǎn)
D．b的N極向紙里轉(zhuǎn)，而a、c的N極向紙外轉(zhuǎn)
答案B
4．磁體之間的相互作用是通過磁場(chǎng)發(fā)生的．對(duì)磁場(chǎng)認(rèn)識(shí)正確的是()
A．磁感線有可能出現(xiàn)相交的情況
B．磁感線總是由N極出發(fā)指向S極
C．某點(diǎn)磁場(chǎng)的方向與放在該點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)N極所指方向一致
D．若在某區(qū)域內(nèi)通電導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力的作用，則該區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零
答案C
解析根據(jù)磁感線的特點(diǎn)：(1)磁感線在空間內(nèi)不能相交；(2)磁感線是閉合曲線，在磁體外部由N極指向S極，在磁體內(nèi)部由S極指向N極；(3)磁感線的切線方向表示磁場(chǎng)的方向(小磁針靜止時(shí)N極指向)．可判斷選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C正確．通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中是否受力與導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的放置方式有關(guān)，故D錯(cuò)．
5.
圖7
南極考察經(jīng)常就南極特殊的地理位置進(jìn)行科學(xué)測(cè)量．“雪龍?zhí)枴笨疾礻?duì)員一次實(shí)驗(yàn)如下：在地球南極附近用彈簧測(cè)力計(jì)豎直懸掛一未通電螺線管，如圖7所示．下列說法正確的是()
A．若將a端接電源正極，b端接電源負(fù)極，則彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)將減小
B．若將a端接電源正極，b端接電源負(fù)極，則彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)將增大
C．若將b端接電源正極，a端接電源負(fù)極，則彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)將增大
D．不論螺線管通電情況如何，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)均不變
答案AC
解析在地球南極附近即為地磁N極，螺線管相當(dāng)于一條形磁鐵，根據(jù)右手螺旋定則判斷出“條形磁鐵”的極性．
6．如圖8所示，
圖8
在條形磁鐵外套有A、B兩個(gè)大小不同的圓環(huán)，穿過A環(huán)的磁通量ΦA(chǔ)與穿過B環(huán)的磁通量ΦB相比較()
A．ΦA(chǔ)ΦB
B．ΦA(chǔ)ΦB
C．ΦA(chǔ)＝ΦB
D．不能確定
答案A
解析Φ＝Φ內(nèi)－Φ外，對(duì)A、B兩環(huán)Φ內(nèi)相同，而B的Φ外大于A的，所以ΦA(chǔ)ΦB.
7．如圖9所示，
圖9
螺線管中通有電流，如果在圖中的a、b、c三個(gè)位置上各放一個(gè)小磁針，其中a在螺線管內(nèi)部，則()
A．放在a處的小磁針的N極向左
B．放在b處的小磁針的N極向右
C．放在c處的小磁針的S極向右
D．放在a處的小磁針的N極向右
答案BD
解析
由安培定則，通電螺線管的磁場(chǎng)如右圖所示，右端為N極，左端為S極，在a點(diǎn)磁場(chǎng)方向向右，則小磁針在a點(diǎn)時(shí)，N極向右，則A項(xiàng)錯(cuò)，D項(xiàng)對(duì)；在b點(diǎn)磁場(chǎng)方向向右，則磁針在b點(diǎn)時(shí)，N極向右，則B項(xiàng)正確；在c點(diǎn)，磁場(chǎng)方向向右，則磁針在c點(diǎn)時(shí)，N極向右，S極向左，則C項(xiàng)錯(cuò)．
二、計(jì)算論述題
8．如圖10所示，
圖10
面積是0.5m2的矩形導(dǎo)線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為20T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)垂直，如圖中Ⅰ位置，則穿過該線圈的磁通量是多少？若線圈平面與磁場(chǎng)方向夾角為60°，如圖Ⅱ位置，則穿過該線圈的磁通量又是多少？
答案10Wb8.66Wb
解析已知S＝0.5m2，B＝20T
(1)因?yàn)榫€圈平面與磁場(chǎng)垂直，所以
ΦⅠ＝BS＝20×0.5Wb＝10Wb
(2)因?yàn)榫€圈平面與磁場(chǎng)方向夾角為60°，所以
ΦⅡ＝BSsinθ＝20×0.5×sin60°Wb＝8.66Wb.
9．如圖11所示，
圖11
一根通電直導(dǎo)線垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以導(dǎo)線截面的中心為圓心，半徑為r的圓周上有a、b、c、d四點(diǎn)，已知a點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則b、c、d三點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分別是多少？方向如何？
答案Bb＝2T，與水平方向成45°斜向右上
Bc＝2T，方向水平向右
Bd＝2T，與水平方向成45°斜向右下
解析
a、b、c、d各點(diǎn)的磁場(chǎng)均為勻強(qiáng)磁場(chǎng)與電流的磁場(chǎng)的疊加，并且電流在這四點(diǎn)所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B′大小相等，由于Ba=0，則B′=B=1T，由安培定則可知，導(dǎo)線中電流方向向外，則在b、c、d電流的磁場(chǎng)如右圖所示．
，θ=45°，即Bb與水平方向成45°斜向右上
Bc=B′+B=2T，方向水平向右
，α=45°，即Bd與水平方向成45°斜向右下
10．如圖12所示，
圖12
有一個(gè)垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.8T，磁場(chǎng)有明顯的圓形邊界，圓心為O，半徑為1cm.現(xiàn)于紙面內(nèi)先后放上圓線圈，圓心均在O處，A線圈半徑為1cm,1匝；B線圈半徑為2cm,1匝；C線圈半徑為0.5cm，1匝．問：
(1)在B減為0.4T的過程中，A和B中磁通量各改變多少？
(2)當(dāng)磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)過30°角的過程中，C中的磁通量改變多少？
答案(1)1.256×10－4Wb1.256×10－4Wb
(2)8.4×10－6Wb
解析(1)設(shè)圓形磁場(chǎng)區(qū)域的半徑為R
對(duì)線圈AΦ1＝B1πR2，Φ2＝B2πR2
磁通量的改變量：ΔΦ＝|Φ2－Φ1|
＝(0.8－0.4)×3.14×(10－2)2Wb＝1.256×10－4Wb
對(duì)BΔΦ＝|Φ2－Φ1|
＝(0.8－0.4)×3.14×(10－2)2Wb＝1.256×10－4Wb
(2)對(duì)線圈C：設(shè)C線圈的半徑為r
Φ1＝Bπr2sinθ1，Φ2＝Bπr2sinθ2
磁通量的改變量：
ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝Bπr2(sin90°－sin60°)＝8.4×10－6Wb

第4節(jié)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力
要點(diǎn)一磁場(chǎng)對(duì)電流作用探秘
1．磁場(chǎng)對(duì)電流作用的研究方法
不管是電流還是磁體，對(duì)通電導(dǎo)線的作用都是通過磁場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)的，因此必須要清楚導(dǎo)線所在位置的磁場(chǎng)分布情況，然后結(jié)合左手定則準(zhǔn)確判斷導(dǎo)線的受力情況和將要發(fā)生的運(yùn)動(dòng)，在實(shí)際操作過程中．往往采用以下幾種方法：
(1)電流元法
把整段導(dǎo)線分為多段直電流元，先用左手定則判斷每段電流元受力的方向，然后判斷整段導(dǎo)線所受合力的方向，從而確定導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向．
(2)等效法
環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個(gè)環(huán)形電流，反過來等效也成立．
2．判斷安培力的方向應(yīng)注意的問題
在解決有關(guān)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用問題時(shí)，能否正確判斷安培力的方向是解決問題的關(guān)鍵，在判定安培力的方向時(shí)要注意以下兩點(diǎn)：
(1)安培力的方向總是既與磁場(chǎng)方向垂直，又與電流方向垂直，也就是說安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)和電流所決定的平面．
(2)在具體判斷安培力的方向時(shí)，由于受到靜電力方向判斷方法的影響，有時(shí)錯(cuò)誤地認(rèn)為安培力的方向沿著磁場(chǎng)方向．為避免這種錯(cuò)誤，同學(xué)們應(yīng)該把靜電力和安培力進(jìn)行比較，搞清力的方向與場(chǎng)的方向關(guān)系及區(qū)別．
具體問題如下表：
靜電力安培力
研究對(duì)象點(diǎn)電荷電流元
受力特點(diǎn)正電荷受力方向與電場(chǎng)方向相同，負(fù)電荷相反安培力方向與磁場(chǎng)方向和電流方向都垂直
判斷方法結(jié)合電場(chǎng)線方向和電荷正、負(fù)判斷用左手定則判斷
要點(diǎn)二磁電式電流表
1．均勻輻向磁場(chǎng)
蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻地輻向分布的(如圖3－4－3所示)，不管通電線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感線平行．線圈所處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小都相同．
圖3－4－3
2．安培力力矩
當(dāng)電流通過線圈的時(shí)候，線圈上跟鐵柱軸線平行的兩邊都受到安培力，這兩個(gè)力產(chǎn)生的力矩使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺旋彈簧被扭動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，其大小隨線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角度的增大而增大．當(dāng)這種阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩增大到同安培力產(chǎn)生的使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩相平衡時(shí)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)．由轉(zhuǎn)動(dòng)角度即指針對(duì)應(yīng)刻度可以確定電流大小，由擺動(dòng)方向反映電流方向．
3．磁電式電流表的特點(diǎn)
(1)表盤的刻度均勻，θ∝I.
(2)靈敏度高，量程較小，過載能力差．
(3)滿偏電流Ig，內(nèi)阻Rg反映了電流表的最主要特性．

1.“安培定則”和“左手定則”有何區(qū)別和聯(lián)系？
(1)在適用對(duì)象上：安培定則研究電流(直流電流、環(huán)形電流、通電螺線管電流)產(chǎn)生磁場(chǎng)時(shí)，電流與其產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線二者方向的關(guān)系；左手定則研究通電導(dǎo)線(或運(yùn)動(dòng)電荷)在磁場(chǎng)中受力時(shí)，F(xiàn)、I、B三者方向的關(guān)系．
(2)在電流與磁場(chǎng)的關(guān)系上：安培定則中的“磁場(chǎng)”與“電流”密不可分，同時(shí)存在、同時(shí)消失，“磁場(chǎng)”就是電流的磁效應(yīng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)；左手定則中的“磁場(chǎng)”與“電流”可以單獨(dú)存在，“磁場(chǎng)”是外加的磁場(chǎng)，不是通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)．
(3)在因果關(guān)系上：安培定則中的“電流”是因，“磁場(chǎng)”為果，正是有了電流(直流電流、環(huán)形電流、螺線管電流)才出現(xiàn)了由該電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)；左手定則中的“磁場(chǎng)”和“電流”都是“因”，磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力是“果”，有因才有果，而此時(shí)的兩個(gè)“因”對(duì)產(chǎn)生磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)線的作用力來說缺一不可．
(4)判斷電流方向選取定則的原則：當(dāng)已知磁感線的方向，要判斷產(chǎn)生該磁場(chǎng)的電流方向時(shí)，選用安培定則判斷電流的方向；當(dāng)已知導(dǎo)體所受安培力的方向時(shí)，用左手定則判斷電流的方向．
2．應(yīng)用公式F＝BIL求安培力大小應(yīng)注意的問題
(1)B與L垂直
圖3－4－4
(2)L是有效長(zhǎng)度，如圖3－4－4所示，曲線ACB中如果有電流為I，則其所受安培力垂直AB向左，大小為F＝BIL.
(3)求通電導(dǎo)線平衡問題中所需B的最小值及方向時(shí)，先求所需安培力的最小值和方向，再由左手定則及B與I垂直的情況求出所需磁場(chǎng)的大小和方向．因B與I垂直時(shí)安培力最大，故由垂直狀態(tài)得出
圖3－4－5
的磁感應(yīng)強(qiáng)度就是最小值．如圖3－4－5所示，若使質(zhì)量為m的通電導(dǎo)體棒在光滑的斜面上保持靜止，所加的磁場(chǎng)方向垂直斜面向上時(shí)，B最小．若只要求保持靜止，則B的方向可以有無數(shù)個(gè).
一、安培力方向的判斷
【例1】如圖3－4－6所示，用兩根相同的細(xì)繩水平懸掛一段均勻載流直導(dǎo)線MN，電流I方向從M到N，繩子的拉力均為F.為使F＝0，可能達(dá)到要求的方法是()
圖3－4－6
A．加水平向右的磁場(chǎng)B．加水平向左的磁場(chǎng)
C．加垂直紙面向里的磁場(chǎng)D．加垂直紙面向外的磁場(chǎng)
答案C
解析要使繩子的拉力變?yōu)榱悖由洗艌?chǎng)后，應(yīng)使導(dǎo)線所受安培力等于導(dǎo)線的重力，由左手定則可判斷，所加磁場(chǎng)方向應(yīng)垂直紙面向里，導(dǎo)線所受安培力向上．
二、安培力的大小
【例2】一根長(zhǎng)為0.2m、電流為2A的通電導(dǎo)線，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，受到磁場(chǎng)力的大小可能是()
A．0.4NB．0.2NC．0.1ND．0
答案BCD
解析據(jù)安培力的定義，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B與通電電流I方向垂直時(shí)，磁場(chǎng)力有最大值為F＝BIL＝0.5×2×0.2N＝0.2N．當(dāng)兩方向平行時(shí)，磁場(chǎng)力有最小值為0N．隨著二者方向夾角的不同，磁場(chǎng)力大小可能在0.2N與0N之間取值.

1.在圖中，標(biāo)出了磁場(chǎng)的方向、通電直導(dǎo)線中電流I的方向，以及通電直導(dǎo)線所受安培力F的方向，其中正確的是()

答案C
2．關(guān)于磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用力(安培力)，下列說法中正確的是()
A．通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中一定受到安培力的作用
B．通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向一定跟磁場(chǎng)的方向垂直
C．通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向一定跟電流的方向垂直
D．通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向垂直于由B和I所確定的平面
答案BCD
3.
圖3－4－7
通電直導(dǎo)線A與圓形通電導(dǎo)線環(huán)B固定放置在同一水平面上，通有如圖3－4－7所示的電流時(shí)，通電直導(dǎo)線A受到水平向________的安培力作用．當(dāng)A、B中電流大小保持不變，但同時(shí)改變方向時(shí)，通電直導(dǎo)線A所受到的安培力方向水平向______．
答案右右
解析由圖可知，直導(dǎo)線A位于導(dǎo)線環(huán)B產(chǎn)生的垂直向里的磁場(chǎng)中，根據(jù)左手定則，可判斷導(dǎo)線A受到的安培力方向向右．當(dāng)A、B中的電流方向改變時(shí)，A導(dǎo)線處于導(dǎo)線B產(chǎn)生垂直向外的磁場(chǎng)中，同時(shí)導(dǎo)線A的電流方向改變，依據(jù)左手定則可以判定，A受安培力仍水平向右．
4．當(dāng)電流的方向與磁場(chǎng)的方向不垂直時(shí)，如何確定安培力的方向？試總結(jié)安培力的方向有何特點(diǎn)？
答案當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，安培力的方向仍垂直于電流與磁場(chǎng)所決定的平面，仍可用左手定則來判斷安培力的方向，只是磁感線不是垂直進(jìn)入掌心．
安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)方向和電流方向所決定的平面(即始終垂直于磁場(chǎng)的方向和電流的方向)，但磁場(chǎng)方向與電流方向不一定垂直.
題型一安培力的考查
如圖1所示，
圖1
在同一水平面的兩導(dǎo)軌相互平行，并在豎直向上的磁場(chǎng)中，一根質(zhì)量為3.6kg、有效長(zhǎng)度為2m的金屬棒放在導(dǎo)軌上，當(dāng)金屬棒中的電流為5A時(shí)，金屬棒做勻速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)金屬棒中的電流增大到8A時(shí)，金屬棒能獲得2m/s2的加速度．則磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多少？
思維步步高導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中受到幾個(gè)力的作用？當(dāng)金屬棒中的電流為5A時(shí)，金屬棒做勻速運(yùn)動(dòng)，可以得到什么結(jié)論？什么力產(chǎn)生了加速度？
解析對(duì)金屬棒進(jìn)行受力分析，利用牛頓第二定律可得：
當(dāng)金屬棒中的電流為5A時(shí)
BI1L－F阻＝0①
當(dāng)金屬棒中的電流為8A時(shí)
BI2L－F阻＝ma②
由①②整理方程組可得：
B＝ma(I2－I1)L＝3.6×2(8－5)×2T＝1.2T
答案1.2T
拓展探究如圖2所示，
圖2
原來靜止的圓形線圈通以逆時(shí)針方向的電流I.在其直徑AB上靠近B點(diǎn)放置一根垂直于線圈平面的固定不動(dòng)的長(zhǎng)直導(dǎo)線，并通以電流I′，方向如圖所示．在磁場(chǎng)力作用下，圓形線圈將怎樣運(yùn)動(dòng)？
答案繞直徑AB轉(zhuǎn)動(dòng)
解析如右圖所示，
先用安培定則確定由I′產(chǎn)生的磁場(chǎng)，在圓環(huán)電流上找出對(duì)稱的兩個(gè)點(diǎn)M、N，由左手定則，M受安培力方向垂直于紙面向里，N受到的安培力方向垂直于紙面向外，圓形線圈上的其他對(duì)稱點(diǎn)受力情況相似，故圓形線圈繞直徑AB轉(zhuǎn)動(dòng)．
①通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力的大小由電流的大小、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小、導(dǎo)線的長(zhǎng)度以及導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向的夾角幾個(gè)方面的因素決定．②通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力的方向用左手定則來進(jìn)行判斷.
題型二安培力作用下的受力平衡
如圖3所示，
圖3
一邊長(zhǎng)為h的正方形線圈A，其中電流I大小和方向(逆時(shí)針)均保持不變，用兩條長(zhǎng)度恒為h的絕緣細(xì)繩靜止懸掛于水平長(zhǎng)直導(dǎo)線CD的正下方．當(dāng)導(dǎo)線CD中無電流時(shí)，兩細(xì)繩中張力均為FT；當(dāng)通過CD的電流為i時(shí)，兩細(xì)繩中張力均降到αFT(0α1)；而當(dāng)CD上的電流為i′時(shí)，兩細(xì)繩中張力恰好為零．已知通電長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離r成反比．由此可知，CD中的電流方向、CD中兩次通入的電流大小之比ii′分別為()
A．電流方向向左
B．電流方向向右
C．電流大小之比ii′＝1＋α
D．電流大小之比ii′＝1－α
思維步步高當(dāng)無電流時(shí)，線框受力情況如何？當(dāng)通過電流之后，上下兩條邊受到的安培力的關(guān)系是什么？受到的安培力的大小和CD中電流的大小有什么關(guān)系？怎樣用公式表示這三種情況？
解析當(dāng)無電流時(shí)，繩子的拉力等于線圈重力的12，當(dāng)通過電流i時(shí)，繩子受力減小說明受到的安培力的方向向上，可判斷CD中的電流方向向左；由于線圈的上邊是下邊距離導(dǎo)線CD的距離的一半，所以受到的力是下邊的二倍，設(shè)下邊受力為F，則F＋2αFT＝mg，當(dāng)通過的電流為i′時(shí)，繩子沒有張力，設(shè)此時(shí)下邊受力為F′，則此時(shí)F′＝mg，整理可得結(jié)論．
答案AD
拓展探究如圖4所示，
圖4
在傾角為α的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒．當(dāng)導(dǎo)體棒中的電流I垂直紙面向里時(shí)，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可將導(dǎo)體棒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向在紙面內(nèi)由豎直向上逆時(shí)針至水平向左的過程中，關(guān)于B的大小的變化，正確的說法是()
A．逐漸增大B．逐漸減小
C．先減小后增大D．先增大后減小
答案C
解析通電導(dǎo)線在斜面上受到重力、支持力和磁場(chǎng)力，當(dāng)磁場(chǎng)方向豎直向上時(shí)，導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力方向水平向右．當(dāng)磁場(chǎng)方向水平向左時(shí)，磁場(chǎng)力的方向豎直向上，把重力、支持力和磁場(chǎng)力放在一個(gè)三角形中進(jìn)行研究，可知磁場(chǎng)力先減小后增大，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度先減小后增大．
通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的平衡問題的解決方法：①分析通電導(dǎo)線的受力．②分析受到的磁場(chǎng)力的方向和大?。鄹鶕?jù)受力平衡列方程式．④根據(jù)平衡條件找出各個(gè)力之間的關(guān)系，求出相關(guān)的物理量.
一、選擇題
1．如圖5所示，
圖5
在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，一根粗細(xì)均勻的通電導(dǎo)線置于水平桌面上，此時(shí)導(dǎo)線對(duì)桌面有壓力作用，要使導(dǎo)線對(duì)桌面的壓力為零，下列措施中可行的是()
A．增大電流強(qiáng)度B．減小磁感應(yīng)強(qiáng)度
C．使電流反向D．使磁場(chǎng)反向
答案A
2．如圖6所示，
圖6
A為一水平放置的橡膠盤，帶有大量均勻分布的負(fù)電荷，在圓盤正上方水平放置一通電直導(dǎo)線，電流方向如圖中所示，當(dāng)圓盤沿圖中所示方向高速繞中心軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通電直導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向是()
A．豎直向上B．豎直向下
C．水平向里D．水平向外
答案C
解析根據(jù)圓盤帶電性質(zhì)和旋轉(zhuǎn)方向，可知圓盤上方磁場(chǎng)向上，根據(jù)左手定則可知導(dǎo)線受力水平向里．
3.如下所示的四個(gè)圖中，磁感線方向或平行紙面或垂直紙面，平行于紙面的導(dǎo)體ab中通有a→b的電流，當(dāng)將ab導(dǎo)體以a端為軸，從圖示位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°角(始終在紙面內(nèi))的過程中，通電導(dǎo)體所受安培力方向不發(fā)生變化的是()
答案AB
4．如圖7所示，
圖7
兩個(gè)完全相同的線圈套在一水平光滑絕緣圓柱上，但能自由移動(dòng)，若兩線圈內(nèi)通以大小不等的同向電流，則它們的運(yùn)動(dòng)情況是()
A．都繞圓柱轉(zhuǎn)動(dòng)
B．以不等的加速度相向運(yùn)動(dòng)
C．以相等的加速度相向運(yùn)動(dòng)
D．以相等的加速度相背運(yùn)動(dòng)
答案C
解析同向環(huán)形電流間相互吸引，雖然兩電流大小不等，但據(jù)牛頓第三定律知兩線圈間相互作用力必大小相等，所以選C項(xiàng)．
5.
圖8
把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來，使它下端剛好跟杯中的水銀面接觸，并使它組成如圖8所示的電路．當(dāng)開關(guān)S接通后將看到的現(xiàn)象是()
A．彈簧向上收縮
B．彈簧被拉長(zhǎng)
C．彈簧上下跳動(dòng)
D．彈簧仍靜止不動(dòng)
答案C
解析當(dāng)彈簧在重力作用下與液面接觸后構(gòu)成回路，開關(guān)S接通螺線管每一環(huán)中電流方向同向，相互吸引而收縮，收縮后電路斷路，彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)，電路又重新接通，如此往復(fù)．
6．如圖9中①②③所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有三個(gè)通電線圈處于如下圖中所示的位置，則()
圖9
A．三個(gè)線圈都可以繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)
B．只有②中的線圈可以繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)
C．只有①②中的線圈可以繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)
D．只有②③中的線圈可以繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)
答案B
解析①線圈中導(dǎo)線受力在水平方向；②線圈中導(dǎo)線受一轉(zhuǎn)動(dòng)力矩；③線圈中導(dǎo)線不受力．
7．如圖10甲所示是磁電式電表的結(jié)構(gòu)圖，圖乙是磁極間的磁場(chǎng)分布圖，以下選項(xiàng)中正確的是()
圖10
①指針穩(wěn)定后，線圈受到螺旋彈簧的力矩與線圈受到的磁力矩方向是相反的
②通電線圈中的電流越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大
③在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，各處的磁場(chǎng)都是勻強(qiáng)磁場(chǎng)
④在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，線圈所受磁力矩與電流有關(guān)，而與所處位置無關(guān)
A．①②B．③④
C．①②④D．①②③④
答案C
解析當(dāng)阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩增大到與安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩平衡時(shí)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即兩力矩大小相等、方向相反，故①正確．磁電式電流表蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻輻向分布的，不管線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感線平行，均勻輻向分布的磁場(chǎng)特點(diǎn)是大小相等、方向不同，故③錯(cuò)，④正確．電流越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大，故②正確，故C正確．
二、計(jì)算論述題
8.
圖11
在傾角為α的光滑斜面上，置一通有電流I，長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒，如圖11所示，試問：
(1)欲使棒靜止在斜面上，外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值和方向．
(2)欲使棒靜止在斜面上且對(duì)斜面無壓力，外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向．
答案(1)mgsinαIL垂直斜面向上(2)mgIL水平向左
解析(1)棒在斜面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，故受力平衡．棒共受三個(gè)力作用：重力大小為mg，方向豎直向下；彈力垂直于斜面，大小隨磁場(chǎng)力的變化而變化；磁場(chǎng)力始終與磁場(chǎng)方向及電流方向垂直，大小隨磁場(chǎng)方向不同而改變，但由平衡條件知：斜面彈力與磁場(chǎng)力的合力必與重力mg等大反向，故當(dāng)磁場(chǎng)力方向與彈力方向垂直即沿斜面向上時(shí)，安培力最小Fmin＝mgsinα，所以B＝mgsinαIL，由左手定則知：B的方向應(yīng)垂直于斜面向上．
(2)棒靜止在斜面上，又對(duì)斜面無壓力，則棒只受兩個(gè)力作用，即豎直向下的重力mg和磁場(chǎng)力F，由平衡條件知F＝mg，且磁場(chǎng)力F豎直向上，所以BIL＝mg，故B＝mgIL，由左手定則知B的方向水平向左．

9．如圖12所示，
圖12
導(dǎo)軌間的距離L＝0.5m，B＝2T，ab棒的質(zhì)量m＝1kg，物塊重G＝3N，ab棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝10V，r＝0.1Ω，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，ab棒電阻也不計(jì)，問R的取值范圍怎樣時(shí)棒處于靜止?fàn)顟B(tài)？(g取10m/s2)
答案1.9Ω≤R≤9.9Ω
解析依據(jù)物體平衡條件可得：
恰不右滑時(shí)：G－μmg－BLI1＝0①
恰不左滑時(shí)：G＋μmg－BLI2＝0②
依據(jù)全電路歐姆定律可得：
E＝I1(R1＋r)③
E＝I2(R2＋r)④
聯(lián)立①③得：R1＝BLEG－mgμ－r＝9.9Ω
聯(lián)立②④得：R2＝BLEG＋mgμ－r＝1.9Ω
所以R的取值范圍為：1.9Ω≤R≤9.9Ω
10．如圖13是導(dǎo)軌式電磁炮實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌沿水平方向固定，其間安放金屬滑塊(即實(shí)驗(yàn)用彈丸)，滑塊可沿導(dǎo)軌無摩擦滑行，且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸．電源提供的強(qiáng)大電流從一根導(dǎo)軌流入，經(jīng)過滑塊，再?gòu)牧硪粚?dǎo)軌流回電源，滑塊被導(dǎo)軌中的電流形成的磁場(chǎng)推動(dòng)而發(fā)射．在發(fā)射過程中，該磁場(chǎng)在滑塊所在位置始終可以簡(jiǎn)化為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于紙面，其強(qiáng)度與電流的關(guān)系為B＝kI，比例常量k＝2.5×10－6T/A.
已知兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距l(xiāng)＝1.5cm，滑塊的質(zhì)量m＝30g，滑塊沿導(dǎo)軌滑行x＝5m后獲得的發(fā)射速度v＝3.0km/s(此過程視為勻加速運(yùn)動(dòng))．
圖13
(1)求發(fā)射過程中電源提供的電流是多大？
(2)若電源輸出的能量有4%轉(zhuǎn)換為滑塊的動(dòng)能，則發(fā)射過程中電源的輸出功率和輸出電壓各是多大？
答案(1)8.5×105A(2)1.0×109W1.2×103V
解析(1)由勻加速運(yùn)動(dòng)公式有
a＝v22x＝9×105m/s2
由安培力公式和牛頓第二定律，有
F＝IlB＝kI2l＝ma
因此I＝makl＝8.5×105A
(2)滑塊獲得的動(dòng)能是電源輸出能量的4%，即
PΔt×4%＝12mv2
發(fā)射過程中電源供電時(shí)間Δt＝va＝13×10－2s
所需的電源輸出功率為P＝12mv2Δt×4%＝1.0×109W
由功率P＝UI，解得輸出電壓U＝PI＝1.2×103V

第三節(jié)幾種常見的磁場(chǎng)

第三節(jié)幾種常見的磁場(chǎng)

一、教學(xué)目標(biāo)

（一）知識(shí)與技能

1．知道什么叫磁感線。

2．知道幾種常見的磁場(chǎng)（條形、蹄形，直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管）及磁感線分布的情況

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的磁場(chǎng)方向。

4．知道安培分子電流假說，并能解釋有關(guān)現(xiàn)象

5．理解勻強(qiáng)磁場(chǎng)的概念，明確兩種情形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)

6．理解磁通量的概念并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算

（二）過程與方法

通過實(shí)驗(yàn)和學(xué)生動(dòng)手（運(yùn)用安培定則）、類比的方法加深對(duì)本節(jié)基礎(chǔ)知識(shí)的認(rèn)識(shí)。

（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀

1.進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察、分析的能力.

2.培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力.

二、重點(diǎn)與難點(diǎn)：

1．會(huì)用安培定則判定直線電流、環(huán)形電流及通電螺線管的磁場(chǎng)方向.

2．正確理解磁通量的概念并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算

三、教具：多媒體、條形磁鐵、直導(dǎo)線、環(huán)形電流、通電螺線管、小磁針若干、投影儀、展示臺(tái)、學(xué)生電源

四、教學(xué)過程：

（一）復(fù)習(xí)引入

要點(diǎn)：磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向。［啟發(fā)學(xué)生思考］電場(chǎng)可以用電場(chǎng)線形象地描述，磁場(chǎng)可以用什么來描述呢？［學(xué)生答］磁場(chǎng)可以用磁感線形象地描述.-----引入新課（老師）類比電場(chǎng)線可以很好地描述電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向，同樣，也可以用磁感線來描述磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向

（二）新課講解

【板書】1．磁感線

（1）磁感線的定義

在磁場(chǎng)中畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致，這樣的曲線叫做磁感線。（2）特點(diǎn)：

A、磁感線是閉合曲線，磁鐵外部的磁感線是從北極出來，回到磁鐵的南極，內(nèi)部是從南極到北極.

B、每條磁感線都是閉合曲線，任意兩條磁感線不相交。

C、磁感線上每一點(diǎn)的切線方向都表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。

D、磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小

【演示】用鐵屑模擬磁感線的形狀，加深對(duì)磁感線的認(rèn)識(shí)。同時(shí)與電場(chǎng)線加以類比。

【注意】①磁場(chǎng)中并沒有磁感線客觀存在，而是人們?yōu)榱搜芯繂栴}的方便而假想的。

②區(qū)別電場(chǎng)線和磁感線的不同之處：電場(chǎng)線是不閉合的，而磁感線則是閉合曲線。

2．幾種常見的磁場(chǎng)

【演示】

①用鐵屑模擬磁感線的演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生直觀地明確條形磁鐵、蹄形磁鐵、通電直導(dǎo)線、通電環(huán)形電流、通電螺線管以及地磁場(chǎng)(簡(jiǎn)化為一個(gè)大的條形磁鐵)各自的磁感線的分布情況(磁感線的走向及疏密分布)。

②用投影片逐一展示:條形磁鐵（圖1）、蹄形磁鐵（圖2）、通電直導(dǎo)線（圖3）、通電環(huán)形電流（圖4）、通電螺線管以及地磁場(chǎng)(簡(jiǎn)化為一個(gè)大的條形磁鐵)（圖5）、※輻向磁場(chǎng)（圖6）、還有二同名磁極和二異名磁極的磁場(chǎng)。

（1）條形、蹄形磁鐵，同名、異名磁極的磁場(chǎng)周圍磁感線的分布情況（圖1、圖2）

（2）電流的磁場(chǎng)與安培定則

①直線電流周圍的磁場(chǎng)

在引導(dǎo)學(xué)生分析歸納的基礎(chǔ)上得出○直線電流周圍的磁感線：是一些以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓，這些同心圓都在跟導(dǎo)線垂直的平面上.（圖3）○直線電流的方向和磁感線方向之間的關(guān)系可用安培定則（也叫右手螺旋定則）來判定：用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向.

②環(huán)形電流的磁場(chǎng)

○環(huán)形電流磁場(chǎng)的磁感線：是一些圍繞環(huán)形導(dǎo)線的閉合曲線，在環(huán)形導(dǎo)線的中心軸線上，磁感線和環(huán)形導(dǎo)線的平面垂直（圖4）。［教師引導(dǎo)學(xué)生得］○環(huán)形電流的方向跟中心軸線上的磁感線方向之間的關(guān)系也可以用安培定則來判定：讓右手彎曲的四指和和環(huán)形電流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上磁感線的方向.

③通電螺線管的磁場(chǎng).

○通電螺線管磁場(chǎng)的磁感線：和條形磁鐵外部的磁感線相似，一端相當(dāng)于南極，一端相當(dāng)于北極；內(nèi)部的磁感線和螺線管的軸線平行，方向由南極指向北極，并和外部的磁感線連接，形成一些環(huán)繞電流的閉合曲線（圖5）○通電螺線管的電流方向和它的磁感線方向之間的關(guān)系，也可用安培定則來判定：用右手握住螺線管，讓彎曲四指所指的方向和電流的方向一致，則大拇指所指的方向就是螺線管的北極（螺線管內(nèi)部磁感線的方向）.③電流磁場(chǎng)（和天然磁鐵相比）的特點(diǎn)：磁場(chǎng)的有無可由通斷電來控制；磁場(chǎng)的極性可以由電流方向變換；磁場(chǎng)的強(qiáng)弱可由電流的大小來控制。

【說明】由于后面的安培力、洛倫茲力、電磁感應(yīng)與磁感應(yīng)強(qiáng)度密切相關(guān)，幾種常見磁場(chǎng)的磁感線的分布是一個(gè)非常基本的內(nèi)容，不掌握好，對(duì)后面的學(xué)習(xí)有很大影響。

3．安培分子電流假說

（1）安培分子電流假說（P92）

對(duì)分子電流，結(jié)合環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的知識(shí)及安培定則，以便學(xué)生更容易理解“它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極”，這句話；并應(yīng)強(qiáng)調(diào)“這兩個(gè)磁極跟分子電流不可分割的聯(lián)系在一起”，以便使他們了解磁極為什么不能以單獨(dú)的N極或S極存在的道理。

（2）安培假說能夠解釋的一些問題

可以用回形針、酒精燈、條形磁鐵、充磁機(jī)做好磁化和退磁的演示實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生的印象。舉生活中的例子說明，比如磁卡不能與磁鐵放在一起等等。

【說明】“假說”，是用來說明某種現(xiàn)象但未經(jīng)實(shí)踐證實(shí)的命題。在物理定律和理論的建立過程中，“假說”，常常起著很重要的作用，它是在一定的觀察、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上概括和抽象出來的。安培分子電流的假說就是在奧斯特的實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)下，經(jīng)過思維發(fā)展而產(chǎn)生出來的。

（3）磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：磁鐵和電流的磁場(chǎng)本質(zhì)上都是運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的．

4．勻強(qiáng)磁場(chǎng)

（1）勻強(qiáng)磁場(chǎng)：如果磁場(chǎng)的某一區(qū)域里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同，這個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)叫勻強(qiáng)磁場(chǎng)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線是一些間隔相同的平行直線。

（2）兩種情形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)：即距離很近的兩個(gè)異名磁極之間除邊緣部分以外的磁場(chǎng)；相隔一定距離的兩個(gè)平行線圈(亥姆霍茲線圈)通電時(shí)，其中間區(qū)域的磁場(chǎng)P92圖3.3-7，圖3.3-8。

5.磁通量

（1）定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度B與線圈面積S的乘積，叫穿過這個(gè)面的磁通量（是重要的基本概念）。

（2）表達(dá)式：φ=BS

【注意】①對(duì)于磁通量的計(jì)算要注意條件，即B是勻強(qiáng)磁場(chǎng)或可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，S是線圈面積在與磁場(chǎng)方向垂直的平面上的投影面積。

②磁通量是標(biāo)量，但有正、負(fù)之分，可舉特例說明。

（3）單位：韋伯，簡(jiǎn)稱韋，符號(hào)Wb1Wb=1T·m2

（4）磁感應(yīng)強(qiáng)度的另一種定義（磁通密度）:即B=φ/S

上式表示磁感應(yīng)強(qiáng)度等于穿過單位面積的磁通量，并且用Wb/m2做單位（磁感應(yīng)強(qiáng)度的另一種單位）。所以：1T=1Wb/m2=1N/A·m（三）小結(jié)：對(duì)本節(jié)各知識(shí)點(diǎn)做簡(jiǎn)要的小結(jié)。并要求學(xué)生課外按P93【做一做】鞏固練習(xí)1.如圖所示，放在通電螺線管內(nèi)部中間處的小磁針，靜止時(shí)N極指向右.試判定電源的正負(fù)極.解析：小磁針N極的指向即為該處的磁場(chǎng)方向，所以在螺線管內(nèi)部磁感線方向由a→b，根據(jù)安培定則可判定電流由c端流出，由d端流入，故c端為電源的正極，d端為負(fù)極.注意：不要錯(cuò)誤地認(rèn)為螺線管b端吸引小磁針的N極，從而判定b端相當(dāng)于條形磁鐵的南極，關(guān)鍵是要分清螺線管內(nèi)、外部磁感線的分布.2.如圖所示，當(dāng)線圈中通以電流時(shí)，小磁針的北極指向讀者.試確定電流方向.電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向.（四）鞏固新課（1）復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容（2）閱讀“科學(xué)漫步”（3）指導(dǎo)學(xué)生完成“問題與練習(xí)”1--4