高中物理选修3-1 第三章 教师 复习学案

第三章磁场§3.1磁现象和磁场几种常见的磁场【学习目标】磁场、磁通量、磁感线、通电直导线、通电线圈。

【自主学习】一、磁现象和磁场1、磁现象天然磁石的主要成分是，现使用的磁铁多是用、、等金属或用制成的。

天然磁石和人造磁铁都叫做，它们能吸引的性质叫磁性（。

磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最的区域叫磁极。

能够自由转动的磁体，静止时指的磁极叫做南极（S 极），指的磁极叫做北极（N极）。

2、电流的磁效应（1）自然界中的磁体总存在着个磁极，同名磁极相互，异名磁极相互。

（2）丹麦物理学家奥斯特的贡献是发现了电流的，著名的奥斯特实验是把导线沿南北方向放臵在指南针上方，通电时。

3、磁场磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用是通过发生的。

4、磁性的地球地磁南极在地理极附近，地磁北极在地理极附近。

二、几种常见的磁场1、磁感线所谓磁感线，是在磁场中画出的一些有方向的，在这些上，每一点的磁场方向都在该点的切线方向上。

磁感线的基本特性：（1）磁感线的疏密表示磁场的。

（2）磁感线不相交、不相切、不中断、是闭合曲线；在磁体外部，从指向；在磁体内部，由指向。

（3）磁感线是为了形象描述磁场而假想的物理模型，在磁场中并不真实存在，不可认为有磁感线的地方才有磁场，没有磁感线的地方没有磁场。

2、安培定则判定直线电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系时，安培定则表述为：用 握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是 的环绕方向；判定环形电流和通电螺线管的电流方向和磁感线方向之间的关系时要统一表述为：让弯曲的四指所指方向跟 方向一致，大拇指所指的方向就是环形电流或通电螺线管 磁感线的方向（这里把环形电流看作是一匝的线圈）。

3、安培分子电流假说（1）安培分子电流假说：在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流—— ，分子电流使每个物质微粒都成为微小的 ，它的两侧相当于两个 。

（2）磁现象的电本质：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由 产生的。

（3）磁性材料按磁化后去磁的难易可分 材料和 材料。

4、匀强磁场磁感应强度 、 处处相同的磁场叫匀强磁场。

匀强磁场的磁感线是一些 直线。

5、磁通量（1）定义：设在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S ，则B 与S 的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通。

（2）定义式：（3）单位： 简称 ，符号 。

1W b =1T 〃m 2（4）磁通量是标量（5）磁通密度即磁感应强度 B =S φ1T =1m A N 1m Wb2⋅=【典型例题】例1、以下说法中，正确的是 （ ）A 、磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的B 、电流与电流的相互作用是通过电场产生的C 、磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的D 、磁场和电场是同一种物质例2、如图表示一个通电螺线管的纵截面，A B C D E 在此纵截面内5个位臵上的小磁针是该螺线管通电前的指向，当螺线管通入如图所示的电流时，5个小磁针将怎样转动？例3、有一矩形线圈，线圈平面与磁场方向成 角，如图所示。

设磁感应强度为B，线圈面积为S，则穿过线圈的磁通量为多大？例4、如图所示，两块软铁放在螺线管轴线上，当螺线管通电后，两软铁将（填“吸引”、“排斥”或“无作用力”），A端将感应出极。

例5、磁铁在高温下或者受到敲击时会失去磁性，根据安培的分子电流假说，其原因是（）A、分子电流消失B、分子电流的取向变得大致相同C、分子电流的取向变得杂乱D、分子电流的强度减弱【针对训练】1、磁场的基本特性：磁场对放入其中的磁体、电流和运动电荷都有的作用。

2、磁现象的电本质：最早揭示磁现象电本质的假说是。

分子电流排列由无序变成有序称为，分子电流排列由有序变无序称为。

磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由产生的。

3、磁感线上每点的切线方向表示该点。

磁感线的定性地表示磁场强弱。

4、磁感线，在磁体（螺线管）外部由极到极，内部由S极到极。

该点与电场线不同。

磁感线。

5、若某个区域里磁感应强度大小、方向，则该区域的磁场叫做匀强磁场。

它的磁感线是的直线。

6、对于通电直导线，右手大拇指代表方向，四个弯曲的手指方向代表方向。

对于环形电流和通电螺线管，右手大拇指代表方向，四个弯曲的手指方向代表方向。

【能力训练】1、奥斯特实验说明了（）A、磁场的存在B、磁场具有方向性C、通电导线周围存在磁场D、磁体间有相互作用2、磁体与磁体间、磁体和电流间、电流和电流间相互作用的示意图，以下正确的是（）A、磁体磁场磁体B、磁体磁场电流C、电流电场电流D、电流磁场是流3、有一束电子流沿x轴正方向高速运动，如图所示，电子流在z轴上的P点处产生的磁场方向是沿（）A、y轴正方向B、y轴负方向C、z轴正方向D、z轴负方向4、在图中，P、Q是圆筒形螺线管中两根平行于轴线放臵的软铁棒，当开关S闭合时，软铁棒将（）A、静止在原来的位臵不动B、相互吸引C、相互排斥D、相互吸引在一起，同时发生转动5、根据安培假设的思想，认为磁场是由于运动电荷产生的，这种思想如果对地磁场也适用，而目前在地球上并没有发现相对地球定向移动的电荷，那么由此判断，地球应该（）A、带负电B、带正电C、不带电D、无法确定6、关于磁通量，下列叙述正确的是（）A、在匀强磁场中，穿过一个面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积B、在匀强磁场中，a线圈的面积比b线圈大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的磁通量大C、把一个线圈放在M、N两处，若放在M处时穿过线圈的磁通量比放在N处时大，则M处的磁感应强度一定比N处大D、同一线圈放在磁感应强度大处，穿过线圈的磁通量不一定大7、把一个面积为 5.0×10-2m2单匝矩形线圈放在磁感应强度为 2.0×10-2T 的匀强磁场中，当线圈平面与磁场方向垂直时，穿过线圈的磁通量是多大？8、如图所示，在条形磁铁外面套一圆环，当圆环从磁铁的N极向下平移到S极的过程中，穿过圆环的磁通量如何变化（）A、逐渐增加B、逐渐减少C、先逐渐增加，后逐渐减少D、先逐渐减少，后逐渐增大9、如图所示，在一个平面内有6根彼此绝缘的通电导线，通过的电流强度大小相等，方向如图所示中的箭头方向，I、I I、I I I、I V四个区域是面积等大的正方形，则垂直指向纸外的磁场区域是；垂直指向纸内的磁场区域是；磁感应强度为零的区域是。

10、一个单匝线圈a b c d，如图所示放臵在一个限制在一定范围内分布的匀强磁场中，已知磁感应强度为0.1T，现使线圈绕a b轴以ω=100πr a d/s匀速转动，求（1）若由图示位臵开始转动60°，则磁通量的变化量？（2）若由图示位臵开始转动30°时，磁通量的变化量多大？（3）若由图示位臵开始转动75°，磁通量的变化量多大？【学后反思】_________________________________________________________________ _______________________________________________________________。

§3.2磁感应强度、安培力【学习目标】磁感应强度、安培力的大小和方向。

【自主学习】一、磁感应强度（1）比值定义B ： 其中①导线与磁场 ，②F 为 ，③B 为导线所在处的 ④B 的大小与I 、L 、F ，由 决定。

（2）B 是矢量，计算时遵循二、安培力（1）大小：如图：一根长为L 的直导线，处于磁感应强度为B 的匀强磁场中且与B的夹角为θ，当通过电流I 时，安培力的大小可表示为F当θ=90°时，安培力最大，F m a x =当θ=0°或θ=180°时，安培力为 。

（2）方向：用左手定则判定，安培力始终垂直于 和 所决定的平面，但 和 不一定垂直。

若它二者中任一量反向，F 将 。

【典型例题】1、在纸面上有一个等边三角形A B C ，其顶点处都通有相同电流的三根长直导线垂直于纸面位臵，电流方向如图一所示，每根通电导线在三角形的中心O 产生的磁感应强度大小为B 0。

则中心O 处的磁感应强度大小为 。

图一 图二 图三 图四 图五2、在同一平面内有四根彼此绝缘通电直导线，如图二所示，四根导线中电流i 4=i 3＞i 2＞i 1，要使O 点磁场增强，则应切断哪一根导线中的电流（ ）A 、i 1B 、i 2C 、i 3D 、i 43、如图三，一通电直导线位于蹄形磁铁、磁极的正上方，当通以电流I时，试判断导线的运动情况。

4、如图四所示，A为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放臵一通电直导线，电流方向如图。

当圆盘高速绕中心轴O O′转动时，通电直导线所受磁场力的方向是（）A、竖直向上B、竖直向下C、水平向里D、水平向外5、如图五所示，两根平行放臵的导电轨道，间距为L，倾角为θ，轨道间接有电动势为E（内阻不计）的电源，现将一根质量为m、电阻为R的金属杆a b与轨道垂直放于导电轨道上，轨道的摩擦和电阻均不计，要使a b杆静止，所加匀强磁场的磁感应强度至少多大？什么方向？【针对训练】1、下列说法中正确的是（）A、电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零B、一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零C、表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值D、表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导体长度和电流乘积的比值2、在球体上分别沿经、纬两个方向互相垂直的套有两个绝缘导线环A A′和B B′，环中通有相同大小的恒定电流（如图六），则球心处磁感应强度的方向为：（A A′面水平，B B′面垂直纸面竖直）（）A、指向左上方B、指向右下方C、竖直向上D、水平向右图七图八图九3、如图八所示，原来静止的圆形通电线圈通以逆时针方向的电流I，在其直径A B上靠近B点放一根垂直于线圈平面的固定不动的长直导线，通过如图所示的方向的电流I′，在磁场力作用下圆线圈将（）A、向左运动B、向右运动C、以直径A B为轴运动D、静止不动4、质量为m的通电细杆a b臵于倾角为θ的导轨上，导轨宽度为d，杆a b与导轨间的动摩擦因数为 。

有电流时，a b恰好能在导轨上静止，如图九所示，它的四个侧视图中标出四种可能的匀强磁场方向，其中杆a b又与导轨之间的摩擦力可能为零的图是（）①（a）图②（b）图③（c）图④（d）图A、①②B、③④C、①③D、②④5、一根长度0.1米的均匀金属杆，两端焊接等长的细软导线，悬挂在同一水平的两点上，a b c d所在的区域内有一竖直方向的匀强磁场，当a b中通以如图十所示电流时，金属杆a b偏离原来的位臵到两根悬线和竖直方向的夹角为30°时保持平衡，如果金属杆a b的质量为0.0866千克，其中通过电流强度为10安，求匀强磁场的磁感应强度（g取10米/秒2）图十【能力训练】1、下列叙述正确的是（）A、放在匀强磁场中的通电导线受到恒定的磁场力B、沿磁感线方向，磁场逐渐减弱C、磁场的方向就是通电导体所受磁场力的方向D、安培力的方向一定垂直磁感应强度和直导线所决定的平面2、如图十一，O为圆心，K N、L M是半径分别为O N、O M的同心圆，若O 处垂直纸面放臵一载流直导线，电流垂直纸面向外。