2017-2018学年高中物理人教版选修3-1教学案：第三章 第1节 磁现象和磁场 含答案
高中物理选修3-1磁现象和磁场优秀教案
第三章磁场全章教学设计全章教学内容分析我们生活在磁的世界里，但是磁对我们来说，依然相当神秘。
本章从磁现象和电流磁效应导入磁场，首先介绍了磁场的性质及描述，进而研究磁场对通电导线和运动电荷的作用力。
最后介绍带电粒子在磁场中的运动。
全章的知识结构始终遵循“从充满问题的现象入手，从实验中发现本质，从本质中体会应用”这一思路。
磁场对电流的作用——安培力在本章中起着承上启下的作用，它不仅是磁场性质的重要体现，而且是学习电流表工作原理和推导洛伦兹力公式的基础，还是电磁感应动态分析的重要组成部分。
在洛伦兹力公式的处理上，教材从“磁场对电流有力的作用”和“电流是由电荷的定向移动形成的”这两个事实出发，提出磁场对运动电荷有作用力的设想，然后用实验来验证，在此基础上引入洛伦兹力概念，并借助电流的微观模型推导洛伦兹力。
一般情况下，带电粒子在磁场中的运动比较复杂，它被广泛运用于探索物质的微观结构图相互作用并且在现代科技中有着广泛的应用。
教材结合显像管、质谱仪、回旋加速器应用实例主要介绍了带电粒子垂直进入匀强磁场中的匀速圆周运动，旨在让学生掌握粒子运动与控制的研究方法。
课标要求1．内容标准(1)列举磁现象在生活和生产中的应用。
了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。
关注与磁相关的现代技术发展。
例1：观察计算机磁盘驱动器的结构，大致了解其工作原理。
(2)了解磁场，知道磁感应强度和磁通量。
会用磁感线描述磁场。
例2：了解地磁场的分布、变化，及其对人类生活的影响。
(3)会判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向。
(4)通过实验认识安培力，会判断安培力的方向。
会计算匀强磁场中安培力的大小。
例3：利用电流天平或其他简易装置，测量或比较磁场力。
例4：了解磁电式电表的结构和工作原理。
(5)通过实验认识洛伦兹力。
会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。
了解电子束的磁偏转原理及其在科学技术中的应用。
例5：观察阴极射线在磁场中的偏转。
高中物理第三章磁场3.1磁现象和磁场教学设计选修3_1
磁现象和磁场一、设计思想1．设计思想：这是磁场章节的第一节课，教学过程应重在显示学生对磁这一知识的了解和对磁知识的生活的体验。
采用以问题为主线、实验为基础的教学策略，引导学生通过实验形成对磁现象的认识；让学生在获得知识的同时，体验科学探究过程，了解科学研究方法，发展探索自然的兴趣与热情，培养实验探究能力和交流协作能力。
2．理论依据：探究教学理论、《物理课程标准》中的课程基本理念和科学探究及物理实验能力要求。
3．设计特色：本节课是以实验设计和实验操作为主的探究教学，充分重视情景、问题、体验、合作、自主、交流，既有实验现象的观察，又有分析、推理的的过程。
还要将实验现象与分析、推理结合起来，既有学生的实验设计过程，又有教师的演示过程，实验手段多样。
给教师和学生提供了广阔的动手、动脑和发挥才智的天地。
另外本设计注意应用多媒体手段，将大量的图片、影象资料传递给学生，让学生了解中国古代对地磁的应用及其它天体磁场的认识。
二、教材分析磁现象和磁场是新教材中磁场章节的第一节课，从整个章节的知识安排来看，本节是此章的知识预备阶段，是本章后期学习的基础，是让学生建立学习磁知识兴趣的第一课，也是让学生建立电磁相互联系这一观点很重要的一节课，为以后学习电磁感应等知识提供铺垫。
整节课主要侧重要学生对生活中的一些磁现象的了解如我国古代在磁方面所取得的成就、生活中熟悉的地磁场和其他天体的磁场（太阳、月亮等），故本节课首先应通过学生自己总结生活中与磁有关的现象。
电流磁效应现象和磁场对通电导线作用的教育是学生树立起事物之间存在普遍联系观点的重要教学点，是学生在以后学习物理、研究物理问题中应有的一种思想和观点。
三、学情分析磁场的基本知识在初中学习中已经有所接触，学生在生活中对磁现象的了解也有一定的基础。
但磁之间的相互作用毕竟是抽象的，并且大部分学生可能知道电与磁的联系，但没有用一种普遍联系的观点去看电与磁的关系，也没有一种自主的能力去用物理的思想推理实验现象和理论的联系。
人教版高中物理选修(3-1)-3.1《磁现象和磁场》教学设计
《磁现象和磁场》教学设计一、教学分析本节内容重点是电流的磁效应和磁场概念的形成，可以结合演示实验，对知识复习概括并从科学与人文两个角度提升认识，为后续学习打下基础。
教材利用文本材料例如“指南针与郑和下西洋”说明我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响；通过“地球磁场与古地质学”，使学生了解“地磁异常”的现象。
电流磁效应的发现是一个划时代的发现。
奥斯特的发现使人们进一步深入了解自然界的相互联系。
同时，这段科学史也是科学思维中传统与创新交锋和突破的生动事例，它同时还展示了创新思维的重要性和时代局限性对创新的羁绊。
二、教学目标1、了解电流的磁效应。
了解电流磁效应的发现过程，体会奥斯特发现的重要意义。
2、知道磁场的基本特性。
了解地球的磁场。
3、了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。
关注磁现象在生活和生产中的应用。
4、知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的。
三、教学重点难点重点：电流的磁效应和磁场概念的形成。
难点：磁场的物质性和基本性质。
突破：在复习初中知识的基础上，首先形成磁场的概念，以与电场类比的形式使学生形成磁场的概念并理解磁场的基本性质是对放入其中的磁极和电流有力的作用，以及它们之间的作用靠磁场发生的。
教学方法与手段：利用演示实验，使学生首先在感官上感知磁场的存在，磁场对磁极作用的存在，以及磁场对电流作用的存在。
在复习初中知识的基础上，形成磁场的概念，引导学生理解磁场的物质性。
引导学生阅读教材，掌握知识。
利用类比法、实验法、比较法引导学生进行分类阅读、讨论。
并引导学生观察了解磁现象在日常生活中的应用。
四、课前准备教学媒体：条形磁铁、蹄形磁铁、铁架台、线圈、干电池、直导线、大磁针、小磁针若干、PPT多媒体课件、实物投影仪等。
知识准备：磁极、磁极之间的相互作用等知识。
课时安排：1课时五、教学过程1、导入新课教学任务：创设情景，导入新课师生活动：通过小魔术——干簧管实验，引导学生思考生活中的有关磁现象。
2017-2018学年高中物理人教版选修3-1学案：3.4通电导线在磁场中受到的力 Word版含答案
4 通电导线在磁场中受到的力学习目标1.知道安培力的概念.2.会用左手定则判定安培力的方向.3.知道安培力的表达式,会计算匀强电场中安培力的大小.4.知道磁电式电流表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向的基本原理.自主探究1.安培力的方向(1)人们把通电导线在磁场中受的力称为.(2)通电导线在磁场中所受安培力的方向,与电流、磁感应强度的方向都.(3)左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平面内.让磁感线从进入,并使四指指向的方向,这时所指的方向就是通电导线的磁场中所受安培力的方向.(4)通过实验可得出,平行通电直导线之间有相互作用力,同向电流,异向电流.2.安培力的大小(1)垂直于磁场B放置的通电导线,公式.(2)当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时,公式F= .3.磁电式电流表(1)磁电式电流表的原理是的关系.(2)磁电式仪表的构造特点:构造磁铁、放在磁铁两极之间的线圈、螺旋弹簧、指针、极靴、刻度盘.特点两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱,使极靴与圆柱间的磁场都沿方向,使线圈平面都与磁场方向,使表盘刻度.(3)线圈偏转的θ越大,被测电流就越大,据线圈偏转的,可以知道被测电流的方向.合作探究一、安培力的方向1.安培力的方向与哪些因素有关?【演示1】按照教材第81页图3.1-3所示进行实验.观察演示实验:①调换磁铁两极的位置来改变磁场的方向.现象:.②改变电流方向.现象:.结论:.左手定则的内容:.针对训练1.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向.2.通电直导线间的作用力方向如何呢?【演示2】如教材第92页图3.4-3.思考2:当AB、CD通反向电流时,作用力方向如何?二、安培力的大小当磁感应强度B的方向与导线方向成夹角θ时,导线受的安培力多大呢? 公式:B⊥I时,F= .B∥I时,F= .B与I夹角θ时,F= .针对训练2.将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中,电流与磁场的方向如图所示,已知磁感应强度为1 T.试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向.三、磁电式电流表(1)磁电式电流表的工作原理是什么?(2)电流表主要由哪几部分组成?电流表由、、铁芯、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成.(3)电流表中磁场的分布有何特点呢?课堂检测1.下列四图中的通电导线在磁场中受力分析正确的是()2.把一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中,图中能够正确反映各量之间关系的是()3.如图所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根长直导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向里的电流,用F N表示磁铁对桌面的压力,用F f表示桌面对磁铁的摩擦力,导线中通电后与通电前相比较()A.F N减小,F f=0B.F N减小,F f≠0C.F N增大,F f=0D.F N增大,F f≠04.如图甲所示是磁电式电流表的结构图,图乙是磁极间的磁场分布图,以下说法中正确的是()①通电线圈中的电流越大,螺旋弹簧形变就越大②通电线圈中的电流越大,电流表指针偏转的角度也越大③在线圈转动的范围内,各处的磁场都是匀强磁场④磁电式电流表的优点是灵敏度高可以测弱电流A.①②B.③④C.①②④D.①②③④5.一根容易形变的弹性导线,两端固定.导线中通有电流,方向如图中箭头所示.当没有磁场时,导线呈直线状态;当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时,描述导线状态的四个图中正确的是()6.如图所示,一根长度为L、质量为m的导线AB,用软导线悬挂在方向水平的磁感应强度为B的匀强磁场中,现要使悬线张力为零,则AB导线通电方向怎样?电流大小是多少?7.如图所示,PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨,相距1 m,导体棒ab跨放在导轨上,导体棒的质量m=0.2 kg,导体棒的中点用细绳经滑轮与物体相连,物体质量M=0.3 kg,导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5.匀强磁场的磁感应强度B=2 T,方向竖直向下,为了使物体匀速上升,应在导体棒中通入多大的电流?方向如何?。
高中物理人教版选修3-1第三章磁场3.几种常见的磁场含答案解析
关于加快推进生态省建设全面提升生态文明水平的意见中共江苏省委江苏省人民政府(2010年11月18日)为深入贯彻落实科学发展观，切实转变经济发展方式，提升生态文明水平，努力实现“两个率先”奋斗目标，现就加快推进生态省建设提出以下意见。
一、加快推进生态省建设的重要性和紧迫性(一)加快推进生态省建设是落实科学发展观、建设生态文明的重大举措。
深入贯彻落实科学发展观，建设生态文明，是党的十七大对全面建设小康社会提出的新要求。
生态文明是继工业文明之后更高级的文明形态，是人类社会发展的必然趋势。
推进生态文明建设，既是一个长期的历史过程，也是一项紧迫的现实任务，客观上要求我们以生态省建设为载体，加大环境保护和生态建设力度，大力建设资源节约型和环境友好型社会，加快形成符合生态文明要求的生产方式、生活方式和消费模式，推动省域范围内经济社会和生态环境协调发展。
(二)加快推进生态省建设是实现“两个率先”、建设美好江苏的重要任务。
率先全面建成小康社会、率先基本实现现代化，不仅要求经济社会发展的率先，而且要求生态文明建设的率先。
江苏跨江滨海，平原辽阔，水网密布，湖泊众多，具有良好的自然禀赋和生态条件。
近年来，在经济持续快速发展的同时，生态省建设取得积极进展，循环经济试点逐步扩大，节能减排工作扎实推进，重点流域治理深入开展，资源利用水平显著提高，生态建设和修复得到加强，国家生态市、环保模范城市、国家节水型社会建设示范市和绿化模范城市数量位居全国前列。
江苏完全有基础、有能力、有条件在全国率先基本建成生态省，走出一条生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。
(三)加快推进生态省建设是优化经济结构、转变发展方式的迫切需要。
建设生态文明，实现永续发展，根本出路在于加快转变发展方式，推动经济转型升级。
目前，我省总体上处于工业化、城市化加速推进的阶段，经济发展方式尚未根本转变，经济社会发展和资源环境约束的矛盾日益突出，节能减排的任务十分艰巨，加强生态文明建设、增强可持续发展能力刻不容缓。
人教版选修3-1第三章第1节《磁现象和磁场》教学设计
《磁现象和磁场》教学设计东华中学董名英【教学目标】一、知识与技能：理解掌握磁场的性质，会画磁感线。
二、过程与方法：恰当的运用类比来让学生理解新知识，用实验进行探究总结，化无形为有形，化空泛为具体，把知识落实到点上。
三、情感态度价值观：培养学生勤于思考善于思考的习惯，拥有实事求是，尊重自然规律的科学态度，不怕困难勇于探究的信心和决心，产生将科学服务于人类的意识和行动，拥有振兴中华的使命感和责任感。
【教学重点】理解掌握磁场。
【教学难点】如何认识磁场的存在，同时怎样把无形的磁场转化成有形的研究对象。
【教学方法】本节课采用实验探究法，启发式教学法，以合作学习和探究性学习为主。
【教学准备】吹风机、布条、条形磁铁、磁针、铜、铝、铁、钢钉、大头针、橡皮筋、铁屑、牙签筒（用来装铁屑）、摆放小磁针的小底座、实验纸板、自制的内部具有磁铁的“地球”。
【教学过程】教学过程教师活动学生活动设计意图创设问题情境，导入新课。
老师做演示实验，具有磁铁的小车靠近磁铁就会运动起来，不让学生看到磁铁，给学生猜想为什么小车会运动，从而导入新课。
观察显现并且进行思考回答。
目的是调动学生学习积极性。
新课教学1、回顾小学学习过的关于磁的知识。
2、让学生通过实验来回顾磁铁的性质（条形磁铁做实验，用磁铁吸引一个小实验盒中的铁、铝、镍、橡皮筋、钢钉、大头针等）提问：*磁铁能吸引什么？*磁铁各处的吸引力大小是否一样？*铁和钢靠近磁铁后有何性质，是否具有磁性？*指南针能指南北，实验中看看磁铁是否能指南北？3、归纳出磁性，磁极和磁化的概念。
（也就是简单的表面磁现象）4、指南针可以指南北，我们实验中的磁铁做出来的是不是在指南北啊？做实验指南北，该如何改进实验器材？把磁铁做成磁针，放在几乎没有摩擦力的支架上，红端总是指向北方，叫做北极，白端总指向南方，叫做南极。
5、引导学生思考为什么指南针能指南北。
用指南针演示指南北，指南针指南北有条件：不受到别的外界因素的干扰。
人教版高中物理-有答案-人教版物理选修3-1第三章第1节：磁现象和磁场
人教版物理选修3-1第三章第1节：磁现象和磁场一、选择题。
1. 在安培时代，关于验证“电流磁效应”设想的实验中，下列说法正确的是（）A.奥斯特原来受“纵向力”的局限，把磁针放在通电导线的延长线上，磁针没有发生偏转，这说明了电流没有磁效应B.奥斯特某一次实验中偶然把磁针放在“沿南北放置的通电导线”上方，磁针发生了偏转，这说明了电流的磁效应C.安培等人把通有同向电流的两根导线平行放置，发现两根通电导线相吸，这不属于电流的磁效应D.把磁针放在通电螺线管中，磁针发生了偏转，这不属于电流的磁效应2. 为了判断一根钢锯条是否有磁性，某同学用它的一端靠近一个能自由转动的小磁针，下列给出了几种可能产生的现象及相应的结论，其中正确的是（）A.若小磁针的一端被推开，则锯条一定有磁性B.若小磁针的一端被吸引过来，则锯条一定有磁性C.若小磁针的一端被吸引过来，则锯条一定没有磁性D.若小磁针的一端被推开，不能确定锯条是否有磁性3. 中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也．”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布如图所示．结合上述材料，下列说法正确的是（）A.地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B.地球内部也存在磁场，地磁南极在地理南极附近C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D.在赤道位置放置一枚小磁针，静止时小磁针N极指向地理的南极4. 指南针是我国古代的四大发明之一．司南是春秋战国时期发明的一种指南针，如图所示，它由青铜盘和磁勺组成，磁勺放置在青铜盘的中心，可以自由转动．由于受地磁场作用，司南的磁勺尾静止时指向南方．下列说法中正确的是（）A.磁勺能够指示方向，是利用了地磁场对磁勺的作用B.磁勺的指向不会受到附近磁铁的干扰C.磁勺的指向不会受到附近铁块的干扰D.磁勺的N极位于司南的磁勺尾部5. 磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是（）A.磁体的吸铁性B.磁极间的相互作用规律C.电荷间的相互作用规律D.磁场具有方向性二、多选题。
高中物理选修3-1精品教案：3.1 磁现象和磁场 教学设计(2)
3.1 磁现象和磁场教学目标1．了解磁现象。
了解电流磁效应的发现过程，体会奥斯特发现的重要意义。
2．知道磁场的基本特性。
了解地球的磁场。
3．了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。
关注磁现象在生活和生产中的应用。
4．知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的。
教学重点难点重点：电流的磁效应和磁场概念的形成。
难点：磁场的物质性和基本性质。
突破：在复习初中知识的基础上，首先形成磁场的概念，以与电场类比的形式使学生形成磁场的概念并理解磁场的基本性质是对放入其中的磁极和电流有力的作用，以及它们之间的作用靠磁场传递的性质。
教学过程一、磁现象师生活动：介绍人类对磁现象的认识过程和我国古代对磁现象的研究、指南针的发明和作用来认识磁现象：郑和下西洋是靠的指南针来确定方向，其实关于磁性的问题，我国在很早的时候就有了记载，早在春秋战国时代就有了关于磁石的记载和描述；到了东汉时代我国就有了“司南”的记载，这是公认的最早的磁性指南的工具。
指南针是我国古代的四大发明之一。
问题1：天然磁石的主要成分是什么？永磁体吸引铁质物体的性质叫磁性。
问题2：什么是永磁体、磁性和磁极？磁体有几个磁极，如何规定的？磁性最强的区域就是磁极。
阅读教材得到：磁性、磁体、磁极等概念：(板书)能吸引铁质物体的性质叫磁性。
具有磁性的物体叫磁体，包括天然磁石和人造磁铁。
(永磁体)磁体中磁性最强的区域叫磁极，且同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引。
交流讨论：教师引导：在很久远的时候，我们的祖先就知道利用磁性了，而现在磁现象也是广泛应用于我的生活中，同学们想一想，在你的周围有哪些是关于磁的应用？日常生活中，磁的应用会给我们带来方便。
例如，在柜门上安装“门吸”能方便地把柜门关紧；把螺丝刀做成磁性刀头，可以像手一样抓住需要安装的铁螺钉，还能把掉在狭缝中的铁螺钉取出来。
请你关注自己的生活，看看哪些地方应用磁性可以带来方便。
人教版高中物理选修3-1 第三章 磁场 测试含答(详细解析)
绝密★启用前人教版高中物理选修3-1 第三章磁场测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分第Ⅰ卷一、单选题(共15小题,每小题4.0分,共60分)1.如图所示，四边形的通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到磁场力的合力()A．竖直向上B．方向垂直于ad斜向上C．方向垂直于bc斜向上D．为零2.如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ，如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是()A．棒中的电流变大，θ角变大B．两悬线等长变短，θ角变小C．金属棒质量变大，θ角变大D．磁感应强度变大，θ角变小3.如图是电磁铁工作原理的示意图，由线圈、电源、开关和滑动变阻器等器材组成，P为滑动变阻器的滑片．闭合S，铁钉被吸附起来．下列分析正确的是()A．增加线圈匝数，被吸附的铁钉减少B．调换电源正负极，铁钉不能被吸附C．P向a端移动，被吸附的铁钉增多D．P向b端移动，被吸附的铁钉增多4.如图所示，A为一水平放置的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图，当圆盘沿图中所示方向高速绕中心轴OO′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.关于磁感线的描述，下列哪些是正确的()A．磁感线从磁体的N极出发到磁体的S极终止B．自由转动的小磁针放在通电螺线管内部，其N极指向螺线管的南极C．磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向D．通电直导线的磁感线分布是以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组等间距同心圆6.如图所示，在水平直导线正下方，放一个可以自由转动的小磁针. 现给直导线通以向右的恒定电流，不计其他磁场的影响，则()A．小磁针保持不动B．小磁针的N将向下转动C．小磁针的N极将垂直于纸面向里转动D．小磁针的N极将垂直于纸面向外转动7.运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用，运动方向会发生偏转，这一点对地球上的生命来说有十分重要的意义．从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，称为宇宙射线，在射向地球时，由于地磁场的存在，改变了带电粒子的运动方向，对地球起到了保护作用．如图所示为地磁场对宇宙射线作用的示意图．现有来自宇宙的一束质子流，以与地球表而垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这束质子在进入地球周围的空间将（）A．竖直向下沿直线射向地面B．向东偏转C．向西偏转D．向北偏转8.一根通有电流强度为I的直铜棒MN，用软导线挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向、电流方向如图所示，此时悬线中的张力大于零而小于直铜棒的重力．下列哪些情况下，悬线中的张力可能等于零()A．不改变电流方向，适当减小电流的大小B．不改变电流方向，适当增加电流的大小C．不改变电流方向，适当减小磁感应强度BD．使原来的电流反向，适当减小磁感应强度B9.利用质谱仪可以分析同位素，如图所示，电荷量均为q的同位素碘131和碘127质量分别为m1和m2，从容器A下方的小孔S1进入电势差为U的电场，初速度忽略不计，经电场加速后从S2射出，垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上．则照相底片上碘131和碘127与S2之间的距离之比为()A．B．C．D．10.如图所示，一足够长的直角绝缘粗糙斜面静止放置在水平地面上，一质量为m的物体从斜面顶端由静止开始下滑．现给物体带上一定量的正电荷，且保证物体所带电荷量保持不变，在空间中加入垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度B随时间逐渐增大，物体在斜面上下滑的过程中，斜面相对地面一直保持静止，则下列说法中正确的是()A．物体一直沿斜面向下做加速运动B．斜面与地面间的静摩擦力始终保持不变C．斜面相对地面一直有水平向右的运动趋势D．地面对斜面的静摩擦力方向先水平向左后水平向右11.如图所示，无限长导线，均通以恒定电流I.直线部分和坐标轴接近重合，弯曲部分是以坐标原点O为圆心的相同半径的一段圆弧，已知直线部分在原点O处不形成磁场，则选项图中O处磁感应强度和题图中O处磁感应强度相同的是()A．B．C．D．12.如图所示，平行板电容器内存在匀强电场，电容器下极板下方区域存在一定宽度的匀强磁场．质量相等的一价和三价正离子从电容器上极板进入电场(初速度可忽略不计)．经电场加速后，穿过下极板进入匀强磁场区域，已知一价正离子从磁场边界射出时速度方向偏转了30°，则一价正离子和三价正离子在磁场中运动的半径之比及速度方向偏转的角度之比分别为()A．∶11∶2B． 3∶11∶2C． 1∶1∶3D． 2∶31∶13.一直导线中通以恒定电流置于匀强磁场中，关于直导线中的电流方向、磁场方向和直导线所受安培力方向三者间的关系，下列说法正确的是()A．当安培力和电流方向一定时，磁场方向就一定B．当安培力和磁场方向一定时，电流方向就一定C．当磁场方向和电流方向一定时，安培力方向就一定D．电流方向、磁场方向、安培力方向三者必定两两垂直14.在国际单位制中，“安培”的定义是：截面可忽略的两根相距1 m的无限长平行直导线内通以等量恒定电流时，若导线间相互作用力在每米长度上为2×10－7N，则每根导线中的电流为I“安培”，由此可知，在距离通以1 A电流的无限长直导线1 m处的磁感应强度的大小为()A． 1 TB． 2×10－7TC． 1×10－7TD． 4×10－7T15.王爷爷退休后迷上了信鸽比赛，他饲养的信鸽小雪通体雪白，血统优秀，多次在“放飞—返回”比赛中获第一名．不知道让多少人羡慕！王爷爷也很得意，为奖励小雪，王爷爷给它戴上一个非常漂亮的磁性头套．这样做对小雪在比赛中将()A．不会影响它的导航B．不利于它的导航C．有助于它的导航D．不能确定是否会最影响它的导航第Ⅱ卷二、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)16.霍尔元件可以用来检测磁场及其变化．图甲为使用霍尔元件测量通电直导线产生磁场的装置示意图．由于磁芯的作用，霍尔元件所处区域磁场可看作匀强磁场，直导线通有垂直纸面向里的电流，测量原理如图乙所示，霍尔元件前、后、左、右表面有四个接线柱，通过四个接线柱可以把霍尔元件接入电路，所用器材已在图中给出，部分电路已经连接好．(1)制造霍尔元件的半导体参与导电的自由电荷带负电，电流从乙图中霍尔元件左侧流入，右侧流出，霍尔元件________(填“前表面”或“后表面”)电势高；(2)在图乙中画线连接成实验电路图；(3)已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为e，霍尔元件的厚度为h，为测量霍尔元件所处区域的磁感应强度B，还必须测量的物理量有________(写出具体的物理量名称及其符号)，计算式B＝________.三、计算题(共3小题,每小题10.0分,共30分)17.如图所示, 匀强磁场的磁感应强度方向竖直向上，一倾角为α=的光滑斜面上,静止一根长为L=1 m，重G=3 N，通有电流I=3 A的金属棒.求：（1）匀强磁场的磁感应强度大小；（2）导体棒对斜面的压力大小.18.如图所示，两根倾斜直金属导轨MN、PQ平行放置，它们所构成的轨道平面与水平面之间的夹角θ＝37°，两轨道之间的距离L＝0.50 m．一根质量m＝0.20 kg的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，且接触良好，整套装置处于与ab棒垂直的匀强磁场中．在导轨的上端接有电动势E＝36 V、内阻r＝1.6 Ω的直流电源和电阻箱R.已知导轨与金属杆的电阻均可忽略不计，sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，重力加速度g＝10 m/s2.(1)若金属杆ab和导轨之间的摩擦可忽略不计，当电阻箱接入电路中的电阻R1＝2.0 Ω时，金属杆ab静止在轨道上．①如果磁场方向竖直向下，求满足条件的磁感应强度的大小；②如果磁场的方向可以随意调整，求满足条件的磁感应强度的最小值及方向；(2)如果金属杆ab和导轨之间的摩擦不可忽略，整套装置处于垂直于轨道平面斜向下、磁感应强度大小B＝0.40 T的匀强磁场中，当电阻箱接入电路中的电阻值R2＝3.4 Ω时，金属杆ab仍保持静止，求此时金属杆ab受到的摩擦力F f大小及方向．19.如图所示，在直角坐标系的原点O处有一放射源，向四周均匀发射速度大小相等、方向都平行于纸面的带电粒子．在放射源右边有一很薄的挡板，挡板与xOy平面交线的两端M、N与原点O 正好构成等腰直角三角形．已知带电粒子的质量为m，带电量为q，速度为，MN的长度为L．（不计带电粒子的重力）（1）若在y轴右侧加一平行于x轴的匀强电场，要使y轴右侧所有运动的粒子都能打到挡板MN 上，则电场强度E0的最小值为多大？在电场强度为E0时，打到板上的粒子动能为多大？（2）若在整个空间加一方向垂直纸面向里的匀强磁场，要使板右侧的MN连线上都有粒子打到，磁场的磁感应强度不能超过多少？（用m、、q、L表示）若满足此条件，放射源O向外发射出的所有带电粒子中有几分之几能打在板的左边？答案解析1.【答案】D【解析】若通以逆时针方向的电流，根据左手定则可知：各边所受的安培力如图所示：由公式F＝BIL得出各边的安培力的大小，从而得出安培力大小与长度成正比，因而两直角边的安培力与斜边的安培力等值反向．所以线圈所受磁场力的合力为零．故D正确，A、B、C错误．2.【答案】A【解析】导体棒受力如图所示，A、棒中电流I变大，θ角变大，故A正确；B、两悬线等长变短，θ角不变，故B错误；C、金属棒质量变大，θ角变小，故C错误；D、磁感应强度变大，θ角变大，故D错误；故选A．3.【答案】C【解析】当增加线圈的匝数时，导致线圈的磁场增加，则被吸附的铁钉增多，故A错误；当调换电源正负极，导致线圈的磁性方向相反，但仍有磁性，因此铁钉仍能被吸附，故B错误；当P向a 端移动，导致电路中电流增大，那么被吸附的铁钉增多，若P向b端移动，电路中电流减小，则被吸附的铁钉减少，故C正确，D错误．4.【答案】C【解析】橡胶盘带负电荷转动后产生环形电流，由左手定则可以确定导线受力方向为水平向里．5.【答案】C【解析】磁感线在磁体的内部从S极指向N极，在磁体的外部从N极指向S极，A错误；在磁体内部的小磁针的N极指向磁体的N极，B错误；磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，C正确；通电直导线的磁感线分布是以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组不等间距同心圆，D错误．6.【答案】C【解析】由安培定则知，通电直导线在下方产生的磁场方向垂直纸面向里，而磁场方向即小磁针静止时N极指向，故小磁针N极会垂直纸面向里转动，选项C正确，其余错误．7.【答案】B【解析】质子流的方向从上而下射向地球表面，地磁场方向在赤道的上空从南指向北，根据左手定则，洛伦兹力的方向向东，所以质子向东偏转，故B正确，A、C、D错误．8.【答案】B【解析】铜棒开始受重力、向上的安培力、软导线的拉力处于平衡．不改变电流方向，适当减小电流的大小，根据F＝BIL知，安培力减小，则悬线的张力变大．故A 错误．不改变电流方向，适当增加电流的大小，根据F＝BIL知，安培力增大，则悬线的张力会变为零．故B正确．不改变电流的方向，适当减小磁感应强度，根据F＝BIL知，安培力减小，悬线的张力变大．故C错误．使原来电流反向，安培力反向，则拉力增大．故D错误．9.【答案】C【解析】由洛伦兹力提供向心力，粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为R，则有：Bqv＝m即由此可得R＝它们的距离之比为，故C正确，ABD错误．10.【答案】C【解析】物体带正电，因下滑产生速度，根据左手定则可知受到洛伦兹力垂直斜面向下，导致压力增大，小物块受到的摩擦力增大，则当滑动摩擦力等于重力的下滑分力后，随磁感应强度的增大，洛伦兹力增大，则物体做减速运动，故A错误；以物块和斜面组成的整体为研究对象，由于开始时物块沿斜面向下做加速运动，所以可知，整体沿水平方向必定受到地面向左的摩擦力，而由A的分析可知，物块速度增大时受到的洛伦兹力增大，则根据受力分析可知物块受到斜面的支持力增大，受到的摩擦力逐渐增大，所以摩擦力由于支持力的合力一定增大；根据摩擦力与支持力的关系f＝μF N可知，摩擦力与支持力的合力的方向不变．然后根据牛顿第三定律可知，物块对斜面的压力与摩擦力的合力也方向不变，大小随物块速度的增大而增大，以斜面为研究对象，开始时受到竖直向下的重力、地面的竖直向上的支持力、物块对斜面的压力与摩擦力、地面对斜面的摩擦力，物块对斜面的压力与摩擦力的合力方向不变，大小随物块速度的增大而增大，则该力沿水平方向的分量随物块速度的增大而增大，根据沿水平方向受力平衡可知，地面对斜面的摩擦力也一定方向不变，始终向左，大小随物块速度的增大而增大，故B、D错误，C正确．11.【答案】A【解析】由题意可知，题图中O处磁感应强度的大小是其中一段在O点的磁场大小2倍，方向垂直纸面向里；A图中根据右手螺旋定则可知，左上段与右下段的通电导线产生的磁场叠加为零，则剩余的两段通电导线产生的磁场大小是其中一段的在O点磁场的2倍，且方向垂直纸面向里，故A正确；同理，B图中四段通电导线在O点的磁场是其中一段在O点的磁场的4倍，方向是垂直纸面向里，故B错误；由上分析可知，C图中右上段与左下段产生磁场叠加为零，则剩余两段产生磁场大小是其中一段在O点产生磁场的2倍，方向垂直纸面向外，故C错误；与C选项分析相同，D图中四段在O点的磁场是其中一段在O点产生磁场的2倍，方向垂直纸面向外，故D错误．12.【答案】A【解析】离子在电场中加速，根据动能定理得，qU＝mv2，在磁场中做匀速圆周运动时：qvB＝m，解得：R＝，又m1∶m2＝1∶1，q1∶q2＝1∶3，则R1∶R2＝∶1.设磁场区域的宽度为d，离子从磁场边界射出时速度方向偏转的角度为θ，则有sinθ＝，因为R1∶R2＝∶1，θ1＝30°，则有＝解得：θ2＝60°，则θ1∶θ2＝1∶2，故A正确，B、C、D错误．13.【答案】C【解析】根据左手定则可知，安培力方向与磁场和电流组成的平面垂直，即与电流和磁场方向都垂直，那么安培力方向始终垂直于通电直导线与磁场所决定的平面，故A、B、D错误，C正确．14.【答案】B【解析】由题知：将其中一根导线看作场源电流，另一根看作是电流元，电流元的电流为1 A，长度为L＝1 m，所受磁场力大小为F＝2×10－7N，则在距离通以1 A电流的无限长直导线1 m处的磁感应强度的大小为B＝＝2×10－7T.15.【答案】B【解析】鸽子体内有某种磁性物质，它能借助地磁场辨别方向，由题意知，给信鸽戴上一个非常漂亮的磁性头套，由此可见，小磁铁产生的磁场干扰了信鸽的飞行方向，从而不能辨别方向．.故B正确，A、C、D错误．16.【答案】(1)前表面(2)如解析图所示(3)电压表读数U，电流表读数I【解析】(1)磁场由通电直导线产生，根据安培定则，霍尔元件处的磁场方向向下；霍尔元件内的电流向右，根据左手定则，安培力向内，载流子是负电荷，故后表面带负电，前表面带正电，故前表面电势较高．(2)变阻器控制电流，用电压表测量电压，电路图如图所示：(3)设前、后表面的距离为d，最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，有：q＝qvB根据电流微观表达式，有：I＝neSv＝ne(dh)v联立解得：B＝故还必须测量的物理量有：电压表读数U，电流表读数I.17.【答案】（1）T（2）6 N【解析】（1）由左手定则知金属棒受水平向右的安培力，对金属棒进行受力分析，运用合成法，如图:由平衡条件得：F安=BIL=G tanα则（2）由上图，根据三角函数关系知：18.【答案】(1)①0.30 T②0.24 T垂直于轨道平面斜向下(2)0.24 N沿轨道平面向下【解析】(1)①设通过金属杆ab的电流为I1，根据闭合电路欧姆定律可知：I1＝E/(R1＋r)设磁感应强度为B1，由安培定则可知金属杆ab所受安培力沿水平方向，金属杆ab受力如图所示．对金属杆ab，根据共点力平衡条件有：B1I1L＝mg tanθ解得：B1＝＝0.30 T②根据共点力平衡条件可知，最小的安培力方向应沿导轨平面向上，金属杆ab受力如图所示．设磁感应强度的最小值为B2，对金属杆ab，根据共点力平衡条件有：B2I1L＝mg sinθ解得：B2＝＝0.24 T根据左手定则可判断出，此时磁场的方向应垂直于轨道平面斜向下．(2)设通过金属杆ab的电流为I2，根据闭合电路欧姆定律可知：I2＝E/(R2＋r)假设金属杆ab受到的摩擦力方向沿轨道平面向下，根据共点力平衡条件有：BI2L＝mg sinθ＋F f解得：F f＝0.24 N结果为正，说明假设成立，摩擦力方向沿轨道平面向下．19.【答案】（1）（2）【解析】（1）由题意知，要使y轴右侧所有运动粒子都能打在MN板上，其临界条件为：沿y轴方向运动的粒子做类平抛运动，且落在M或N点．则MO′=L=①加速度a=②OO′=L=at2③解①②③式得E0=④由动能定理知qE0×L=E k﹣⑤解④⑤式得：E k=（2）由题意知，要使板右侧的MN连线上都有粒子打到，粒子轨迹直径的最小值为MN板的长度L．R0=L=B0=放射源O发射出的粒子中，打在MN板上的粒子的临界径迹如图所示．因为OM=ON，且OM⊥ON所以OO1⊥OO2所以⊥所以放射源O放射出的所有粒子中只有打在MN板的左侧．。
2017-2018学年高中物理 第三章 磁场 2 磁感应强度学案 新人教版选修3-1
2 磁感应强度[学习目标] 1.理解磁感应强度的概念，知道磁感应强度是描述磁场的强弱和方向的物理量.2.理解磁感应强度的定义，并会用定义式进行有关计算.一、磁感应强度的方向[导学探究] 在电场中用电场强度描述电场的强弱和方向，在磁场中用什么物理量描述磁场的强弱和方向？该物理量的方向是如何规定的？答案用磁感应强度描述磁场的强弱和方向，物理学规定小磁针静止时N极所指的方向为磁感应强度的方向.[知识梳理]1.磁感应强度：用来描述磁场强弱和方向的物理量.2.磁感应强度的方向：磁感应强度的方向就是磁场的方向，即小磁针静止时N极所指的方向，即N极受力的方向，或S极受力的反方向.[即学即用] 判断下列说法的正误.(1)磁感应强度是标量，只能表示磁场强弱，不能表示磁场方向.(×)(2)磁感应强度是矢量，磁感应强度的方向就是磁场的方向.(√)(3)磁感应强度的方向与小磁针在任何情况下N极受力的方向都相同.(√)(4)磁感应强度的方向与小磁针静止时N极的指向一定相同.(√)二、磁感应强度的大小[导学探究] 如图1所示，三块相同的蹄形磁铁并列放置，可以认为磁极间的磁场是均匀的，将一根直导线悬挂在磁铁的两极间，有电流通过时导线将摆动一个角度，通过摆动角度的大小可以比较磁场力的大小，分别接通“2、3”或“1、4”可以改变导线通电部分的长度，电流由外部电路控制.图1(1)保持导线通电部分的长度不变，改变电流大小，导线受力情况如何变化？(2)保持电流不变，改变导线通电部分的长度，导线受力情况如何变化？(3)通电导线受力与哪些因素有关？答案(1)电流越大，导线受力越大.(2)通电导线越长，导线受力越大.(3)通电导线受力与导线长度、电流、导线在磁场中的放置方式有关.[知识梳理]1.电流元：在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫做电流元.2.磁感应强度：将电流元IL垂直放入磁场，它受到的磁场力F与IL的比值叫磁感应强度.(1)定义式B＝FIL.(2)磁感应强度的单位：在国际单位制中的单位是特斯拉，简称特，符号是T.1 T＝1 NA·m.(3)对磁感应强度的理解①磁感应强度是反映磁场强弱的物理量，它是用比值法定义的物理量，由磁场自身决定，与是否引入电流元、引入的电流元是否受力及受力大小无关(填“有关”或“无关”.②因为通电导线取不同方向时，其受力大小不相同，故在定义磁感应强度时，式中F是指通电直导线垂直磁场放置时受到的磁场力.③磁感应强度的方向是该处磁场的方向，不是(填“是”或“不是”)该处电流元受力F的方向.[即学即用] 判断下列说法的正误.(1)通电导线在磁场中受到的磁场力为零，则说明该处的磁感应强度为零.(×)(2)磁感应强度的大小与电流成反比，与其受到的磁场力成正比.(×)(3)磁感应强度的大小等于通电导线受到的磁场力的大小F与电流I和导线长度L的乘积的比值.(×)(4)通电导线只有垂直磁场放置时，所受的安培力才与IL成正比.(√)一、磁感应强度的方向例1下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是( )A.某处磁感应强度的方向就是一小段通电导线放在该处时所受磁场力的方向B.小磁针S极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向C.垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向D.磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向答案 D解析磁场中某点的磁感应强度的方向表示该点的磁场的方向，磁场方向也就是小磁针N极受力的方向.但通电导线受力的方向不代表磁感应强度和磁场方向.1.磁感应强度的方向和小磁针N 极受力方向相同，但绝非电流的受力方向.2.磁场中某点磁感应强度的大小和方向是确定的，和小磁针、电流的存在与否无关. 二、磁感应强度的大小1.在定义式B ＝F IL中，通电导线必须垂直于磁场方向放置，因为沿不同方向放置导线时，同一导线受到的磁场力不相等.2.磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L 应很短很短，IL 称为“电流元”，相当于静电场中电场强度公式E ＝F q中的“试探电荷”.例2 磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流是2.5 A ，导线长1 cm ，它受到的磁场力为5.0×10－2N.求： (1)这个位置的磁感应强度大小；(2)如果把通电导线中的电流增大到5 A 时，这一位置的磁感应强度大小； (3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否能肯定在这里没有磁场？ 答案 (1)2 T (2)2 T (3)不能肯定 解析 (1)由磁感应强度的定义式得B ＝F IL ＝ 5.0×10－22.5×1×10－2T ＝2 T. (2)磁感应强度B 是由磁场自身决定的，和导线的长度L 、电流I 的大小无关，所以该位置的磁感应强度还是2 T.(3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，则有两种可能：①该处没有磁场；②该处有磁场，但通电导线与磁场方向平行.例3 有一小段通电导线，长为1 cm ，导线中电流为5 A ，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1 N ，则该点的磁感应强度B 一定是( ) A.B ＝2 T B.B ≤2 TC.B ≥2 TD.以上情况都有可能答案 C解析 磁感应强度的定义式中的电流是垂直于磁场方向的电流.如果通电导线是垂直磁场方向放置的，此时所受磁场力最大F ＝0.1 N ，则该点的磁感应强度B ＝F IL ＝0.15×0.01T ＝2 T.如果通电导线不是垂直磁场方向放置的，则受到的磁场力小于垂直放置时的受力，垂直放置时受力将大于0.1 N ，由定义式可知，B 将大于2 T.选项C 正确. 针对训练 下列有关磁感应强度的说法中，正确的是( )A.磁感应强度是用来表示磁场强弱和方向的物理量B.若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C.若有一小段长为L 、通以电流I 的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F ，则该处磁感应强度的大小一定是F ILD.由定义式B ＝F IL可知 ，电流I 越大，导线L 越长，某点的磁感应强度就越小 答案 A解析 引入磁感应强度的目的就是用来描述磁场强弱和方向的，因此选项A 正确；磁感应强度是与电流I 和导线长度L 无关的物理量，且B ＝F IL中的B 、F 、L 相互垂直，所以选项B 、C 、D 错误.三、磁感应强度B 与电场强度E 的比较例4 (多选)下列说法中正确的是( )A.电荷在电场中某处不受电场力的作用，则该处的电场强度一定为零B.一小段通电导线在某处不受安培力的作用，则该处磁感应强度一定为零C.把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱D.把一小段通电导线放在磁场中某处，它所受到的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱 答案 AC解析 在定义电场强度和磁感应强度时，都是在场中放一个小物体，能使场对它有力的作用.在电场中放入的是试探电荷，电场强度E 用E ＝Fq 来定义，但E 与F 、q 无关，由E ＝F q可得F ＝qE ，故E ＝0时，F ＝0，A 、C 正确；而在磁场中放入的一小段通电导线在磁场中的受力大小与导线的方向有关，平行于磁场方向放置时，磁场力F＝0，垂直于磁场方向放置时，磁场力F最大.在定义式B＝FIL中，通电导线必须垂直磁场方向放置.因此，B、D均错.1.下列关于磁感应强度的说法正确的是( )A.通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大B.通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大C.放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同D.磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关答案 D解析因为磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，与通电导线的受力及方向都无关，所以A选项错，D选项正确；因为通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有关，而且与通电导线的取向有关，故B选项错；虽然匀强磁场中磁感应强度处处相等，但当导线在各个位置的方向不同时，磁场力是不相同的(导线与磁场垂直时受磁场力最大，与磁场平行时受磁场力为零)，而C选项中没有说明导线在各个位置的取向是否相同，所以C选项错.2.关于磁感应强度，下列说法正确的是( )A.由B＝FIL可知，B与F成正比，与IL成反比B.通电导线放在磁场中某点，该点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就变为零C.通电导线所受磁场力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场(即B＝0)D.磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定答案 D解析磁感应强度B＝FIL只是一个定义式，而不是决定式；磁感应强度B是由磁场本身的性质决定的，与放不放通电导线无关.故选D.3.(多选)把长度L、电流I都相同的一小段电流元放入某磁场中的A、B两点，电流元在A点受到的磁场力较大，则( )A.A点的磁感应强度一定大于B点的磁感应强度B.A、B两点磁感应强度可能相等C.A、B两点磁感应强度一定不相等D.A点磁感应强度可能小于B点磁感应强度答案BD解析由于电流元方向和磁场方向关系不确定，所以无法比较A、B两点的磁感应强度，故B、D正确.4.现有一段长L＝0.2 m、通有电流I＝2.5 A的直导线，则关于此导线在磁感应强度为B的磁场中所受磁场力F的情况，下列说法正确的是( )A.如果B＝2 T，则F一定为1 NB.如果F＝0，则B也一定为零C.如果B＝4 T，则F有可能为2 ND.当F为最大值时，通电导线一定与B平行答案 C解析当导线与磁场方向垂直时，所受磁场力F最大，F＝BIL，当导线与磁场方向平行时，F ＝0，当导线与磁场方向成任意其他角度时，0<F<BIL，故选项A、D错误，C正确；磁感应强度是磁场本身的性质，与力F无关，选项B错误.一、选择题(1～5题为单选题，6～10题为多选题)1.下列说法中正确的是( )A.磁场中某点的磁感应强度可以这样测定：测出一小段通电导线受到的磁场力F，与该导线的长度L、以及通过的电流I，根据B＝FIL可算出该点的BB.通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C.磁感应强度B＝FIL只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关D.放置在磁场中的1 m长的导线，通以1 A的电流，受力为1 N，该处的磁感应强度大小为1 T答案 C2.先后在磁场中A、B两点引入长度相等的短直导线，导线与磁场方向垂直.如图1所示，图中a、b两图线分别表示在磁场中A、B两点导线所受的力F与通过导线的电流I的关系.下列说法中正确的是( )图1A.A、B两点磁感应强度相等B.A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度C.A点的磁感应强度小于B点的磁感应强度D.无法比较磁感应强度的大小答案 B解析导线受到的磁场力F＝BIL.对于题图给出的F－I图线，直线的斜率k＝BL，由题图可知k a＞k b，又因A、B两处导线的长度L相同，故A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度，故选B.3.如图2所示，在空间某点A存在大小、方向恒定的两个磁场B1、B2，B1＝3 T，B2＝4 T，A 点的磁感应强度大小为( )图2A.7 TB.1 TC.5 TD.大于3 T小于4 T答案 C解析磁感应强度B是矢量，所以其合成适用平行四边形定则，B＝B21＋B22＝32＋42 T＝5 T.4.在匀强磁场中某处P放一长度为0.2 m，通电电流为0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力为1.0 N，其方向竖直向上，现将通电导线从磁场撤走，则P处的磁感应强度为( )A.零B.10 T，方向竖直向上C.0.1 T，方向竖直向下D.10 T，方向肯定不沿竖直方向答案 D5.科考队进入某一磁矿区域后，发现指南针原来指向正北的N极逆时针转过30°(如图3所示)，设该位置地磁场磁感应强度水平分量为B，则磁矿所产生的磁感应强度水平分量最小时的值为( )图3A.B2 B.B C.2B D.3B2答案 A解析 由题可知，磁矿所产生的磁场使原来指向正北的N 极逆时针转过30°，根据三角形定则可知：磁矿所产生的磁感应强度水平分量最小时方向与图中虚线垂直，则大小为B sin30°＝B2.6.下列关于磁感应强度方向的说法中正确的是( )A.磁场中某点的磁感应强度的方向规定为小磁针静止时N 极所指的方向B.磁场中某点的磁感应强度的方向与小磁针S 极在此处的受力方向一致C.磁场中某点的磁感应强度的方向由试探电流元在此处的受力方向决定D.磁感应强度的方向由磁场本身决定，与是否在磁场中放入通电导线无关 答案 AD解析 小磁针在磁场中静止时，N 极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，A 正确，B 错误；磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与此处是否有小磁针或通电导线无关，C 错误，D 正确.7.某同学为检验某空间有无电场或者磁场存在，想到的以下方法中可行的是( ) A.在该空间内引入检验电荷，如果电荷受到电场力说明此空间存在电场 B.在该空间内引入检验电荷，如果电荷没有受到电场力说明此空间不存在电场 C.在该空间内引入通电导线，如果通电导线受到磁场力说明此空间存在磁场 D.在该空间内引入通电导线，如果通电导线没有受到磁场力说明此空间不存在磁场 答案 ABC解析 如果把电荷引入电场中，一定会受到电场力作用，如果电荷没有受到电场力作用，一定是没有电场，A 、B 正确；把通电导线引入磁场中时，只要电流方向不与磁场方向平行，就会受到磁场力作用，但是不受磁场力的原因有两个，一是没有磁场，二是虽有磁场，但是电流方向与磁场方向平行，C 正确，D 错误.故选A 、B 、C.8.比值法定义物理量是物理学中常用的一种方法，所谓比值定义物理量就是利用两个或者几个物理量的比值作为新的物理量.例如电场强度E ＝Fq ，磁感应强度B ＝F IL等都是利用比值法定义的.关于这两个式子，下列说法正确的是( )A.E ＝F q 说明E 与F 成正比，与q 成反比，B ＝F IL说明B 与F 成正比，与I 和L 的乘积成反比 B.E 由电场自身性质决定，与F 和q 无关，F 与q 成正比 C.B 由磁场自身性质决定，与F 和IL 无关，F 与IL 成正比D.E 与F 和q 无关，F 与q 也无关；B 与F 和IL 无关，F 也和IL 无关 答案 BC9.某地的地磁场的磁感应强度大约是4.0×10－5T ，一根长500 m 的导线，电流为10 A ，则该导线受到的磁场力可能是( ) A.0 B.0.1 N C.0.3 N D.0.4 N答案 AB解析 受到的磁场力的最大值：F max ＝ILB ＝4.0×10－5×500×10 N＝0.2 N ，故A 、B 正确. 10.有一段长l ＝0.5 m 的导线放在匀强磁场中，当通过的电流I ＝4 A 时，受到安培力大小为4 N ，则该磁场的磁感应强度大小可能是( ) A.2 T B.3 T C.1 T D.0.2 T 答案 AB解析 当导线和磁场垂直时，磁感应强度大小为B ＝FIl＝2 T.若导线与磁场不垂直时受到的力为4 N ，此时磁场的磁感应强度应大于2 T ，所以答案应选A 、B. 二、非选择题11.匀强磁场(各点的磁感应强度大小、方向均相同的磁场)中长为2 cm 的通电导线垂直磁场方向放置，当通过导线的电流为2 A 时，它受到的磁场力大小为4×10－3N ，问： (1)该处的磁感应强度B 是多大？(2)若电流不变，导线长度减小到1 cm ，则该处的磁感应强度B 和它受到的磁场力F 各是多少？(3)若导线长度不变，电流增大为5 A ，则该处的磁感应强度B 和它受到的磁场力F 各是多少？ 答案 (1)0.1 T (2)0.1 T 2×10－3N (3)0.1 T 0.01 N解析 (1)根据磁感应强度的定义B ＝F IL ＝4×10－32×2×10－2T ＝0.1 T. (2)匀强磁场中该处的磁感应强度由磁场本身决定，不因导线长度的改变而改变，因此B ＝0.1T.根据磁感应强度的定义B＝FIL可得，导线长度减小到1 cm，则它受到的磁场力F′＝BIL′＝0.1×2×1×10－2 N＝2×10－3 N.(3)匀强磁场中该点的磁感应强度也不因电流的改变而改变，因此B＝0.1 T.根据磁感应强度的定义B＝FIL可得，电流增大为5 A，则它受到的磁场力F″＝BI′L＝0.1×5×2×10－2 N＝0.01 N.12.如图4所示，ab、cd为相距2 m的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，质量为3.6 kg的金属棒MN垂直于导轨放置，当金属棒中通以8 A的电流时，金属棒受到水平方向的磁场力的作用沿着导轨做匀加速运动，加速度为2 m/s2，当棒中通以同方向的5 A 的电流时，棒恰好沿着导轨做匀速运动，求此匀强磁场的磁感应强度的大小.图4答案 1.2 T解析设磁感应强度为B，金属棒与轨道间的动摩擦因数为μ，金属棒的质量为m＝3.6 kg，金属棒在磁场中的有效长度为L＝2 m.当棒中的电流为I1＝5 A时，金属棒所受到的安培力与轨道对棒的滑动摩擦力平衡，金属棒做匀速直线运动.由平衡条件可得BI1L＝μmg①当金属棒中的电流为I2＝8 A时，棒做匀加速运动，加速度大小为a，根据牛顿第二定律得：BI2L－μmg＝ma ②联立①②得B＝maI 2－I1L＝3.6×23×2T＝1.2 T.。
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第1节磁现象和磁场 一、磁现象及电流的磁效应 1．磁现象 (1)磁性：物质具有吸引铁质物体的性质叫磁性。 (2)磁体：天然磁石和人造磁铁都叫做磁体。 (3)磁极：磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极。能够自由转动的磁体，静止时指南的磁极叫做南极(S极)，指北的磁极叫做北极(N极)。 (4)磁极间相互作用规律：自然界中的磁体总存在着两个磁极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 2．电流的磁效应 (1)奥斯特实验：把导线沿南北方向放置在指向南北的磁针上方，通电时磁针发生了转动。 (2)意义：奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首先揭示了电与磁的联系。 二、磁场 1．磁体、电流间的相互作用 (1)磁体与磁体间存在相互作用。 (2)通电导线对磁体有作用力，磁体对通电导线也有作用力。 (3)两条通电导线之间也有作用力。 2．磁场 (1)定义：磁体与磁体之间，磁体与通电导线之间，以及通电导线与通电导线之间的相互作用，是通过磁场发生的，磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的特殊物质。
1．磁体是具有磁性的物体，磁体有N、S两个极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 2．奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系。 3．磁场是一种特殊的物质，它对放入其中的磁体、电流有力的作用。 4．地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指向南北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角，简称磁偏角。 5．火星上没有一个全球性的磁场，所以指南针在火星上不能工作。 (2)基本性质：对放入其中的磁体或通电导线有力的作用。 三、地球的磁场 1．地磁场
图3-1-1 地球本身是一个磁体，N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近。自由转动的小磁针能显示出地磁场的方向，这就是指南针的原理。 2．磁偏角 小磁针的指向与正南方向之间的夹角。 3．太阳、月亮、其他行星等许多天体都有磁场。
1．自主思考——判一判 (1)奥斯特实验说明了磁场可以产生电流。(×) (2)天然磁体与人造磁体都能吸引铁质物体。(√) (3)单独一个带电体可以只带正电荷(或负电荷)，同样磁体也可以只有N极或S极。(×) (4)地磁场能使小磁针的两极指向正南正北。(×) (5)地理的南北极与地磁的南北极并不重合，地磁的北极在地理北极附近。(×) (6)磁场的基本性质是对处在磁场中的磁极或电流有力的作用。(√) 2．合作探究——议一议 (1)若将一条形磁体从中间截开后，是不是一部分为北极，另一部分为南极？ 提示：不是，磁体从中间分开后，成为两个小磁体，任何一磁体均有两个磁极。 (2)指南针是我国古代四大发明之一，现在你知道指南针为什么指南吗？ 提示：地磁场方向由南指向北 ，水平放置的小磁针处于地磁场中，在地磁场作用下，静止时N极指北，S极指南。
对磁场和奥斯特实验的理解 1．电场与磁场的比较 电场 磁场 场源 电荷 磁体、电流、运动电荷
基本性质 对放入其中的电荷有电场力的作用 对放入其中的磁体、通电导线有磁场力的作用 相同点 磁场和电场都是客观存在的特殊物质，都具有能量
2．奥斯特实验 (1)实验时，通电直导线要南北方向水平放置，磁针要与导线平行地放在导线的正下方或正上方。以保证电流的磁场与地磁场方向不同而使小磁针发生转动。 (2)由于地磁场使磁针指向南北方向，直导线通电后小磁针改变指向说明通电直导线周围产生了磁场，即电流周围产生磁场，也就是电流的磁效应。
1．奥斯特实验说明了( ) A．磁场的存在 B．磁场的方向性 C．电流可以产生磁场 D．磁体间有相互作用 解析：选C 奥斯特实验中电流能使静止的小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，即电流产生了磁场。故正确答案为C。 2．(多选)关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是( )
图3-1-2 A．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的 B．乙图中，磁体对通电导线的力是通过磁体的磁场发生的 C．丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的 D．丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的 解析：选BC 导线中的电流对小磁针的作用、磁体对电流的作用、电流之间的相互作用都是通过磁场发生的，故B、C均正确。 3．以下说法中正确的是( ) 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．磁场和电场是同一种物质 解析：选A 磁场是客观存在于磁极或电流周围的一种物质，是不以人的意志为转移的，A对，B错；磁极与磁极之间、磁极与电流之间、电流与电流之间的作用都是通过磁场发生的，并不需要物体之间直接接触，C错；磁场是一种特殊物质，它的基本特点是对放入磁场中的磁极、电流有磁场力的作用；而电场是电荷周围存在的一种特殊物质，其最基本的性质是对放入电场中的电荷有电场力的作用，但它不会对放入电场中的磁极产生力的作用，因此，磁场和电场是两种不同的物质，各自具有其本身的特点，D错。 对地磁场的理解
1．地磁场的方向 地磁N极位于地理南极附近，地磁S极位于地理北极附近，但它们位置的差别不是很大，因此我们一般认为： (1)地理南极正上方磁场方向竖直向上，地理北极正上方磁场方向竖直向下。 (2)在赤道正上方，距离地球表面高度相等的点，磁场的强弱相同，且方向水平向北。 (3)在南半球，地磁场方向向北偏向上方；在北半球，地磁场方向向北偏向下方。 2．磁偏角的形成 磁偏角是小磁针的指向与正南、正北方向间的夹角，磁偏角的存在是因为地球的地理两极与地磁两极并不重合，小磁针静止时，它的两极分别指向地磁两极而不是地理两极，所以产生了磁偏角。 3．地磁场的作用 由于磁场对运动电荷有力的作用，故射向地球的带电粒子，其运动方向会发生变化，不能到达地球。因此，地磁场对地球生命有保护作用。
[典例] 地球是一个大磁体，①在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地磁场的南极；②地磁场的北极在地理南极附近；③赤道附近地磁场的方向和地面平行；④北半球地磁场方向相对地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的。以上关于地磁场的描述正确的是( ) A．①②④ B．②③④ C．①⑤ D．②③ [解析] 求解该题应先明确地磁场的特点及地球表面各处地磁场的方向。地面上的小磁
针静止时，磁针南极应指向地磁场的北极。地磁场的南极在地理北极附近，地磁场的北极 在地理南极附近，因此地磁场的方向在赤道附近和地面平行，北半球地磁场方向相对地面是斜向下的，南半球斜向上方。 [答案] D
对地磁场理解的三大误区 (1)将地理南北极与地磁场的南北极混淆，误将地理南极(或北极)当作地磁场的南极(或北极)。 (2)误认为地理两极与地磁场的两极位置重合。事实上，两者位置并不重合，地磁场的两极在地理两极的附近。 (3)误认为地球上各点的磁场方向都是和地面平行的。事实上，除赤道外，南北半球的磁场都有竖直分量。
1．如图3-1-3所示，假设将一个小磁针放在地球的北极点上，那么小磁针
图3-1-3 的N极将( ) A．指北 B．指南 C．竖直向上 D．竖直向下 解析：选D 我们已经知道地球的地理北极点上可以近似地认为是地磁的南极，根据磁体的同性相斥，异性相吸，所以小磁针的N极将竖直向下，故选D。 2．(多选)下列说法正确的是( ) A．地球是一个巨大的磁体，其N极在地球南极附近，S极在地球北极附近 B．地球表面的磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下 C．地球的周围存在着磁场，但地磁的两极与地理的两极并不重合，其间有一个夹角，这就是磁偏角，磁偏角的数值在地球上不同地点是相同的 D．在地球表面各点磁场强弱相同 解析：选AB 地磁场类似于条形磁铁的磁场，所以在地球表面赤道上的磁场最弱，选项D不正确。在地球上不同位置，磁偏角的数值是不同的，因此C不正确。故选A、B。
1．实验表明：磁体能吸引一元硬币，对这种现象的解释正确的是( ) A．硬币一定是铁做的，因为磁体能吸引铁 B．硬币一定是铝做的，因为磁体能吸引铝 C．磁体的磁性越强，能够吸引的物质种类越多 D．硬币中含有磁性材料，磁化后能够被吸引 解析：选D 一元硬币为钢芯镀镍，钢和镍都是磁性材料，放在磁体的磁场中能够被磁化获得磁性，因而能够被磁体吸引，故选项D正确。 2. (多选)家用照明电路中的两根导线是相互平行的，当用电器正常工作时，两根导线中有如图1所示的大小、方向周期性变化的电流，关于两根导线之间的作用力，下列说法正确的是( )
图1 A．两根导线之间始终没有作用力 B．火线中电流产生的磁场会对零线产生力的作用，但火线不会受到力的作用 C．两根导线之间有时有作用力，有时没有 D．零线对火线有作用力时，火线对零线也一定有作用力 解析：选CD 零线与火线中的电流始终等大反向，当火线中有电流时，零线中也有电流，此时火线中电流产生的磁场会对零线产生力的作用，反过来零线中电流产生的磁场也会对火线产生力的作用；在某些时刻，火线和零线中的电流均为零，则此时两根导线之间没有力的作用。故选项C、D正确。 3．使不带电的两个物体相互靠近，但不接触，下列说法中正确的是( ) A．若没有相互作用，则两个物体都不是磁体 B．若相互吸引，则只能有一个是磁体 C．若相互吸引，则两个物体都是磁体 D．若相互排斥，则两个物体都是磁体 解析：选D 若两个物体没有相互作用，则两个物体可能都不是磁体，也可能一个是磁体另一个不是铁质物体，选项A错误；若两个物体相互吸引，则可能两个物体都是磁体，也可能两个物体中一个是磁体另一个不是磁体(但应为铁质物体)，选项B、C错误；若两物体相互排斥，则两个物体必定都是磁体，选项D正确。 4.如果你看过中央电视台体育频道的象棋讲座，就会发现棋子都是由磁性材料制成的。棋子不会掉下来是因为( )