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1、第3讲几种常见的磁场目标定位1.知道磁感线，并能记住几种常见磁场的磁感线分布特点2会用安培定那么判断电 流周围的磁场方向3知道磁通量的概念，并会计算磁通量4知道安培分子电流假说，并能解 释简单的磁现象.一、磁感线知识梳理1 .定义：用来形象描述磁场的假想曲线.2 .特点：磁感线的疏密程度表示磁场的强弱.(2)磁感线上某点的切线方向表示该点的磁感应强度方向.磁感线的方向：磁体外部从M极指向S极，磁体内部从极指向M极.(4)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断.【深度思考】用磁感线描述磁场时，总有一些区域没有磁感线通过，这些区域是否一定没有磁场存在？ 倘假设空间某区域的磁场是由两个或两个以上的磁体
2、或电流产生的，用磁感线描述该区域的 磁场时，磁感线能否相交？答案(1)不是.用磁感线描述磁场时，只是定性地画出一些磁感线用来描述该区域的磁场分 布，不可能让所有的区域都有磁感线通过，没有磁感线通过的区域仍然可以有磁场分布.不能.假设多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加，磁感线描述的是叠加后的合磁场的磁 感线分布情况，不能认为该区域有多条磁感线相交.典例精析【例1】 关于磁场和磁感线的描述，以下说法中正确的选项是()A.磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止的B.磁感线可以形象地描述各磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点 静止时北极所指的方向一致C.磁感线可以用细铁屑来显示，因
3、而是真实存在的D.两个磁场的叠加区域，磁感线可能相交解析 条形磁铁内部磁感线的方向是从S极指向N极，A不正确；磁感线上每一点切线方向 表示磁场方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱，小磁针静止时北极受力方向和静止时北极的 指向均为磁场方向，选项B正确；磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一组有方向的闭合 曲线，实际上并不存在，选项C不正确；叠加区域合磁场的方向也具有唯一性，故磁感线不B.地球外表带正电，由于地球自转变慢，地磁场将变强C.地球外表带负电，由于地球自转变慢，地磁场将变弱D.地球外表带负电，由于地球自转变慢，地磁场将变强答案C解析地球的磁场类似于通电螺线管的磁场.我们已经知道，地理南极是地磁
4、N极，地理北 极是地磁S极.按照右手螺旋定那么，可以看出要有自东向西的电流，那么必然是由于地球表 面带负电自西向东旋转引起的.由于地球自转变慢，相当于电流减弱，地磁场将变弱.题组二 磁感应强度的叠加.（多项选择）如图5所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中，以导线截 面的中心为圆心，半径为的圆周上有、b、c、d四个点，。点的实际磁感应强度为零, 那么以下表达正确的选项是（）/:八、图5A.直导线中的电流方向垂直纸面向外. b点的实际磁感应强度为吸T,方向斜向上，与3的夹角为45。C.。点的实际磁感应强度也为零D. d点的实际磁感应强度跟人点的相同答案AB解析 由。点合磁感应强
5、度为零知，该电流在点的磁感应强度方向向左，大小为1 T,由 安培定那么知A项正确，另由平行四边形定那么知B项也正确.8 .如图6所示，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流和/2,且八/2；。、b、 c、d为导线某一横截面所在平面内的四点，且。、仄c与两导线共线；8点在两导线之间，b、 d的连线与两导线所在直线垂直.磁感应强度可能为零的点是（）d0 0 ；h b卜c图6A. a 点、B. b 点、C. c 点 D. d 点答案C解析 要使合磁感应强度为零，必有/1和/2形成的两个磁场中的某一点磁感应强度等大反向， 只有C点有可能，选C.三根平行的直导线，分别垂直地通过一个等腰直角三角形的
6、三个顶点，如图7所示，现使每条通电导线在斜边中点。所产生的磁感应强度的大小均为8,那么该处的磁感应强度的大小和方向是（）图7A.大小为B,方向垂直斜边向下B.大小为B,方向垂直斜边向上C.大小为小B,斜向右下方D.大小为小B,斜向左下方 答案C 解析 由题意可知，三平行的通电直导线在。点产生的磁感应强度大小相等，方向如图.那么：=B2+(2B)2=V5B,故 A、B、D 错误，C 正确.题组三安培分子电流假说.安培观察到通电螺旋管的磁场和条形磁铁的磁场很相似，提出了分子电流假说.他认为,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（分子电流实际上是由原子 内部电子的绕核运动形成的），
7、分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于 两个磁极.（如图8所示）以下将分子电流（箭头表示电子运动方向）等效为小磁体的图示中正确 的是（）VS cVS c答案B解析 做圆周运动的电荷带负电，那么环形电流方向相反，根据安培定那么可知其左侧为N极, 选项B对.9 .（多项选择）如图9所示，两块软铁。和cd放在螺线管轴线上，当螺线管通上如下图方向的电流后，以下说法正确的选项是（A.两软铁将相互吸引C.。端将磁化为N极（1 c b a c 介 介 介,77 V |图9B.两软铁将相互排斥D. d端将磁化为N极答案AD 解析 当螺线管通电后，螺线管产生的磁场使两块软铁磁化，两软铁的左端同为
8、N极，右端 同为S极，两软铁相互吸引，选项A、D对，B、C错.题组四磁通量的理解和计算.（多项选择）以下关于磁通量的说法正确的选项是（）A.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，穿过某平面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积C.穿过某一个面的磁通量就是穿过该面的磁感线净条数D.地磁场穿过地球外表的磁通量为0答案CD解析只有当磁场与该面垂直时穿过该面的磁通量才等于磁感应强度与该面面积的乘积，选 项A、B均错；磁通量的物理意义为穿过该面的磁感线的净条数，选项C对；地球外表是一 个封闭曲面，穿进它的磁感线又全部从另一面穿出，那么磁通量为0,选项D对.10 .如图10所示
9、，半径为R的圆形线圈共有匝，其中心位置处半径为一的虚线范围内有匀 强磁场，磁场方向垂直线圈平面.假设磁感应强度为3,那么穿过线圈的磁通量为（）图10A. tiBR2 B. TiBr1 C. miBR2 D. 兀87答案B14.如图11所示，框架cd的面积为S,框架平面的初始位置与磁感应强度为8的匀强磁 场方向垂直，那么0，图H(1)穿过框架平面的磁通量为多少？假设使框架绕。0转过60。角，那么穿过框架平面的磁通量为多少？(3)假设从初始位置转过90。角，那么穿过框架平面的磁通量为多少？(4)假设从初始位置转过180。角，那么穿过框架平面的磁通量的变化量大小是多少？答案(1陷(2),5 (3)0
10、 (4)23S解析(1)初始位置i=BS;(2)框架转过 60。角时 02 = BS = B5cos 60=1b5;(3)框架转过90。角时3 = BSBScos 900 = 0;(4)假设规定初始位置磁通量为“正”，那么框架转过180。角时磁感线从反面穿出，故末态磁通量 为“负”，即 6=5S,所以 A/=|如一皿| = |(一35)38|=288.可能相交，D选项错误.答案B厂I总结提升I磁感线与电场线的比拟二、几种常见的磁场比拟工程磁感线静电场的电场线相 同 点方向线上各点的切线方向就是该点的磁场方向线上各点的切线方向就是该点的电场方向疏密表示磁场强弱表示电场强弱特点在空间不相交、不相切
11、、 不中断除电荷处外，在空间不相交、不相切、不中断不同点闭合曲线始于正电荷或无穷远处，止 于负电荷或无穷远处，不闭 合的曲线知识梳理1 .直线电流的磁场安培定那么：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致,弯曲的四指所指的方 向就是磁感线环绕的方向.这个规律也叫右手螺旋定那么.安培定那么立体图横截面图纵截面图以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏,磁场越弱.环形电流的磁场环形电流的磁场可用另一种形式的安培定那么表示:让右手弯曲的四指与豆皿的方向一致, 伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向.2 .通电螺线管的磁场通电螺线管是由许多匝环形电流串联而成的.所以环形电流
12、的安培定那么也可以用来判定通电纵截面图螺线管的磁场，这时拇指所指的方向就是螺线管内部磁场的方向.V(g)0 0(g)yN 2 _ _ s/OGG) 0、内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁,【深度思考】 磁体和电流都可以产生磁场，环形电流和通电螺线管的磁场与哪种磁体的磁场相似？ 答案 环形电流相当于小磁针，通电螺线管相当于条形磁铁.典例精析 【例2】 如图1所示，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针静止时N极的指向或磁感线方向.请画出对应的磁感线（标上方向）或电流方向.(4)解析 如果电流的方向，可用右手螺旋定那么判断磁感线的方向.如果小磁针静止时N极指向，那
13、么小磁针N极所指方向就是磁感线方向.答案 用安培定那么来判断，分别如以下各图所示.()卜王()/(3)【例3】如图2所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线 中通有大小相等、方向相反的电流.。、0、b在M、N的连线上，。为的中点，c、。位 于N的中垂线上，且b、c、。到。点的距离均相等.关于以上几点处的磁场，以下说 法正确的选项是（）b0A.。点处的磁感应强度为零、两点处的磁感应强度大小相等、方向相反B. c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相同a、c两点处磁感应强度的方向不同解析 由安培定那么可知，两导线在。点产生的磁场方向均竖直向下，合磁感应强度一定不为 零，
14、应选项A错误；由安培定那么，两导线在纵匕两处产生的磁场方向均竖直向下，由于对 称性，电流M在。处产生磁场的磁感应强度等于电流N在b处产生磁场的磁感应强度，电流 M在匕处产生磁场的磁感应强度等于N在4处产生磁场的磁感应强度，所以、两处磁感 应强度大小相等、方向相同，选项B错误；根据安培定那么判断可知，两导线在c、d处产生 的磁场分别垂直c、d两点与导线连线方向向下，且产生的磁场的磁感应强度相等，由平行四 边形定那么可知，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向均竖直向下，应选项C正确，选项 D错误.答案C厂I方法点拨I磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体（或电流）时，每一点的磁场为各个磁体（或电流
15、）在该 点产生磁场的矢量和.磁感应强度叠加时遵循平行四边形定那么.三、安培分子电流假说知识梳理1 .法国学者安培提出了著名的分子电流假说.他认为在原子、分子等物质微粒的内部，存在 着一种环形电流一分子电流.分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当 于两个磁极.2 .当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性（如图3甲所示）;当铁棒中分子电 流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性（如图乙所示）,所以磁体在高温或受到猛烈撞 击时，将会退磁.3 .安培分子电流假说揭示了磁现象的电本质：一切磁现象都是由电荷的运动产生的.典例精析 【例41用安培分子电流假说解释以下现象不正确的选项是
16、（）A.未被磁化的铁棒内局部子电流取向杂乱无章，磁场相互抵消对外不显磁性B.未被磁化的铁棒放到磁场中，各分子电流在磁场作用下取向变得大致相同，铁棒被磁化, 两端对外显示较强的磁作用，形成磁极C.磁铁受到高温或猛烈撞击时失去磁性，这是因为激烈的热运动或震动使分子电流取向变 得杂乱无章了D.通电直导线中的电流和环形电流都是分子电流形成的解析 分子电流假说是安培为解释磁体的磁现象而提出的，易知选项A、B、C都对；分子 电流和宏观电流虽然都是运动电荷引起的，但产生的原因是不同的，D错.答案D四、匀强磁场和磁通量知识梳理.匀强磁场定义：磁感应强度的大小、方向处处相同的磁场.磁感线：间隔相同的平行直线.实
17、例：距离很近的两个平行的异名磁极间的磁场，相隔适当距离的两平行放置的通电线圈, 其中间区域的磁场都是匀强磁场.1 .磁通量定义：匀强磁场磁感应强度8与和磁场方向垂直的平面面积S的乘积，叫做穿过这个面积 的磁通量,简称磁通.（2）表达式：（P=BS, 单位：韦伯，简称韦，符号是Wb, lWb=lTm2.适用条件：匀强磁场;磁感线与平面垂直.说明：磁通量可用穿过某一平面的磁感线条数表示;假设磁感线沿相反方向穿过同一平面， 那么磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数（磁通量的代数和）.（4）引申：B=% 因此磁感应强度8又叫磁通密度.典例精析 【例5】如图4所示，线圈abed的平面与水平方向夹角。=60
18、。，磁感线竖直向下，线圈平面 面积S=0.4m2,匀强磁场磁感应强度b=o.6 T,那么穿过线圈的磁通量为多少?图4解析 方法一：把S投影到与B垂直的方向，那么0=BScose=0.6X0.4Xcos 60 Wb = 0.12Wb.方法二：把B分解为平行于线圈平面的分量8和垂直于线圈平面的分量瓦，3不穿过线圈， 且a= 3cos / 那么 0=BxS=Bcos S=0.6 X 0.4 X cos 60 Wb=0.12 Wb.答案0.12Wb厂总结提升I、（1）磁通量的计算公式：3BS适用条件：a.匀强磁场；b.磁感线与平面垂直.当平面与磁场方向不垂直时，穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁场3的
19、方向的投影面 积进行计算，即=3Sl（2）磁通量的正、负既不表示大小，也不表示方向，它表示磁通量从某个面穿入还是穿出，假设 规定穿入为正，那么穿出为负，反之亦然.对点检测自查自纠.（对磁感线的理解）如图5所示的磁场中同一条磁感线（方向未标出）上有、b两点，这两点处的磁感应强度（）图5A.大小相等，方向不同 B.大小不等，方向相同 C.大小相等，方向相同 D.大小不等，方向不同 答案B 解析 如题图，点处磁感线比/?点处磁感线密，那么a点的磁感应强度大于点的磁感应强 度，而某点的切线方向即为该点的磁感应强度的方向.因此它们的方向相同.故B正确，A、C、D错误.1 .（安培定那么的理解和应用）（多
20、项选择）如图6所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c 二个位置上各放一个小磁针，其中，在螺线管内部，那么（）Ti图6A.放在。处的小磁针的N极向左B.放在匕处的小磁针的N极向右C.放在c处的小磁针的S极向右D.放在处的小磁针的N极向右答案BD解析 由安培定那么，通电螺线管的磁场如下图，右端为N极，左端为S极，在。点磁场方 向向右，那么小磁铁在4点时，N极向右，A项错误，D项正确；在Z?点磁场方向向右，那么磁 针在人点时，N极向右，B项正确；在c点，磁场方向向右，那么磁针在c点时，N极向右，S 极向左，C项错误.2 .（磁感应强度的叠加）在磁感应强度为以、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放
21、置一根长通 电直导线，电流的方向垂直于纸面向里.如图7所示，、氏c、d是以直导线为圆心的同一 圆周上的四点，在这四点中（）图7b、d两点的磁感应强度相等A. a、匕两点的磁感应强度相等c点的磁感应强度的值最小D.匕点的磁感应强度的值最大答案C解析 如下图，由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度，可见Ad两点的磁感 应强度大小相等，但方向不同，A项错误.。点的磁感应强度最大，。点的磁感应强度最小， B、D项错误，C项正确.b4.（对磁通量的理解）如图8所示，一个单匝线圈cd水平放置，面积为S,有一半面积处在 竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B,当线圈以m边为轴转过30。和60。时，穿过线
22、圈 的磁通量分别是多少？答案BS BST T图8解析 当线圈分别转过30。和60。时，线圈平面在垂直于磁场方向的有效面积相同，S 所以磁通量相同，都等于竿.题组训练解疑纠偏题组一磁感线及安培定那么的应用.（多项选择）关于电场和磁场，以下说法正确的选项是（）A.我们虽然不能用手触摸到电场的存在，却可以用试探电荷去探测它的存在和强弱B.电场线和磁感线是可以形象描述场强强弱和方向的客观存在的曲线C.磁感线和电场线一样都是闭合的曲线D.磁体之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，都是客观存在的物质答案AD解析 电场和磁场都是客观存在的物质，电场线和磁感线都是假想的曲线，实际并不存在.电 场线和
23、磁感线的最大区别在于：磁感线是闭合的，而电场线不是闭合的.1 .如图1所示为某磁场的一条磁感线，其上有A、3两点，那么（）A B 图1A. A点的磁感应强度一定大5点的磁感应强度一定大C.因为磁感线是直线，A、B两点的磁感应强度一样大D.条件缺乏，无法判断答案D解析 由磁场中一根磁感线无法判断磁场强弱.3 .如图2所示为电流产生磁场的分布图，分布图正确的选项是（） 图2A.B. C. D.答案c解析 由安培定那么可以判断出直线电流产生的磁场方向，正确、错误.和为环形电 流，注意让弯曲的四指指向电流的方向，可判断出正确、错误.故正确选项为C.4 .如图3所示，、仄c三枚小磁针分别在通电螺线管的正
24、上方、管内和右侧，当这些小磁 针静止时，小磁针N极的指向是（）A.。、b、c均向左B. 、b、c均向右C.。向左，b向右，。向右D.。向右，b向左，c向右答案c解析 小磁针静止时N极的指向与该点磁感线方向相同，如果、b. c三处磁感线方向确定， 那么三枚小磁针静止时N极的指向也就确定了.所以，只要画出通电螺线管的磁感线如图所 示，即可知q磁针的N极向左，磁针的N极向右，c磁针的N极向右.5.（多项选择）如图4为某磁场中的磁感线，那么（ ）A. 、分两处磁感应强度大小不等，BaBha、人两处磁感应强度大小不等，BaBhC.同一小段通电导线放在。处时受力一定比。处时大D.同一小段通电导线放在处时受力可能比8处时小答案AD6.科学研究说明，地球自西向东的自转速度正在变慢.假如地球的磁场是由地球外表带电引 起的，那么可以断定（）A.地球外表带正电，由于地球自转变慢，地磁场将变弱