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【课堂新坐标】2016-2017学年高中物理沪科版课件 选修3-1 第五章 磁场与回旋加速器 5-1 5-2

【课堂新坐标】2016-2017学年高中物理沪科版课件 选修3-1 第五章 磁场与回旋加速器 5-1 5-2


知 识 点 1
学 业 分 层 测 评

5.1
知 识 点 2

磁与人类文明 怎样描述磁场

5.2

学 习 目 标

知 识 脉 络

1.知道磁场的基本特性,了解
地球的磁场. 2.知道磁感线的定义、特点 以及作用.(重点) 3.知道磁通量,理解磁场的 定量描述.(难点)

磁场及其形象描述

[先填空] 1.地磁场 (1)地磁场的两极:地球周围存在着磁场,它的 N 极位于 地理南极 附近,S 极 位于 地理北极 附近. (2)磁偏角:用一个能自由转动的小磁针观察地磁场方向时,可以看到它的磁 极一般并不指向地理的正南正北方向, 水平放置的磁针的指向跟地理子午线之间的 有一个交角,这个交角叫做

磁偏角



2.磁性材料 (1)磁化:人们通过人工方法使磁性材料获得 磁性的过程. (2) 退磁:磁性材料被磁化后,在一定条件下会失去磁性,这个过程叫做

退磁 或 去磁 ________



(3)磁性材料的分类 根据磁性材料被磁化后退磁的难易程度分为 软磁性材料 和 硬磁性材料 .

3.磁感线 (1)磁感线是在磁场中人为地画出的一些有方向的曲线,在这些曲线上,每一 点的切线方向都在该点磁场的方向上.

匀强磁场. (2)物理学中把磁感线的间距相等、相互平行且指向相同的磁场叫做________

4.条形磁体和蹄形磁体的磁感线 磁体都有两个磁极, 在外部磁感线从 北 极指向 南 极, 在内部从 南 极指向___ 北 极,它是一系列 闭合 的曲线.

图 511

[再判断] 1.磁感线是用细铁屑排列而成的真实的曲线.( × ) 2.磁感线能表示磁场的强弱和方向.( √ ) 3.所有的金属接触磁体后都可以被磁化.( × )

[后思考] 看围棋讲座时会发现,棋子在竖直放置的棋盘上可以移动,但不会掉下来, 你知道这是为什么吗? 【提示】 这是因为棋子和棋盘都是由磁性材料做成的,它们之间存在着磁

力,从而使棋子和棋盘之间存在着弹力,使棋子受到一个与重力平衡的向上的静 摩擦力,所以棋子不会掉下来.

[合作探讨] 如图 512 所示是地磁南北极和地理南北极的示意图.

图 512

探讨 1:在地球南极点上方磁场的方向有什么特点? 【提示】 与地面垂直. 探讨 2:在地球赤道上方的磁场方向有什么特点? 【提示】 磁场方向与地面平行,与正南正北方向间有夹角.

[核心点击] 1.磁感线的特点 (1)为形象描述磁场而引入的假想曲线,实际并不存在. (2)磁感线的疏密表示磁场的强弱,密集的地方磁场强,稀疏的地方磁场弱. (3)磁感线的方向:磁体外部从 N 极指向 S 极,磁体内部从 S 极指向 N 极. (4)磁感线闭合而不相交,不相切,也不中断. (5)磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向.

2.磁感线与电场线的比较

两种线 引入目的 相 似 疏密 切线方向 相交

磁感线

电场线

为形象描述场而引入的假想线,实际不存在 场的强弱 场的方向 不能相交(电场中无电荷空间不相交)



不同点

闭合曲线

不闭合,起始于正电荷,终止于负 电荷

3.常见永磁体的磁场

图 513

1.关于磁感线,下列说法中正确的是( A.两条磁感线的空隙处不存在磁场 B.磁感线总是从 N 极到 S 极

)

C.磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致 D.两个磁场叠加的区域,磁感线可能相交

【解析】

磁感线是为了形象地描绘磁场而假设的一组有方向的曲线,曲线

上每一点的切线方向都表示该点的磁场方向,曲线疏密表示磁场强弱,所以 C 正 确,A 错误;在磁体外部磁感线从 N 极到 S 极,内部从 S 极到 N 极,磁感线不相 交,所以 B、D 错误.
【答案】 C

2.(多选)关于磁感线,下列说法正确的是( A.磁感线可以表示磁场的强弱和方向

)

B.小磁针 N 极在磁场中的受力方向,即为该点磁感线的切线方向 C.沿磁感线方向,磁场减弱 D.磁感线是闭合曲线,没有起始点
【解析】 磁感线的疏密表示磁场强弱,切线表示磁场方向,故 A 正确.沿 磁感线方向,磁场可能增强也可能减弱,故 C 错.小磁针 N 极的受力方向是磁感 线的切线方向,故 B 正确.磁感线是闭合曲线,无起始点,故 D 正确.
【答案】 ABD

3. (多选)下列关于电场线和磁感线的说法正确的是( A.二者均为假想的线,实际上并不存在

) 【导学号: 37930058】

B.实验中常用铁屑来模拟磁感线形状,因此磁感线是真实存在的 C.任意两条磁感线不相交,电场线也是 D.磁感线是闭合曲线,电场线是不闭合的
【解析】 两种场线均是为形象描绘场而引入的,实际上并不存在,故 A 对, B 错; 任意两条磁感线或电场线不能相交, 否则空间一点会有两个磁场或电场方向, 故 C 对;磁体外部磁感线由 N 极指向 S 极,内部由 S 极指向 N 极,故磁感线是闭 合的曲线,而电场线始于正电荷,终于负电荷,故不闭合,D 对.
【答案】 ACD

磁场的定量描述

[先填空] 1.磁通量Φ 磁场中穿过某一面积的 磁感线的条数 叫做穿过这个面积的磁通量. 2.磁感应强度B (1)垂直穿过某单位面积上的磁通量叫做 磁感应强度 . Φ (2)公式:B= S .

(3)单位:在国际单位制中,磁通量的单位是 韦伯 ,简称韦,符号是Wb;磁 1 Wb 特斯拉 感应强度的单位是 ,简称特,国际符号:T,1 T= 1m2 . (4)矢量:磁感应强度是一个既有大小又有方向的物理量,是矢量,磁场中某 点的磁感应强度方向是过该点的 针 N 极的受力方向.

磁感线

的切线方向,也就是放在该点的小磁

[再判断] 1.磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁通量.( √ ) 2.穿过某一面积的磁通量为零,则磁感应强度一定为零.( × ) 3.磁感应强度的方向就是磁感线的方向.( × )

[后思考] 当线框面积一定时,磁感应强度越大,磁通量越大吗?

图514

【提示】 不一定,公式Φ=BS中S指线框在垂直磁场方向的投影面积,线框 面积一定,但投影面积随线框与磁场方向的相对位置的变化而变化,当线框平行 磁场时,B再大,Φ也等于0.

[合作探讨] 如图515所示,匀强磁场B0竖直向下,且与平面BCFE垂直,已知平面BCFE 的面积为S.

图515

探讨1:平面BCFE的磁通量是多大? 【提示】 B0S. 探讨2:平面ABCD的磁通量是多大? 【提示】 B0S. 探讨3: 平面AEFD的磁通量是多大? 【提示】 0.

[核心点击] 1.磁通量的计算 (1)公式:Φ=BS. 适用条件:①匀强磁场;②磁感线与平面垂直. (2)在匀强磁场B中,若磁感线与平面不垂直,公式Φ=BS中的S应为平面在垂 直于磁感线方向上的投影面积.

2.磁通量的正、负 (1)磁通量是标量,但有正、负,当磁感线从某一面上穿入时,磁通量为正 值,则磁感线从此面穿出时即为负值. (2)若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面,且正向磁通量为Φ1,反向磁通 量为Φ2,则穿过该平面的磁通量Φ=Φ1-Φ2.

3.磁通量的变化量 ΔΦ=Φ2-Φ1. (1)当B不变,有效面积S变化时,ΔΦ=B·ΔS. (2)当B变化,S不变时,ΔΦ=ΔB· S. (3)B和S同时变化,则ΔΦ=Φ2-Φ1.但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS.

4.将面积为0.5 m2的单匝线圈放在磁感应强度为2.0×10-2 T的匀强磁场中,线 圈平面垂直于磁场方向,如图516所示,那么穿过这个线圈的磁通量为( )

图516 A.1.0×10 C.0.5×10
-2

Wb Wb

B.1.0 Wb D.5×10
-2

-2

Wb

【解析】 根据Φ=BS=2.0×10-2×0.5 Wb, 故Φ=1.0×10
-2

Wb,A正确.

【答案】 A

5.如图517所示,在条形磁铁中部垂直套有A、B两个圆环,设通过线圈A、 B的磁通量分别为ΦA、ΦB,则( ) 【导学号:37930059】
A.ΦA=ΦB B.ΦA<ΦB C.ΦA>ΦB D.无法判断

图517

【解析】 在条形磁铁的周围,磁感线是从N极出发,经外空间磁场由S极进 入磁铁内部.在磁铁内部的磁感线从S极指向N极,又因磁感线是闭合的平滑曲 线,所以条形磁铁内外磁感线条数一样多,从下向上穿过A、B环的磁感线条数一 样多,而从上向下穿过A环的磁感线多于B环,则从下向上穿过A环的净磁感线条 数小于B环,所以通过B环的磁通量大于通过A环的磁通量.
【答案】 B

6.如图518所示,框架面积为S,框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向 垂直,则穿过平面的磁通量为________.若使框架绕OO′转过30° 角,则穿过框 架平面的磁通量为________;若从初始位置转过90° 角,则穿过框架平面的磁通量 为________;若从初始位置转过180° 角,则穿过框架平面的磁通量的变化是 ________.

图518

【解析】

(1)初始位置时,S⊥B,故Φ1=BS.

3 (2)框架转过30° 时,Φ2=BScos 30° = 2 BS. (3)框架转过90° 时,S∥B,故Φ3=BScos 90° =0. (4)从初始位置转过180° 的过程中,规定初始位置时穿过方向为正,则Φ1= BS,Φ2=-BS,故ΔΦ=Φ2-Φ1=-2BS.

【答案】 BS

3 2 BS 0 -2BS

有关磁通量的四点提醒 (1)平面S与磁场方向不垂直时,要把面积S投影到与磁场垂直的方向上,即求 出有效面积. (2)可以把磁通量理解为穿过面积S的磁感线的净条数.相反方向穿过面积S的 磁感线可以互相抵消. (3)当磁感应强度和回路面积同时发生变化时,ΔΦ=Φt-Φ0,而不能用ΔΦ= ΔB·ΔS计算. (4)磁通量有正负,但其正负不表示大小,也不表示方向,仅是为了计算方便 而引入的.

学业分层测评(十八)

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