高中物理第5章磁场学案鲁科版选修3_1

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1、第5章磁场知识整合与阶段检测专题一　用安培定则判定电流磁场的方向磁场是一种看不见、摸不着、存在于电流或磁体周围的一种特殊物质，它传递着磁相互作用。电流与磁体、电流与电流、磁体与磁体都是通过磁场相互作用的。要研究电流对磁体或电流对电流的作用，就必须依据安培定则判定电流的磁场方向。应用安培定则(又称右手螺旋定则)判定电流磁场时注意以下两点：(1)判断直线电流的磁场时，大拇指指电流方向，四指弯曲的方向表示磁感线的方向；判定环形电流和通电螺线管的磁场时，四指指电流方向，而大拇指沿中心轴线指磁场方向。(2)对电荷定

2、向运动形成的等效电流，判断时注意等效电流的方向与电荷定向运动的方向不一定一致。对正电荷，定向运动的方向即等效电流的方向；对负电荷，等效电流方向为电荷运动的反方向。[例证1]　如图5－1所示，放在螺线管内部中间处的小磁针，当开关S闭合时，小磁针应怎样转动？图5－1　　[解析]　小磁针处于螺线管内部，能绕水平轴在竖直平面内旋转。当S闭合时，根据通过螺线管的电流方向，利用安培定则，可知螺线管内部的磁感线方向自左向右，所以小磁针将沿顺时针方向绕水平轴转动90°角，当小磁针的N极与所在处磁感线方向相同后，静止在如图

3、5－2所示的位置。图5－2[答案]　见解析专题二　学习磁通量要注意的几个问题在同一磁场中，磁感线越密的地方，也就是穿过垂直磁场方向的单位面积的磁感线条数越多的地方，磁感应强度B越大。B越大，垂直面积S越大，则穿过这个面的磁感线条数就越多，磁通量就越大。所以磁通量反映穿过某一面积的磁感线条数的多少。在具体学习磁通量时，要注意以下几个问题：1．磁通量的正负问题磁通量是标量，但有正负之分。磁通量的正负不代表大小，只反映磁通量是怎么穿过某一平面的，若规定向里穿过某一平面的磁通量为正，则向外为负。尤其在计算磁通量变

4、化时更应注意。2．有效面积问题定义式Φ＝BS中的面积S指的是垂直于匀强磁场方向的面积，如果平面跟磁场方向不垂直，应取垂直磁场方向上的投影面积，即为有效面积。3．净磁通问题若穿过某一平面的磁感线既有穿出的又有穿入的，则穿过该平面的合磁通量为净磁感线的条数，即净磁通。4．多匝线圈问题从磁通量的定义中可以看出，穿过某一面积的磁通量是由穿过该面积的磁感线条数的多少决定的，所以，只要n匝线圈的面积相同，放置情况也相同，n匝线圈与单匝线圈的磁通量相同。5．磁通量的变化ΔΦ公式：ΔΦ＝BΔScosθ＝SΔBcosθ＝B

5、SΔ(cosθ)。可见磁通量Φ是由B、S及角度θ共同决定的，磁通量的变化情况应从这三个方面去考虑。[例证2]　矩形线框abcd的边长分别为l1、l2，可绕它的一条对称轴OO′转动，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与OO′垂直，初位置时线圈平面与B平行，如图5－3所示。图5－3(1)初位置时穿过线框的磁通量Φ0为多少？(2)当线框沿图5－3所示方向绕过60°时，磁通量Φ2为多少？这一过程中磁通量的变化ΔΦ1为多少？(3)当线框绕轴沿图示方向由(2)中的位置再转过60°位置时，磁通量Φ3为多少？这一过程中ΔΦ2

6、＝Φ3－Φ2为多少？[解析]　(1)当处于图5－3所示位置时，从俯视图可看出没有磁感线穿过矩形线框，故Φ0＝0。(2)当绕轴(从上往下看)沿逆时针方向转动60°到a′d′位置时，线框与B的夹角θ＝60°。　　所以Φ2＝B·Ssin60°＝BSΔΦ1＝Φ2－Φ0＝BS。(3)当再由a′d′位置逆时针转60°时，到a″d″，这时线框与B方向成120°角。所以Φ3＝B·Ssin120°＝BS，ΔΦ2＝Φ3－Φ2＝BS－BS＝0。注意：a′d′位置和a″b″位置时，穿过线框磁通量的方向没有发生变化。[答案]　见解

7、析[例证3]　一横截面积为S、匝数为100匝的直螺线管，放置在平行于螺线管轴线的匀强磁场中，磁感应强度为B，则穿过此螺线管的磁通量是多少？若拆除50匝，穿过此螺线管的磁通量又是多少？[解析]　在匀强磁场中，当直螺线管的横截面与磁场方向垂直时，各线圈的面积相同，放置情况也相同，则100匝、50匝的螺线管和单匝线圈的磁通量相同，都为BS。[答案]　BS　BS1．如图5－4所示为通电螺线管的纵截面，“⊗”　“⊙”分别表示导线中电流垂直纸面流进、流出，则螺线管内部和外部a、b、c三个位置上小磁针静止时N极指向是(

8、　　)图5－4A．均向右　　　　　　B．均向左C．a、b向左，c向右D．a、c向右，b向左解析：根据安培定则，可判知a、b处的磁场方向都向左，c处磁场方向向右，所以a、b处小磁针静止时N极都指向左，c处小磁针静止时N极指向右，故A、B、D错，C对。答案：C2．如图5－5所示，一个单匝线圈abcd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ab边为轴转过30°和60°时，穿过线圈的磁通量分别是