《2018-2019學(xué)年高中物理 第5章 磁場(chǎng)與回旋加速器 5.1 磁與人類(lèi)文明 5.2 怎樣描述磁場(chǎng)學(xué)案 滬科版選修3-1.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第5章 磁場(chǎng)與回旋加速器 5.1 磁與人類(lèi)文明 5.2 怎樣描述磁場(chǎng)學(xué)案 滬科版選修3-1.doc（9頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

5.1　磁與人類(lèi)文明 5.2　怎樣描述磁場(chǎng) 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識(shí) 脈 絡(luò) 1.了解我國(guó)古代在磁方面的成就，知道指南針是我國(guó)古代四大發(fā)明之一． 2．知道磁場(chǎng)的基本特性，了解地球的磁場(chǎng)． 3．掌握磁感線的定義、特點(diǎn)以及作用．(重點(diǎn)) 4．知道磁通量，理解磁場(chǎng)的定量描述．(重點(diǎn)、難點(diǎn)) [自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知] [知識(shí)梳理] 一、地磁場(chǎng)及磁性材料 1．地磁場(chǎng) (1)地磁場(chǎng)的兩極：地球周?chē)嬖谥艌?chǎng)，它的N極位于地理南極附近，S極位于地理北極附近． (2)磁偏角：用一個(gè)能自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針觀察地磁場(chǎng)方向時(shí)，可以看到它的磁極一般并不指向地理的正南正北方向，水平放置的磁針的指向跟地理子午線之間有一個(gè)交角，這個(gè)交角叫作磁偏角． 2．磁性材料 (1)磁化：人們通過(guò)人工方法使磁性材料獲得磁性的過(guò)程． (2)退磁：磁性材料被磁化后，在一定條件下會(huì)失去磁性，這個(gè)過(guò)程叫作退磁或去磁． (3)磁性材料的分類(lèi) 根據(jù)磁性材料被磁化后退磁的難易程度分為軟磁性材料和硬磁性材料． 二、磁場(chǎng)的描述 1．磁感線 (1)磁感線是在磁場(chǎng)中人為地畫(huà)出的一些有方向的曲線，在這些曲線上，每一點(diǎn)的切線方向都在該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向上． (2)物理學(xué)中把磁感線的間距相等、相互平行且指向相同的磁場(chǎng)叫作勻強(qiáng)磁場(chǎng)． 2．條形磁體和蹄形磁體的磁感線 磁體都有兩個(gè)磁極，在外部磁感線從北極指向南極，在內(nèi)部從南極指向北極，它是一系列閉合的曲線． 圖511 三、磁場(chǎng)的定量描述 1．磁通量Φ 磁場(chǎng)中穿過(guò)某一面積的磁感線的條數(shù)叫作穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量． 2．磁感應(yīng)強(qiáng)度B (1)垂直穿過(guò)某單位面積上的磁通量叫作磁感應(yīng)強(qiáng)度． (2)公式：B＝. (3)單位：在國(guó)際單位制中，磁通量的單位是韋伯，簡(jiǎn)稱(chēng)韋，符號(hào)是Wb；磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉，簡(jiǎn)稱(chēng)特，國(guó)際符號(hào)是T,1 T＝. (4)矢量：磁感應(yīng)強(qiáng)度是一個(gè)既有大小又有方向的物理量，是矢量，磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向是過(guò)該點(diǎn)的磁感線的切線方向，也就是放在該點(diǎn)的小磁針N極的受力方向． [基礎(chǔ)自測(cè)] 1．思考判斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“”．) (1)磁感線是用細(xì)鐵屑排列而成的真實(shí)的曲線．() (2)磁感線能表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向．(√) (3)地理的南北兩極與地磁場(chǎng)的南北極并不重合，地磁場(chǎng)的北極在地理北極附近．() (4)磁感應(yīng)強(qiáng)度等于垂直穿過(guò)單位面積的磁通量．(√) (5)穿過(guò)某一面積的磁通量為零，則磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零．() (6)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是磁感線的方向．() 【提示】　 (1)　磁感線不是真實(shí)存在的． (3)　地磁場(chǎng)北極在地理南極附近． (5)　穿過(guò)某一面積的磁通量為零，磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零． (6)　磁感線某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向． 2．關(guān)于磁感線，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：69682243】 A．兩條磁感線的空隙處不存在磁場(chǎng) B．磁感線總是從N極到S極 C．磁感線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一致 D．兩個(gè)磁場(chǎng)疊加的區(qū)域，磁感線可能相交 C　[磁感線是為了形象地描繪磁場(chǎng)而假設(shè)的一組有方向的曲線，曲線上每一點(diǎn)的切線方向都表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，曲線疏密表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱，所以C正確，A錯(cuò)誤；在磁體外部磁感線從N極到S極，內(nèi)部從S極到N極，磁感線不相交，所以B、D錯(cuò)誤．] 3．如圖512所示的“司南”是人們公認(rèn)的最早的磁性定向工具，司南能指南北的原因是(　　) 圖512 A．地球周?chē)须妶?chǎng)　　　 B．地球周?chē)写艌?chǎng) C．月球周?chē)写艌?chǎng) D．太陽(yáng)周?chē)写艌?chǎng) B　[地球周?chē)嬖诖艌?chǎng)，磁場(chǎng)方向外部由地理南極指向地理北極，所以司南能指南北，B對(duì)．] 4．關(guān)于磁通量，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：69682244】 A．磁通量不僅有大小而且有方向，是矢量 B．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，a線圈面積比b線圈面積大，則穿過(guò)a線圈的磁通量一定比穿過(guò)b線圈的大 C．磁通量大，磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定大 D．把某線圈放在磁場(chǎng)中的M、N兩點(diǎn)，若放在M處的磁通量比在N處的大，則M處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定比N處大 C　[磁通量是標(biāo)量，磁通量大小Φ＝BS⊥＝BScos θ，與B、S、θ均有關(guān)系．故C正確．] [合 作 探 究攻 重 難] 磁感線的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用 1．磁感線的特點(diǎn) (1)為形象描述磁場(chǎng)而引入的假想曲線，實(shí)際并不存在． (2)磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，密集的地方磁場(chǎng)強(qiáng)，稀疏的地方磁場(chǎng)弱． (3)磁感線的方向：磁體外部從N極指向S極，磁體內(nèi)部從S極指向N極． (4)磁感線閉合而不相交，不相切，也不中斷． (5)磁感線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向． 2．磁感線與電場(chǎng)線的比較 兩種線 磁感線 電場(chǎng)線 相似點(diǎn) 引入目的 為形象描述場(chǎng)而引入的假想線，實(shí)際不存在 疏密 場(chǎng)的強(qiáng)弱 切線方向 場(chǎng)的方向 相交 不能相交(電場(chǎng)中無(wú)電荷，空間不相交) 不同點(diǎn) 閉合曲線 不閉合，起始于正電荷(或無(wú)窮遠(yuǎn)處)，終止于無(wú)窮遠(yuǎn)處(或負(fù)電荷) 3．常見(jiàn)永磁體的磁場(chǎng) 圖513 　關(guān)于磁感線的描述，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．磁感線可以形象地描述各點(diǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，它每一點(diǎn)的切線方向都和小磁針?lè)旁谠擖c(diǎn)靜止時(shí)北極所指的方向一致 B．磁感線可以用細(xì)鐵屑來(lái)顯示，因而是真實(shí)存在的 C．兩條磁感線的空隙處一定不存在磁場(chǎng) D．兩個(gè)磁場(chǎng)疊加的區(qū)域，磁感線就可能相交 思路點(diǎn)撥：①磁感線的疏密可以表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線的方向可以用來(lái)確定磁場(chǎng)的方向． ②磁感線永遠(yuǎn)不相交． A　[磁感線上每一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，即小磁針靜止時(shí)北極所指的方向，所以A正確；磁感線是為了形象地描述磁場(chǎng)而假想的一簇有方向的閉合曲線，實(shí)際上并不存在，細(xì)鐵屑可以顯示出其形狀，但那并不是磁感線，B錯(cuò)；磁感線的疏密反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線是假想的人為畫(huà)出的曲線，兩條磁感線的空隙處也存在磁場(chǎng)，C錯(cuò)；兩個(gè)磁場(chǎng)疊加，描述的是疊加后的磁場(chǎng)的磁感線分布情況，磁感線不相交，所以D不正確．] 磁感線的五個(gè)特點(diǎn) (1)磁感線是假想的，不是真實(shí)存在的線． (2)磁感線上每一點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向． (3)磁感線是閉合曲線． (4)磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱． (5)磁感線不能相交或相切． [針對(duì)訓(xùn)練] 1．(多選)關(guān)于磁感線，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．磁感線可以表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向 B．小磁針N極在磁場(chǎng)中的受力方向，即為該點(diǎn)磁感線的切線方向 C．沿磁感線方向，磁場(chǎng)減弱 D．磁感線是閉合曲線，沒(méi)有起始點(diǎn) ABD　[磁感線的疏密表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱，切線表示磁場(chǎng)方向，故A正確．沿磁感線方向，磁場(chǎng)可能增強(qiáng)也可能減弱，故C錯(cuò)．小磁針N極的受力方向是磁感線的切線方向，故B正確．磁感線是閉合曲線，無(wú)起始點(diǎn)，故D正確．] 2．(多選)下列關(guān)于電場(chǎng)線和磁感線的說(shuō)法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：69682245】 A．二者均為假想的線，實(shí)際上并不存在 B．實(shí)驗(yàn)中常用鐵屑來(lái)模擬磁感線形狀，因此磁感線是真實(shí)存在的 C．任意兩條磁感線不相交，電場(chǎng)線也是 D．磁感線是閉合曲線，電場(chǎng)線是不閉合的 ACD　[兩種場(chǎng)線均是為形象描繪場(chǎng)而引入的，實(shí)際上并不存在，故A對(duì)，B錯(cuò)；任意兩條磁感線或電場(chǎng)線不能相交，否則空間一點(diǎn)會(huì)有兩個(gè)磁場(chǎng)或電場(chǎng)方向，故C對(duì)；磁體外部磁感線由N極指向S極，內(nèi)部由S極指向N極，故磁感線是閉合的曲線，而電場(chǎng)線始于正電荷，終于負(fù)電荷，故不閉合，D對(duì)．] 磁通量的理解和計(jì)算 1．磁通量的計(jì)算 (1)公式：Φ＝BS. 適用條件：①勻強(qiáng)磁場(chǎng)；②磁感線與平面垂直． (2)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，若磁感線與平面不垂直，公式Φ＝BS中的S應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積． 2．磁通量的正、負(fù) (1)磁通量是標(biāo)量，但有正、負(fù)，當(dāng)磁感線從某一面上穿入時(shí)，磁通量為正值，則磁感線從此面穿出時(shí)即為負(fù)值． (2)若同時(shí)有磁感線沿相反方向穿過(guò)同一平面，且正向磁通量為Φ1，反向磁通量為Φ2，則穿過(guò)該平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2. 3．磁通量的變化量 公式：ΔΦ＝Φ2－Φ1. (1)當(dāng)B不變，有效面積S變化時(shí)，ΔΦ＝BΔS. (2)當(dāng)B變化，S不變時(shí)，ΔΦ＝ΔBS. (3)B和S同時(shí)變化，則ΔΦ＝Φ2－Φ1.但此時(shí)ΔΦ≠ΔBΔS. 　如圖514所示，框架面積為S，框架平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直，則穿過(guò)平面的磁通量為_(kāi)_______．若使框架繞OO′轉(zhuǎn)過(guò)30角，則穿過(guò)框架平面的磁通量為_(kāi)_______；若從初始位置轉(zhuǎn)過(guò)90角，則穿過(guò)框架平面的磁通量為_(kāi)_______；若從初始位置轉(zhuǎn)過(guò)180角，則穿過(guò)框架平面的磁通量的變化是________． 圖514 思路點(diǎn)撥：①計(jì)算磁通量時(shí)，首先要確定與磁感線方向垂直的有效面積． ②磁通量有正負(fù)，若初始位置磁通量為Φ，則線圈平面轉(zhuǎn)過(guò)180時(shí)磁通量變?yōu)椋? 【解析】　(1)初始位置時(shí)，S⊥B，故Φ1＝BS. (2)框架轉(zhuǎn)過(guò)30時(shí)，Φ2＝BScos 30＝BS. (3)框架轉(zhuǎn)過(guò)90時(shí)，S∥B，故Φ3＝BScos 90＝0. (4)從初始位置轉(zhuǎn)過(guò)180的過(guò)程中，規(guī)定初始位置時(shí)穿過(guò)方向?yàn)檎?，則Φ1＝BS，Φ2＝－BS，故ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－2BS. 【答案】　BS　BS　0?。?BS 有關(guān)磁通量的四點(diǎn)提醒 (1)平面S與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，要把面積S投影到與磁場(chǎng)垂直的方向上，即求出有效面積． (2)可以把磁通量理解為穿過(guò)面積S的磁感線的凈條數(shù)．相反方向穿過(guò)面積S的磁感線可以互相抵消． (3)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度和回路面積同時(shí)發(fā)生變化時(shí)，ΔΦ＝Φt－Φ0，而不能用ΔΦ＝ΔBΔS計(jì)算． (4)磁通量有正負(fù)，但其正負(fù)不表示大小，也不表示方向，僅是為了計(jì)算方便而引入的． [針對(duì)訓(xùn)練] 3．如圖515所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的n匝正方形線框abcd內(nèi)部有一邊長(zhǎng)為的正方形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.下列有關(guān)的說(shuō)法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：69682246】 圖515 A．穿過(guò)線框abcd的磁通量為BL2 B．穿過(guò)線框abcd的磁通量為nBL2 C．穿過(guò)線框abcd的磁通量為 D．穿過(guò)線框abcd的磁通量為 C　[磁通量Φ＝BS，與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān)，式中的S為在磁場(chǎng)中且與磁場(chǎng)垂直的面積，所以Φ＝B，C正確．] 4.如圖516所示，在條形磁鐵中部垂直套有A、B兩個(gè)圓環(huán)，設(shè)通過(guò)線圈A、B的磁通量分別為ΦA(chǔ)、ΦB，則(　　) 圖516 A．ΦA(chǔ)＝ΦB　　 B．ΦA(chǔ)<ΦB C．ΦA(chǔ)>ΦB D．無(wú)法判斷 B　[在條形磁鐵的周?chē)?，磁感線是從N極出發(fā)，經(jīng)外空間磁場(chǎng)由S極進(jìn)入磁鐵內(nèi)部．在磁鐵內(nèi)部的磁感線從S極指向N極，又因磁感線是閉合的平滑曲線，所以條形磁鐵內(nèi)外磁感線條數(shù)一樣多，從下向上穿過(guò)A、B環(huán)的磁感線條數(shù)一樣多，而從上向下穿過(guò)A環(huán)的磁感線多于B環(huán)，則從下向上穿過(guò)A環(huán)的凈磁感線條數(shù)小于B環(huán)，所以通過(guò)B環(huán)的磁通量大于通過(guò)A環(huán)的磁通量．] [當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基] 1．指南針是我國(guó)古代四大發(fā)明之一，東漢學(xué)者王充在《論衡》一書(shū)中描述的“司南”是人們公認(rèn)的最早的磁性定向工具．關(guān)于指南針能指示南北方向是由于(　　) A．指南針的兩個(gè)磁極相互吸引 B．指南針的兩個(gè)磁極相互排斥 C．指南針能吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì) D．地磁場(chǎng)對(duì)指南針的作用 D　[用指南針指示方向，是由于地球本身是一個(gè)大磁體，地球的磁場(chǎng)對(duì)磁體產(chǎn)生力的作用，地球的南極是地磁的N極，地球的北極是地磁的S極，同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，故指南針指示南北方向，因此選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤．] 2．一根鋼條靠近磁針的磁極，磁針被吸引過(guò)來(lái)，則(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：69682247】 A．鋼條一定具有磁性 B．鋼條一定沒(méi)有磁性 C．鋼條可能有磁性，也可能沒(méi)有磁性 D．條件不足，無(wú)法判斷 C　[小磁針被吸引過(guò)來(lái)，可能是鋼條與小磁針的一端是異名磁極相互吸引，也可能是不帶磁性的鋼條與磁體相互吸引，所以鋼條可能有磁性，也可能沒(méi)有磁性．故C正確．] 3．地球是一個(gè)大磁體，它的磁場(chǎng)分布情況與一個(gè)條形磁鐵的磁場(chǎng)分布情況相似，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．地磁場(chǎng)的方向是沿地球上經(jīng)線方向的 B．地磁場(chǎng)的方向是與地面平行的 C．地磁場(chǎng)的方向是從北向南方向的 D．在地磁南極上空，地磁場(chǎng)的方向是豎直向下的 D　[地理南北極與地磁南北極不重合，所以地磁場(chǎng)方向與經(jīng)線有夾角，A錯(cuò)；地磁場(chǎng)方向不與地面平行，B錯(cuò)；地磁場(chǎng)的方向從南指向北，C錯(cuò)；在地磁南北極附近，磁場(chǎng)方向是與地面垂直的，地磁南極上空，地磁場(chǎng)的方向豎直向下，D對(duì)．] 4．下列關(guān)于磁場(chǎng)和磁感線的描述中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：69682248】 A．磁感線可以形象地描述各點(diǎn)磁場(chǎng)的方向 B．磁感線是磁場(chǎng)中客觀存在的線 C．磁感線總是由磁鐵的N極指向S極 D．實(shí)驗(yàn)中觀察到的鐵屑的分布就是磁感線 A　[磁感線可以形象地描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，但它不是客觀存在的線，可用細(xì)鐵屑模擬．在磁鐵外部磁感線方向由N極到S極，但內(nèi)部是由S極到N極．故只有A正確．] 5．(多選)面積為2.510－2 m2的矩形線圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為4.010－2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，則穿過(guò)線圈的磁通量可能是(　　) A．1010－2 Wb　　　　 B．1.010－3 Wb C．1.010－4 Wb D．0 BCD　[線圈與磁場(chǎng)垂直時(shí)，通過(guò)它的磁通量最大，且Φm＝BS＝1.010－3 Wb.線圈與磁場(chǎng)平行時(shí)，通過(guò)它的磁通量為0.故通過(guò)線圈的磁通量范圍是0≤Φ≤1.010－3 Wb.所以A錯(cuò)，B、C、D對(duì)．]