人教版高中物理必修第三册 第十三章 电磁感应与电磁波初步 1 磁场磁感线 课件(共45张PPT)

(共45张PPT)
第十三章　电磁感应与电磁波初步
1.磁场　磁感线
核心素养 素养目标
物理观念 1.知道磁场、磁感线的概念.
2.知道磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间都是通过磁场相互作用的.
科学思维 会用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁感线的方向.
科学态度
与责任 认识磁的应用对生产、生活和科技发展的作用，拓宽视野，培养学习兴趣及科学精神.
一、电和磁的联系　磁场
教材认知
引入　我国是世界上最早发现磁现象的国家，早在战国末年就有磁铁的记载.我国古代四大发明之一的指南针（司南）就利用了磁现象，指南针的发明为世界的航海业作出了巨大的贡献.你知道指南针为什么指南吗？
提示：地球是一个巨大的磁场，其地磁场南极在地理北极附近，地磁场北极在地理南极附近.指南针在地球的磁场中受磁场力的作用，所以会一端指南一端指北.
排斥　
吸引　
上方　
磁　
电和磁　
磁场　
电流　
客
观存在　
【拓展深化】　对磁场性质的理解
客观性 磁场虽然不是由分子、原子组成的，但是它和常见的桌子、房屋、水和空气一样，是一种客观存在的物质
特殊性 磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，它是以一种场的形式存在的
方向性 自由小磁针静止时，N极的指向即为该处的磁场方向，或小磁针N极的受力方向即为该处磁场方向
典题讲练
甲 乙
BC
丙
A. 甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针的力的作用是通过小磁针的磁场发生的
B. 乙图中，磁体对通电导体的力的作用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：题图甲中，电流对小磁针的力的作用是通过电流的磁场发生的；题图乙中，磁体对通电导体的力的作用是通过磁体的磁场发生的；题图丙中，电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的.综上所述，选项B、C正确.
名师点评
　　（1）磁体、电流周围产生磁场，磁场的基本性质是对放入磁场中的磁体和电流有力的作用.
（2）磁体与磁体之间、电流与电流之间、磁体与电流之间的作用不是直接发生的，而是通过磁场发生的.
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. 磁极与磁极之间是直接发生作用的
D. 磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流之间发生作用时才产生
解析：电场和磁场都是一种物质，它和我们常见的由分子、原子组成的物质不同，不是以微粒形式存在的，而是以“场”的形式客观存在的，故A正确，B错误；磁极与磁极之间的相互作用，是通过磁场发生的，C错误；磁场是磁体或电流周围存在的一种特殊物质，即使磁极与磁极、磁极与电流之间没有发生相互作用，磁场仍然存在，D错误.
A
二、磁感线
教材认知
引入　如图甲所示为条形磁体的磁感线的分布情况，如图乙所示为通电螺线管的磁感线的分布情况，观察两幅图，请思考：
从图中可以看出，通电螺线管的磁感线是闭合的，而条形磁铁的磁感线不闭合，这种判断对吗？
提示：不对，不管是磁体的磁场，还是电流的磁场，磁感线都是闭合的.
切线方向　
疏密　
3. 磁体的磁感线
（1）条形磁体和蹄形磁体的磁感线
（2）同名磁极和异名磁极的磁感线
×
×
A. 磁场并不真实存在，而是人们假想出来的
B. 磁铁周围磁感线的形状与铁屑在它周围排列的形状相同，说明磁场呈线条形状，磁感线是磁场的客观反映
C. 磁感线可以用来表示磁场的强弱和方向
D. 磁感线类似于电场线，它总是从磁体的N极出发，回到S极终止
C
解析：小磁针放在磁体的周围受到力的作用，说明磁体在周围空间产生了磁场，磁场是一种客观存在的物质，故A错误；人们为了形象地描述磁场，用图形——磁感线将抽象的磁场描绘出来，磁感线是假想的曲线，其客观上并不存在，铁屑在磁场中被磁化为小磁针，在磁场的作用下运动，最终规则地排列起来，显示出磁感线的形状，并非磁场的客观反映，故B错误；磁感线都是闭合曲线，在磁体外部从N极到S极，在磁体内部从S极到N极，而电场线是从正电荷出发到负电荷终止，不闭合，故D错误；磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，C正确.
名师点评
　　（1）磁场是客观存在的，而磁感线是为了形象地描述磁场而人为假设的不存在的曲线，分布在三维空间内；
（2）由于磁体的N极和S极是密不可分的，所以磁感线总是闭合的曲线，而电场线则是不闭合的，这是两者的显著区别.
A. M点的切线方向和该点的磁场方向垂直
B. M点的磁场比N点的磁场弱
C. M点的磁场比N点的磁场强
D. M点的磁场方向和N点的磁场方向相同
C
解析：过M点的磁感线的切线方向和该点的磁场方向相同，选项A错误；磁感线越密集的地方磁场越强，则M点的磁场比N点的磁场强，选项B错误，C正确；过磁场中某点的磁感线的切线方向是该点的磁场方向，因M点切线方向与N点的切线方向不同，则M点的磁场方向和N点的磁场方向不相同，选项D错误.
三、几种常见的磁场　安培定则
教材认知
引入　如图所示，放在通电螺线管内部中间处的小磁针静止时N极指向右，试判定电源的正、负极.
提示：c端为正极，d端为负极.
右手　
弯曲
的四指　
右手　
伸直的拇指　
右手　
弯曲的四指　
【拓展深化】　三种常见的电流的磁场
安培定则 立体图 横截面图 纵截面图
直线
电流
以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱
环形
电流
从右向左看
安培定则 立体图 横截面图 纵截面图
环形电流 内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏
通电螺线管
从左向右看
通电螺线管 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，由N极指向S极
典题讲练
D
解析：蹄形磁铁和条形磁铁均可以形成如题图所示的磁场，通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似，也可形成如题图所示的磁场，环形电流的磁场是垂直纸面方向的，不能形成题图所示的磁场，故选D.
名师点评
常见电流磁场的特点
（1）直线电流：通电直导线周围的磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆.离导线越近磁场越强，离导线越远磁场越弱.
（2）环形电流：环形电流的磁场类似于条形磁体的磁场.由于磁感线均为闭合曲线，所以环内磁感线条数与环外相等，故环内磁场强，环外磁场弱.
（3）通电螺线管：通电螺线管外部的磁场跟条形磁体外部的磁场分布情况相同，两端分别为N极和S极；管内是匀强磁场，磁场方向由S极指向N极.
A. F为蓄电池正极 B. 螺线管P端为S极
C. 流过电阻R的电流方向向下 D. 管内磁场方向由Q指向P
解析：闭合开关后，小磁针N极偏向螺线管Q端，说明小磁针所在位置磁场方向向左，即螺线管的P端为N极，Q端为S极，螺线管内部的磁场方向由Q指向P，由安培定则可知，电流从蓄电池右端流出、左端流入，因此，电源的F为正极，E为负极，流过电阻R的电流方向向上，故B、C错误，A、D正确.
AD
随堂检测
A. 最基本的性质是对处于其中的磁体和通电导体有力的作用
B. 磁场是看不见、摸不着、实际不存在的，是人们假想出来的一种物质
C. 地球的磁场不是真实存在，是假想出来的
D. 磁场存在与否决定于人的思想，想其有则有，想其无则无
解析：磁场的基本性质是对处于其中的磁体或通电导体有力的作用，故A正确；磁场虽然看不见、摸不着，但是它是客观存在的，与人的思想无关，故B、C、D错误.
A
1
2
3
4
A. 一切磁现象都起源于运动电荷，一切磁作用都是运动电荷通过磁场而发生的
B. 除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷产生的
C. 根据安培的分子电流假说，在外界磁场的作用下，物体内部分子电流取向变得大致相同时，物体就被磁化，两端形成磁极
D. 有磁必有电，有电必有磁
解析：组成物质的原子的核外电子绕核运动形成分子电流，分子电流使每个物质分子相当于一个小磁体.当各分子电流的取向大致相同时，物质对外显磁性，所以一切磁现象都源于运动电荷，A、C正确，B错误；静电场不产生磁场，D错误.
AC
1
2
3
4
A. 地理南、北极与地磁场的北、南极不重合
B. 地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近
C. 地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D. 在赤道上小磁针的N极在静止时指向地理北极附近
解析：地球为一巨大的磁体，地磁场的南、北极在地理的北极、南极附近，并不重合，地球内部也存在磁场，故A、B正确；只有赤道附近上空磁场的方向才与地面平行，故C错误；小磁针静止时N极指向与磁场方向相同，故D正确.
C
1
2
3
4
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
解析：小磁针静止时N极的指向为该处的磁感线方向，根据安培定则可知通电螺线管的右端为N极，左端为S极，内部磁感线方向是从左到右，故只有2小磁针的N、S极标注正确，故选B.
B
1
2
3
4
课时作业（二十六）
[基础训练]
A. 磁感线可以形象地描述磁场的强弱与方向
B. 磁感线总是从磁铁的N极发出，到S极终止
C. 磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线
D. 沿磁感线的方向磁场逐渐减弱
解析：磁场是一种看不见的特殊物质，人们为了形象地描述磁场而引入了磁感线这一假想的曲线，它的疏密可以反映磁场的强弱，磁感线上某点的切线方向为该点的磁场方向（磁感应强度的方向），选项A正确，D错误；磁感线都是闭合曲线，选项B错误；磁感线是人们假想的曲线，与有无铁屑无关，选项C错误.
A
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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11
A. 保持不动 B. 向下转动
C. 垂直纸面向里转动 D. 垂直纸面向外转动
解析：当通入如题图所示向左的电流时，根据安培定则可得小磁针处的磁场方向是垂直纸面向外的，由于小磁针静止时N极的指向为磁场的方向，所以小磁针的N极将垂直纸面向外转动，故A、B、C错误，D正确.
D
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5
6
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11
3. “司南”是我国古代四大发明之一，主体由磁勺和罗盘构成.据东汉《论衡》记载，其“司南之杓，投之于地，其柢（即勺柄）指南”.若在静止的磁勺正上方附近，放置一根由南向北通电的直导线，请推测勺柄将（　　）
A. 向正东方向转动 B. 向正西方向转动
C. 向正南方向移动 D. 向正北方向移动
解析：由于在磁勺正上方放置一根由南向北通电的直导线，根据安培定则可知电流在磁勺处的磁场方向指向正西方向，则磁勺的N极向正西方向转动，S极向正东方向转动，根据题意可知，勺柄为磁勺的S极，即勺柄将向正东方向转动，故选A.
A
1
2
3
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6
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11
A B C D
解析：通电直导线中的电流方向向上，根据安培定则可知，从上往下看，直导线周围的磁场方向为逆时针方向，而小磁针的N极指向磁场方向，故题图D中小磁针的指向正确.
D
1
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11
A. ＋x方向 B. －x方向 C. ＋y方向 D. －y方向
解析：由题意可知，电子沿z轴正向流动，电流方向沿z轴负向，由安培定则可以判断电流激发的磁场以z轴为中心沿顺时针方向（沿z轴负方向看），通过y轴A点时方向向外，即沿x轴正向.故A正确.
A
1
2
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5
6
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11
A. 这5个位置中，e点的磁场最强
B. a点没有磁感线穿过，所以a点没有磁场
C. c、d两点关于直线对称，所以c、d两点磁场方向相同
D. b、e两点在同一直线上，所以b、e两点磁场方向相同
解析：从磁感线分布情况看，e位置的磁感线分布最密集，磁场最强，A正确；磁感线是人为绘制的描述磁场强弱及方向的曲线，并非真实存在的，a点没有画磁感线，但a点有磁场，B错误；磁感线在c、d两点的切线方向表示c、d两点的磁场方向，所以c、d两点磁场方向并不相同，C错误；磁感线在b、e两点的切线方向相同，所以b、e两点磁场方向相同，D正确.
AD
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2
3
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5
6
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9
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11
C
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3
4
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6
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11
解析：A选项图中通电直导线电流从左向右，根据安培定则可知，在小磁针处，导线产生的磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针静止时N极垂直纸面向里，A错误；根据安培定则可知，B选项图中磁场方向为逆时针方向（从上向下看），因此小磁针静止时N极垂直纸面向里，B错误；根据安培定则可知，C选项图环中产生的磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针静止时N极垂直纸面向外，C正确；根据安培定则，结合电流的方向可知，D选项图中通电螺线管的内部磁场方向由右向左，则小磁针静止时N极指向左，D错误.
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11
[能力提升]
A. 向下 B. 向上
C. 垂直纸面向里 D. 垂直纸面向外
解析：由安培定则可知左侧线圈上端为N极，下端为S极，右侧线圈也是上端为N极，下端为S极，再结合磁感线是闭合曲线，可知圆环的圆心O处磁场方向向下，故选项A正确.
A
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11
A. 向右飞行的正离子束 B. 向左飞行的正离子束
C. 向右飞行的负离子束 D. 向左飞行的负离子束
BC
解析：向右飞行的正离子束形成的电流方向向右，根据安培定则可知，正离子束在下方产生的磁场方向垂直纸面向里，则小磁针S极向纸外偏转，不符合题意，故A错误；向左飞行的正离子束形成的电流方向向左，根据安培定则可知，正离子束在下方产生的磁场方向垂直纸面向外，则小磁针S极向纸内偏转，符合题意，故B正确；向右飞行的负离子束形成的电流方向向左，根据安培定则可知，负离子束在下方产生的磁场方向垂直纸面向外，则小磁针S极向纸内偏转，符合题意，故C正确；向左飞行的负离子束形成的电流方向向右，根据安培定则可知，负离子束在下方产生的磁场方向垂直纸面向里，则小磁针S极向纸外偏转，不符合题意，故D错误.
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B
A. 垂直指向纸里的方向为南方
B. 小磁针的N极向左侧偏转
C. 小磁针的N极向右侧偏转
D. 小磁针发生偏转的原因是橡胶圆盘上产生了感应电流
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解析：小磁针静止时N极垂直指向纸里，故垂直指向纸里的方向为北方，故A错误；圆盘绕中轴线按如题图所示方向（从左向右看顺时针）高速旋转，即负电荷顺时针方向旋转，产生的电流方向为逆时针，根据安培定则，可知环形电流
产生的磁场左侧为N极，故小磁针的N极向左侧偏转，故B正确，C错误；小磁针发生偏转的原因是橡胶圆盘上电荷定向移动产生了电流，而电流周围产生了磁场，故D错误.
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B
解析：做圆周运动的电荷带负电，则环形电流方向与其运动方向相反，根据安培定则可知其左侧为N极，右侧为S极，B正确.
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