人教版（2019）高二物理必修第三册第十三章磁场 磁感应线-导学案

磁场
磁感应线
一、知识点梳理
知识点一、磁场、磁感应强度
1．磁场
(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。
(2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向。
2．磁感应强度
(1)物理意义：描述磁场的强弱和方向。
(2)大小：B＝(通电导线垂直于磁场)。
(3)方向：小磁针静止时N极的指向。
(4)单位：特斯拉(T)。
3．匀强磁场
(1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场。
(2)特点：疏密程度相同、方向相同的平行直线。
知识点二、磁感线　通电直导线和通电线圈周围磁场的方向
1．磁感线
在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的切线方向跟这点的磁感应强度方向一致。
2．几种常见的磁场
(1)常见磁体的磁场(如图1所示)
图1
(2)电流的磁场
通电直导线
通电螺线管
环形电流
安培定则
[思考判断]
(1)磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该点的试探电流元的强弱有关。(　　)
(2)磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致。(　　)
(3)在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大。(　　)
(4)相邻两条磁感线之间的空白区域磁感应强度为零。(　　)
(5)将通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零。(　　)
(6)由定义式B＝可知，电流强度I越大，导线L越长，某点的磁感应强度就越小。(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　
二、考点分析
　1、磁场及安培定则的应用
1．理解磁感应强度的三点注意
(1)磁感应强度由磁场本身决定，因此不能根据定义式B＝认为B与F成正比，与IL成反比。
(2)测量磁感应强度时小段通电导线必须垂直磁场放入，如果平行磁场放入，则所受安培力为零，但不能说该点的磁感应强度为零。
(3)磁感应强度是矢量，其方向为放入其中的小磁针N极的受力方向，也是自由转动的小磁针静止时N极的指向。
2．磁场的叠加
磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解。
3．安培定则的应用
在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”。
原因(电流方向)
结果(磁场绕向)
直线电流的磁场
大拇指
四指
环形电流的磁场
四指
大拇指
题组训练：
1．(多选)指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针，下列说法正确的是(　　)
A．指南针可以仅具有一个磁极
B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场
C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰
D．在指南针正上方近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转
解析　指南针有N、S两个磁极，受到地磁场的作用静止时S极指向南方，选项A错误，B正确；指南针有磁性，可以与铁块相互吸引，选项C正确；由奥斯特实验可知，小磁针在通电导线放置位置合适的情况下，会发生偏转，选项D错误。
答案　BC
2．(多选)下列说法中正确的是(　　)
A．电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零
B．一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零
C．表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值
D．表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值
解析　电场和磁场有一个明显的区别是：电场对放入其中的电荷有力的作用，磁场对通电导线有力的作用的条件是磁场方向不能和电流方向平行，因此A对，B错；同理根据电场强度的定义式E＝可知C正确；而同样用比值定义法定义的磁感应强度则应有明确的说明，即B＝中I和B的方向必须垂直，故D错。
答案　AC
3．如图3所示，在直角三角形ABC的A点和B点分别固定一垂直纸面向外和向里的无限长通电直导线，其电流强度分别为IA和IB，∠A＝30°，通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度B＝k，k为比例系数，r为该点到导线的距离，I为导线的电流强度。当一电子在C点的速度方向垂直纸面向外时，所受洛伦兹力方向垂直BC向下，则两直导线的电流强度IB与IA之比为(　　)
图3
A.
B.
C.
D.
解析　由左手定则可知C点处磁场的磁感应强度B合的方向平行BC向右，设A处导线和B处导线在C处形成的磁场的磁感应强度大小分别为BA和BB，方向分别与AC和BC垂直，如图所示，可知＝
sin
30°＝，又＝，计算可得＝，D正确。
答案　D
4．如图4甲所示，a、b两平行直导线中通有相同的电流，当两通电导线垂直圆平面放置于圆周上，且两导线与圆心连线的夹角为
60°时，圆心处的磁感应强度大小为B。如图乙所示，c导线中通有与a、b导线完全相同的电流，a、b、c垂直圆平面放置在圆周上，且a、b两导线与圆心连线的夹角为120°，b、c两导线与圆心连线的夹角为30°，则此时圆心处的磁感应强度大小为(　　)
图4
A.B
B．B
C．0
D.B
解析　当a、b两导线与圆心连线的夹角为60°时，它们在圆心处的磁感应强度如图甲所示，设Ba＝Bb＝B1，则有B＝B1。当a、b两导线与圆心连线夹角为120°时，如图乙所示，它们在圆心处的磁感应强度矢量和为B′＝B1，再与c导线在圆心处产生的磁场叠加后磁感应强度矢量和为B1，因此圆心处的磁感应强度大小为B，A选项正确。
答案　A
5．（多选）如图5所示，在xOy平面内有两根平行于y轴水平放置的长直导线，通有沿y轴正方向、大小相同的电流I，两导线关于y轴对称，P为x轴上一点，Q为z轴上一点，下列说法正确的是
(　　)
图5
A．O点处的磁感应强度为零
B．P、Q两点处的磁感应强度方向垂直
C．P、Q两点处的磁感应强度方向平行
D．正电荷从O点沿z轴向上运动不受洛伦兹力作用
答案　AB
课后训练
1、如图所示，螺线管、蹄形铁芯、环形导线三者相距较远，当开关闭合后关于小磁针N极(黑色的一端)的指向错误的是(　　)
A．小磁针a的N极指向正确
B．小磁针b的N极指向正确
C．小磁针c的N极指向正确
D．小磁针d的N极指向正确
2、如图所示ab、cd是两根在同一竖直平面内的直导线，在两导线中央悬挂一个小磁针，静止时在同一竖直平面内，当两导线中通以大小相等的电流时，小磁针N极向纸面里转动，则两导线中的电流方向(　　)
A．一定都是向上
B．一定都是向下
C．ab中电流向下，cd中电流向上
D．ab中电流向上，cd中电流向下
3、如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环以轴心沿如图方向转动时，则a、b、c、
d四个小磁针的运动情况是（
）
A．a、b、d不动，c的N极朝纸外。
B．a、b、d的N极朝纸内，c的N极朝纸外。
C．d不动，
c的N极朝纸外。a、b的N极朝纸内
D．a、b、d的N极朝纸外，c的N极朝纸内。
4、
如图所示，一带负电的金属环绕轴
以角速度
匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是（?
）
A．N极竖直向上　　
　B．N极竖直向下
C．N极沿轴线向左　　
D．N极沿轴线向右
5、关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是
A、磁感线可以形象地描述各点磁场的方向．
B、磁极之间的相互作用是通过磁场发生的．
C、磁感线是磁场中客观存在的线．
D、磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止．
6、如图，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的S极向纸外偏转，这一束带电粒子可能是（??
）
A、向右飞行的正离子．???????
B、向左飞行的正离子．
C、向右飞行的负离子．???????
D、向左飞行的负离子．
7、下列关于地磁场的描述中正确的是：（
）
A、指南针总是指向南北，是因为受到地磁场的作用
B、观察发现地磁场的南北极和地理上的南北极并不重合
C、赤道上空的磁感线由北指南
D、地球南、北极的磁感线和海平面平行
8.、如图所示，弹簧秤下挂一条形磁棒，其中条形磁棒N极的一部分位于未通电的螺线管内，下列说法正确的是（
）
A.若将a接电源正极，b接负极，弹簧秤的示数将减小
B.若将a接电源正极，b接负极，弹簧秤的示数将增大
C.若将b接电源正极，a接负极，弹簧秤的示数将增大
D.若将b接电源正极，a接负极，弹簧秤的示数将减小
9、关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是（
）
A.磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是客观存在的特殊物质
B.磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，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.磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止的
D.磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的
10、如图所示，a、b是两根垂直纸面的直导体通有等值的电流，两导线外有一点P，P点到a、b距离相等，要使P点的磁场方向向右，则a、b中电流的方向为(　　)
A．都向纸里
B．都向纸外
C．a中电流方向向纸外，b中向纸里
D．a中电流方向向纸里，b中向纸外