2017_2018學(xué)年高中物理第5章磁場(chǎng)與回旋加速器學(xué)案（打包6套）滬科版.zip,2017,_2018,學(xué)年,高中物理,磁場(chǎng),回旋加速器,打包,滬科版 5.1　磁與人類文明 5.2　怎樣描述磁場(chǎng) 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識(shí) 脈 絡(luò) 1.知道磁場(chǎng)的基本特性，了解地球的磁場(chǎng)． 2．知道磁感線的定義、特點(diǎn)以及作用．(重點(diǎn)) 3．知道磁通量，理解磁場(chǎng)的定量描述．(重點(diǎn)、難點(diǎn)) 磁 場(chǎng) 及 其 形 象 描 述 1．地磁場(chǎng) (1)地磁場(chǎng)的兩極：地球周圍存在著磁場(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)交角叫做磁偏角． 2．磁性材料 (1)磁化：人們通過人工方法使磁性材料獲得磁性的過程． (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)過程叫做退磁或去磁． (3)磁性材料的分類 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． 3．磁感線 (1)磁感線是在磁場(chǎng)中人為地畫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)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)． 4．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5-1-1 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．(×) 看圍棋講座時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，棋子在豎直放置的棋盤上可以移動(dòng)，但不會(huì)掉下來，你知道這是為什么嗎？ 【提示】　這是因?yàn)槠遄雍推灞P都是由磁性材料做成的，它們之間存在著磁力，從而使棋子和棋盤之間存在著彈力，使棋子受到一個(gè)與重力平衡的向上的靜摩擦力，所以棋子不會(huì)掉下來． 如圖5-1-2所示是地磁南北極和地理南北極的示意圖． 圖5-1-2 探討1：在地球南極點(diǎn)上方磁場(chǎng)的方向有什么特點(diǎn)？ 【提示】　與地面垂直． 探討2：在地球赤道上方的磁場(chǎng)方向有什么特點(diǎn)？ 【提示】　磁場(chǎng)方向與地面平行，與正南正北方向間有夾角． 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)中無電荷空間不相交) 不同點(diǎn) 閉合曲線 不閉合，起始于正電荷，終止于負(fù)電荷 3.常見永磁體的磁場(chǎng) 圖5-1-3 1．關(guān)于磁感線，下列說法中正確的是(　　) 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 【解析】　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． 【答案】　C 2．(多選)關(guān)于磁感線，下列說法正確的是(　　) 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，沒有起始點(diǎn) 【解析】　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，無起始點(diǎn)，故D正確． 【答案】　ABD 3．(多選)下列關(guān)于電場(chǎng)線和磁感線的說法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：29682028】 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 【解析】　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)． 【答案】　ACD 磁 場(chǎng) 的 定 量 描 述 1．磁通量Φ 磁場(chǎng)中穿過某一面積的磁感線的條數(shù)叫做穿過這個(gè)面積的磁通量． 2．磁感應(yīng)強(qiáng)度B (1)垂直穿過某單位面積上的磁通量叫做磁感應(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)稱韋，符號(hào)是Wb；磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉，簡(jiǎn)稱特，國(guó)際符號(hào)：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． 1．磁感應(yīng)強(qiáng)度等于垂直穿過單位面積的磁通量．(√) 2．穿過某一面積的磁通量為零，則磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零．(×) 3．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是磁感線的方向．(×) 當(dāng)線框面積一定時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，磁通量越大嗎？ 圖5-1-4 【提示】　不一定，公式Φ＝BS中S指線框在垂直磁場(chǎng)方向的投影面積，線框面積一定，但投影面積隨線框與磁場(chǎng)方向的相對(duì)位置的變化而變化，當(dāng)線框平行磁場(chǎng)時(shí)，B再大，Φ也等于0. 如圖5-1-5所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0豎直向下，且與平面BCFE垂直，已知平面BCFE的面積為S. 圖5-1-5 探討1：平面BCFE的磁通量是多大？ 【提示】　B0S. 探討2：平面ABCD的磁通量是多大？ 【提示】　B0S. 探討3：　平面AEFD的磁通量是多大？ 【提示】　0. 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同一平面，且正向磁通量為Φ1，反向磁通量為Φ2，則穿過該平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2. 3．磁通量的變化量 ΔΦ＝Φ2－Φ1. (1)當(dāng)B不變，有效面積S變化時(shí)，ΔΦ＝B·ΔS. (2)當(dāng)B變化，S不變時(shí)，ΔΦ＝ΔB·S. (3)B和S同時(shí)變化，則ΔΦ＝Φ2－Φ1.但此時(shí)ΔΦ≠ΔB·ΔS. 4.將面積為0.5 m2的單匝線圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為2.0×10－2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈平面垂直于磁場(chǎng)方向，如圖5-1-6所示，那么穿過這個(gè)線圈的磁通量為(　　) 圖5-1-6 A．1.0×10－2 Wb B．1.0 Wb C．0.5×10－2 Wb D．5×10－2 Wb 【解析】　根據(jù)Φ＝BS＝2.0×10－2×0.5 Wb， 故Φ＝1.0×10－2 Wb，A正確． 【答案】　A 5．如圖5-1-7所示，在條形磁鐵中部垂直套有A、B兩個(gè)圓環(huán)，設(shè)通過線圈A、B的磁通量分別為ΦA(chǔ)、ΦB，則(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：29682029】 圖5-1-7 A．ΦA(chǔ)＝ΦB B．ΦA(chǔ)<ΦB C．ΦA(chǔ)>ΦB D．無法判斷 【解析】　在條形磁鐵的周圍，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A、B環(huán)的磁感線條數(shù)一樣多，而從上向下穿過A環(huán)的磁感線多于B環(huán)，則從下向上穿過A環(huán)的凈磁感線條數(shù)小于B環(huán)，所以通過B環(huán)的磁通量大于通過A環(huán)的磁通量． 【答案】　B 6.如圖5-1-8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，則穿過平面的磁通量為________．若使框架繞OO′轉(zhuǎn)過30°角，則穿過框架平面的磁通量為________；若從初始位置轉(zhuǎn)過90°角，則穿過框架平面的磁通量為________；若從初始位置轉(zhuǎn)過180°角，則穿過框架平面的磁通量的變化是________． 圖5-1-8 【解析】　(1)初始位置時(shí)，S⊥B，故Φ1＝BS. (2)框架轉(zhuǎn)過30°時(shí)，Φ2＝BScos 30°＝BS. (3)框架轉(zhuǎn)過90°時(shí)，S∥B，故Φ3＝BScos 90°＝0. (4)從初始位置轉(zhuǎn)過180°的過程中，規(guī)定初始位置時(shí)穿過方向?yàn)檎?，則Φ1＝BS，Φ2＝－BS，故ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－2BS. 【答案】　BS　BS　0　－2BS 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面積S的磁感線的凈條數(shù)．相反方向穿過面積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＝ΔB·ΔS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． 7