2017_2018學(xué)年高中物理第5章磁場與回旋加速器學(xué)案（打包6套）滬科版.zip,2017,_2018,學(xué)年,高中物理,磁場,回旋加速器,打包,滬科版 5.3　探究電流周圍的磁場 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識 脈 絡(luò) 1.通過實(shí)驗(yàn)探究知道通電直導(dǎo)線和通電線圈的磁場．(重點(diǎn)) 2．會用安培定則判斷直線電流、通電線圈周圍的磁場．(重點(diǎn)) 3．了解磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，知道安培分子電流假說．(難點(diǎn)) 電 流 的 磁 場 1．丹麥的物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線能使小磁針偏轉(zhuǎn)． 2．直線電流的磁場 (1)磁場分布：直線電流磁場的磁感線是一些以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓，這些同心圓都在跟導(dǎo)線垂直的平面上． (2)安培定則：用右手握住導(dǎo)線，讓大拇指指向電流的方向，則彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向． 3．通電線圈的磁場 (1)環(huán)形電流的磁場：環(huán)形電流磁場的磁感線是一些圍繞環(huán)形導(dǎo)線的閉合曲線．也滿足安培定則． (2)通電螺線管的磁場：就像一根條形磁鐵，一端相當(dāng)于北極，另一端相當(dāng)于南極．長直通電螺線管內(nèi)中間部分的磁場近似勻強(qiáng)磁場． (3)磁感線方向判定：電流方向、磁場磁感線方向仍然滿足安培定則．右手握住螺旋管，讓四指指向電流的環(huán)繞方向，則大拇指指向N極． 1．直線電流磁場的磁感線一定和電流方向平行．(×) 2．直線電流和通電螺線管的電流方向跟它產(chǎn)生的磁場的磁感線方向之間的關(guān)系都符合安培定則．(√) 3．通電螺線管的磁感線都是從N極指向S極．(×) 1．直線電流周圍的磁場，其磁感線是怎樣分布的？ 【提示】　圍繞直線電流一圈圈的同心圓． 2．通電的螺線管相當(dāng)于一個條形磁鐵，一端是N極，另一端是S極，把一個小磁針放入螺線管內(nèi)部，小磁針的N極指向螺線管的哪端？ 圖5-3-1 【提示】　指向左端．小磁針N極的指向是N極受到磁場力的方向，N極受力的方向是該位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，在螺線管內(nèi)部，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向由S極指向N極．所以小磁針的N極指向螺線管的N極．即左端． 如圖5-3-2所示，螺線管內(nèi)部小磁針靜止時N極指向右方． 圖5-3-2 探討1：螺線管內(nèi)部磁場沿什么方向？螺線管c、d端，哪端為N極？ 【提示】　由c指向d.d端為N極． 探討2：電源的a、b端，哪端為正極？ 【提示】　a端． 三種常見的電流的磁場 安培定則 立體圖 橫截面圖 縱截面圖 直線電流 以導(dǎo)線上任意點(diǎn)為圓心的多組同心圓，越向外越稀疏，磁場越弱 環(huán)形電流 內(nèi)部磁場比環(huán)外強(qiáng)，磁感線越向外越稀疏 通電螺線管 內(nèi)部為勻強(qiáng)磁場且比外部強(qiáng)，方向由S極指向N極，外部類似條形磁鐵，由N極指向S極 1．下列各圖中，用帶箭頭的細(xì)實(shí)線表示通電直導(dǎo)線周圍磁感線的分布情況，其中正確的是(　　) 【解析】　通電直導(dǎo)線周圍磁感線是以導(dǎo)線為圓心的同心圓，由安培定則可知選項(xiàng)D正確． 【答案】　D 2．(多選)如圖5-3-3所示，螺線管、蹄形鐵芯、環(huán)形導(dǎo)線三者相距較遠(yuǎn)，當(dāng)開關(guān)閉合后小磁針N極(黑色的一端)的指向正確的是(　　) 圖5-3-3 A．小磁針a的N極指向正確 B．小磁針b的N極指向正確 C．小磁針c的N極指向正確 D．小磁針d的N極指向正確 【解析】　根據(jù)安培定則，蹄形鐵芯被磁化后右端為N極，左端為S極，小磁針c指向正確；通電螺線管的磁場分布和條形磁鐵相似，內(nèi)部磁場向左，下方磁場向右，所以小磁針b指向正確，小磁針a指向錯誤；環(huán)形電流形成的磁場左側(cè)應(yīng)為S極，故d的指向正確． 【答案】　BCD 3．如圖5-3-4所示，螺線管中通有電流，如果在圖中的a、b、c三個位置上各放一個小磁針，其中a在螺線管內(nèi)部，則 【導(dǎo)學(xué)號：29682030】 圖5-3-4 (1)放在a處的小磁針的N極向________． (2)放在b處的小磁針的N極向________． (3)放在c處的小磁針的N極向________． 【解析】　由安培定則，通電螺線管的磁場如圖所示，右端為N極，左端為S極，在a點(diǎn)，磁場方向向右，則小磁針在a點(diǎn)時，N極向右；在b點(diǎn)，磁場方向向右，則小磁針在b點(diǎn)時，N極向右；在c點(diǎn)，磁場方向向右，則小磁針在c點(diǎn)時，N極向右． 【答案】　(1)右　(2)右　(3)右 小磁針在磁場中受力的判斷方法 (1)當(dāng)小磁針處于磁體產(chǎn)生的磁場，或環(huán)形電流、通電螺線管外部時，可根據(jù)同名磁極相斥，異名磁極相吸來判斷小磁針的受力方向． (2)當(dāng)小磁針處于直線電流的磁場中，或處于環(huán)形電流、通電螺線管內(nèi)部時，應(yīng)該根據(jù)小磁針N極所指方向與通過該點(diǎn)的磁感線的切線方向相同，來判斷小磁針的受力方向． 探 究 磁 現(xiàn) 象 的 本 質(zhì) 1．安培的分子電流假說：在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流，叫分子電流，分子電流使每一個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，分子電流的兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極． 2．磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由電荷的運(yùn)動產(chǎn)生的． 1．磁鐵的磁場和電流的磁場本質(zhì)是相同的．(√) 2．磁體受到高溫或猛烈敲擊有時會失去磁性．(√) 3．發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的科學(xué)家是安培．(×) 1731年，一名英國商人的一箱新刀在閃電過后帶上了磁性；1751年，富蘭克林發(fā)現(xiàn)縫紉針經(jīng)過萊頓瓶放電后磁化了…，電流能產(chǎn)生磁場，電和磁之間有無本質(zhì)的聯(lián)系？ 【提示】　電和磁之間有本質(zhì)的聯(lián)系，磁場都是由電荷的運(yùn)動產(chǎn)生的． 探討1：根據(jù)安培分子電流假說，電流周圍的磁場和磁鐵周圍的磁場本質(zhì)是否相同？ 【提示】　本質(zhì)是相同的． 探討2：安培分子電流假說的意義是什么？ 【提示】?、俪晒Φ亟忉屃舜呕F(xiàn)象和退磁現(xiàn)象． ②解釋了電和磁的本質(zhì)聯(lián)系． ③解釋了磁性的起源，認(rèn)識到磁體的磁場和電流的磁場一樣，都是由運(yùn)動的電荷產(chǎn)生的． 1．安培分子電流假說的內(nèi)容 安培認(rèn)為，在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為一個微小磁體，分子電流的兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極，如圖5-3-5所示． 圖5-3-5 2．用假說解釋一些磁現(xiàn)象 (1)磁化：原來沒有磁性的物體獲得磁性的過程． (2)退磁：原來有磁性的物體失去磁性． 3．磁現(xiàn)象的電本質(zhì) 磁體的磁場和電流的磁場一樣都是由電流產(chǎn)生的，而電流又是由運(yùn)動電荷產(chǎn)生的．因此，安培分子電流假說成功地解釋了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)． 4．為了解釋地球的磁性，19世紀(jì)安培假設(shè)：地球的磁場是由繞過地心的軸的環(huán)形電流I引起的．在下列四個圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是(　　) 【解析】　地理上的南極是地磁場的北極，由右手螺旋定則可知，選項(xiàng)B正確． 【答案】　B 5．磁鐵在高溫下或者受到敲擊時會失去磁性，根據(jù)安培的分子電流假說，其原因是(　　) A．分子電流消失 B．分子電流取向變得大致相同 C．分子電流取向變得雜亂 D．分子電流減弱 【解析】　根據(jù)安培的分子電流假說，當(dāng)分子電流取向變得大致相同時，對外顯示磁性；當(dāng)溫度升高或者受到敲擊時分子發(fā)生運(yùn)動，分子電流變得紊亂無序，對外不能顯示磁性． 【答案】　C 6．一根軟鐵棒被磁化是因?yàn)?　　) A．軟鐵棒中產(chǎn)生了分子電流 B．軟鐵棒中分子電流取向雜亂無章 C．軟鐵棒中分子電流消失 D．軟鐵棒中分子電流取向變得大致相同 【解析】　軟鐵棒中的分子電流是一直存在的，并不因?yàn)橥饨绲挠绊懚a(chǎn)生或消失，故A、C錯．根據(jù)磁化過程的實(shí)質(zhì)可知，B錯誤，D正確． 【答案】　D 磁化現(xiàn)象的本質(zhì) 一根軟鐵棒，在未被磁化時，內(nèi)部各分子電流的取向雜亂無章，它們的磁場互相抵消，對外不顯磁性；當(dāng)軟鐵棒受到外界磁場的作用時，各分子電流取向變得大致相同時，兩端顯示較強(qiáng)的磁性作用，形成磁極，軟鐵棒就被磁化了，即磁化的實(shí)質(zhì)是分子電流由無序變?yōu)橛行颍? 6