高中物理第5章磁场与回旋加速器5_2怎样描述磁场学案沪科版选修3-11

高中物理第5章磁场与回旋加速器5_2怎样描述磁场学案沪科版选修3-11

5.2　怎样描述磁场学习目标重点难点1.知道磁感线的定义，知道条形磁体的磁感线分布及磁感线的特点。2．知道磁通量是定量描述磁场的物理量，知道磁通量的概念，并会进行计算。3．理解磁感应强度，掌握其方向的规定。重点：几种磁体的磁感线分布，磁通量的概念及其计算，磁感应强度的理解。难点：磁通量概念的理解。1．磁场的形象描述磁感线：为了形象地描述磁体和电流周围的磁场，我们在磁场中画出一些有方向的假想曲线，这就是磁感线。它的疏密程度能表示磁场的强弱，每一点的切线方向能表示该点的磁场的方向。磁体都有两个磁极，在外部磁感线从北极指向南极，在内部从南极指向北极，它是一系列闭合的曲线。预习交流1在磁场中任意两条磁感线能相交吗？为什么？答案：不能。在某一点的磁场方向是唯一确定的。这样，用于描述该点磁场的磁感线也是唯一的，即在空间两条磁感线不可能相交。2．磁场的定量描述(1)磁通量Φ磁场中穿过某一面积的磁感线的条数叫做穿过这个面积的磁通量。磁场越强，磁感线越密，穿过单位面积的磁感线的条数就越多，磁通量就越大。(2)磁感应强度B①垂直穿过某单位面积的磁通量叫做该处的磁感应强度。②公式：B＝。③单位：在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，简称韦，符号是Wb；磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，国际符号：T,1T＝1Wb/m2。④矢量：磁感应强度是一个既有大小又有方向的物理量，是矢量，磁场中某点的磁感应强度方向是过该点的磁感线的切线方向，也就是放在该点的小磁针N极的受力方向。⑤物理意义：描述磁场的强弱及方向的物理量。⑥叠加：若几个磁场同时存在，磁场就互相叠加，某点的磁感应强度就等于各个磁场在该点的磁感应强度的矢量和。(3)匀强磁场：在磁场的某个区域内，若各点的磁感应强度大小和方向都相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场。预习交流2当磁感应强度B的方向与面积S不垂直，B与面的垂线的夹角为α时，又如何来计算磁通量呢？ 答案：如图所示，我们采用投影的方法，将平面向垂直于磁场的方向上投影，就可得到磁通量的一般的计算公式Φ＝BScosα，α为平面与垂直磁场方向间的夹角。一、磁感线的分布与特点为了形象地描述电场，我们引入了电场线，同样为了描述磁场，本节引入了磁感线，试探究电场线和磁感线有何异同？答案：(1)相似之处：①电场线和磁感线都是为了形象地描述场的分布而引入的假想曲线，实际上并不存在。②电场线和磁感线都不能相交。(因为若相交，在相交点就会出现两个切线方向，与电场和磁场中某一确定点的场的方向是唯一的矛盾)③电场线可用来描述电场的强弱和方向，同样磁感线也可用来描述磁场的强弱和方向。磁感线的疏密表示磁场的强弱，切线方向表示磁场的方向。④电场和磁场都存在于整个空间，电场线和磁感线也分布在整个空间。(2)显著区别：电场线是非闭合的曲线；磁感线则是闭合曲线。关于磁场和磁感线，下列说法中正确的是(　　)。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极终止答案：C解析：本题考查对磁场和磁感线的正确理解。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，由此可知A错误；人们为了形象地描绘磁场，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，显示出磁感线的分布特点，并非磁场的客观反映。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，不像电场线从正电荷出发到负电荷终止的不闭合曲线。由此可知B、D错误，C正确。(1)电场、磁场概念理解两种场线相似处：矢量性——线的切线方向，强弱——线的疏密，方向的唯一——空间任一点场线不相交。(2)两种场线的区别：电场线起于正电荷止于负电荷；磁感线是闭合曲线，磁体外面从N极指向S极。 二、磁场的定量描述阅读教材，说出磁感应强度的定义、公式、单位以及物理意义。答案：定义：垂直穿过单位面积上的磁通量叫做磁感应强度。公式：B＝单位：特斯拉，符号为T物理意义：描述磁场强弱和方向的物理量。关于磁通量的下列说法，正确的是(　　)。A．磁通量是反映磁场强弱和方向的物理量B．某一面积上的磁通量表示穿过此面积的磁感线的总条数C．在磁场中所取的面积越大，该面上磁通量越大D．穿过任何封闭曲面的磁通量一定为零答案：BD解析：Φ只有大小，没有方向，是标量。由此可知选项A错误，B正确。磁通量Φ的大小由B、S共同决定，所以面积大，Φ不一定大，由此可知选项C错误。由于磁感线是闭合曲线，所以只要有磁感线穿入封闭曲面，如一个球面，则该磁感线必然从该曲面穿出，由此可知选项D正确。(1)磁通量是标量，它的大小反映穿过某一面积的磁感线条数，而在单位面积上穿过的磁感线条数的多少才表示磁场强弱。(2)应用公式Φ＝BS时要注意适用条件，Φ＝BS中的B应为匀强磁场的磁感应强度，S是与磁场方向垂直的面积S⊥；或者将B理解为垂直于线圈平面的分量B⊥。(3)若取穿入某平面的磁通量为正，则反方向穿出该平面的磁通量为负。通过一个回路若有方向相反的两个磁通量，这时的合磁通量为相反方向磁通量的代数和。(即相反方向磁通抵消以外剩余的磁通量才是合磁通)1．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，也是一种客观存在的物质B．磁感线可以形象地描述各磁场的强弱和方向，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，因而是真实存在的答案：AB解析：条形磁铁内部磁感线从S极到N极，C不正确，磁感线是为了形象描述磁场而假设的一组有方向的闭合的曲线，实际上并不存在，所以选项C、D不正确；磁场是一种客观存在的物质，所以选项A正确；磁感线上每一点的切线方向表示磁场方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱，小磁针静止时北极受力方向和北极指向均为磁场方向，所以选项B正确。2．关于磁感应强度的单位T，下列表达式中不正确的是(　　)。A．1T＝1Wb/m2　　　　　　　B．1T＝1Wb·m2C．1T＝1Wb/mD．1T＝1N/(A·m) 百度文库-让每个人平等地提升自我答案：BC3．下面有关磁场中某点的磁感应强度的方向的说法中错误的是(　　)。A．磁感应强度的方向就是该点的磁场方向B．磁感应强度的方向就是通过该点的磁感线的切线方向C．磁感应强度的方向就是通电导体在该点的受力方向D．磁感应强度的方向就是小磁针北极在该点的受力方向答案：C解析：磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，是通过该点的磁感线的切线方向，是小磁针北极在该点的受力方向。所以只有C说法错误。4．将面积为0.5m2的单匝线圈放在磁感应强度为2.0×10－2T的匀强磁场中，线圈平面垂直于磁场方向，如图所示，那么穿过这个线圈的磁通量为(　　)。A．1.0×10－2WbB．1.0WbC．0.5×10－2WbD．5×10－2Wb答案：A解析：线圈平面垂直于磁场方向，所以由公式Φ＝BS得，Φ＝1.0×10－2Wb。5.如图所示，有一个100匝的线圈，其横截面是边长为L＝0.20m的正方形，放在磁感应强度为B＝0.50T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变)，在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？答案：5.5×10－3Wb解析：线圈横截面是正方形时的面积：S1＝L2＝(0.20)2m2＝4.0×10－2m2。穿过线圈的磁通量：Φ1＝BS1＝0.50×4.0×10－2Wb＝2.0×10－2Wb。截面形状为圆形时，其半径r＝4L/2π＝2L/π。截面积大小S2＝π(2L/π)2＝16/(100π)m2。穿过线圈的磁通量：Φ2＝BS2＝0.50×16/(100π)Wb＝2.55×10－2Wb。所以，磁通量的变化量：ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(2.55－2.0)×10－2Wb＝5.5×10－3Wb。