高二物理3-1第三章磁场学案

第一节 磁现象与磁场

学习目标

1、知道磁场的基本特性是对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用.

2、知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的。

学习重点：磁场的物质性和基本特性。

学习难点：磁场的物质性和基本性质。

课前导学：

1．磁现象

（1）物体能够吸引轻小物体的性质叫           。

（2）磁铁的            部分就是磁铁的磁极。

2、电流的磁效应：电流周围存在磁场，首先是由丹麦的物理学家             发现的

3、磁场

（1）          和电流的周围必然会存在磁场，磁场是客观存在的物质

（2）磁场的基本性质是                                         

（3）磁体间、电流和磁体间则通过           产生相互作用。

4、地球的磁场

（1）地球的周围存在磁场，地球实际上就是一个巨大的磁体，它也有两个磁极，地磁南极和地磁北极。

（2）地磁场的南北极连线与地理的南北极之间有一个偏角，叫做        。磁偏角的数值在地球上不同的地点是     同的。而且，地球的磁极在缓慢地移动，磁偏角也在缓慢地          。

(3) 对天体磁场的研究具有十分重要的科学意义。

自我检测

1．首先发现通电导线周围存在磁场的物理学家   (       ) 

A安培     B法拉第   C奥斯特     D特斯拉

2．奥斯特实验说明了     (       )

A．磁场的存在  　　　　　  B．磁场具有方向性  

C．通电导线周围存在磁场   D．磁体间有相互作用

3．下列说法正确的是                                 （     ）

A．地球磁场的北极与地理南极不完全重合                        

B．将条形磁铁从中间断开,一段是N极,另一段是S极                         

C．改变通电螺线管中电流的方向可使其N极与S极对调                         

D．磁场是客观存在的一种物质 

4．在奥斯特电流磁效应的实验中,通电直导线应该                (      )

A．平行南北方向,在小磁针正上方  B．平行东西方向,在小磁针正上方

C．东南方向,在小磁针正上方      D．西南方向,在小磁针正上方

5．下列关于磁场的说法中,正确的是                   (      )

A．磁场跟电场一样,是一种物质       

B．磁极或电流在自己周围的空间会产生磁场

C．指南针指南说明地球周围有磁场

D．磁极对磁极的作用、电流对电流的作用都是通过磁场发生的

6．如图所示,A为电磁铁,C为胶木秤盘。A和C(包括支架)的总质量为M,B为铁片、质量为m,当电磁铁A通电,铁片被吸引上升的过程中,悬挂C的轻绳上拉力的大小为 (      )   

A．F=Mg               B．MgC．F=(M+m)g           D．F>(M+m)g

7．某同学做奥斯特实验时,把小磁针放在水平的通电直导线的下方,当通电后发现小磁针不动,稍微用手拨动一下小磁针,小磁针转动180°后静止不动，由此可知,通电直导线产生的磁场方向是    （     ）

A．自东向西      B．自南向北　 　C．自西向东     D．自北向南

第二节  磁感应强度

学习目标：

1、理解磁感应强度B的定义，知道B的单位是特斯拉。

2、会用磁感应强度的定义式进行有关计算。

3、会用公式F=BIL解答有关问题。

学习重点：磁感应强度的物理意义

学习难点：磁感应强度概念的建立

课前预习

1.电场强度是通过将一检验电荷放在电场中分析电荷所受的     与检验电荷    的比值来定义的，其定义式为E＝。规定    受的电场力方向为电场方向。

2．磁场的方向。

规定在磁场中的任意一点小磁针   受力的方向亦即小磁针   时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向．

3．磁场对电流的作用力通常称为     。课本3。2-1图中，三块相同的蹄形磁铁，并列放在桌上，直导线所在处的磁场认为是均匀的，则决定安培力大小的因素

⑴与导线在磁场中的放置方向有关　　　⑵与电流的     有关

⑶与通电导线在磁场中的     有关

4．磁场强弱——磁感应强度

在磁场中     于磁场方向的通电导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫         。　公式B＝    

在国际单位制中，磁感应强度的单位是       ，简称特，国际符号是T。1T＝1

磁感应强度是    ，把某点的磁场方向定义为该点的磁感应强度的方向。

磁感应强度B是表示磁场     和方向的物理量

自我检测

1、关于磁感应定义式B=F/IL，下列说法正确的是（           ）

A.磁感应强度的大小跟磁场力成正比 

 B.磁感应强度的大小跟电流与导线长度的乘积成反比

C.磁感应强度的方向与放入磁场中的电流方向有关系   D.只适用于匀强磁场

2、下列等式中正确的是（        ）

A.1T=1kg/A·s2    B.T=1kg·m/A·s2    C.1T=1J·A/m2  D. 1T=1kg·m2/A·s2

3．磁场中某点的磁感应强度的方向                                （       ）

A．与放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向相同

B．与放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向相反

C．与放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向相同

D．与放在该点的小磁针静止时N极所指的方向相同

4．以下说法中，正确的是                                          （      ）

A．磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的    

B．电流与电流的相互作用是通过电场产生的

C．磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的

D．磁场和电场是同一种物质

5．关于电场强度和磁感应强度，下列说法正确的是              （     ）

A．由真空中点电荷的场强公式可知，当时其电场强度趋近于无穷大

B．电场强度的定义式适用于任何电场

C．由公式可知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明此处一定无磁场

D．磁感应强度的方向就是置于该处的通电导体的受力方向

6.根据安培假设的思想，认为磁场是由于运动电荷产生的，这种思想如果对地磁场也适用，而目前在地球上并没有发现相对地球定向移动的电荷，那么由此可断定地球应该（　　）

A.带负电　　　　　Ｂ带正电       C.不带电　　　　　Ｄ无法确定

第三节  几种常见的磁场

学习目标：

1．知道几种常见磁场的磁感线的空间分布情况  

2．会用安培定则判断电流周围的磁场

3．认识安培分子电流假说  

4．认识匀强磁场   

5．会简单的计算磁通量

学习重点：知道几种常见磁场的磁感线的空间分布

学习难点：用安培定则判断电流周围的磁场

课前预习

一、磁感线

为了更加直观形象的认识磁场，引进了            的概念。

1．如何利用磁感线描述磁场                                                         

2．磁感线的特征：                                   

二、几种常见的磁场（作图）

1．条形磁铁的磁场  

2．蹄形磁铁的磁场    

3.同名磁极的磁场  

4.异名磁极的磁场

5．电流的磁场————安培定则

课堂练习

1．有一束电子流沿x轴正方向高速运动，如图所示，电子流在z轴上的P点所产生的磁场方向是沿(　　)

A．y轴正方向　B．y轴负方向  C．z轴正方向 D．z轴负方向

2．如图所示，一个正电子沿着逆时针方向做匀速圆周运动，则此正电子的运动(　　)

A．不产生磁场

B．产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向里

C．产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向外

D．只有圆周内侧产生磁场

3．彼此绝缘、互相垂直放置的两通电直导线中电流方向如图所示，在两导线周围空间磁场较强的区域是(　　)

A．Ⅰ区　　　    B．Ⅱ区      C．Ⅲ区          D．Ⅳ区

4.南极考察队队员在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂未通电螺线管，如图所示．下列说法正确的是(　　)

A．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将减小

B．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大

C．若将b端接电源正极，a端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大

D．不论螺线管通电情况如何，弹簧测力计示数均不变

5、如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方，并与磁针指向平行，能使小磁针的N极转向读者，那么这束带电粒子可能是_______

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

6. 如图所示为某磁场的一条磁感线，其上有A、B两点，则（    ）

A. A点的磁感应强度一定大

B. B点的磁感应强度一定大

C. 因为磁感线是直线，A、B两点的磁感应强度一样大

D. 条件不足，无法判断

第4节 磁场对通电导线的作用力 

学习目标

1、知道什么是安培力，会推导安培力公式F=BILsinθ。

2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。

3、了解磁电式电流表的工作原理。

学习重点：安培力的大小计算和方向的判定。

学习难点：用左手定则判定安培力的方向。

课前预习

1．磁场对           的作用力通常称为安培力。

2．        磁场方向的通电直导线，受到的安培力的大小的跟通电导线在磁场中的长度有关，导线长作用力  ；导线短，作用力  。用公式表示为          。

3．如果磁场方向与电流方向夹角为θ时，安培力的大小             ，方向仍可用    定则判定。

4．左手定则：让磁感线垂直穿入     ，四指指向    方向，拇指所指      的方向。 

5． 在磁电式电流表中，蹄形磁铁和铁心间的磁场是　　　　　　的。

自我检测

1． 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向

2.关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯间的矩形线圈与该磁场的关系，下列说法中正确的有

A.通电线圈旋转的角度不同，它所在位置的磁感应强度大小也不同

B.不管通电线圈转到什么位置，它所在位置的磁感应强度大小都相等

C.通电线圈旋转的角度不同，它的平面与磁感线的夹角也不同

D.不管通电线圈转到什么位置，它的平面都与磁感线相平行

3．正在通电的条形电磁铁的铁心突然断成两截，则两截铁心将        （  　  ）

A． 互相吸引    　　       B．互相排斥    

C．不发生相互作用      　 D．无法判断

4． 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极向纸内偏转，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

5． 如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为   

A. F2               B.   

C.           D. 

6． 通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与MN平行。关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述中正确的是 

A．线框有两条边所受的安培力方向相同  

B．线框有两条边所受的安培力大小相同   

C．线框所受安培力的合力朝左           

D．cd边所受安培力对ab边力矩不为零

第五节 磁场对运动电荷的作用力

学习目标

1、知道什么是洛伦兹力。

2、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹力对电荷不做功。

3、掌握洛伦兹力大小的推理过程。

4、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。

5、了解电视机显像管的工作原理。

学习重点

1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。

2、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。

学习难点

1、理解洛伦兹力对运动电荷不做功。2、洛伦兹力方向的判断。

课前预习         

1．运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做                  。　

2．洛伦兹力的方向的判断──左手定则：

让磁感线          手心，四指指向    的方向，或负电荷运动的       ，拇指所指电荷所受           的方向。

3．洛伦兹力的大小:洛伦兹力公式　           。 

4．洛伦兹力能使运动电荷               发生改变，不会       电荷运动的速率。

5．显像管中使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的,叫做偏转线圈。为了与显像管的管颈贴在一起,偏转线圈做成          。

自我检测

1. 一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则                           （     ）

A．此空间一定不存在磁场                      B．此空间可能有方向与电子速度平行的磁场 

C．此空间可能有磁场 ，方向与电子速度垂直     D．以上说法都不对

2. 一束带电粒子沿水平方向飞过静止的小磁针的正上方，小磁针也是水平放置，这时小磁针的南极向西偏转，则这束带电粒子可能是　　　　　　　　　         （　 　）

A．由北向南飞行的正离子束　　　　　　B．由南向北飞行的正离子束

C．由北向南飞行的负离子束　　　　　　D．由南向北飞行的负离子束 

3.电子以速度v0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则　　　　　       （     ）

A．磁场对电子的作用力始终不做功  B．磁场对电子的作用力始终不变

C．电子的动能始终不变            D．电子的动量始终不变 

4．有关电荷所受电场力和洛伦兹力的说法中，正确的是　　　　　　　　　 （　 　）

A．电荷在磁场中一定受磁场力的作用

B．电荷在电场中一定受电场力的作用

C．电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致

D．电荷若受磁场力，则受力方向与该处的磁场方向垂直

5．如果运动电荷在磁场中运动时除磁场力作用外不受其他任何力作用，则它在磁场中的运动可能是

A．匀速圆周运动           B．匀变速直线运动  

C．变加速曲线运动          D．匀变速曲线运动

6．电子束以一定的初速度沿轴线进入螺线管内，螺线管中通以方向随时间而周期性变化的电流，如图所示，则电子束在螺线管中做　　　　    （　  　）

A．匀速直线运动　　　　　   B．匀速圆周运动

C．加速减速交替的运动　　    D．来回振动

7．两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为1：4，电荷量之比为1：2，则两带电粒子受洛伦兹力之比为     （　 　）

A．2：1　　　　B．1：1　　　C．1：2　　　D．1：4 

第六节  带电粒子在匀强磁场中的运动

学习目标

1、理解洛伦兹力对粒子不做功。

2、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。

3、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，知道它们与哪些因素有关。

4、了解回旋加速器的工作原理。

学习重点：带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹

学习难点：带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹

课前预习

1．带电粒子在匀强磁场中的运动

(1)带电粒子的运动方向与磁场方向平行：做　　　　运动。

(2)带电粒子的运动方向与磁场方向垂直：粒子做　　　　运动且运动的轨迹平面与磁场方向　　　。轨道半径公式：　　     周期公式：　　　　。

(3)带电粒子的运动方向与磁场方向成θ角：粒子在垂直于磁场方向作　　　　运动，在平行磁场方向作　　　　　运动。叠加后粒子作等距螺旋线运动。

2．质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的　　和分析　　　的重要工具。

3．回旋加速器：

(1)使带电粒子加速的方法有：经过多次　　直线加速；利用电场　　和磁场的　　作用，回旋　速。

(2) 回旋加速器是利用电场对电荷的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用，在　　的范围内来获得          的装置。

(3)为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能量不断提高，要在狭缝处加一个　电压，产生交变电场的频率跟粒子运动的频率　　。带电粒子获得的最大能量与D形盒　有关。

自我检测

1.两个带电粒子沿垂直磁场方向射入同一匀强磁场，它们在磁场中作匀速圆周运动的半径相同，且转动方向也相同，那么这两粒子的情况是              （     ）

A．两粒子的速度大小一定相同       B．两粒子的质量一定相同

C．两粒子的运动周期一定相同       D．两粒子所带电荷种类一定相同

2. 在匀强磁场中，一个带电粒子作匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场，则                                 （     ）

A．粒子的速率加倍，周期减半    　 B．粒子的速率加倍，轨道半径减半

C．粒子的速率减半，轨道半径变为原来的1/4  D．粒子的速率不变，周期减半

3.两个粒子，带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动 （     ）

A. 若速率相等，则半径一定相等        B. 若质量相等，则周期一定相等

C. 若动量大小相等，则半径一定相等    D. 若动量相等，则周期一定相等

4.处在匀强磁场内部的两个电子A和B分别以速率v和2v垂直射入匀强磁场，经偏转后，哪个电子先回到原来的出发点？                                    （     ）

A．同时到达  B．A先到达　　C．B先到达    D．无法判断

5.把摆球带电的单摆置于匀强磁场中，如图所示，当带电摆球最初两次经过最低点时，相同的量是           （      ）

    A.小球受到的洛伦兹力  B.摆线的拉力 C小球的动能 D.小球的加速度 

6.关于回旋加速器中电场和磁场的说法中正确的是  （     ）

A.电场和磁场都对带电粒子起加速作用

B.电场和磁场是交替地对带电粒子做功的

C.只有电场能对带电粒子起加速作用

D.磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动

7．关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量，下列说法正确的是       　（ 　  ）

A．与加速器的半径有关，半径越大，能量越大

B．与加速器的磁场有关，磁场越强，能量越大

C．与加速器的电场有关，电场越强，能量越大

D．与带电粒子的质量和电荷量均有关，质量和电荷量越大，能量越大