高中物理 第2章 磁及其應(yīng)用章末分層突破教師用書 魯科版選修1-1
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第2章 磁及其應(yīng)用 [自我校對(duì)] ①相斥 ②相吸 ③沒有磁性 ④反 ⑤重合 ⑥強(qiáng)弱 ⑦方向 ⑧強(qiáng)弱及方向 ⑨ ⑩磁感線條數(shù) ?奧斯特 ?直線 ?安培 ?安培 磁感線與安培定則 1.對(duì)磁感線的理解要點(diǎn) (1)磁感線是假想的,用來對(duì)磁場進(jìn)行直觀描述的曲線.它并不是客觀存在的. (2)磁感線是封閉曲線.在磁體的外部由N極到S極.在磁體的內(nèi)部由S極到N極. (3)磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱.某點(diǎn)附近磁感線較密,表示該點(diǎn)的磁場較強(qiáng),反之較弱. (4)磁感線的切線方向(曲線上某點(diǎn)的切線方向)表示該點(diǎn)的磁場方向.亦即靜止的小磁針的N極在該點(diǎn)所指的方向.任何兩條磁感線不會(huì)相交. (5)磁感線不是帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡. 2.安培定則 在運(yùn)用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”的關(guān)系,在判定直線電流的磁場方向時(shí),大拇指指“原因”——電流方向,四指指“結(jié)果”——磁感線繞向;在判定環(huán)形電流磁場方向時(shí),四指指“原因”——電流繞向,大拇指指“結(jié)果”——環(huán)內(nèi)沿中心軸線的磁感線方向. 根據(jù)圖21中標(biāo)出的磁場方向,指出通電導(dǎo)線中電流的方向. 圖21 【解析】 由安培定則可判定(甲)圖中電流方向由b到a;(乙)圖中電流方向由a到b;(丙)圖中電流方向由a到b. 【答案】 見解析 磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度 1.磁通量是針對(duì)一個(gè)面而言的,與線圈匝數(shù)無關(guān). 2.磁通量表示穿過某一面積的磁感線條數(shù).對(duì)于勻強(qiáng)磁場Φ=BS,其中S是垂直于磁場方向上的面積,若平面不與磁場方向垂直,則要求出它在垂直于磁場方向上的投影面積,不能用上式計(jì)算. 3.磁通量是標(biāo)量,其正負(fù)不表示大小,只表示與規(guī)定正方向相同或相反.若磁感線沿相反方向通過同一平面,且正向磁感線條數(shù)為Φ1,反向磁感線條數(shù)為Φ2,則磁通量等于穿過該平面的磁感線的凈條數(shù)(磁通量的代數(shù)和),即Φ=Φ1-Φ2. 4.磁感應(yīng)強(qiáng)度越大,穿過某一面積磁感線的條數(shù)越多,磁通量就越大;反之就越?。袛啻磐康淖兓话闶歉鶕?jù)穿過某一面積的磁感線的多少去判斷的. 如圖22所示,一夾角為45的三角形,以水平向右、大小為1 m/s的速度進(jìn)入一個(gè)勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.1 T,求4 s后通過三角形的磁通量.(設(shè)三角形足夠大) 圖22 【解析】 計(jì)算磁通量時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)乘以有磁場通過的有效面積S=(vt)2. 所以Φ=B(vt)2=0.11242 Wb=0.8 Wb. 【答案】 0.8 Wb 章末綜合測評(píng)(二) 磁及其應(yīng)用 (分值:100分 時(shí)間:60分鐘) 一、選擇題(本題共8個(gè)小題,每小題6分,共48分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確.全部選對(duì)的得6分,選不全的得3分,有選錯(cuò)或不答的得0分.) 1.把一條導(dǎo)線平行地放在如圖1所示的磁針的上方附近,當(dāng)導(dǎo)線中有電流時(shí),磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn).首先觀察到這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的物理學(xué)家是( ) 圖1 A.奧斯特 B.愛因斯坦 C.牛頓 D.伽利略 【解析】 當(dāng)導(dǎo)線中有電流時(shí),磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),說明電流能夠產(chǎn)生磁場,即電流的磁效應(yīng),首先觀察到電流磁效應(yīng)現(xiàn)象的是奧斯特. 【答案】 A 2.關(guān)于磁場和磁感線的描述,下列說法中正確的是( ) A.磁感線可以形象地描述各點(diǎn)磁場的方向 B.磁極之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的 C.磁感線是磁場中客觀存在的線 D.磁感線總是從磁鐵的北極出發(fā),到南極終止 【解析】 磁感線是為了形象描述磁場而假想出來的有方向的閉合的曲線,實(shí)際上并不存在,所以C、D均錯(cuò). 【答案】 AB 3.磁性水雷是用一個(gè)可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針來控制起爆電路的,軍艦被地磁場磁化后就變成了一個(gè)浮動(dòng)的磁體,當(dāng)軍艦接近磁性水雷時(shí),就會(huì)引起水雷的爆炸,其依據(jù)是( ) A.磁體的吸鐵性 B.磁極間的相互作用規(guī)律 C.電荷間的相互作用規(guī)律 D.磁場對(duì)電流的作用原理 【解析】 因軍艦是一被磁化的磁體,當(dāng)軍艦接近磁性水雷時(shí),因軍艦與小磁針磁極間的相互作用,使小磁針轉(zhuǎn)動(dòng),從而引起水雷爆炸,故B正確. 【答案】 B 4.19世紀(jì)20年代,科學(xué)家們已認(rèn)識(shí)到溫度差會(huì)引起電流,安培考慮到地球自轉(zhuǎn)造成了太陽照射后正面與背面的溫度差,從而提出如下假設(shè):地球磁場是由繞地球的環(huán)形電流引起的.該假設(shè)中的電流方向是(地理子午線是地球磁場N極與S極在地球表面的連線)( ) A.由西往東垂直于子午線 B.由東往西垂直于子午線 C.由南向北沿子午線 D.由赤道向兩極沿子午線方向 【解析】 因地磁場的N極在南方,由安培定則可知,若地磁場是由環(huán)形電流引起的,則電流方向應(yīng)由東往西垂直于子午線,B正確. 【答案】 B 5.下列說法正確的是( ) A.只要有電流,周圍就存在磁場 B.最早發(fā)現(xiàn)電流周圍存在磁場的科學(xué)家是安培 C.如果在直導(dǎo)線下放置一自由小磁針,通電后小磁針必定發(fā)生偏轉(zhuǎn) D.奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)是偶然的,實(shí)際上電與磁沒有什么聯(lián)系 【解析】 電流的周圍必定存在磁場,故A正確.最早發(fā)現(xiàn)電流周圍存在磁場的是奧斯特,B錯(cuò)誤.當(dāng)通電直導(dǎo)線在下方產(chǎn)生的磁場與小磁針平行時(shí),小磁針不偏轉(zhuǎn),故C錯(cuò)誤.客觀證實(shí)電與磁有著密切的聯(lián)系,故D錯(cuò)誤.故選A. 【答案】 A 6.如圖2所示,一個(gè)正電子沿著逆時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則此正電子的運(yùn)動(dòng)( ) 圖2 A.不產(chǎn)生磁場 B.產(chǎn)生磁場,圓心處的磁場方向垂直于紙面向里 C.產(chǎn)生磁場,圓心處的磁場方向垂直于紙面向外 D.只在圓周內(nèi)側(cè)產(chǎn)生磁場 【解析】 正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?,相?dāng)于逆時(shí)針環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場. 【答案】 C 7.如圖3所示的磁場中豎直放置兩個(gè)面積相同的閉合線圈S1(左)、S2(右),由圖可知穿過線圈S1、S2的磁通量大小關(guān)系正確的是( ) 圖3 A.穿過線圈S1的磁通量比較大 B.穿過線圈S2的磁通量比較大 C.穿過線圈S1、S2的磁通量一樣大 D.不能比較 【解析】 線圈S1處的磁感線密集,磁感應(yīng)強(qiáng)度大;線圈S2處的磁感線稀疏,磁感應(yīng)強(qiáng)度小,由Φ=BS可知,穿過線圈S1的磁通量比較大,選項(xiàng)A正確. 【答案】 A 8.如圖4所示,兩根無限長的平行導(dǎo)線水平放置,兩導(dǎo)線中均通以向右的、大小相等的恒定電流I,圖中的A點(diǎn)與這兩導(dǎo)線共面,且到兩導(dǎo)線的距離相等,則這兩根導(dǎo)線在該點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的合矢量( ) 圖4 A.方向水平向右 B.方向水平向左 C.大小一定為零 D.大小一定不為零 【解析】 兩電流在A點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向相反、強(qiáng)弱相同,即磁場相互抵消,磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和為零,故C正確. 【答案】 C 二、非選擇題(本題共4個(gè)小題,共52分,解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,只寫出最后答案的不得分.有數(shù)值計(jì)算的題,答案中應(yīng)明確寫出數(shù)值和單位.) 圖5 9.(10分)如圖5所示在通電螺絲管內(nèi)部中間的小磁針,靜止時(shí)N極指向右端,則電源的c端為________極,螺線管的a端為________極. 【解析】 根據(jù)小磁針的指向可知螺線管的內(nèi)部磁感線是從左向右,所以螺線管的a端為S極,根據(jù)安培定則可判斷出電源c端為正極. 【答案】 正 S 10.(12分)面積為2.510-2 m2的單匝矩形線圈放在勻強(qiáng)磁場中,當(dāng)線圈平面與磁場方向垂直時(shí),穿過線圈的磁通量是10-3 Wb,那么,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多少? 【解析】 因?yàn)棣担紹S,所以B== T=410-2 T. 【答案】 410-2 T 11.(18分)在60周年國慶盛典上我國FBC-1“飛豹”新型超聲速殲擊轟炸機(jī)在天安門上空沿水平方向以1.7倍的聲速自東向西飛過,該機(jī)兩翼面積分別為15 m2,設(shè)北京上空地磁場的豎直分量為0.4210-4 T,試回答下列問題: (1)該機(jī)兩翼的磁通量為多少? (2)若該機(jī)花樣表演翻轉(zhuǎn)180飛行,此過程中兩機(jī)翼磁通量變化量為多少? 【解析】 (1)據(jù)磁通量公式得 Φ=0.4210-4215 Wb=1.2610-3 Wb. (2)磁通量的變化量ΔΦ=2Φ=2.5210-3 Wb. 【答案】 (1)1.2610-3 Wb (2)2.5210-3 Wb 12.(12分)做奧斯特實(shí)驗(yàn)時(shí),把通電導(dǎo)線放在水平面南北方向,小磁針放在它的上方或下方,只要電流足夠強(qiáng),離小磁針足夠近,實(shí)驗(yàn)都能成功.但是,把通電導(dǎo)線放在水平面東西方向,即使電流很強(qiáng),離小磁針很近,實(shí)驗(yàn)中也不一定能看到小磁針偏轉(zhuǎn),這是為什么? 【答案】 因?yàn)榈厍虮旧碛械卮艌?,?dāng)無通電導(dǎo)線時(shí),小磁針靜止時(shí)也會(huì)達(dá)到N極指向北的狀態(tài),所以當(dāng)導(dǎo)線在水平面東西方向放置時(shí),實(shí)驗(yàn)中不一定能看到小磁針偏轉(zhuǎn).- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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