2019_2020学年高中物理第2章磁及其应用本章优化总结学案鲁科版选修1_1

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2019-2020学年鲁科版物理选修1-1同步配套学案：第2章第3节电生磁的探索及价值第4节磁的应用及其意义 W

第3节电生磁的探索及价值第4节磁的应用及其意义1.会描绘直线电流、环形电流和通电螺线管周围的磁场分布，培养观察与表达能力．(重点)2.知道安培定则，能用安培定则判定电流周围磁场的磁感线方向．(重点＋难点)3.联系实际，了解电磁铁的优越性及其在生活、生产中的广泛应用．4.了解安培分子电流假说，能解释生活中磁化和去磁的有关现象．5.了解指南针在我国的发展历程及作用和各种形式的磁记录技术的应用，知道磁悬浮列车的基本原理．一、奥斯特的伟大发现及其科学价值1．电与磁存在联系：丹麦物理学家奥斯特深受康德哲学思想的影响，坚信自然力统一，电与磁一定存在着某种联系，电一定能够转化为磁．2．1820年首次实验成功：通过实验的方式得出了通电导线的周围存在着磁场，从而揭示了电与磁的内在联系．3．重要意义：它不仅揭示了电与磁的内在联系，而且为电与磁的新应用拉开了序幕．法国物理学家安培深受启发，通过研究提出了安培定律，奠定了电动力学的基础．法拉第深受其影响探索磁生电．他们的研究致使电动机、发电机问世，预示了人类电气时代的到来．法拉第赞扬奥斯特的发现是“打开了黑暗领域的大门”．二、电流的磁效应电流的周围存在着磁场，电流磁场的方向可用安培定则来判定．1．直线电流的磁场安培定则：用右手握住通电直导线，使伸直拇指的方向与电流的方向一致，则四指弯曲的方向就是电流周围磁感线的环绕方向．2．环形电流的磁场安培定则：让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形载流导线中心轴线上磁感线的方向．3．通电螺线管的磁场安培定则：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，则拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向．也就是说，拇指指向通电螺线管磁场的北极．三、探索磁效应产生的秘密1．安培分子电流假说的内容：安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，分子的两侧相当于两个磁极．如图所示．2．解释磁现象：没有磁性的物体，分子电流的取向杂乱无章，分子电流形成的磁性彼此抵消，总体对外不显磁性．在外磁场的作用下，本来没有磁性的物体(如铁钉或铁块)内部分子电流的取向变得大致相同．内部的磁性相互抵消，而两端对外则显出较强的磁性，形成磁极．这种使原来没有磁性的物体具有磁性的过程叫做磁化．使磁体失去磁性的过程叫做消磁或去磁．四、磁的应用及其意义1．指南针与航海业的发展(1)北宋沈括的《梦溪笔谈》记载了钢针与磁石摩擦而磁化的方法．这种简单方法做成的磁针磁性强且稳定，后来制作指南针普遍采用此方法．(2)指南针发明后，很快用于航海，对社会发展、人类进步起到了重要作用．正如英国著名科技史专家李约瑟所讲：指南针的应用标志着原始航海时代的结束，计量航海时代的来临．(3)指南针的出现引起了航海技术革命和地理的大发现，从而促进了中国乃至世界政治、经济的发展和文化的繁荣；推动了世界各国航海事业的发展，为1492年意大利航海家哥伦布“发现新大陆”创造了必要条件．2．磁记录技术的应用及其意义被广泛应用的磁卡是一种磁记录介质卡片，由高强度、耐高温的塑料制成，防潮、耐磨且有一定的柔韧性，携带方便，使用较为稳定可靠．磁卡的应用极大地改变了人们的生活方式．3．会“飞”的磁悬浮列车相对于其他传统交通工具，磁悬浮列车具有无比强大的优势．首先，速度快，可达500 km/h.其次是能耗低，在500 km/h下，能耗仅为飞机的1/3，汽车的70%，磁悬浮列车不存在车轮和铁轨接触的问题，因此震动小、噪音低、环境舒适．磁悬浮列车是理想的交通工具．安培定则与电流的磁场1.直线电流磁场如图所示．符合安培定则．特点：无磁极，非匀强，且距导线越远处磁场越弱；直线电流磁场的磁感线的立体图、横截面图、纵截面图如图所示．2．环形电流的磁场如图所示，符合安培定则．特点：环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场越弱；环形电流磁场的磁感线的立体图、横截面图、纵截面图如图所示．3．通电螺线管的磁场如图所示，符合安培定则特点：与条形磁铁的磁场相似，两端分别是N极和S极，管内为匀强磁场，且磁场最强，管外为非匀强磁场；通电螺线管磁场的磁感线的立体图、横截面图、纵截面图如图所示．如图所示，甲乙是直线电流的磁场，丙丁是环形电流的磁场，戊己是通电螺线管电流的磁场，试说明图中的电流的方向或磁感线方向．[思路点拨] 注意运用安培定则判断直线电流和环形电流的磁场时，大拇指和四指的指向具有不同的意义．[解析]根据安培定则，可以确定甲图中电流方向垂直纸面向里，乙图中电流的方向从下向上，丙图中电流方向是逆时针方向，丁图中磁感线的方向从上向下，戊图中磁感线的方向向右，己图中磁感线的方向向右．[答案]见解析在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”的关系，在判定直线电流的磁场方向时，大拇指指“原因”——电流方向，四指指“结果”——磁感线绕向；在判定环形电流磁场方向时，四指指“原因”——电流绕向，大拇指指“结果”——环内沿中心轴线的磁感线方向．1.关于通电直导线周围磁场的磁感线分布，下列示意图中正确的是()解析：选A.根据安培定则判断可知A项正确．磁现象的本质1．安培假说对有关磁现象的解释(1)磁化现象：一根软铁棒，在未被磁化时，内部各分子电流的取向杂乱无章．它们的磁场互相抵消，对外不显磁性，当软铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流取向变得大致相同时，两端显示较强的磁作用，形成磁极，软铁棒就被磁化了．(2)磁体的消磁：磁体在高温和猛烈敲击，即在激烈的热运动和机械运动影响下，分子电流取向又变得杂乱无章，磁体磁性消失．分子电流假说揭示了磁现象的电本质．2．磁现象的本质安培的分子电流假说揭示了磁性的起源，它使我们认识到磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的定向运动产生的．磁极周围、电流周围、运动电荷周围的磁场都是运动的电荷产生的；磁极、电流间的相互作用，是运动电荷间通过磁场产生的．运动电荷产生作用(磁场)作用产生运动电荷安培提出分子电流假说时，人们还不知道物质的微观结构：电子绕原子核高速旋转，所以称为假说，但现在我们已经知道分子电流假说是正确的．关于磁现象的电本质，下列说法正确的是()A．磁与电紧密联系，有磁必有电，有电必有磁B．不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动C．永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的D．根据安培假说可知，磁体内分子电流总是存在的，因此任何磁体都不会失去磁性[思路点拨] 根据磁现象的电本质和磁化与消磁的原理来分析各选项．[解析]磁与电是紧密联系的，但“磁生电”“电生磁”都是有一定条件的，运动的电荷产生磁场，但一个静止的点电荷的周围就没有磁场，分子电流假说揭示了磁现象的电本质，磁体的磁场和电流的磁场一样都是由电荷的运动产生的，磁体内部只有当分子电流取向大致一致时，才显示磁性．故选项B正确．[答案] B磁的应用实例分析1．磁记录：如图是录音原理示意图．话筒可以把接收到的声音变成音频电流，音频电流放大后送到录音磁头．录音时，磁头与录音带基接触，录音带基上涂着一层磁粉，实际上就是许多铁磁性小颗粒，如图所示：当磁带紧贴着录音磁头走过时，就可以把声音信号记录在磁带上了．2．磁悬浮(1)导向磁铁磁悬浮列车左右两边的磁铁保持列车在铁轨的中间位置，称为导向磁铁．(2)上浮磁铁车上装备的超导体电磁铁所产生的电磁力与地面槽形导轨上的线圈所产生的电磁力相互排斥，使车体上浮，这两部分磁铁称为上浮磁铁．(3)牵引磁铁槽形导轨两侧的线圈与车上电磁铁之间相互作用，从而产生牵引力，使车体保持悬浮状态前进，这两部分磁铁称为牵引磁铁．(4)常导电磁吸引方式磁悬浮常导电磁吸引方式磁悬浮是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨上的上方和伸臂部分下方分别设作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10～15 mm的间隙，并使导轨钢板的吸引力与车辆所受的重力平衡，从而使车体悬浮于轨道上运行．(5)超导电磁相斥方式磁悬浮超导电磁相斥方式磁悬浮，是根据磁铁同极相斥的原理，利用车上超导电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力使车体悬浮．下列说法中正确的是()A．录音带就是利用磁性材料来记录声音信息的B．现在使用的银行卡可以与强磁体放在一起C．磁悬浮列车只能借助磁体间的斥力实现悬浮D．指南针指南的一极为N极[思路点拨] 根据各种磁应用的原理结合磁场性质分析．[解析]录音带是利用磁性材料来记录声音信号的，选项A对．我们使用的各种磁卡不能与强磁体放在一起，否则会使磁卡上磁性材料记录的信息产生错误或丢失，故选项B错．磁悬浮列车既可以通过吸引力来悬浮，也可以利用排斥力来悬浮，故选项C错．指南针指南的是S极，选项D错．[答案] A2.超导是当今高科技的热点之一，当一块磁体靠近超导体时，超导体中会产生电流，对磁体有排斥作用，这种排斥力可使磁体悬浮起来，磁悬浮列车就采用了这项技术，磁体悬浮的原理是()A．超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同B．超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反C．超导体使磁体处于失重状态D．超导体对磁体的磁力大于磁体的重力解析：选B.只有当超导体电流产生的磁场与磁体的磁场方向相反时，磁体才会受到向上的排斥力，使磁体悬浮起来，此时磁体受到的斥力与重力平衡．故B选项正确．[随堂检测]1．许多物理学家的科学发现和研究工作推动了人类历史的进步，其中发现电流磁效应的科学家是()A．库仑 B.安培C．法拉第 D.奥斯特解析：选D.电流的磁效应是丹麦物理学家奥斯特于1820年发现的．2．下列说法正确的是()A．只要有电流，周围就存在磁场B．最早发现电流周围存在磁场的科学家是安培C．如果在直导线下放置一自由小磁针，通电后小磁针必定发生偏转D．奥斯特发现电流的磁效应是偶然的，实际上电与磁没有什么联系解析：选A.电流的周围必定存在磁场，故A正确．最早发现电流周围存在磁场的是奥斯特，B错误．当通电直导线在下方产生的磁场方向与小磁针平行时，小磁针不偏转，故C错误．客观证实电与磁有着密切的联系，故D错误．故选A.3．我国古代所用的导航工具罗盘的工作原理是()A．同名磁极相斥，异名磁极相吸B．磁场的方向为小磁针静止时北极的受力方向C．磁体的磁场磁极处最强D．磁感线是闭合的曲线解析：选B.地球是个大磁场，并且地理北极与地磁南极基本重合，罗盘相当于小磁针，当罗盘静止时，在地磁场的作用下其N极指北．所以选项B正确．4．下列说法正确的是()A．电铃中的电磁铁可以用永磁体代替B．磁化的过程是一种物质分子变成另外一种物质分子的过程C．磁化和消磁是物体内部分子电流的取向发生变化D．只有电流的磁性才源于电荷的运动，而磁体不是解析：选C.根据电铃需要用电路的通断控制小锤的运动可知电铃只能用电磁铁，故选项A 错．根据安培分子电流假说可分析判断选项B、D错误，选项C正确．5．放在通电螺线管里面的小磁针保持静止时，N极的指向是怎样的？两位同学的回答相反．甲说，小磁针的位置如图甲所示，因为管内的磁感线方向向右，所以小磁针的N极指向右方．乙说，小磁针的位置如图乙所示，他的理由是通电螺线管的N极在右侧，根据异名磁极相吸引可知，小磁针的S极指向右方，你的看法是怎样的？他们谁的答案错了？解析：磁场中保持静止的小磁针，它的N极一定指向磁感线的方向，由安培定则可知，通电螺线管内部磁场方向由左向右，即为小磁针N极的指向．故甲的回答是对的，因此结论是正确的．答案：乙的观点是错误的[课时作业]一、选择题1．如图是通电直导线周围磁感线分布情况示意图，各图的中央表示垂直于纸面的通电直导线及其中电流的方向，其他的均为磁感线，其方向由箭头指向表示，图中正确的是()解析：选C.由安培定则可以判定磁感线的方向，同时通电直导线周围的磁场离导线越远，磁场越弱，磁感线分布越稀疏，所以C正确．2．在做“奥斯特实验”时，下列操作现象最明显的是()A．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上B．沿电流方向放置时，使磁针在导线的正下方C．电流沿南北方向放置在磁针的正上方D．电流沿东西方向放置在磁针的正上方解析：选C.把导线沿南北方向放置在地磁场中处于静止状态的磁针的正上方，通电时磁针发生明显的偏转．3．一根软铁棒放在磁铁附近会被磁化，这是因为在外磁场的作用下()A．软铁棒中产生了分子电流B．软铁棒中分子电流消失了C．软铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章D．软铁棒中分子电流的取向变得大致相同解析：选D.软铁棒中分子电流是一直存在的，并不因为外界的影响而产生或消失，故A、B、C错．根据磁化过程实质知，D正确．4．在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针N极向东偏转，由此可知()A．一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的N极靠近小磁针B．一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的S极靠近小磁针C．可能是小磁针正上方有电子流水平自南向北通过D．可能是小磁针正上方有电子流水平自北向南通过解析：选C.磁场的基本特性是对放入其中的小磁针产生力的作用，并且小磁针的N极的受力方向应是该点的磁场方向．小磁针N极发生了变化，说明其周围的磁场发生了变化．使小磁针发生偏转的不一定是条形磁铁，可能是带电粒子流，所以A、B不正确．电子流自南向北通过时，利用安培定则可知，小磁针N极向东偏转，故C正确．D选项刚好相反，故D错误．5．如图所示，有一束电子流沿x轴正方向高速运动，电子流在z轴上的P点处所产生的磁场沿()A．y轴正方向B．y轴负方向C．z轴正方向D．z轴负方向解析：选A.电子带负电，沿x轴正向运动，等效电流的方向沿x轴的负向．根据安培定则，逆着x轴方向看，磁感线沿顺时针方向，P点的切向沿y轴正向，故选项A对．6．如图所示当电流通过线圈时，磁针将发生偏转，以下的判断正确的是()A．当线圈通以沿顺时针方向的电流时，磁针N极将指向读者B．当线圈通以沿逆时针方向的电流时，磁针S极将指向读者C．不管磁针如何偏转，线圈中电流总是沿顺时针方向D．当磁针N极将指向读者时，线圈中电流沿逆时针方向解析：选D.根据安培定则，若线圈中通以顺时针方向的电流，线圈内磁场方向向里，小磁针N极向里偏转，反之，小磁针N极向外偏转．7．在同一平面有四根彼此绝缘的通电直导线，如图所示，四根导线中电流I4＝I3>I2>I1，要使O点的磁场增强，则应切断哪一根导线中的电流()A．I1 B.I2C．I3D．I4解析：选D.根据安培定则，I1、I2、I3、I4在O点的磁场方向分别为垂直于纸面向里、向里、向里、向外，且I3＝I4，切断I4使方向相反的磁场减小，可使O点的磁场增强．8．19世纪20年代，科学家已认识到温度差会引起电流，安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出如下假设：地球磁场是由绕地球的环形电流引起的．该假设中的电流方向是(磁子午线是地球磁场N极与S极在地球表面的连线)()A．由西往东垂直子午线B．由东往西垂直子午线C．由南向北沿磁子午线D．由赤道向两极沿磁子午线方向解析：选B.根据安培定则可以知道电流方向应为自东向西，选项B正确．二、非选择题9．两根互相垂直的通电直导线放在同一平面内，彼此绝缘，电流方向如图所示．在两导线周围的四个区域中，哪个区域肯定不可能出现磁感应强度为零的情况？并说明原因．解析：根据安培定则可判定Ⅰ、Ⅲ两区域内两导线产生的磁场方向相反，可能为零，而在Ⅱ、Ⅳ两区域内两导线产生的磁场方向相同，不可能为零．答案：Ⅱ、Ⅳ原因见解析10．小磁针放在通电螺线管附近，位置如图所示，标出各个小磁针的N极(涂黑)，并简述理由．解析：根据右手螺旋定则可判断出轴线上磁感线的方向向右，上下两侧磁感线向左．螺线管左端相当于S极，右端相当于N极．由此可知甲、乙、丙、丁四个小磁针N极的指向．答案：原因见解析。

2019-2020学年人教版物理选修1-1课件：第二章章末优化总结

答案：2mILg
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章末综合检测
[答案] C
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(1)没有磁感线的地方，并不表示没有磁场存在，通过磁场中的一点总能而且只能画出一条磁感线． (2)实验时利用被磁化的铁屑来显示磁感线的分布情况，只是研究磁感线的一种方法，使得看不见、摸不着的磁场变得形象些，给研究带来方便．因此，绝不能认为磁感线是由铁屑排列而成的；另外，被磁化的铁屑所显示的磁感线分布仅是一个平面上的磁感线分布情况，而磁铁周围的磁感线应该分布在三维空间内，磁体周围的磁场分布是立体的．
人教版物理·析] 磁铁周围存在磁场，电流周围也存在磁场，选项 A 错误；磁感线是闭合曲线，磁体外部磁场的磁感线是从北极出来进入南极，内部磁场的磁感线是从南极到北极，选项 B 错误；通电螺线管内部磁场的方向是从南极指向北极，故当小磁针静止在通电螺线管内部时，小磁针 N 极所指的方向应跟它内部的磁场方向相同，即小磁针 N 极指向通电螺线管的北极，选项 C 正确；磁感线是为了形象地描述磁场而假想出来的曲线，磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，两磁感线间的空隙处也存在磁场，选项 D 错误．
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专题二安培力作用下的力学综合磁场问题的综合性题目往往是与力学知识的综合．磁、力综合题与纯力学题相比，物体只是多受到一个安培力的作用，解决问题的步骤和方法与力学中相同．正确解决问题的前提仍是进行受力分析、运动分析，在此基础上再选用力学知识、规律作出判断，或列出方程求解．
人教版物理·选修1-1
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1.磁场中某区域的磁感线，如图所示，则( ) A．a、b 两处的磁感应强度的大小不等，Ba＞Bb B．a、b 两处的磁感应强度的大小不等，Ba＜Bb C．同一通电导线放在 a 处受力一定比放在 b 处受力大 D．同一通电导线放在 a 处受力一定比放在 b 处受力小

2020学年高中物理第2章磁及其应用第2节磁场的描述与磁通量学案鲁科版选修1_1

第2节磁场的描述与磁通量1.知道磁感线是为了描述磁场而假想的曲线．了解磁感线的分布情况，认识匀强磁场的磁感线．2.知道磁感线的疏密程度可表示磁场的强弱，磁感线上某点的切线方向表示该点磁场的方向，会用磁感线描述磁场．(重点)3.知道磁感应强度的定义及其方向的定义，会用磁感应强度来描述磁场．体验某些物体磁感应强度的大小．(重点)4.理解磁通量及其定义，确认在磁感应强度为B 的匀强磁场中，穿过与磁场方向垂直、面积为S 的平面的磁通量Φ与B 、S 的关系．(重点＋难点)一、描述磁场的磁感线1．如图所示是永久磁体的外部磁场磁感线的分布图．为了形象地描述磁体和电流周围的磁场，英国物理学家法拉第提出用磁感线来形象地描述磁场． 2．磁感线：所谓磁感线，是在磁场中画出的一些有方向的假想曲线，在这些曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同．磁场有强弱之分，越靠近磁极的地方磁感线越密．1．磁感线一定从N 极指向S 极吗？提示：不一定，磁感线是闭合曲线，在外部从N 极到S 极，内部从S 极到N 极．二、磁感应强度 1．定义：在磁场中穿过垂直于磁感线的单位面积的磁感线条数等于该处的磁感应强度，用符号B 表示．2．标矢性：磁感应强度是矢量，既有大小，又有方向．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场的方向，它在通过该点的磁感线的切线方向上，还与该点的小磁针静止时N 极所指的方向一致．3．单位：在国际单位制中是特斯拉，简称特，符号是T. 4．物理意义：描述磁场强弱的物理量．垂直穿过单位面积的磁感线条数越多，对应的磁感应强度越大，磁场也就越强．三、磁通量1．定义：物理学上把磁场中穿过某一面积S 的磁感线条数定义为穿过该面积的磁通量．2．公式：Φ＝BS ，注意：此公式只适用于B 与S 垂直的情况．3．单位：在国际单位制中是韦伯，简称韦，符号是Wb.4．磁通密度：公式B ＝ΦS可以理解为磁感应强度等于垂直通过单位面积的磁通量，即磁通密度．2．对某一固定磁场来说面积越大穿过该面的磁通量越大吗？提示：不一定，只有在S与B垂直的情况下，才能用Φ＝B·S计算．对磁感线的理解磁感线是为了形象地描述磁场而假想出的一系列的曲线，曲线的切线方向表示该点的磁场方向．曲线的疏密可定性表示磁场的强弱．对磁感线的认识还要注意以下几点：(1)在磁体外部磁感线从N极到S极，在内部从S极到N极．(2)磁感线是闭合的曲线．(3)磁场中任意两条磁感线不能相交，也不能相切．(4)磁场中未画磁感线的地方，并不表示那里就没有磁场．(5)磁感线上某点的切向、小磁针在该点静止时N极的指向、小磁针N极受力的方向表示该点的磁场方向．(6)匀强磁场的磁感线等间距、互相平行．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，磁场是客观存在的特殊物质，因此磁感线也是客观存在的线B．磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，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[思路点拨] 紧扣磁感线的特点分析各选项．[解析] 磁感线是为了形象描述磁场而假设的一组有方向的闭合曲线，实际中并不存在，A、D选项错误；磁感线的切线方向表示该点的磁场方向，与小磁针静止在该点时N极所指方向一致，B正确；磁感线是闭合曲线，在磁体外部由N极到S极，在磁体内部由S极到N极，C选项错误．[答案] B磁感线描述磁场主要体现在两方面：(1)磁感线的疏密反映磁场的强弱．(2)磁感线上某点的切线方向反映磁场的方向．1.关于磁感线，下列说法中正确的是( )A．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场B．磁感线总是从N极到S极C．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致D．两个磁场叠加的区域，磁感线可能相交解析：选C.磁感线是为了形象地描绘磁场而假设的一组有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向表示磁场的方向，曲线疏密表示磁场强弱，所以C正确，A不正确．在磁铁外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，磁感线不相交，所以B、D不正确．对磁通量的理解1．对磁通量正、负的认识磁通量有正、负之分，其正、负是这样规定的：任何一个面都有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入为正磁通量，则磁感线从反面穿入时磁通量为负值．若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁感线条数为Φ1，反向磁感线条数为Φ2，则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和)，即Φ＝Φ1－Φ2.2．磁通量的计算磁通量指穿过某一面积的磁感线条数，在匀强磁场中，穿过与磁场方向垂直、面积为S的平面的磁通量Φ＝BS，若磁感线与平面不垂直时，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＝BS′＝BS·cos θ.图中的S′为面积是S的平面α在垂直于磁感线方向上的投影面积．θ为平面α与该平面沿垂直磁场方向的投影面之间的夹角．(1)磁通量是针对某一个面来说的．(2)磁通量为标量，算“纯收入”．磁通量可以形象地理解为“穿过磁场中某一面积的磁感线条数”．在图示磁场中，S1、S2、S3为三个面积相同的相互平行的线圈，穿过S1、S2、S3的磁通量分别为Φ1、Φ2、Φ3且都不为0.下列判断正确的是( )A．Φ1最大 B.Φ2最大C．Φ3最大 D.Φ1、Φ2、Φ3相等[思路点拨] 根据磁通量的计算公式Φ＝BS来分析．[解析] 磁感线的疏密表示磁感应强度的大小，由题图可知，S1、S2、S3对应的磁感应强度B1、B2、B3的大小关系有B1＞B2＞B3，又已知三个线圈的面积相等，相互平行，通过线圈的磁通量为Φ＝BS，因而有Φ1＞Φ2＞Φ3.[答案] A2.关于磁通量的描述，下列说法正确的是( )A．位于磁场中的一个平面垂直磁场方向时，穿过该平面的磁通量最大B．穿过平面的磁通量最大时，该处的磁感应强度一定最大C．如果穿过某平面的磁通量为零，则该处的磁感应强度一定为零D．将一平面置于匀强磁场中的任何位置，穿过该平面的磁通量总是相等解析：选A.由磁通量Φ＝BS·cos θ可知磁通量不但与B、S有关，还与平面与该平面沿垂直磁场方向的投影面之间的夹角有关．Φ＝0，B不一定为零，Φ最大，B也不一定最大．故选A.[随堂检测]1．如图所示是几种常见磁场的磁感线分布示意图，下列说法正确的是( )①甲图中a端是磁铁的S极，b端是磁铁的N极②甲图中a端是磁铁的N极，b端是磁铁的S极③乙图是两异名磁极的磁感线分布示意图，c端是N极，d端是S极④乙图是两异名磁极的磁感线分布示意图，c端是S极，d端是N极A．①③ B.①④C．②③ D.②④解析：选B.题图甲是条形磁铁外部磁感线分布示意图，外部磁场的磁感线是从磁铁的N极出来，进入磁铁的S极，故①正确，②错误．题图乙是两异名磁极间的磁感线分布示意图，磁感线仍然是从N极出来，进入磁铁的S极，故③错误，④正确．故选项B正确．2．关于磁感应强度的方向，下列说法中不正确的是( )A．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向B．磁场中某点的磁感应强度的方向就是通过该点的磁感线的切线方向C．磁场中某点磁感应强度的方向就是小磁针在该点静止时北极的指向D．磁场中某点磁感应强度的方向就是小磁针在该点受磁场力的方向解析：选D.根据磁感应强度的方向特点，可判定选项A、B、C正确．选项D错，应为小磁针N极受力的方向．3．下列关于磁感应强度的说法中错误的是( )A．磁感应强度是矢量，是用来表示磁场强弱和方向的物理量B．小磁针北极在磁场中受力的方向是唯一的，能比较客观地描述磁感应强度的方向C．磁极在磁场中受磁场力大的地方，该处的磁感应强度一定大D．磁极在磁场中受磁场力大的地方，该处的磁感应强度不一定大，与放置方向有关解析：选D.关于磁感应强度的完整概念有以下内容：第一，是矢量，大小等于垂直穿过单位面积的磁通量，方向是小磁针北极在磁场中的受力方向；第二，物理意义，反映磁场强弱的物理量，从力的角度描述了磁场的性质，磁场强的地方放入磁极受到的力一定大；第三，单位是特斯拉，本题没有考查磁感应强度的单位．根据完整的物理概念，本题选项A、B、C 所述正确．D项的说法错误，故应选D.4．匀强磁场的磁感线与一矩形线圈平面成α角，穿过线圈的磁通量为Φ，线圈面积为S，则磁场的磁通密度为( )A．Φsin α/S B.Φ/(S sin α)C．Φcos α/S D.Φ/(S cos α)解析：选B.磁感线与矩形线圈平面夹角为α，则Φ＝B·S·sin α，磁通密度即磁感应强度B＝ΦS·sin α.5．一矩形线圈面积S＝10－2m2，它和匀强磁场方向之间的夹角θ1＝30°，穿过线圈的磁通量Φ＝1×10－3 Wb，则磁场的磁感应强度B＝________；若线圈以一条边为轴旋转180°，则穿过线圈的磁通量的变化为________；若线圈平面和磁场方向之间的夹角变为θ2＝0°，则Φ＝________．解析：因线圈面积与磁场方向不垂直，可将面积在垂直磁场方向上投影．即Φ＝BS sin 30°所以B＝ΦS·sin 30°＝1×10－310－2×12T＝0.2 T，由ΔΦ＝Φ2－Φ1知，ΔΦ应为2×10－3 Wb，若θ2＝0°，则B与S平行，此时Φ＝0.答案：0.2 T 2×10－3 Wb 0[课时作业]一、选择题1．关于磁感线，下述说法正确的是( )A．磁感线是真实存在的，细铁粉撒在磁铁附近，我们看到的就是磁感线B．磁感线越密，磁场越强C．磁感线能相交D．沿磁感线方向磁场减弱解析：选B.磁感线是假想的，实际并不存在，A错．磁感线分布疏密表示磁场的强弱，D错B对．磁感线不相交，不中断．C错．2．磁感线分布如图所示，下列说法正确的是( )A．A处磁场最强B．B处磁场最强C．C处无磁场D．以上说法都不对解析：选A.磁感线密处磁场强，无磁感线处不是无磁场．3．关于磁感应强度，下列选项中正确的是( )A．磁感应强度是标量，但有正负B．磁感应强度的大小由磁场本身决定C．在磁场中的同一位置，磁感应强度可以不同D．磁感应强度只能用来描述磁场的强弱解析：选B.磁感应强度是矢量，所以选项A错．磁感应强度是描述磁场性质的物理量，由磁场本身决定，与其他因素无关，选项B对．在磁场中的同一位置，磁感应强度的大小和方向是确定的．磁感应强度既可以描述磁场的强弱，也可以描述磁场的方向，所以选项C、D 错．故选B.4．下列说法中，正确的是( )A．磁通量是描述磁场强弱的物理量B．电场线与磁感线都是不封闭曲线C．在匀强磁场中，a线圈面积比b线圈大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的大D．磁感应强度是描述磁场强弱的物理量解析：选D.磁通量Φ＝BS·cos θ，磁场强的地方，磁感应强度B一定大，但Φ不一定大．面积S大，Φ也不一定大．磁感线是封闭曲线，故A、B、C均不正确．5．如图所示，放在条形磁铁磁场中的软铁棒被磁化后的极性如何( )A ．C 棒未被磁化B ．A 棒左端为N 极C ．B 棒左端为S 极D ．C 棒左端为S 极解析：选C.根据条形磁铁周围的磁感线分布，铁棒被磁化后N 极与该处的磁场方向一致．故选C.6．将面积为0.5 m 2的单匝线圈放在磁感应强度为2.0×10－2 T 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 ．1.0 WbC ．0.5×10－2 WbD ．5×10－2 Wb解析：选A.线圈平面垂直于磁场方向，所以由公式Φ＝BS 得：Φ＝1.0×10－2 Wb.选项A正确．7．如图所示，某磁场的一条磁感线，其上有A 、B 两点，则下列说法正确的是( )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，所以A 、B 两点的磁感应强度一样大D ．条件不足，无法确定A 、B 两点的磁感应强度的大小解析：选D.图中只有一条磁感线，不知道磁感线的分布情况，所以无法确定A 、B 两点磁感应强度的大小关系．8．如图所示，矩形线框平面与匀强磁场方向垂直，穿过的磁通量为Φ.若线框面积变为原来的12，则磁通量变为( )A.14Φ B.12Φ C ．2ΦD.4Φ答案：B二、非选择题9．如图所示，S 1与S 2分别是半径为r 1和r 2的同心导体圆环，磁感应强度为B 的匀强磁场的方向与环面垂直，范围以S 1为边界，求穿过环S 1的磁通量为多少？穿过环S 2的磁通量为多少？解析：公式Φ＝B ·S 中S 为有效面积，故本题中S 1、S 2的有效面积均为πr 21所以：Φ1＝BS 1＝B πr 21Φ2＝BS 1＝B πr 21.答案：B πr 21 B πr 2110．某地的地磁场磁感应强度B 的水平分量B x ＝0.72×10－4 T ，竖直分量B y ＝0.54×10－4T.求：(1)地磁场B 的大小及方向；(2)在水平面内有面积为2.0 m 2的某平面S ，穿过S 的磁通量多大？解析：(1)B ＝B 2x ＋B 2y ＝0.90×10－4 T ，假设地磁场与水平方向的夹角为α，tan α＝B y B x ＝0.54×10－40.72×10－4＝34，所以α＝37° 地磁场方向与水平方向成37°.(2)根据公式Φ＝B y S ＝(0.54×10－4×2.0) Wb＝1.08×10－4 Wb.答案：见解析。

【测控设计】高二物理鲁科版选修1-1课件第2章磁及其应用本章整合

专题一
专题二
专题三
【例题 2】两根非常靠近且互相垂直的长直导线如图所示,当通以如图所示方向的电流时,导线平面内两电流所产生的磁场,在哪些区域内是一致的?
点拨:利用安培定则来判断.
专题一
专题二
专题三
解析:通电长直导线周围的磁感线是一系列不等距同心圆,其方向由安培定则确定:I1 产生的磁场方向在其上方指向纸外,下方指向纸内;I2 产生的磁场方向在其左方指向纸内,右方指向纸外,这样可以确定 A、C 区域两电流产生的磁场方向是一致的. 答案:A、C 区域中的两电流产生的磁场方向一致.
专题一
专题二
专题三
题后反思磁感应强度是矢量,在运算时满足平行四边形定
则,故当某区域内同时存在着多个磁场时,求某处的磁场应为求该处的合磁场.
题后反思通电直导线的周围存在着磁场,可以通过安培定
则来判断磁场的分布情况.
专题一
专题二
专题三
专题三、磁场的叠加
磁感应强度是矢量,完全遵守矢量的合成与分解,即平行四边形定则.若周围空间存在几个磁场,某点的磁感应强度为几个磁场单独存在时在该点的磁感应强度的矢量和.
专题一
专题二
专题三
【例题 3】两长直通电导线互相平行,电流方向相同,其截面处于一个等边三角形的 A、B 处,如图所示, 两通电导线在 C 处的磁感应强度均为 B,则 C 处总磁感应强度为( ) A.2B B.B C.0 D. 3B 点拨:矢量的运算都遵守平行四边形定则. 解析:根据安培定则可以判断 A 导线在 C 处的磁感应强度 BA,大小为 B,方向在纸面内垂直于连线 AC;B 导线在 C 处的磁感应强度 BB,大小为 B, 方向在纸面内垂直于连线 BC,C 处的总磁感应强度 B 由 BA、BB 按平行四边形定则求得为 3B,方向水平向右. 答案:D

2019-2020年新鲁科版高中物理第2章磁及其应用第2节磁场的描述与磁通量课件选修1_1

环节一
第 2 节磁场的描述与磁通量
环节二
课标解读
1.知道磁感线，会用磁感线描述磁场． 2.知道磁感应强度的定义及方向，会用磁感应强度描述磁场． 3.理解磁通量及其定义，掌握公式Φ＝BS.
重点难点
1.用磁感线描述磁场，磁感应度的意义及磁通量的概念． 2.磁感应强度和磁通量的理解．(难点)
3．关于磁通量的描述，下列说法正确的是( ) A．位于磁场中的一个平面垂直磁场方向时，穿过该平面的磁通量最大 B．穿过平面的磁通量最大时，该处的磁感应强度一定最大 C．如果穿过某平面的磁通量为零，则该处的磁感应强度一定为零 D．将一平面置于匀强磁场中的任何位置，穿过该平面的磁通量总是相等
【解析】由磁通量的一般公式 Φ＝BScos θ 可知，磁通量不但与 B、S 有关，还与平面与该平面沿垂直磁场方向的投影面之间的夹角有关．Φ＝0，B 不一定为 0， Φ 越大，B 也不一定越大．故选 A.
【答案】 B
2．下图中，实线表示磁场的磁感线．依图分析，磁场中 a 点的磁感应强度比 b 点的磁感应强度大的是( )
【解析】磁感线分布的疏密，反映磁场的强弱，表示磁感应强度的大小，由此可判定答案为 A、C.
【答案】 AC
3．关于磁通量的描述，下列说法正确的是( ) 【导学号：31870016】
图 2-2-3 【审题指导】 B 与 S 的方向关系→有效面积 S→Φ＝BS
【解析】平面与磁感应强度垂直时 Φ＝BS；若逆时针转过 60°角，Φ＝BScos
60°＝12BS，若转过 90°角，没有磁感线穿过平面 Φ＝0. 【答案】 BS 12BS 0
(1)投影法与分解法是计算磁通量的两种重要方法，实际计算时可任选一种； (2)穿过线圈的磁通量与线圈匝数无关； (3)要特别注意 θ 角的含义，不能死套公式，以免出错； (4)由 ΔΦ＝Φt－Φ0 计算时，要注意 Φt 和 Φ0 的正负．

高中物理第2章磁及其应用学业分层测评6含解析鲁科版选修1_1

第2章磁及其应用学业分层测评(六)(建议用时：45分钟)1．(多选)下图中，实线表示磁场的磁感线．依图分析，磁场中a点的磁感应强度比b 点的磁感应强度大的是( )【解析】磁感线分布的疏密，反映磁场的强弱，表示磁感应强度的大小，由此可判定答案为A、C.【答案】AC2．磁场中任意一点的磁场方向规定为，小磁针在磁场中( )A．受磁场力的方向B．北极受磁场力的方向C．南极受磁场力的方向D．受磁场力作用转动的方向【解析】物理学规定磁场中任意一点的磁场方向为小磁针北极所受磁场力的方向，或静止时小磁针北极的指向．【答案】 B3．磁场中某处的磁感线如图2-2-4所示，则( )图2-2-4A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a>B bB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a<B bC．同一线圈在a、b两处放置，在a处的磁通量较大D．同一线圈在a、b两处放置，在b处的磁通量较大【解析】在磁场中，磁感线的疏密程度反映磁感应强度的大小，所以b处的磁感应强度大于a处的磁感应强度，而磁通量指的是穿过磁场中某一面积的磁感线条数，Φ＝BS cos α，除了B、S的大小之外，还与两者的夹角有关，所以无法确定b处的磁通量与a处的磁通量的大小．【答案】 B4．如图2-2-5所示，放在条形磁铁磁场中的软铁棒被磁化后的极性如何( ) 【导学号：18152046】图2-2-5A．C棒未被磁化B．A棒左端为N极C．B棒左端为S极D．C棒左端为S极【解析】根据条形磁铁周围的磁感线分布，铁棒被磁化后N极指向与该处的磁场方向一致．故选 C.【答案】 C5.(多选)条形磁铁上部一小磁针平衡时N极指向如图2-2-6所示，假定磁铁内部也有一小磁针，平衡时如图所示，则下列说法正确的是( )【导学号：31870017】图2-2-6A．磁铁c端是N极，d端是S极B．磁铁c端是S极，d端是N极C．小磁针a端是N极，b端是S极D．小磁针a端是S极，b端是N极【解析】小磁针静止时N极的指向即为该处的磁场方向，而条形磁铁外部磁感线方向是由N极指向S极，而内部是由S极指向N极，由小磁针静止时N极所指的方向可判定磁铁d端是N极，c端是S极；磁铁内部的小磁针，由内部磁场方向可判定，a端是S极，b端是N极．【答案】BD6．一个磁场的磁感线如图2-2-7所示，一个小磁针被放入磁场中，则小磁针将( )。

电磁感应定律及其应用-鲁科版选修1-1教案

电磁感应定律及其应用-鲁科版选修1-1教案一、教学目标1.了解电磁感应现象及其定律。

2.掌握电磁感应定律的内容和表达方式。

3.学习电磁感应定律在生活中的应用。

二、教学重点难点1.理解电磁感应现象。

2.熟悉法拉第电磁感应定律的表达方式。

3.掌握限制电流的Lenz定律。

三、教学内容及过程1. 调研活动通过提问或设置问题，引导学生了解电磁感应现象及其在生活中的应用，培养同学们的发现问题、解决问题的方法。

2. 讲解电磁感应现象利用物理实验来展示电磁感应现象，让学生了解电磁感应现象是基于磁场发生的变化产生的。

同时可以通过实验，让学生对电磁感应现象留下一个深刻的印象。

3. 法拉第电磁感应定律在讲解电磁感应现象后，引入法拉第电磁感应定律。

讲解电磁感应定律的表述方式和公式。

法拉第电磁感应定律：磁通量的变化率与产生感应电动势的电动势成正比，与变化速率成正比，与导线自身的长度和其插入磁场的角度有关。

用公式表示为：e = -ΔΦ/Δt其中，e为感应电动势，Φ为磁通量，t为时间。

4. Lenz定律讲解完电磁感应定律后，再引出Lenz定律，即在磁场与导体之间产生感应电动势时，感应电流的方向总是阻止产生它的原因。

Lenz定律的表述方式：感应电流产生的方向总是使磁通量发生变化的方式与原因相反。

对于电源与磁铁之间的磁感应现象，可以用Lenz定律来解释：当磁体靠近导体时，产生的电流会阻碍磁场的增加，同时在磁铁远离导体时，磁场减弱产生的电流方向与前者相反。

5. 应用1.电磁感应定律可应用于变压器中，利用磁感应线圈将高电压高频电流转换为低电压低频电流。

2.录像带机是一种利用电磁感应实现信号记录、磁头重放的设备。

3.漏电断路器，利用电磁感应原理，防止电路意外漏电的隐患，增强人的安全感。

6. 确认学习成果通过训练或练习来确认学生是否掌握了电磁感应定律及其应用，同时促使学生巩固学习成果，并能运用所学知识解决实际问题。

四、教学评价教学评价是教育教学活动的重要环节，可为教师调整教学方法和内容提供有价值的数据。

鲁科版(2019)高中物理选择性必修第二册课程目录与教学计划表

鲁科版（2019）高中物理选择性必修第二册课程目录与教学计划表
教材课本目录是一本书的纲领，是教与学的路线图。

不管是做教学计划、实施教学活动，还是做学习计划、复习安排、工作总结，都离不开目录。

目录是一本书的知识框架，要做到心中有书、胸有成竹，就从目录开始吧！
课程目录教学计划、进度、课时安排选择性必修第二册
第1章安培力与洛伦兹力
第1节安培力及其应用
第2节洛伦兹力
第3节洛伦兹力的应用
本章综合与测试
第2章电磁感应及其应用
第1节科学探究:感应电流的方向
第2节法拉第电磁感应定律
第3节自感现象与涡流
本章综合与测试
第3章交变电流与远距离输电
第1节交变电流的特点
第2节交变电流的产生
第3节科学探究:变压器
第4节电能的远距离输送
本章综合与测试
第4章电磁波
第1节电磁波的产生
第2节电磁波的发射、传播和接收
第3节电磁波谱
本章综合与测试
第5章传感器及其应用
第1节常见传感器的工作原理
第2节科学制作: 简单的自动控制装置第3节大显身手的传感器
本章综合与测试
本册综合。

高中物理第2章磁及其应用第1节磁性与磁澄件鲁科版选修1_1

④ 紧跟老师的推导过程抓住老师的思路。老师在课堂上讲解某一结论时，一般有一个推导过程，如数学问题的来龙去脉、物理概念的抽象归纳、语文课的分析等。感悟和理解推导过程是一个投入思维、感悟方法的过程，这有助于理解记忆结论，也有助于提高分析问题和运用知识的能力。
⑤ 搁置问题抓住老师的思路。碰到自己还没有完全理解老师所讲内容的时候，最好是做个记号，姑且先把这个问题放在一边，继续听老师讲后面的内容，以免顾此失彼。来自：学习方法网
② 根据自己预习时理解过的逻辑结构抓住老师的思路。老师讲课在多数情况下是根据教材本身的知识结构展开的，若把自己预习时所理解过的知识逻辑结构与老师的讲解过程进行比较，便可以抓住老师的思路。
③ 根据老师的提示抓住老师的思路。老师在教学中经常有一些提示用语，如“请注意”、“我再重复一遍”、“这个问题的关键是····”等等，这些用语往往体现了老师的思路。来自：学习方法网
磁场的概念
1.基本知识磁体周围存在着磁场，磁体与磁体之间、磁体与铁钉之间的作用力都是通过磁场来传递的．
2．思考判断 (1)磁场对处在其中的磁极有力的作用．( √ ) (2)磁场是一种物质，具有能量．( √ )
3．探究交流看围棋讲座时会发现，棋子在竖直放置的棋盘上可以移动，但不会掉下来，你知道这是为什么吗？
2．思考判断 (1)任何磁体都有两个磁极．( √ ) (2)同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．( √ )
3．探究交流为什么说指南针的发明，使航海事业得到了发展？【提示】在茫茫大海上航行，人很容易迷失方向，在指南针出现之前，人们只能夜晚依靠北极星，白昼通过太阳确定方向，若天气变化，则无法辨别方向．有了指南针，人们就可以在海上远行，所以说指南针的发明，使航海事业得到了发展.

第二章电磁感应及其应用+知识点总结高二下学期物理鲁科版(2019)选择性必修第二册

新教材鲁科版2019版物理选择性必修第二册第2章知识点清单目录第2章电磁感应及其应用第1节科学探究感应电流的方向第2节法拉第电磁感应定律第3节自感现象与涡流第2章电磁感应及其应用第1节科学探究感应电流的方向一、探究影响感应电流方向的因素1. 实验原理与设计将螺线管与电流计组成闭合回路，分别将条形磁铁的N极、S极插入螺线管或从螺线管中拔出，如图所示，观察并记录感应电流方向。

分析感应电流方向与磁场方向、通过线圈的磁通量的变化之间的关系。

探究影响感应电流方向的因素2. 实验现象及结论当条形磁铁的任一极靠近或插入闭合线圈(螺线管)时，穿过线圈的磁通量增加，线圈中产生感应电流，感应电流激发的磁场方向与原磁场的方向相反；当条形磁铁的任一极拔出或离开闭合线圈时，穿过线圈的磁通量减少，线圈中产生感应电流，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。

二、楞次定律1. 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

三、右手定则1. 内容：伸开右手，让拇指与其余四指垂直，且都与手掌处于同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，使拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向。

2. 适用范围：适用于闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。

1. 楞次定律的两层意义(1)因果关系。

闭合电路中磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的出现是感应电流存在的结果，简要地说，只有当闭合电路中的磁通量发生变化时，才会有感应电流的磁场出现。

(2)符合能量守恒定律。

感应电流的磁场对闭合电路中磁通量的变化起阻碍作用，这种作用正是能量守恒这一普遍规律在电磁感应现象中的体现。

2. 楞次定律中“阻碍”的含义3. 楞次定律的推广含义楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因。

阻碍原磁通量变化——“增反减同”；阻碍相对运动——“来拒去留”；使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”。

1. 楞次定律与右手定则的比较楞次定律右手定则研究对象整个闭合回路闭合回路中做切割磁感线运动的导体适用范围因磁通量变化而产生感应电流的情况闭合回路的部分导体切割磁感线而产生感应电流的情况应用用于磁感应强度B或线圈的面积S随时间变化而产生的电磁感应现象比较方便用于导体切割磁感线而产生的电磁感应现象比较方便缺点回路不闭合时不可用导体与磁场相对静止时不可用联系①右手定则可以看成楞次定律的特例；②右手定则中的运动方向指的是导体相对磁场的运动方向2. 右手定则与左手定则的比较右手定则左手定则作用判断感应电流方向判断通电导体所受安培力的方向图例因果关系运动→电流电流→运动实例发电机电动机拇指指向导体切割磁感线运动方向电流所受安培力方向第2节法拉第电磁感应定律一、感应电动势感应电动势感应电流概念在电磁感应现象中产生的电动势在电磁感应现象中产生的电流条件磁通量有变化磁通量有变化且电路闭合2. 感应电动势的产生与电路是否闭合无关；感应电动势比感应电流更能反映电磁感应现象的本质。

高中物理第2章磁及其应用第3节电生磁的探索及价值第4节磁的应用及其意义教师用书鲁科版选修1-1

第3节电生磁的探索及价值第4节磁的应用及其意义课标解读重点难点1.了解奥斯特发现电流磁效应的历程．2.知道安培定则，能用安培定则判定电流周围磁场的磁感线方向．3.了解分子电流假说，能解释生活中磁化和去磁的有关现象．4.了解指南针的发展历程和对航海事业的推动作用．5.了解磁记录技术的应用及其意义．6.知道磁悬浮列车的基本原理，了解它作为理想交通工具所具有的优势.1.电流的磁效应，安培定则的应用磁现象的电本质，磁的应用．(重点)2.磁现象电本质的理解．(难点)奥斯特的伟大发现及其科学价值(1)哲学思想的魅力：丹麦物理学家奥斯特深受康德哲学思想的影响，坚信自然力统一，电与磁一定存在着某种联系，电一定能够转化为磁．(2)电生磁的探究：1820年首次实验成功：通过实验的方式得出了通电导线的周围存在着磁场，从而揭示了电与磁的内在联系．2．思考判断(1)法国物理学家安培深受启发，研究提出了安培定律，奠定了电动力学的基础．(√)(2)奥斯特的发现“打开了黑暗领域的大门”．(√)电流的磁效应1.电流的周围存在着磁场，电流磁场的方向可用安培定则来判定．(1)直线电流的磁场安培定则：用右手握住通电直导线，使伸直拇指的方向与电流的方向一致，则四指弯曲的方向就是电流周围磁感线的环绕方向，如图231所示．图231(2)环形电流的磁场安培定则：让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形载流导线中心轴线上磁感线的方向，如图232所示．图232(3)通电螺线管的磁场安培定则：用右手握住螺线管，让弯曲的四指的方向跟电流的方向一致，则拇指所指的方向就是螺线管内部的磁感线的方向．也就是说，拇指指向通电螺线管的北极．如图233所示．图2332．思考判断(1)通电螺线管内部的磁感线的方向从N极指向S极．(×)(2)磁感线总是由N极出发指向S极．(×)3．探究交流通电直导线与通电螺线管应用右手螺旋定则来判定磁感线的方向，那么在这两种情况下，大拇指与四指所代表的指向意义相同吗？【提示】不相同．在判定通电直导线磁感线的方向时，大拇指指向电流的方向，四指的指向代表磁感线的方向．在判定通电螺线管磁感线时，四指指向电流的环绕方向，大拇指指向代表螺线管内部磁感线的方向.探索磁效应产生的秘密1.基本知识(1)安培分子电流假说：安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，分子的两侧相当于两个磁极．如图234所示．图234(2)磁现象的解释：没有磁性的物体，分子电流的取向杂乱无章，分子电流的磁性彼此抵消，总体对外不显磁性．本来没有磁性的铁钉在外磁场的作用下，内部分子电流取向大致相同，内部的磁性相互抵消，两端显示出较强的磁性来．形成磁极，使没有磁性的物体具有磁性的过程叫做磁化．使磁体失去磁性的过程叫做消磁或去磁．2．思考判断(1)安培环流假说揭示了磁现象的电本质．(√)(2)振动、高温都能使得分子电流取向变得杂乱无章，使有磁性的物体消磁．(√)磁的应用及其意义1.(1)指南针：司南是世界上最早的指南工具．在司南的基础上人们进行创新，又先后制成了一些新的指南工具，如指南鱼、指南针等．(2)利用磁可以记忆声音、图像和数据等信息，随着技术的发展，人们所熟知的磁记录从磁带到磁鼓、磁盘、记忆棒、磁卡等．(3)磁悬浮列车主要有两种形式：常规磁铁吸引式悬浮和超导排斥式悬浮．2．思考判断(1)指南针自南宋开始用于航海．(×)(2)被广泛应用的磁卡是一种磁记录介质片．(√)安培定则与电流的磁场【问题导思】1．应用什么法则判定不同电流的磁场方向？【提示】安培定则．2．通电螺线管内部的磁感线分布有什么特点？【提示】是匀强磁场．三种电流磁场的判断比较见下表直线电流磁场环形电流磁场通电螺线管的磁场特点无磁极，非匀强，距导线越远处磁场越弱环形电流两侧分别是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场越弱与条形磁铁的磁场相似，两端分别是N极和S极，管内是匀强磁场，磁场最强，管外为非匀强磁场安培定则图示立体图横截面图纵截面图1．图中的“×”号表示磁场方向垂直纸面向里，“·”号表示磁场方向垂直纸面向外．2．图中只是表示出了磁感线的方向，对磁感线的疏密没有具体表示．3．应用安培定则判定电流周围磁场的方向时，直线电流是判定导线之外磁场的方向，环形电流和通电螺线管判定的是线圈轴线上磁场的方向．两根非常靠近且互相垂直的长直导线如图所示，当通以如图所示方向的电流时，导线平面内两电流所产生的磁场，在哪些区域内是一致的？图235【审题指导】利用安培定则来判断．【解析】通电长直导线周围的磁感线是一系列不等距同心圆，其方向由安培定则确定：如图所示：I1产生的磁场方向在其上方指向纸外，下方指向纸内；I2产生的磁场方向在其左方指向纸内，右方指向纸外，这样可以确定A、C区域两电流产生的磁场方向是一致的．【答案】A、C区域中的两电流产生的磁场方向一致通电直导线周围磁场可以通过安培定则进行描述，在某些空间内如果同时存在着多个磁场，则在该区域内的磁场应该是多个磁场的矢量和，即磁场可以进行叠加．1．通电直导线周围的磁场，其磁场线分布和方向用图中哪个图表示最合适( )【解析】由安培定则可知通电直导线形成的磁场的磁感线是围绕直导线的逆时针方向的同心圆，且向外逐渐变稀，所以选项A正确．【答案】 A磁现象的电本质1．磁现象的电本质是什么？【提示】一切磁场都是运动电荷产生的．2．磁化和退磁现象的原因是什么？【提示】分子电流的排列规律发生变化．1．安培分子电流假说：在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流——分子电流．分子电流使每个物质粒子都成为微小的磁体，它的两侧是极性不同的两个磁极．2．利用安培分子电流假说解释磁现象(1)磁化：一般情况下物质内部分子电流的取向是杂乱无章的，它们的作用互相抵消，对外不显磁性，在有外加磁场的作用时，某些物质内部各分子电流的取向变得大致相同，各分子电流的磁场互相叠加，对外显示较强的磁作用，在两端形成两极．(2)退磁：永磁体之所以具有磁性，是因为它内部的分子电流本来就排列整齐，当永磁体受到高温或猛烈的敲击时会失去磁性，这是因为激烈的热作用(或振动)使分子电流的排列又杂乱无章了．对外不显磁性．关于磁现象的电本质，下列说法正确的是( )A．磁与电紧密联系，有磁必有电，有电必有磁B．不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动C．永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的D．根据安培分子电流假说可知，磁体内分子电流总是存在的，因此任何磁体都不会失去磁性【审题指导】本题考查对磁现象电本质的理解．【解析】安培分子电流假说从微观的角度揭示了磁铁磁性的本质，它使人们认识到，磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷运动产生的．故B正确．【答案】 B2．一根软铁棒放在磁铁附近会被磁化，这是因为在外磁场的作用下( )A．软铁棒中产生了分子电流B．软铁棒中分子电流消失了C．软铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章D．软铁棒中分子电流的取向变得大致相同【解析】软铁棒中的分子电流一直存在，并不因为外界的影响而产生或消失，只是未被磁化时，内部分子电流杂乱无章，对外不显磁性，被磁化时各分子电流的取向变得大致相同，两端显示较强的磁性，故D正确．【答案】 D【备课资源】(教师用书独具)电磁继电器继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流、较低的电压去控制较大的电流、较高的电压的一种“自动开关”．故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用．电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成，只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，衔铁就会在电磁铁吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯．从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合，当线圈断电后，电磁铁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力下返回原来的位置，使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合．这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的．对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”.1．下列说法中正确的是( )A．一切磁现象都源于电流或运动电荷B．静止的电荷也能产生磁场C．永磁体的磁场是固有的，与运动电荷或电流无关D．在外磁场作用下物体内分子电流取向大致相同时物体就被磁化【解析】磁体的磁场起源于内部的分子电流，电流周围的磁场起源于运动电荷的定向移动．磁体的磁场和电流的磁场一样，都源于电荷的运动．故A、D选项正确．【答案】AD2．下列说法正确的是( )A．指南针S极可指正南方向B．指南针N极可指正南方向C．指南针最早是我国发明的D．指南针是哥伦布发明的【解析】指南针的S极可以指南，但并不能指正南，与正南方向有一定的磁偏角，所以选项A、B错．指南针最早是由我国古代人民发明的，它的出现为哥伦布“发现新大陆”创造了必要条件，所以选项C对，选项D错．【答案】 C3．下列应用中应该使用硬磁材料的是( )A．变压器的铁芯B．磁带录音机的磁带C．电脑软盘D．扬声器用的磁铁【解析】硬磁材料是指不容易去掉磁性的物质．而变压器铁芯、磁带、软盘需要反复磁化，要用软磁性材料，故只有D正确．【答案】 D4．如图236所示，甲图是直线电流的磁场，乙图是环形电流的磁场，丙图是通电螺线管，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向．甲乙丙图236【解析】根据安培定则，可以确定甲中电流方向垂直纸面向里；乙中电流方向是逆时针；丙中磁感线方向螺线管内部向左，螺线管外部由左向右．【答案】见解析学业达标测评(七)(建议用时：45分钟)1．如图237所示，关于奥斯特实验的意义，下列说法中正确的是( )图237A．发现电流的热效应，从而揭示电流做功的本质B．指出磁场对电流的作用力，为后人进而发明电动机奠定基础C．发现电磁感应现象，为后人进而发明发电机奠定基础D．发现通电导体周围存在磁场，从而把磁现象和电现象联系起来【解析】奥斯特实验，发现通电导体周围存在磁场，从而把磁现象和电现象联系起来．【答案】 D2．以下情况中能比较正确地反映奥斯特实验结果的是( )【导学号：31870018】A．电流由南向北时，其下方的小磁针N极偏向东边B．电流由东向西时，其下方的小磁针N极偏向南边C．电流由南向北时，其下方的小磁针N极偏向西边D．电流由东向西时，其下方的小磁针N极偏向北边【解析】电流沿南北方向时，其下方小磁针才沿东西方向，没有电流或电流沿东西方向时其下方小磁针都沿南北方向，由安培定则可判定B、C项正确．【答案】BC3.如图238所示为磁场、磁场作用力演示仪中的亥姆霍兹线圈，在线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当亥姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时，则( )图238A．小磁针N极向里转B．小磁针N极向外转C．小磁针在纸面内向左摆动D．小磁针在纸面内向右摆动【解析】由安培定则可知，螺线管内部的磁感线向里，小磁针N极的受力方向即为该处的磁场方向．【答案】 A4．我国古代所用的导航工具罗盘的工作原理是( )A．同名磁极相斥，异名磁极相吸B．磁场的方向为小磁针静止时北极的受力方向C．磁体的磁场磁极处最强D．磁感线是闭合的曲线【解析】地球是个大磁场，并且地理北极与地磁南极基本重合，罗盘相当于小磁针，当罗盘静止时，在地磁场的作用下其N极指北．所以选项B正确．【答案】 B5．下列说法正确的是( )A．电铃中的电磁铁可以用永磁体代替B．磁化的过程是一种物质分子变成另外一种物质分子的过程C．磁化和消磁是物体内部分子电流的取向发生变化D．磁体及电流的磁性都源于电荷的运动【解析】根据电铃需要用电路的通断控制小锤的运动可知电铃只能用电磁铁，故选项A错，根据安培分子电流假说可分析判断选项B错误，选项C正确，选项D正确．【答案】CD6．如图239所示是云层之间闪电的模拟图，图中A、B是位于南、北方向带有电荷的两块雷雨云，在放电的过程中，两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里，S极转向纸外，则关于A、B的带电情况说法中，正确的是( )图239A．带同种电荷 B．带异种电荷C．B带正电D．A带正电【解析】云层间的闪电必须发生在异种电荷之间，且放电过程中在放电通道上形成等效电流．由于闪电必须发生在异种电荷之间，故选项A错误，选项B正确．由题意知，放电过程相当于有电流从小磁针的下方通过，由小磁针N极转向纸里可知，小磁针所在处的磁场方向指向纸里，由于该位置在等效电流上方，故由安培定则可知电流方向由A→B，则A带正电，B带负电，即选项D正确．【答案】BD7．下列说法中正确的是( )A．录音带就是利用磁性材料来记录声音信息的B．现在使用的银行卡可以与强磁体放在一起C．磁悬浮列车只能借助磁体间的斥力实现悬浮D．指南针是中国古代四大发明之一【解析】录音带是利用磁性材料来记录声音信号的，选项A对．我们使用的各种磁卡不能与强磁体放在一起，否则会使磁卡上磁性材料记录的信息产生错误或丢失，故选项B错．磁悬浮列车既可以通过吸引力来悬浮，也可以利用排斥力来悬浮，故选项C错．指南针是中国古代四大发明之一，选项D对．【答案】AD8．下列物品中必须用到磁性材料的是( )A．DVD碟片 B．计算机上的磁盘C．IC电话卡D．喝水用的搪瓷杯子【解析】DVD光盘是塑料做成的，IC电话卡内部是集成电路，喝水用的杯子可以用非磁性材料，故只有B正确．【答案】 B9．通电螺线管内有一在磁场力作用下处于静止的小磁针，磁针指向如图2310所示，则( )图2310A．螺线管的P端为N极，a接电源的正极B．螺线管的P端为N极，a接电源的负极C．螺线管的P端为S极，a接电源的正极D．螺线管的P端为S极，a接电源的负极【解析】由小磁针静止时N极指向可判定螺线管内部磁场方向由Q指向P，由安培定则可判定P端为N极，电流由b流入螺线管，即b接电源正极，a接负极，故B项正确．【答案】 B10．若地磁场是由地球表面带电产生的，则地球表面带电情况为( )A．正电B．负电C．南半球为正电，北半球为负电D．无法确定【解析】由于地磁场的N极在地理南极附近，由安培定则可知，环形电流的方向为由东向西．但由于地球的自转方向为自西向东，所以地球表面必须带负电．【答案】 B11．在图2311所示的装置中，有两个薄铁片(舌簧片)ab和cd，它们的外端固定在一块木板上，里端相互交叠但相隔一段很小的距离，舌簧片连接在一个有灯泡的电路中．如果拿一根条形磁铁平行地靠近舌簧片，小灯泡就亮起来．如果让磁铁在上面的水平面内转动，小灯泡就一闪一闪地发光．为什么？图2311【解析】当条形磁铁平行地靠近舌簧片，两个舌簧片都被磁化，而且b、c两端是异名磁极，相互吸引而接触，使电路接通，小灯泡就亮起来．如果让磁铁在上面的水平面内转动，当磁铁转到与舌簧片平行时，两舌簧片由于被磁化而相互吸引，电路接通，小灯泡发光；当磁铁转到与舌簧片垂直时，两舌簧片退磁而相互分开，电路断开，小灯泡熄灭．若磁铁不停地转动，则两舌簧片时而被磁化，时而退磁，b、c两端时而相互吸引接触，时而分开，电路时通时断，小灯泡就一闪一闪地发光．【答案】见解析12．利用电流的磁效应，可以用小磁针和一些导线做成一种简便的灵敏电表(如图2312所示)，用它可以检查电路或电器是否有断路的地方．使用的时候，先转动底板，使磁针静止的方向跟它上方的导线方向平行，然后用两支表笔去接触要检查的电路的两端，从磁针是否偏转就能知道电路中是否有断路的地方．试说明这种电表的原理．图2312【解析】我们知道直线电流产生的磁场的磁感线是一系列以导线上各点为圆心的同心圆，放在导线上面的磁针将受到磁场力的作用，方向与导线垂直．因此，为了检测导线中是否有电流，使用前需要把磁针调整到与导线平行的位置，如果两表笔接触电路时，磁针偏转，说明导线中有电流通过，电路导通；如果两表笔接触电路，磁针不偏转，则电路中存在断路．【答案】见解析。

2019-2020学年鲁科版物理选修1-1同步配套学案：第4章揭开电磁关系的奥秘本章优化总结 Word版含答案

本章优化总结电磁感应中的电路问题1．感应电动势：回路有电流必须有电源，电源产生电动势．电磁感应中相当于电源的那部分产生的电动势叫感应电动势，其余部分可等效为负载，利用学过的电路知识处理问题．产生感应电流的本质是因为产生了感应电动势，与电路是否闭合没有关系，若电路不闭合，仍有感应电动势而没有感应电流．2．法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比．3．磁通量变化快慢的描述方法：在相同的时间内磁通量的变化越大，磁通量的变化越快；如果有相同的磁通量的变化，时间越短，磁通量的变化越快．一个闭合金属线框的两边接有电阻R1、R2，框上垂直搁置一根金属棒，棒与框接触良好，整个装置放在匀强磁场中，如图所示．当用外力使ab棒右移时，下列判断正确的是()A．穿过线框的磁通量不变，框内没有感应电流B．框内有感应电流，电流方向沿顺时针方向绕行C．框内有感应电流，电流方向沿逆时针方向绕行D．框内有感应电流，左半边逆时针方向绕行，右半边顺时针方向绕行[解析]ab棒右移时，切割磁感线．根据右手定则，ab棒中的感应电流方向从a流向b，此时ab棒起着电源的作用，分别对两边电阻供电，如图所示，所以流过R1、R2的电流都由上而下地绕行．[答案] D理想变压器电压制约关系输入电压决定输出电压．设理想变压器的原线圈匝数为n 1，副线圈匝数为n 2，输入电压为U 1，输出电压为U 2，则有U 1U 2＝n 1n 2故U 2＝n 2n 1U 1 由于理想变压器的结构一定，n 1、n 2均为定值，所以输出电压U 2由输入电压U 1决定，与负载电阻的大小无关．U 1增大，U 2也增大；U 1减小，U 2也减小．如图所示，为一理想变压器，S 为单刀双掷开关，P 为滑动变阻器的滑动触头，U 1为变压器原线圈两端的电压，I 1为原线圈的电流强度，则以下说法不正确的是( )A ．保持U 1及P 的位置不变，S 由a 合到b 时，I 1将增大B ．保持U 1及P 的位置不变，S 由b 合到a 时，R 消耗的功率减少C ．保持U 1不变，S 合在a 处，使P 上滑，I 1将增大D ．保持P 的位置不变，S 合在a 处，若U 1增大，I 1将增大[解析] U 2＝n 2n 1U 1，P 2＝U 22R ＝⎝⎛⎭⎫n 2n 12U 21R ，P 1＝I 1U 1，且P 2＝P 1⇒I 1＝⎝⎛⎭⎫n 2n 12U 1R，S 由a 到b ，则n 2不变，n 1减小，故I 1增大；S 由b 到a ，则n 2不变，n 1增大，故I 1减小；触头P 上滑，则R 增大，I 1减小；保持P 位置不变，若U 1增大，则I 1增大．选项A 、B 、D 正确，选项C 错误．[答案] C。

2019-2020学年鲁科版物理选修1-1同步配套学案：第4章第2节电磁感应定律及其应用 Word版含答案

第2节电磁感应定律及其应用1.知道电源是一种把其他形式的能转化为电能的装置，电动势是描述电源这种本领强弱的物理量．2.知道法拉第电磁感应定律，会用电磁感应定律计算感应电动势的大小．(重点＋难点)3.会用公式E ＝Blv 计算导体在匀强磁场中垂直切割磁感线时感应电动势的大小，知道该公式与法拉第电磁感应定律的区别与联系．(重点)4.会用右手定则判断导体垂直切割磁感线时产生的感应电流的方向，能区分左手定则、右手定则与安培定则．(重点)5.知道直流电与交流电之间的区别．知道发电机的工作原理．6.了解变压器的结构和工作原理，知道理想变压器原、副线圈两端的电压与它们匝数之间的关系．(难点)一、法拉第电磁感应定律1．电动势：电源是一种把其他形式的能量转化为电能的装置，电源本领的强弱用电动势来描述．电动势用符号E 表示．单位：伏特(V)．一节干电池的电动势是1.5 V ，蓄电池的电动势是2.0 V .2．感应电动势：如果导体在磁场中做切割磁感线运动，其两端就会产生电动势，这种由于电磁感应现象而产生的电动势叫感应电动势．3．磁通量的变化率：单位时间内穿过回路的磁通量的变化量叫做磁通量的变化率．4．法拉第电磁感应定律：回路中感应电动势的大小，跟穿过该回路的磁通量的变化率成正比．公式：E ＝n ΔΦΔt，n 为线圈匝数，E 、ΔΦ、Δt 的单位分别为V 、Wb 、s.5．导体切割磁感线产生的感应电动势的大小：E ＝Blv ．该式的适用条件是导体做切割磁感线运动时，磁感线，导体，切割速度三者两两相互垂直．1．左手定则是用来判断什么的？提示：判断通电导线(或运动电荷)在磁场中的受力方向.6.右手定则：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，拇指指向导体的运动方向，那么其余四指所指的方向就是感应电流的方向．二、发电机的工作原理1．发电机：把机械能转化为电能的装置，和电动机的原理正好相反．2．直流电：干电池和蓄电池等电源提供的电流，方向恒定不变，称为直流电，简称DC. 3．交流电：让矩形线圈在磁场中转动产生了大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交流电，简称AC.2．交流电和直流电的区别是什么？提示：关键看电流方向是否变化． 4．交流发电机的工作原理如图所示，线圈平面从平行于磁感线的水平位置开始转动，线圈的一个边向上运动，另一个边向下运动，切割磁感线，线圈中产生了感应电流．电流从线圈的一个边流出，从另一个边流进．当线圈转过半周后，线圈的左右两边在磁场中的运动方向发生了变化，原来向上运动的改为向下运动，原来向下运动的改为向上运动，结果使得线圈中的电流方向发生了改变．这就产生了大小和方向都随时间做周期性变化的电流．三、变压器的工作原理变压器是根据电磁感应原理(互感原理)工作的．1．构造：如图所示，变压器由闭合的铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，其中与电源相连的，称为原线圈；与负载相连的，称为副线圈．2．原副线圈上的电压关系假设原、副线圈两端的电压分别是U 1、U 2，原、副线圈的匝数分别是n 1，n 2，对于可以忽略原、副线圈的电阻和各种电磁能量损失的理想变压器来说，原、副线圈两端的电压之比等于它们的匝数之比，即U 1U 2＝n 1n 2．3．理想变压器可以忽略原副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器称为理想变压器．3．什么情况下变压器是升压变压器？提示：副线圈匝数n 2大于原线圈匝数n 1时为升压变压器．法拉第电磁感应定律的理解1．Φ、ΔΦ、ΔΦΔt 的比较物理量单位物理意义磁通量Φ Wb 表示某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少磁通量的变化量ΔΦ Wb表示在某一过程中穿过某一面积磁通量变化的多少磁通量的变化率ΔΦΔtWb/s 表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢Φ、ΔΦ、ΔΦΔt 的大小没有直接关系，这一点可与运动学中v 、Δv 、ΔvΔt三者类比．值得指出的是：Φ很大，ΔΦΔt 可能很小；Φ很小，ΔΦΔt 可能很大；Φ＝0，ΔΦΔt 可能不为零(如线圈平面转到与磁感线平行时)．当Φ按正弦规律变化时，Φ最大时，ΔΦΔt ＝0，反之，当Φ为零时，ΔΦΔt 最大．2．对E ＝n ΔΦΔt的理解(1)感应电动势的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率ΔΦΔt ，与Φ的大小、ΔΦ的大小没有必然的联系，与电路的电阻R 也无关，而感应电流的大小与E 和R 有关．(2)公式E ＝n ΔΦΔt 适用于回路中磁通量发生变化产生的感应电动势的计算，回路可以闭合，也可以不闭合．感应电动势是整个闭合电路的感应电动势，不是电路中某部分导体的电动势．(3)公式只表示感应电动势的大小，不涉及方向；切割磁感线产生的感应电流的方向用右手定则来判断．下列几种说法中正确的是( )A ．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B ．线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大C ．线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大D ．线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大 [思路点拨] Φ、ΔΦ、ΔΦΔt三者无必然联系．[解析] 感应电动势的大小和磁通量的大小、磁通量变化量的大小以及磁场的强弱均无关，它由磁通量的变化率决定，故选D. [答案] D1.从同一位置将一磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中同样位置处，不发生变化的物理量有( )A ．磁通量的变化率 B.感应电流的大小 C ．消耗的机械能 D.磁通量的变化量解析：选D.磁铁插入线圈的初末位置相同，则初位置的磁通量和末位置的磁通量也相同，因此磁通量的变化量相同，D 正确；由于插入的快慢不同，时间不同，因此磁通量的变化率不同，感应电动势和感应电流以及转化的电能也不同，消耗的机械能也不同，所以选项A 、B 、C 错误．导体切割磁感线时的感应电动势1．E ＝BLv 的适用条件是B 、L 、v 三者两两垂直． 2．E ＝BLv 通常用来计算瞬时感应电动势． 3．两种电动势求法比较(1)E ＝n ΔΦΔt求的是回路中Δt 时间内的平均电动势．(2)E ＝BLv 既能求导体切割磁感线时的瞬时感应电动势，又能求平均感应电动势，此时v 为平均速度．(3)公式E ＝n ΔΦΔt 和E ＝BLv 是统一的，前者当Δt →0时，E 为瞬时值，后者v 若代入平均速度v －，则求出的是平均值，只是前者求平均感应电动势更方便，后者求导线的瞬时感应电动势更方便．如图所示，水平放置的平行金属导轨，相距l ＝0.50 m ，左端接一电阻R ＝0.20 Ω，磁感应强度B ＝0.40 T 的匀强磁场方向垂直于导轨平面，导体棒ac 垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当ac 棒以v ＝4.0 m/s 的速度水平向右匀速滑动时，求： (1)ac 棒中感应电动势的大小； (2)回路中感应电流的大小和方向．[思路点拨] 导体棒做切割磁感线运动，用公式E ＝Blv 求产生感应电动势的大小，导体棒相当于电源，进一步求出电流的大小．[解析] (1)ac 棒产生的感应电动势E ＝Blv ＝0.40×0.50×4.0 V ＝0.80 V. (2)感应电流的大小I ＝E R ＝0.800.20 A ＝4.0 A.由右手定则判断电流方向为c →a .[答案] (1)0.80 V (2)4.0 A 方向c →a(1)闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动，且B 、l 、v 两两垂直时，即可应用E ＝Blv 计算．(2)切割的导体棒相当于电源，右手四指的指向为电源内部电流方向．(由负极指向正极)2.如图所示，一架飞机的两翼尖之间的距离是40 m ，水平飞行的速度是300m/s.求它在地磁场竖直分量为3×10－5T 的地区内飞行时，两翼尖之间产生的感应电动势．解析：这属于导体棒切割磁感线求电动势问题，应考虑用公式E ＝BLv . 根据公式E ＝BLv 代入数据得E ＝BLv ＝3×10－5×40×300 V ＝0.36 V . 答案：0.36 V变压器的工作原理及应用规律1．变压器的工作原理变压器的构造如图甲所示，乙是变压器的符号．当交变电流通过原线圈时，由于电流的大小和方向在不断改变，所以铁芯中的磁场也在不断变化，这样变化的磁场就在副线圈中产生感应电动势，由于原、副线圈匝数不同，所以副线圈中输出的电压与原线圈中的电压不同，这样就达到了改变交流电电压的目的． 2．变压器的应用规律(1)理想变压器中，原、副线圈两端的电压之比等于它们的匝数之比U 1U 2＝n 1n 2.(2)理想变压器的输出功率等于输入功率，P 入＝P 出，即U 1I 1＝U 2I 2.(3)原、副线圈中的电流之比等于匝数的反比I 1I 2＝n 2n 1.(仅适用于一个副线圈的电路)为了安全，机床上照明电灯用的电压是36 V ，这个电压是把220 V 的电压降压后得到的．如果变压器的原线圈是1 100匝，能量损失不计，副线圈应该是多少匝？ [思路点拨] 根据变压器的变压比U 1U 2＝n 1n 2计算即可．[解析] 对于理想的变压器而言，由U 1U 2＝n 1n 2得22036＝1 100n 2，故副线圈的匝数应为n 2＝180匝．[答案] 副线圈应该是180匝3.一台理想变压器，原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝2∶1，原线圈接入220 V交流电电压，则副线圈输出的电压是( )A ．440 V B.220 V C ．110 V D.55 V解析：选C.根据理想变压器的变压比，U 1∶U 2＝n 1 ∶ n 2＝2∶1，U 1＝220 V ，所以U 2＝110 V.[随堂检测]1．决定闭合电路中感应电动势大小的因素是( ) A ．磁通量 B.磁感应强度 C ．磁通量的变化率 D.磁通量的变化量解析：选C.由法拉第电磁感应定律知E ＝n ΔΦΔt ，E ∝ΔΦΔt.选项C 正确．2．当线圈中的磁通量发生变化时，下列说法中正确的是( )A ．线圈中一定有感应电流B ．线圈中有感应电动势，其大小与磁通量成正比C ．线圈中一定有感应电动势D ．线圈中有感应电动势，其大小与磁通量的变化量成正比解析：选C.线圈中的磁通量发生变化时，根据法拉第电磁感应定律，线圈中有感应电动势产生，其大小与磁通量的变化率成正比，但线圈必须闭合才能有感应电流，故只有C 正确．3．关于发电机和变压器，下列说法中正确的是( ) A ．发电机是将电能转变成机械能的装置 B ．发电机输出的电流都是交流电C ．原线圈匝数大于副线圈的变压器为升压变压器D ．原线圈匝数大于副线圈的变压器为降压变压器解析：选D.发电机是将机械能转为电能的装置，发电机有直流发电机和交流发电机，故A 、B 错；由U 1U 2＝n 1n 2可知当n 1＞n 2时，U 1＞U 2，即变压器为降压变压器，故C 错．4．穿过一个单匝线圈的磁通量，始终为每秒钟均匀地增加2 Wb ，则( ) A ．线圈中的感应电动势每秒钟增加2 V B ．线圈中的感应电动势每秒钟减少2 V C ．线圈中的感应电动势始终是2 V D ．线圈中不产生感应电动势解析：选C.由穿过线圈的磁通量始终每秒均匀增加2 Wb 可知，ΔΦΔt ＝2 Wb/s ，E ＝ΔΦΔt ＝2 V ，故C 项正确．5．在一磁感应强度B ＝0.5 T 的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h ＝0.1 m 的平行金属导轨MN 与PQ ，导轨的电阻忽略不计．在两根导轨的端点N 、Q 之间连接一阻值R ＝0.3 Ω的电阻，导轨上跨放着一根长为L ＝0.2 m ，每米长电阻r ＝2.0 Ω的金属棒ab ，金属棒与导轨正交放置，交点为c 、d ，当金属棒以速度v ＝4.0 m/s 向左匀速运动时，试求：(1)电阻R 中的电流大小和方向； (2)使金属棒做匀速运动的外力； (3)金属棒ab 两端点间的电势差．解析：金属棒向左匀速运动时，等效电路如图所示，在闭合回路中，金属棒的cd 部分相当于电源，内阻r cd ＝hr ，电动势E cd ＝Bhv .(1)根据欧姆定律，R 中电流为I ＝E cd R ＋r cd ＝BhvR ＋hr ＝0.4 A方向从N 流向Q .(2)使棒匀速运动的外力与安培力是一对平衡力，方向向左，大小为F ＝F 安＝BhI ＝0.5×0.1×0.4 N ＝0.02 N. (3)金属棒ab 两端的电势差等于U ac ＋U cd ＋U db ，由于U cd ＝IR ＝E cd －Ir cd ，因此也可以写成U ab ＝E ab －Ir cd ＝BLv －Ir cd ＝0.5×0.2×4 V －0.4×0.1×2 V ＝0.32 V . 答案：(1)0.4 A 方向从N 流向Q (2)0.02 N (3)0.32 V[课时作业]一、选择题1．法拉第发现了磁生电的现象，不仅推动了电磁理论的发展，而且推动了电磁技术的发展，引领人类进入了电气时代．下列哪些器件工作时用到了磁生电的现象( ) A ．电视机的显像管 B.电动机 C ．指南针 D.发电机解析：选D.电视机的显像管应用了带电粒子在磁场中偏转的原理，电动机应用了通电导线在磁场中受力的原理，指南针应用了同名磁极相斥异名磁极相吸的原理，发电机应用了电磁感应的原理．2．电磁感应中，感应电动势的大小跟( ) A ．穿过闭合电路的磁通量大小有关B ．穿过闭合电路的磁通量的变化大小有关C ．穿过闭合电路的磁通量变化的快慢有关 D.此闭合电路的电阻值有关解析：选C.根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小正比于回路中磁通量的变化率，也就是磁通量变化的快慢．3．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab 以水平初速度v 0抛出，设运动的整个过程中棒的取向不变且不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将( )A ．越来越大 B.越来越小 C ．保持不变 D.无法确定解析：选C.由于导体棒在磁场中做平抛运动，导体棒在水平方向上以v 0做匀速运动，而v ⊥＝v 0是不变的，故E ＝BLv ⊥＝BLv 0也是不变的．4．将输入电压为220 V ，输出电压为6 V 的理想变压器改绕成输出电压为30 V 的变压器，副线圈原来是30匝，原线圈匝数不变，则副线圈新增绕的匝数为( ) A ．120匝 B.150匝 C ．180匝 D.220匝解析：选A.根据公式U 1U 2＝n 1n 2可知，原线圈匝数为n 1＝U 1U 2·n 2＝2206×30＝1 100(匝)，当副线圈输出电压为30 V 时，U 1U 2′＝n 1n 2＋Δn，所以Δn ＝n 1U 2′U 1－n 2＝1 100×30220－30＝120(匝)．5．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R 相连组成闭合回路．当直导线AB 在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，安培表A 1的读数为12 mA ，那么安培表A 2的读数为( )A ．0 B.3 mA C ．48 mA D.与R 大小有关解析：选A.导线AB 切割磁感线产生的感应电动势为E ＝BLv ，为定值，故变压器原线圈中磁通量无变化，副线圈中无感应电动势，所以A 2的示数为零．6.理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是( ) A ．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1 B ．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C ．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比是10∶1D ．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为10∶1解析：选B.根据变压器原理可知，原、副线圈形成电流是由于电磁感应现象，故每匝磁通量及磁通量的变化率相同，选项B 正确，A 错．对理想变压器由P 1＝P 2、U 1U 2＝n 1n 2，故C 、D错误．7.用一理想变压器向一负载R 供电，如图所示．当增大负载电阻R 时，原线圈中的电流I 1和副线圈中的电流I 2之间的关系是( )A ．I 2增大，I 1也增大B ．I 2增大，I 1却减小C ．I 2减小，I 1也减小D ．I 2减小，I 1却增大解析：选C.U 1不变，n 1、n 2不变，则U 2不变；I 2＝U 2R ，当R 增大时，I 2减小．根据U 1I 1＝U 2I 2，I 1也减小．8．如图所示，在磁感应强度为0.2 T 的匀强磁场中，长为0.5 m 的导体棒AB 在金属框架上，以10 m/s 的速度向右滑动．R 1＝R 2＝20 Ω，其他电阻不计，则流过AB 的电流是( )A ．0.2 A 方向从A →BB.0.4 A 方向从A →BC ．0.05 A 方向从B →AD ．0.1 A 方向从B →A 解析：选D.导体棒AB 做切割磁感线运动产生的感应电动势E ＝Blv ＝0.2×0.5×10 V ＝1.0 V ，AB 导体棒相当于电源，由右手定则可判定电流方向为B →A ，总电阻R ＝R 1·R 2R 1＋R 2＝10 Ω，I＝E R ＝1.010A ＝0.1 A ，故D 正确．二、非选择题9．如图所示，半径为r 的金属环绕通过某直径的轴OO ′以角速度ω做匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B .从金属环的平面与磁场方向重合时开始计时，则在转过30°的过程中，环中产生的感应电动势的平均值是多大？解析：金属环在转过30°的过程中，磁通量的变化 ΔΦ＝Φ2－Φ1＝BS sin 30°－0＝12B πr 2，又Δt ＝θω＝π6ω＝π6ω，所以E ＝ΔΦΔt ＝12B πr2π6ω＝3Bωr 2.答案：3Bωr 210．从航天飞机上释放一个卫星，卫星和航天飞机之间用导电缆绳相连，这种卫星就是绳系卫星，可以用来进行多种科学实验．现有一个绳系卫星在赤道上空沿东西方向运行，卫星位于航天飞机的正下方，它和航天飞机之间的距离是20.5 km ，卫星所在处地磁场的磁感应强度是4.6×10－5T ，沿水平方向从南向北．如果航天飞机和卫星的运行速度是7.6 km/s ，求缆绳两端的电压．解析：地磁场方向沿水平方向由南向北，而缆绳沿东西方向做垂直切割磁感线运动，此时缆绳两端电压U ＝Blv ＝4.6×10－5×20.5×103×7.6×103 V ≈7.2×103 V. 答案：7.2×103 V。