版物理同步新导学案教科选修 22.docx

1、版物理同步新导学案教科选修 225.3探究电流周围的磁场学科素养与目标要求物理观念：1.掌握安培定则，知道几种电流周围的磁感线分布特点；2.知道磁现象的电本质，了解安培分子电流假说的内容.科学思维：1.会用安培定则判断电流周围的磁场方向；2.能用安培分子电流假说解释简单的磁现象.一、电流的磁场(1)让一直导线垂直穿过一块水平硬纸板，将小磁针放置在水平硬纸板各处，接通电源.观察小磁针在各处的指向，分析直线电流的磁感线的特点.(2)用相同的方法研究环形电流磁场的磁感线的分布，也可用细铁屑模拟磁感线的分布，分析其磁感线的特点.(3)用细铁屑模拟通电螺线管的磁感线分布，分析其磁感线的特点.答案见要点总

2、结.要点总结1.电流周围的磁感线方向可根据安培定则判断.2.直线电流的磁场：用右手握住导线，让大拇指指向电流的方向，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向.特点：以导线上各点为圆心的同心圆，圆所在平面与导线垂直，越向外越稀疏.(如图1所示)图13.环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向.特点：内部比外部强，磁感线越向外越疏.(如图2所示)图24.通电螺线管的磁场：用右手握住螺旋管，让弯曲的四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向就是螺旋管中心轴线上磁感线的方向.特点：内部为匀强磁场，且内部磁感应强度比外部强.内部磁感线方向由S

3、极指向N极，外部由N极指向S极.(如图3所示)图3例1如图4所示为电流产生磁场的分布图，正确的分布图是()图4A. B. C. D.答案C解析由右手螺旋定则可以判断出直线电流产生的磁场方向，正确，错误.和为环形电流，注意让弯曲的四指指向电流的方向，可判断出错误，正确.故正确选项为C.例2电路没接通时两枚小磁针方向如图5，试确定电路接通后两枚小磁针的转向及最后的指向.图5答案见解析解析接通电源后，螺线管的磁场为：内部从左指向右，外部从右指向左，如图所示，故小磁针1逆时针转动至N极水平向左，小磁针2顺时针转动至N极水平向右.小磁针在磁场中受力的判断方法1.当小磁针处于磁体产生的磁场中，或环形电流、

4、通电螺线管外部时，可根据同名磁极相斥，异名磁极相吸来判断小磁针的受力方向.2.当小磁针处于直线电流的磁场中或处于环形电流、通电螺线管内部时，应该根据小磁针N极所指方向与通过该点的磁感线的切线方向相同，来判断小磁针的受力方向.针对训练1当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是()答案C解析通电直导线电流从左向右，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针静止时北极背离读者，故A错误；通电直导线电流竖直向上，根据右手螺旋定则，磁场的方向为逆时针(从上向下看)，因此小磁针静止时北极背离读者，故B错误；环形导线的电流方向如题图C所示，根据右手螺旋定则，则有小

5、磁针所处的磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针静止时北极指向读者，故C正确；根据右手螺旋定则，结合电流的方向，则通电螺线管的内部磁场方向由右向左，则小磁针静止时北极指向左，故D错误.二、探究磁现象的本质磁铁和电流都能产生磁场，而且通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相似，它们的磁场有什么联系？答案它们的磁场都是由电荷的运动产生的.要点总结1.安培分子电流假说法国学者安培提出：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.每个物质微粒由于分子电流的存在都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极.(如图6所示).图62.当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性(如图7甲所示)；当铁

6、棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性(如图乙所示).图73.安培分子电流假说说明一切磁现象都是由电荷的运动产生的.例3(多选)关于安培分子电流假说的说法正确的是()A.安培观察到物质内部有分子电流存在就提出了假说B.为了解释磁铁产生磁场的原因，安培提出了假说C.事实上物质内部并不存在类似的分子电流D.根据后来科学家研究，原子内电子绕核旋转形成环形电流与安培分子电流假说相符答案BD三、磁感应强度矢量的叠加磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场等于各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和.磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则.例4(2017全国卷)如图8，在磁感

7、应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零，如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为()图8A.0 B. B0 C. B0 D.2B0答案C解析如图甲所示， P、Q中的电流在a点产生的磁感应强度大小相等，设为B1，由几何关系可知，B1B0.如果让P中的电流反向、其他条件不变，如图乙所示，由几何关系可知，a点处磁感应强度的大小BB0 ，故选项C正确，A、B、D错误.学科素养这道高考题用安培定则判断电流周围的磁场方向，而后根据矢量的合成法则

8、计算磁感应强度的大小，考查了从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，体现了“科学思维”的学科素养.针对训练2(多选)(2018全国卷)如图9，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称.整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外.已知a、b两点的磁感应强度大小分别为B0和B0，方向也垂直于纸面向外.则()图9A.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大

9、小为B0D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0答案AC解析原磁场、电流的磁场方向如图所示，由题意知在b点： B0B0B1B2在a点： B0B0B1B2由上述两式解得B1B0，B2B0，A、C项正确.1.(直线电流周围的磁场奥斯特实验)物理实验都需要有一定的控制条件.奥斯特做电流磁效应实验时，应排除地磁场对实验的影响.关于奥斯特的实验，下列说法中正确的是()A.该实验必须在地球赤道上进行B.通电直导线应该竖直放置C.通电直导线应该水平东西方向放置D.通电直导线应该水平南北方向放置答案D解析小磁针静止时指向南北，说明地磁场的方向为南北方向，当通电直导线水平南北方向放置时，能产生东西方向

10、的磁场，把小磁针放置在该处时，可有明显的偏转，故选D.2.(通电螺线管的磁场)如图10所示，a、b、c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧，当这些小磁针静止时，小磁针N极的指向是()图10A.a、b、c均向左 B.a、b、c均向右C.a向左，b向右，c向右 D.a向右，b向左，c向右答案C解析小磁针静止时N极的指向与该点磁感线方向相同，如果a、b、c三处磁感线方向确定，那么三枚小磁针静止时N极的指向也就确定.通电螺线管的磁感线如图所示，可知a磁针的N极在左边，b磁针的N极在右边，c磁针的N极在右边.3.(安培定则的应用)下列各图中，用带箭头的细实线表示通电直导线周围磁感线的分布情况，

11、其中正确的是()答案D4.(磁感应强度矢量的叠加)(2018武汉外国语学校期末)如图11所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流，a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等.关于以上几点处的磁感应强度，下列说法正确的是()图11A.O点处的磁感应强度为零B.a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反C.c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同D.a、c两点处的磁感应强度的方向不同答案C解析根据安培定则判断：两直线电流在O点处产生的磁场方向均垂直于MN向下，O点处的磁感应强度

12、不为零，故A选项错误；a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故B选项错误；根据对称性，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故C选项正确；a、c两点处的磁感应强度方向相同，故D选项错误.考点一对安培定则的理解与应用1.如图1所示，小磁针正上方的直导线与小磁针平行，当导线中有电流时，小磁针会发生偏转.首先观察到这个实验现象的物理学家和观察到的现象是()图1A.物理学家伽利略，小磁针的N极垂直转向纸内B.天文学家开普勒，小磁针的S极垂直转向纸内C.物理学家牛顿，但小磁针静止不动D.物理学家奥斯特，小磁针的N极垂直转向纸内答案D解析发现电流的磁效应的科学家是奥斯特，根据右手螺旋定则和小磁

13、针N极所指的方向为该点磁场方向可知D正确.2.如图2所示，左侧水平台面上固定着条形磁铁，右侧固定着螺线管.闭合开关S后，下列判断正确的是()图2A.螺线管内的磁场方向向右，磁铁受到的斥力向左B.螺线管内的磁场方向向右，磁铁受到的斥力向右C.螺线管内的磁场方向向左，磁铁受到的斥力向左D.螺线管内的磁场方向向左，磁铁受到的斥力向右答案C解析由安培定则可知，螺线管的N极在左端，螺线管内的磁场方向向左，磁铁受到的斥力向左，选项C正确.3.如图3所示的通电螺线管内放置一小磁针(静止不动)，下列判断正确的是()图3A.电源A端为正极、B端为负极，线圈右端为S极，左端为N极B.电源A端为负极、B端为正极，线

14、圈右端为S极，左端为N极C.电源A端为负极、B端为正极，线圈右端为N极，左端为S极D.电源A端为正极、B端为负极，线圈右端为N极，左端为S极答案B解析由小磁针N极的指向确定通电螺线管内磁感线的方向为从右向左，再根据安培定则，确定在电源外部电流方向由B向A，电源B端为正极，线圈左端为N极，故B正确.4.如图4所示，一通电螺线管通有图示电流，1、2、4小磁针放在螺线管周围，3小磁针放在螺线管内部，四个小磁针静止在如图所示位置，则四个小磁针的N、S极标注正确的是()图4A.1 B.2 C.3 D.4答案B解析小磁针静止时的N极指向为该处的磁感线方向，根据安培定则可知通电螺线管的右端为N极，左端为S极

15、，内部磁感线方向是从左到右，故只有2小磁针的N、S极标注正确.考点二对磁现象的本质的认识5.关于分子电流，下面说法中正确的是()A.分子电流假说最初是由法国学者法拉第提出的B.分子电流假说揭示了磁铁的磁场与电流的磁场具有共同的本质，即磁场都是由电荷的运动形成的C.分子电流是专指分子内部存在的环形电流D.分子电流假说无法解释加热“去磁”现象答案B解析分子电流假说最初是由安培提出来的，A错误；分子电流并不是专指分子内部存在的环形电流，分子电流假说揭示了磁铁的磁场与电流的磁场具有共同的本质，即磁场都是由电荷的运动形成的，C错误，B正确；加热“去磁”现象可以根据分子电流假说解释，磁体受到高温时会失去磁

16、性，是因为激烈的热运动使分子电流的取向又变得杂乱无章，D错误.6.为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的.在下列四个图中，能正确表示安培假设中环形电流方向的是()答案B考点三磁感应强度矢量的叠加7.(多选)如图5，两根平行长直导线相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定电流；a、b、c是导线所在平面内的三点，左侧导线与它们的距离分别为、l和3l.关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是()图5A.a处的磁感应强度大小比c处的大B.b、c两处的磁感应强度大小相等C.a、c两处的磁感应强度方向相同D.b处的磁感应强度为零答案AD解析由于a点与左侧导线的距

17、离比c点与右侧导线的距离小，故a处的磁感应强度大小比c处的大，A正确.根据安培定则知，a、c两处磁感应强度方向相反，C错误.b点位于两导线中间，两通电导线在b处产生的磁感应强度大小相等，方向相反，故b处磁感应强度为零，c处磁感应强度不为零，B错误，D正确.8.(2018河南八市联考高二上学期测评)如图6所示，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3，垂直纸面置于正三角形三个顶点处，O为正三角形的中心，当电流沿图示方向时，中心O处的磁感应强度为B0，若把L3移走，则O处的磁场磁感应强度为()图6A. B. C.B0 D. B0答案A解析三根相互平行的固定长直导线电流大小相等，它们在中心O处产生

18、的磁感应强度大小均相同，依题意可知L1、L2在O处产生的合磁感应强度方向水平向右，与L3在O处产生的磁感应强度相同，若把L3移走，中心O处的磁场磁感应强度为，A正确.9.(多选)三根在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I，方向如图7所示.a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等.将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3，下列说法正确的是()图7A.B1B2B3B.B1B2B3C.a和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里D.a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里答案AC解析a、b、c三处的磁感应强度是三根导线所产生的磁感应强度的叠加.根据安培定则可判断出左、右两根导线在a处的磁场方向相反，因为距离相等，所以磁感应强度大小相等，所以左、右两根导线在a处产生的磁感应强度的矢量和为零，a处的磁感应强度等于下面导线在该处产生的磁感应强度，所以a处的磁感应强度方向垂直于纸面向外.同理可知b处的磁感应强度等于右面的导线在该处产生的磁感应强度，所以b处的磁感应强度方向也垂直于纸面向外，三根导线在c处产生的磁场方向均是垂直于纸面向里，所以合磁感应强度方向垂直纸面向里，所以B1B2B3，A、C选项正确，B、D选项错误.