知识讲解_几种常见的磁场

第 1 页 共 14 页 几种常见的磁场 【学习目标】 1．理解磁感线的意义，能够熟练地运用安培定则确定电流的磁场方向 　　2．理解磁场的方向；理解磁通量的定义和计算方法 3．理解匀强磁场的特点以及在匀强磁场中磁通量的计算　　 【要点梳理】 要点一、磁感线 要点诠释： 1.定义：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致，这 样的曲线就叫做磁感线。 2．特点： （1）磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线越密的地方表示磁场越强，磁感线越疏的地方表示磁场 越弱。 （2）磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向。 （3）磁场中任何一条磁感线都是闭合曲线，在磁体外部由 N 极到 S 极，在磁体内部由 S 极到 N 极。 （4）磁感线在空间不能相交，不能相切，也不能中断。 说明： （1）磁感线是为了形象地描述磁场而在磁场中假想出来的一组有方向的曲线，并不是客观存在于磁 场中的真实曲线． （2）没有磁感线的地方，并不表示就没有磁场存在，通过磁场中的任一点总能而且只能画出一条磁 感线． 要点二、 几种常见的磁场 要点诠释： 1．通电直导线周围的磁场 （1）安培定则：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向 就是磁感线环绕的方向，这个规律也叫右手螺旋定则． （2）磁感线分布：如下图所示． 2．环形电流的磁场 （1）安培定则：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指的方向就是环形导线轴线上 磁感线的方向． （2）磁感线分布：如图所示． 3．通电螺线管的磁场 （1）安培定则：用右手握住螺线管，让弯曲的四指的方向跟电流方向一致，大拇指所指的方向就是 螺线管中心轴线上的磁感线方向．第 2 页 共 14 页 （2）磁感线分布：如图所示． 说明：与天然磁体的磁场相比，电流磁场的强弱容易控制，因而在实际中有很多重要的应用． 4.常见电流磁场的分布特点 电流的磁场通常研究的是直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场，判断它们的磁场，都可用安培定 则来判断，该定则也叫右手螺旋定则，各种电流的磁场分布及磁感线方向的判断如下： 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图 特点 直线 电流 （1）通电直导线周围的磁感线是以导线 上各点为圆心的同心圆，实际上电流磁 场应为空间图形 （2）直线电流的磁场无磁极 （3）磁场的强弱与距导线的距离有 关．离导线越近，磁场越强；离导线越 远，磁场越弱 环形 电流 （1）环形电流的磁场类似于条形磁铁的 磁场，其两侧分别是 N 极和 S 极 （2）由于磁感线均为闭合曲线，所以环 内、外磁感线条数相等，故环内磁场强， 环外磁场弱 （3）环形电流的磁场在微观上可看成无 数根很短的直线电流的磁场的叠加 通电 螺线管 （1）内部为匀强磁场且比外部强，方向 由 S 极指向 N 极，外部类似条形磁铁， 由 N 极指向 S 极 （2）环形电流宏观上其实就是只有一匝 的通电螺线管，通电螺线管则是由许多 匝环形电流串联而成的．因此，通电螺 线管的磁场也就是这些环形电流磁场的 叠加 注意： （1）应用安培定则判定电流的磁场时，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． （2）放置在螺线管内的小磁针受力方向按磁感线方向判断，不能根据螺线管的极性判断． （3）不管是磁体的磁场还是电流的磁场，其都是分布在立体空间的，要熟练掌握其立体图，纵、横 截面图的画法及转换． 要点三、 安培分子电流假说 要点诠释： 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．第 3 页 共 14 页 2．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 磁性作用，形成磁极，软铁棒就被磁化了． （2）磁体的消磁：磁体在高温或猛烈敲击状况，即在激烈的热运动或机械运动影响下，分子电流取 向又变得杂乱无章，磁体磁性消失． 3．磁现象的电本质 磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由运动的电荷产生的． 说明： （1）根据物质的微观结构理论，原子由原子核和核外电子组成，原子核带正电，核外电子带负电， 核外电子在库仑引力作用下绕核高速旋转，形成分子电流，在安培生活的时代，由于人们对物质的微观结 构尚不清楚，所以称为“假说”．但是现在，“假说”已成为真理． （2）分子电流假说揭示了电和磁的本质联系，指出了磁性的起源：一切磁现象都是由运动的电荷产 生的． 要点四、 匀强磁场 要点诠释： 1．定义：在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度大小和方向都相同，这个区域内的磁场叫做 匀强磁场． 2．磁感线分布特点：间距相同的平行直线． 3．产生：距离很近的两个异名磁极之间的磁场除边缘部分外可以认为是匀强磁场；相隔一定距离的 两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场也是匀强磁场，如图所示． 要点五、 磁通量 要点诠释： 1．定义：设在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为 S，把 B 与 S 的 乘积叫做穿过这个面积的磁通量，用字母 表示． 2．物理意义：穿过某一面的磁感线条数． 3．公式： （1）公式运用的条件： Φ BSΦ =第 4 页 共 14 页 ①匀强磁场；②磁感线与平面垂直． （2）在匀强磁场 B 中，若磁感线与平面不垂直，公式 中的 S 应为平面在垂直于磁感线方向上 的投影面积． 式中 即为面积 S 在垂直于磁感线方向的投影，我们称为“有效面积”． 4．单位：在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，简称韦，符号是 ， ． 5．磁通密度：磁感线越密的地方，穿过垂直单位面积的磁感线条数越多，反之越少，因此穿过单位 面积的磁通量——磁通密度，它反映了磁感应强度的大小，在数值上等于磁感应强度， 。 ． 要点六、 对磁通量和磁通量变化的理解 要点诠释： 1．对磁通量的理解 （1）磁通量是标量，但有正负．当磁感线从某一面积上穿入时，磁通量为正值，穿出时即为负值． （2）磁通量与磁感线的关系是当规定单位面积上磁感线条数等于 B 时，磁通量就等于该面积上的磁 感线条数． （3）磁感线是闭合曲线（不同于静电场的电场线），所以穿过任意闭合曲面的磁通量一定为零，即 =0．例如一个球面，磁感线只要穿入球面，就一定穿出球面，穿过磁感线的净条数为零，即磁通量为 零． （4）磁通量是针对某个面来说的．与给定的线圈的匝数多少无关．即在有关磁通量的计算时，不要 考虑线圈匝数 n． 2．对磁通量变化的理解与计算 磁通量的变化，一般有下列三种情况： （1）磁感应强度 B 不变，有效面积 S 变化，则 ．如下图所示，金属三角形框 架 MON 与导体棒 DE 构成回路，处在匀强磁场中与磁场垂直，若 B=0.1 T，DE 从 O 点出发，向右以 1 m／s 的速度匀速运动 4 s 时，回路中磁通量的变化是： ． （2）磁感应强度 B 变化，磁感线穿过的有效面积 S 不变，则穿过回路中的磁通量的变化是： ． 在下图中，若令 保持不变，而 B 从 0.1 T 变为 0.8 T，则穿过回路的磁通量的变化量 ． BSΦ = BScosθΦ = Scosθ Wb 21 Wb 1 T m=  B S Φ= 2 Wb N1T 1 1m A m = = ⋅ φ 0t B S∆Φ = Φ − Φ = ⋅∆ 0 0.8Wbt B S∆Φ = Φ − Φ = ⋅∆ = 0t B S∆Φ = Φ − Φ = ⋅∆ 2S 8 m= 0 5.6Wbt BS∆Φ = Φ − Φ = ∆ =第 5 页 共 14 页 （3）磁感应强度 B 和回路面积 S 同时发生变化的情况，则 ． 在 图 中 ， 若 回 路 面 积 从 变 到 ， 磁 感 应 强 度 B 同 时 从 变 到 ，则回路中的磁通量的变化是： ． 注意： （1）磁通量的正负既不表示大小，也不表示方向，是为了计算方便而引入的． （2）当磁感应强度和回路面积同时发生变化时，不能用 计算，即上述（3）中常见的 错误算法是 ． 【典型例题】 类型一、 对磁场、磁感线的理解 例 1、 （2015 黄浦区一模）关于磁感线，下列说法中正确的是（ ） A．磁感线是实际存在于磁场中的线 B．磁感线是一条条不闭合的曲线 C．磁感线有可能出现相交的情况 D．磁感线上任意一点的切线方向，都跟该点的磁场方向一致 【答案】D 【解析】磁感线是为了描述磁场而引入的假想的曲线，并不客观存在，故 A 错误；在磁体内部，磁感 线从磁体的 S 极出发回到 N 极，而外部则是从磁体的 N 极出发回到 S 极，构成闭合曲线，故 B 错误；若 两条磁感线可以相交，则交点处就可以做出两个磁感线的方向，即该点的磁场方向就会有两个，这与理论 相矛盾，因此磁感线不能相交，故 C 错误；磁感线上任意一点的切线方向，都跟该点的磁场方向一致， 故 D 正确。故选 D 【总结升华】 （1）磁场是一种客观存在的特殊物质，磁感线虽是假想的闭合的曲线，但可形象地描述磁场的强弱 和方向． （2）理解并区别电场线和磁感线． ①从电场、磁场的概念理解两种场线的相似点：矢量性——线的切线，强弱——线的疏密，方向的唯 一性——空间任意一点场线不相交． ②从两种场线的不同特性理解两种场的区别：电场线——电荷有正负——电场线有始终；磁感线 ——N、S 极不可分离——磁感线闭合． 【高清课程：磁场及其描述 例题 1】 【变式】关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是（ ） A．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处静止时 0t B S∆Φ = Φ − Φ ≠ ∆ ⋅∆ 2 0S 8 m= 2 tS 18 m= 0B 0.1 T= tB 0.8 T= 0 0 0 13.6Wbt t tB S B S∆Φ = Φ − Φ = − = B S∆Φ = ∆ ⋅∆ (0.8 0.1) (18 8)Wb 7WbB S∆Φ = ∆ ⋅∆ = − × − =第 6 页 共 14 页 北极所指的方向一致 B．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特殊物质 C．磁感线总是从磁铁北极出发，到南极终止的 D．磁感线就是细铁屑连成的曲线 【答案】AB 类型二、 安培定则的应用 例 2、如图所示，图 a、图 b 是直线电流的磁场，图 c、图 d 是环形电流的磁场，图 e、图 f 是螺线管 电流的磁场．试在各图中补画出电流方向或磁感线的方向． 【答案】 见解析 【解析】 本题考查安培定则的应用．根据安培定则，可以确定图 a 中电流方向垂直纸面向里，b 中 电流的方向自下而上，c 中电流方向是逆时针，d 中磁感线的方向向上，e 中磁感线方向向左，f 中磁感线 的方向向右． 【总结升华】 使用安培定则时要注意对直线电流和环形电流右手拇指各指什么方向．要掌握几种通 电导体周围的磁场分布情况，同时又要搞清楚所给图示是平面图还是投影图，熟练掌握安培定则的应用方 法． 举一反三 【变式 1】 19 世纪 20 年代，以塞贝克（数学家）为代表的科学家已认识到，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，从而提出如下假说：地磁场是由绕地球的环形 电流引起的．则该假说中的电流方向是（ ） A．由西向东垂直磁子午线 B．由东向西垂直磁子午线 C．由南向北沿磁子午线方向 D．由赤道向两极沿磁子午线方向 【答案】 B 【解析】 地球内部磁场方向由北向南，由安培定则可判定电流方向．本题为信息迁移题，关键是抽 象出模型．想象赤道为环形电流．如图，则从上往下看，由安培定则可知电流方向为顺时针方向，即自东 向西． 【总结升华】了解地磁场的特点，构建正确的物理模型是正确使用安培定则的前提，也是科学分析该 类题目的关键． 【高清课程：磁场及其描述 例题 3】 【变式 2】如图所示，水平放置一螺旋管，现在管内、外的相应位置放两个小磁针 A 和 B，试确定通 电后 A、B 小磁针静止时两端极性，其中小磁针 A 的右端为________极，小磁针 B 的右端为_________极。第 7 页 共 14 页 【答案】S N 类型三、 对安培分子电流假说的理解 例 3、 用安培提出的分子电流假说可以解释下列哪些现象（ ） A．永久磁铁的磁场 B．直线电流的磁场 C．环形电流的磁场 D．软铁棒被磁化的现象 【答案】 AD 【解析】 分子电流假说是安培为解释磁体的磁现象而提出的。所以选项 A、D 是正确的．而通电导线 周围的磁场是由其内部自由电荷定向移动而产生的宏观电流产生的．分子电流和宏观电流虽然都是运动电 荷引起的，但产生的原因是不同的． 【总结升华】 磁铁的磁场和电流的磁场一样，都可归结为运动电荷（电流）之间通过磁场而发生作 用．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． 举一反三 【变式】你见过只有一个磁极的磁铁吗？能否将条形磁铁折断得到单个磁极？为什么？ 【答案】 没有 不能 原因见解析 【解析】 磁铁有磁性是因为内部分子电流取向一致使一端表现为 N 极，一端为 S 极．磁铁折断后， 磁铁内部的分子电流仍然是原来的取向，因此折断后的部分，保留端的极性不变，折断端极性与保留端相 反． 【总结升华】磁铁上磁性特别强的部位称为磁极，N 极与 S 极相互依存而不可分离．迄今为止，我们 还没有找到独立存在的磁单极．对一些物理现象的认识，不能只局限于表面，应明确其本质，由原理找结 论． 类型四、 对磁通量的理解 例 4、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是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】 磁通量中是磁感应强度 B 与垂直于磁场方向的面积 S 的乘积，即 ，亦表示穿过磁场 中某面积．S 的磁感线的总条数， 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 的大小由 B、S 共同决定，所以面积大， 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 BSΦ = Φ Φ Φ第 8 页 共 14 页 D 正确． 【总结升华】 在该题中误选 A 是因为没有理解磁通量是标量，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；如果只注意决定磁通量大小因素之一的面 积，忽视另外因素，如磁感应强度及磁场方向和面积法线间的夹角，将会误选 C。 举一反三 【变式 1】（2015 合肥校级期中）如图所示，环形金属轻弹簧，套在条形磁铁中心位置。若将弹簧沿 半径向外拉，使其面积增大，则穿过弹簧所包围面积的磁通量将（ ） A．增大 B．减小 C．不变 D．无法确定变化情况 【答案】 B 【解析】 本题考查磁通量概念， = 内－ 外，弹簧所包围面积增大时， 内没有变化， 外增 大，所以 A＞ B．所以 减小，故正确答案为 B． 【总结升华】 在分析穿过某个面的磁通量时，要注意通过这个面的磁场是否有两个不同的方向．因 为磁通量是针对一个面而言的，虽然是标量，但有正负．因此当有两个不同方向的磁感线同时穿过时，磁 通量的计算应为“净”值．特别是涉及通电螺线管和条形磁铁的题目，因。为在磁体的内部，所有的磁感线 都是由 S 极指向 N 极的，磁感线较密． 【变式 2】面积是 0.5m2 的导体环，处于磁感应强度为 2.0×10－2T 的匀强磁场中，环面与磁场垂直。 穿过导线环的磁通量等于 （ ） A．2.5×10－2Wb B．1.0×10－2Wb C．1.5×10－2Wb D．4.0×10－2Wb 【答案】B 类型五、磁通量的变化及计算 例 5、（2016 湖南校级模拟）三个相同的矩形线圈置于水平向右的匀强磁场中，线圈 I 平面与磁场方 向垂直，线圈 II、III 与线圈 I 平面的夹角分别为 30°、45°，如图所示，穿过线圈 I、II、III 的磁通量分别 为 ΦI、ΦII、ΦIII。下列判断正确的是（ ） A．ΦI=ΦII B．ΦII=ΦIII C．ΦI>ΦII D．ΦIII>ΦII 【解析】线圈在 I 位置时，线圈与磁场垂直，穿过线圈的磁通量最大：ΦI=BS 线 圈 在 II 、 III 位 置 时 ， 穿 过 线 圈 的 磁 通 量 分 别 为 ： ， Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ II 3cos30 2BS BSΦ = ° =第 9 页 共 14 页 ， 则有：ΦI>ΦII >ΦIII 【总结升华】对于匀强磁场，可以根据公式 判断磁通量如何变化。 举一反三 【变式 1】匀强磁场中的一个与磁场垂直放置的矩形线圈，面积为 S，磁场的磁感应强度为 B。在它绕轴 线中心从如图所示位置转过 180°的过程中，求该线圈磁通量的变化量． 【答案】 2BS 【解析】 起始状态的磁通量 1=BS，末态的磁通量大小 2=BS，但初态是从正面穿入，末态则从反 面穿出．若初态 1 为负，则 2 为正（非矢量，类似正、负功的正、负意义）．所以 =BS－(－BS)=2BS， 而不是零． 【总结升华】磁通量是标量，但有正、负，其正、真有它特殊的物理意义，只表示从正面穿入还是从 反面穿入，不表示方向，与正负功，正、负电荷的正、负号意义类似． 【变式 2】如图所示，水平放置的条形磁铁，在磁铁的左端有一比磁铁横截面稍大的线框，线框平面 与磁铁垂直，当线框从左端沿水平方向平移到右端的过程中，穿过它的磁通量的变化是（ ） A．先减小后增大 B．始终减小 C．始终增大 D．先增大后减小 【 答 案 】 D III 2cos45 2BS BSΦ = ° = cosBS θΦ = Φ Φ Φ Φ Φ第 10 页 共 14 页 【巩固练习】 一、选择题： 1．磁体之间的相互作用是通过磁场发生的．对磁场认识正确的是（ ） A．磁感线有可能出现相交的情况 B．磁感线总是由 N 极出发指向 S 极 C．某点磁场的方向与放在该点小磁针静止时 N 极所指方向一致 D．若在某区域内通电导线不受磁场力的作用，则该区域的磁感应强度一定为零 2．如图所示，a、b、c、d 是通电螺线管周围的四个位置（a 在螺线管内部），其中磁感应强度最大的位置 是（ ） A．a B．b C．c D．d 3．下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是（ ） A．磁感线从磁体的 N 极出发到磁体的 S 极终止 B．自由转动的小磁铁放在通电螺线管内部，其 N 极指向螺线管的 N 极 C．磁感线的方向就是磁场方向 D．两条磁感线的空隙处不存在磁场 4．（2016 西城教研）指南针是我国古代的四大发明之一。当指南针静止时，其 N 极指向如图虚线(南 北向)所示，若某一条件下该指南针静止时 N 极指向如图(N 极东偏北向)所示。则以下判断正确的是(　　) A．可能在指南针上面有一导线东西放置，通有东向西的电流 B．可能在指南针上面有一导线东西放置，通有西向东的电流 C．可能在指南针上面有一导线南北放置，通有北向南的电流 D．可能在指南针上面有一导线南北放置，通有南向北的电流 5．一根软铁棒被磁化是因为（ ） A．软铁棒中产生了分子电流 B．软铁棒中分子电流取向杂乱无章 C．软铁棒中分子电流消失 D．软铁棒中分子电流取向变得大致相同 6．（2015 广州期末）如图所示,闭合线圈 abcd 水平放置,其面积为 S，匝数为 n，线圈与匀强磁场 B 夹角 为 θ=45°,现将线圈 ab 边为轴顺时针转动 90°，则线圈在初位置、末位置磁通量的改变量的大小为（　　）第 11 页 共 14 页 A．0 B． C． D．无法计算 7．如图所示是一种利用电磁原理制成的充气泵的结构示意图．其工作原理类似打点计时器．当电流从电 磁铁的接线柱 a 流入，吸引小磁铁向下运动时，以下选项中正确的是（ ） A．电磁铁的上端为 N 极，小磁铁的下端为 N 极 B．电磁铁的上端为 S 极，小磁铁的下端为 S 极 C．电磁铁的上端为 N 极，小磁铁的下端为 S 极 D．电磁铁的上端为 S 极，小磁铁的下端为 N 极 8．如图所示，条形磁铁竖直放置，一水平圆环从磁铁上方位置Ⅰ向下运动，到达磁铁上端位置Ⅱ，套在 磁铁上到达中部Ⅲ，再到磁铁下端位置Ⅳ，再到下方 V．磁铁从Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→V 过程中，穿过圆环的 磁通量变化情况是（ ） A．变大，变小，变大，变小 B．变大，变大，变小，变小 C．变大，不变，不变，变小 D．变小，变小，变大，变大 9．如图所示，通有恒定电流的导线 MN 与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金 属框绕 cd 边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为 和 ，则（ ） A． B． C． D．不能判断 二、填空题： 1．（2016 海淀区校级月考）如图中当电流通过导线、线圈时，小磁针的 N 极均指向读者。试在图中 画出电流方向。 2BS 2nBS 1 ∆Φ 2 ∆Φ 1 2 ∆Φ > ∆Φ 1 2 ∆Φ = ∆Φ 1 2 ∆Φ < ∆Φ第 12 页 共 14 页 2．如图所示，ABCD 是一环形导线，在 C、D 处用导线与直导线 ab 接通，图中标出了环形电流的磁感线 方向，则可知 A、B 两端中接电源正极的是________端，放在 ab 下方的小磁针________极将转向纸外． 3．（2015 望城县校级期末）如图所示，匀强磁场的磁感应强度为 0.8T，矩形线圈 abcd 的边长为 ab=10cm，bc=20cm，线圈平面与磁场平行 （1）若以 ab 边为轴，线圈转过 90°，这时穿过线圈的磁通量为 ，在这一过程中，磁通量的变化 量为 ． （2）若以 ad 边为轴，线圈转过 90°，这时穿过线圈的磁通量为 ，在这一过程中，磁通量的变化 量为 ． 【答案与解析】 一、选择题： 1. C 解析: 磁场是一种客观存在的物质，磁感应强度是矢量，它的方向与小磁针静止时 N 极所指的方向一 致．磁感线是为了形象地描绘磁场而假想出来的曲线，它是闭合的曲线，在磁体的外部，磁感线由 N 极出 发指向 S 极，而在磁体内部由 S 极指向 N 极．通电导线与磁场方向平行时，不受磁场力的作用，该处的磁 感应强度不为零．综上所述，C 项正确． 2．A 解析：磁感线是闭合的曲线，通电螺线管内部磁感线最密，所以磁感应强度最大的位置是 a 处，故 A 正确 3．B 解析：磁感线与电场线不同，它是一条闭合曲线，在磁体外部由 N 极到 S 极，而在磁体的内部则由 S 极到 N 极，故选项 A 不正确．通电螺线管内部的磁感线和条形磁铁相似，是由 S 极到 N 极，即磁场方向也是 从 S 极指向 N 极，所以放置其中的小磁针 N 极必然是指向磁场方向，即螺线管的北极，故选项 B 正确．只 有磁感线是直线时，磁感线的方向才与磁场方向一致；如果磁感线是曲线，那么，某点的磁场方向是用该 点的切线方向来表示的，所以选项 C 不正确．磁感线是为研究问题方便而假想的曲线．磁场中磁感线有无第 13 页 共 14 页 数条，故提出两条磁感线之间是否有空隙，是否存在磁场等类似的问题是毫无意义的．故选项 D 不正确． 4．【答案】C 【解析】若某一条件下该指南针静止时 N 极指向如题图实线(N 极东偏北向)所示，则有一指向东的磁 场，由安培定则，可能在指南针上面有一导线南北放置，通有北向南的电流，C 正确。 5．D 解析：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、C 错．根据磁化过程 知 D 正确． 6．B 解 析 ： 设 初 位 置 时 穿 过 线 圈 的 磁 通 量 为 正 ， 则 初 位 置 是 ： ， 末 位 置 时 ： ，则初位置、末位置磁通量的改变量的大小为： ， 故 B 正确． 7．D 解析：当电流从 a 端流向电磁铁时，根据右手定则，得出电磁铁的上端为 S 极，此时能吸引小磁铁向下运 动，故说明小磁铁的下端为 N 极． 8．B 解析：从条形磁铁磁感线的分布情况看，穿过圆环的磁通量在位置Ⅲ处最大，所以正确答案为 B． 9．C 解析：导体 MN 周围的磁场并非匀强磁场，靠近 MN 处的磁场强些，磁感线密一些，远离 MN 处的磁感线 疏一些．当线框在Ⅰ位置时，穿过平面的磁通量为 ，当线圈平移至Ⅱ位置时，磁通量为 ，则磁通量 的变化量为 ；当线框翻转至Ⅱ位置时，磁感线相当于从“反面”穿过平面，则磁 通量为 ，则磁通量的变化量是 ，所以 ． 二、填空题： 1．【答案】如图所示 【解析】图（a）中小磁针的 N 极指向读者，说明通电直导线下方的磁场方向向外，由安培定则可知， 电流的方向向右，如图（a）所示； 图（b）中小磁针的 N 极指向读者，说明环形电流内的磁场方向向外，由安培定则可知，环形电流的 方向为逆时针方向，如图（b）所示。 2．B N 解析：环形导线内的磁场为 AC、BD 上电流形成的合磁场，由安培定则，电流方向如图所示，则接电源正 1 2sin 2BS θ BSΦ = = 2 2cos 2B θS BSΦ = − = − 2 1 2BS∆Φ = Φ − Φ = I Φ II Φ 1 II I I II| |∆Φ = Φ − Φ = Φ − Φ II −Φ 2 II I I II| |∆Φ = −Φ − Φ = Φ + Φ 1 2 ∆Φ < ∆Φ第 14 页 共 14 页 极的是 B 端，放在轴下方的小磁针 N 极转向纸外． 3．【答案】（1） ； （2）0；0 【解析】（1）若以 ab 边为轴，线圈转过 90°，在匀强磁场中，穿过线圈的磁通量为： ； 在这一过程中，磁通量的变化量为： （2）若以 ad 边为轴，线圈转过 90°，线圈与磁场平行，没有磁感线穿过线圈，则穿过线圈的磁通量为 0， 变化也为 0. 31.6 10 Wb−× 31.6 10 Wb−× 30.8 0.1 0.2Wb 1.6 10 WbBS −Φ = = × × = × 30 1.6 10 Wb−∆Φ = Φ − = ×