2017_2018學年高中物理第三章磁場第2節(jié)磁感應強度教學案新人教版.docx

第2節(jié) 磁感應強度1磁感應強度是描述磁場強弱和方向的物理量，其方向為小磁針靜止時N極所指的方向。2磁感應強度的定義式為：B，但磁感應強度的大小和方向與受力和電流無關。3磁感應強度是矢量，磁感應強度的運算遵守矢量運算法則。4勻強磁場是指磁感應強度的大小和方向處處都相同的磁場。一、磁感應強度的方向1磁感應強度描述磁場的強弱和方向的物理量，用符號“B”表示。2磁感應強度的方向小磁針靜止時N極所指的方向規(guī)定為該點的磁感應強度的方向，簡稱磁場的方向。二、磁感應強度的大小1控制變量法探究影響通電導線受力的因素圖321如圖321所示，三塊相同的蹄形磁鐵，并列放在桌上，直導線所在處的磁場認為是均勻的。(1)保持長度不變，改變電流大小，觀察直導線擺動角度大小來比較磁場力大小。(2)保持電流大小不變，改變磁場中導線長度，通過觀察直導線擺動角度大小比較磁場力大小。(3)實驗結(jié)論：直導線與磁場垂直時，它受力大小既與導線的長度L成正比，又與導線中的電流I成正比。2磁感應強度的大小在磁場中垂直于磁場方向放置的通電導線，所受的磁場力F跟電流I和導線長度L的乘積IL的比值叫磁感應強度。3公式：B。4單位在國際單位制中，磁感應強度的單位是特斯拉，簡稱特，國際符號是T,1 T1。1自主思考判一判(1)與電場強度相似，磁場強度是表示磁場的強弱和方向的物理量。()(2)磁場的方向就是小磁針靜止時所受合力的方向。()(3)小磁針的N極和S極所受磁場力的方向是相反的。()(4)通電導線在場中受到的磁場力為零，則說明該處的磁感應強度為零。()(5)磁感應強度的大小與電流成反比，與其受到的磁場力成正比。()(6)磁感應強度的大小等于通電導線受到的磁場力大小F與電流I和導線長度L的乘積的比值。()2合作探究議一議(1)磁場對通電導體也有力的作用，該力的方向是否為磁場方向？提示：不是磁感應強度方向，二者垂直。(2)“一個電流元垂直放入磁場中的某點”，磁感應強度與電流元受到的磁場力成正比，與電流元成反比?！边@種說法是否正確，為什么？提示：這種說法不正確。磁感應強度的大小是由磁場本身決定的，不隨電流元大小及電流元所受磁場力的大小的變化而變化。對磁感應強度的理解1磁感應強度的決定因素磁場在某位置的磁感應強度的大小與方向是客觀存在的，與通過導線的電流大小、導線的長短無關，與導線是否受磁場力以及磁場力的大小也無關。即使不放入載流導線，磁感應強度也照樣存在，故不能說B與F成正比或B與IL成反比。2對定義式B的理解(1)B是磁感應強度的定義式，其成立的條件是通電導線必須垂直于磁場方向放置。因為在磁場中某點通電導線受力的大小除和磁場強弱、電流I和導線長度L有關以外，還和導線的放置方向有關。(2)導線在磁場中的放置方向不同，所受磁場力也不相同。當通電導線與磁場方向平行時，通電導線受力為零，所以我們不能根據(jù)通電導線受力為零來判定磁感應強度B的大小為零。 (3)磁感應強度的定義式也適用于非勻強磁場，這時L應很短，IL稱為“電流元”，相當于靜電場中的“試探電荷”。3磁感應強度B的方向磁感應強度B是一個矢量，它的方向可以有以下幾種表述方式：(1)磁感應強度的方向就是該點的磁場方向。(2)小磁針靜止時N極所指的方向。(3)小磁針N極受力的方向。典例(多選)把一小段通電直導線垂直磁場方向放入一勻強磁場中，圖中能正確反映各量間關系的是()解析磁感應強度的大小和方向由磁場自身決定，不隨F或IL的變化而變化，故B正確，D錯誤；當導線垂直于磁場放置時，有B，即FILB。所以B不變的情況下F與IL成正比，故A錯誤，C正確。答案BC正確理解比值定義法1定義B是比值定義法，這種定義物理量的方法實質(zhì)就是一種測量方法，被測量點的磁感應強度與測量方法無關。2定義a、E也是比值定義法，被測量的物理量也與測量方法無關，不是由定義式中的兩個物理量決定的。 1下列說法中正確的是()A磁場中某一點的磁感應強度可以這樣測定：一小段通電導線放在該點時受到的磁場力F與該導線的長度L、通過的電流I乘積的比值，即BB通電導線在某點不受磁場力的作用，則該點的磁感應強度一定為零C磁感應強度B只是定義式，它的大小取決于場源以及在磁場中的位置，而與F、I、L以及通電導線在磁場中的方向無關D通電導線所受磁場力的方向就是磁場的方向解析：選C根據(jù)磁感應強度的定義，通電導線應為“在磁場中垂直于磁場方向的通電直導線”，只有在這個方向上導線所受的磁場力才最大，故A選項是錯誤的。若通電導線放置方向與電流平行時，也不受磁場力作用，所以B選項也是錯誤的。在磁場場源穩(wěn)定的情況下，磁場內(nèi)各點的磁感應強度(包括大小和方向)都是確定的，與放入該點的檢驗電流、導線無關，故選項C正確。磁場力方向與磁感應強度方向垂直，選項D錯誤。2勻強磁場中長2 cm的通電導線垂直于磁場方向放置，當通過導線的電流為2 A時，它受到的磁場力大小為4103 N，問：該處的磁感應強度B是多大？若磁場、電流不變，導線長度減小到1 cm，該處的磁感應強度又是多大？解析：由磁感應強度的表達式B得到B0.1 T，磁感應強度由磁場本身來決定，與導線長度無關，故導線長度減小到1 cm時，磁感應強度仍為0.1 T。答案：0.1 T0.1 T磁感應強度與電場強度的比較電場強度E磁感應強度B定義的依據(jù)電場對電荷q有作用力F對電場中任一點，F(xiàn)q恒量(由電場決定) 對不同點，一般來說恒量的值不同比值可表示電場的強弱磁場對直線電流I有作用力F對磁場中任一點，F(xiàn)與磁場方向、電流方向有關，只考慮電流方向垂直于磁場方向的情況時，F(xiàn)IL，恒量(由磁場決定) 對不同點，一般來說恒量的值不同比值可表示磁場的強弱定義式EB物理意義描述電場的強弱和方向描述磁場的強弱和方向方向該點正電荷的受力方向小磁針N極的受力方向場的疊加遵循矢量的平行四邊形定則遵循矢量的平行四邊形定則單位1 N/C1 V/m1 T1 N/(Am)1下列關于磁感應強度的方向和電場強度的方向的說法中，不正確的是()A電場強度的方向與電荷所受電場力的方向相同B電場強度的方向與正電荷所受電場力的方向相同C磁感應強度的方向與小磁針N極所受磁場力的方向相同D磁感應強度的方向與小磁針靜止時N極所指的方向相同解析：選A電場強度的方向就是正電荷受的電場力的方向，磁感應強度的方向是小磁針N極所受磁場力的方向或小磁針靜止時N極所指的方向。故只有A項錯誤。2(多選)下列說法中正確的是()A電荷在某處不受電場力的作用，則該處的電場強度為零B一小段通電導線在某處不受安培力的作用，則該處磁感應強度一定為零C把一個試探電荷放在電場中的某點，它受到的電場力與所帶電荷量的比值表示該點電場的強弱D把一小段通電導線放在磁場中某處，它所受的磁場力與該小段通電導線的長度和電流乘積的比值表示該處磁場的強弱解析：選AC把電荷放入某處，如果電荷沒有受到靜電力的作用，則該處不存在電場或該處的電場強度為零，故A正確；把通電直導線放入某處，如果放置得不合適，即使有磁場存在，通電直導線也可能不受磁場力的作用，故B錯誤；由電場強度的定義式E知，電場強度等于試探電荷受到的靜電力F與所帶電荷量q的比值，故C正確；磁感應強度的定義式B的成立是有條件的，即通電直導線要與磁場方向垂直，否則不成立，故D錯誤。3(多選)關于試探電荷和電流元，下列說法正確的是()A試探電荷在電場中一定受到電場力的作用，電場力與所帶電荷量的比值定義為電場強度的大小B電流元在磁場中一定受到磁場力的作用，磁場力與該段通電導線的長度和電流乘積的比值定義為磁感應強度的大小C試探電荷所受電場力的方向與電場方向相同或相反D電流元在磁場中所受磁場力的方向與磁場方向相同或相反解析：選AC電荷在電場中一定受電場力的作用，且E，A正確；正電荷所受電場力的方向與電場方向相同，負電荷所受電場力的方向與電場方向相反，C正確；電流元在磁場中與磁場方向垂直放置時，一定受磁場力的作用，并且B，平行時不受磁場力，B錯誤；磁感應強度的方向不是根據(jù)電流元的受力方向規(guī)定的，D錯誤。1磁感應強度的單位是特斯拉(T)，與它等價的是()A.B.C. D.解析：選A當導線與磁場方向垂直時，由公式B，磁感應強度B的單位由F、I、L的單位決定。在國際單位制中，磁感應強度的單位是特斯拉，簡稱T,1 T1。2關于磁感應強度B、電流I、導線長度L和電流所受磁場力F的關系，下面的說法中正確的是()A在B0的地方，F(xiàn)一定等于零B在F0的地方，B一定等于零C若B1 T，I1 A，L1 m，則F一定等于1 ND若L1 m，I1 A，F(xiàn)1 N，則B一定等于1 T解析：選A應用公式B或FILB時要注意導線必須垂直于磁場方向放置。故B、C、D選項錯。應選A。3.先后在磁場中A、B兩點引入長度相等的短直導線，導線與磁場方向垂直。如圖1所示，圖中a、b兩圖線分別表示在磁場中A、B兩點導線所受的力F與通過導線的電流I的關系。下列說法中正確的是()圖1AA、B兩點磁感應強度相等BA點的磁感應強度大于B點的磁感應強度CA點的磁感應強度小于B點的磁感應強度D無法比較磁感應強度的大小解析：選B導線受到的磁場力FILBBLI，對于題圖給出的FI圖線，直線的斜率kBL，由圖可知kakb，又因A、B兩處導線的長度L相同，故A點的磁感應強度大于B點的磁感應強度，B項正確。4把長度為L、電流為I都相同的一小段電流元放入某磁場中的A、B兩點，電流元在A點受到的磁場力較大，則()AA點的磁感應強度一定大于B點的磁感應強度BA、B兩點磁感應強度可能相等CA、B兩點磁感應強度一定不相等DA點磁感應強度一定小于B點磁感應強度解析：選B由于電流元方向和磁場方向關系不確定，所以無法比較A、B兩點的磁感應強度，故B正確。5. (多選)如圖2所示，可自由轉(zhuǎn)動的小磁針上方有一根長直導線，開始時兩者在紙面內(nèi)平行放置。當導線中通過如圖所示的電流I時，發(fā)現(xiàn)小磁針的N極向里，S極向外，停留在與紙面垂直的位置上，這一現(xiàn)象說明 ()圖2A小磁針感知到了電流的磁場B小磁針處的磁場方向垂直紙面向里C小磁針處的磁場方向垂直紙面向外D把小磁針移走，該處就沒有磁場了解析：選AB小磁針可以檢驗磁場的存在，當導線中通入電流時，在導線的周圍就產(chǎn)生了磁場，在小磁針處的磁場方向為N極的受力方向，即垂直紙面向里，選項A、B正確，C錯誤；電流的磁場是客觀存在的特殊物質(zhì)，不會隨小磁針的移走而消失，只要導線中有電流存在，磁場就會存在，選項D錯誤。6.磁場具有能量，磁場中單位體積所具有的能量叫做能量密度，其值為，式中B是磁感應強度，是磁導率，在空氣中為一已知常量。為了近似測得條形磁鐵磁極端面附近的磁感應強度B，一學生用一根端面面積為A的條形磁鐵吸住一相同面積的鐵片P，再用力將鐵片與磁鐵拉開一段微小距離L，并測出拉力F，如圖3所示。因為F所做的功等于間隙中磁場的能量，所以由此可得磁感應強度B與F、A之間的關系為B_。圖3解析：由于L很小，則拉力F可認為恒定，做的功WFL，由題意知，間隙中的磁場能為EAL，由于WE，則FLAL，整理得B 。答案： 7關于磁感應強度，下列說法中正確的是()A若長為L、電流為I的導體在某處受到的磁場力為F，則該處的磁感應強度必為B由B知，B與F成正比，與IL成反比C由B知，一小段通電導體在某處不受磁場力，說明該處一定無磁場D磁感應強度的方向就是小磁針北極所受磁場力的方向解析：選D磁場中某點的磁感應強度B是客觀存在的，與是否放通電導體無關，定義磁感應強度是對它的一種量度。在測量中要求一小段通電導體有正確的放置方位，力F應是導體在放置處受到的最大力，也就是通電導體應垂直于磁場放置才行，故選項A、B、C錯誤，D正確。8在勻強磁場中某處P放一個長度為L20 cm，通電電流I0.5 A的直導線，測得它受到的最大磁場力F1.0 N，其方向豎直向上。現(xiàn)將該通電導線從磁場中撤走，則P處的磁感應強度為()A零B10 T，方向豎直向上C0.1 T，方向豎直向下D10 T，方向肯定不沿豎直向上的方向解析：選D導體受到的是最大磁場力F1.0 N，可判知導體與磁場方向垂直，由B解得B10 T。由于磁場力的方向是豎直向上的，故可判定磁場的方向一定不會豎直向上，因為二者是互相垂直的關系，方向可有多種情況。撤走導線后，P處的磁感應強度不變，仍為10 T。故正確答案為D。9如圖4所示，直導線處于足夠大的磁場中，與磁感線成30角；圖4導線中通過的電流為I，為了增大導線所受的安培力，下列方法不正確的是()A增大電流IB增加直導線的長度C使導線在紙面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)過30D使導線在紙面內(nèi)逆時針轉(zhuǎn)過60解析：選C由磁場力公式FILBsin 可知，導線與磁場方向垂直時磁場力最大。10有一小段通電導線，長為10 cm，其中的電流強度為5 A，把它置于勻強磁場中某處，受到的磁場力為100 N，則該處的磁感應強度B一定是()AB200 TBB200 TCB200 T D以上幾種情況都有可能解析：選C當通電導線與磁感應強度方向垂直時，B200 T，可見若通電導線與磁場不垂直，F(xiàn)不是最大的力，故B200 T，C正確。11如圖5所示是實驗室里用來測量磁場力的一種儀器電流天平，某同學在實驗室里，用電流天平測算通電螺線管中的磁感應強度，他測得的數(shù)據(jù)記錄如下所示，請你算出通電螺線管中的磁感應強度B。已知：CD段導線長度為4102 m，天平平衡時鉤碼重力為4105 N，通過導線的電流為0.5 A。圖5解析：由題意知，I0.5 A，G4105 N，L4102 m。電流天平平衡時，導線所受磁場力的大小等于鉤碼的重力，即FG。由磁感應強度的定義式B得B T2.0103 T所以，通電螺線管中的磁感應強度為2.0103 T。答案：2.0103 T12.如圖6所示，ab、cd為兩根相距2 m的平行金屬導軌，水