物理選修31學(xué)案2磁感應(yīng)強度人教版選修31

1、學(xué)案2磁感應(yīng)強度學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 1.知道物理學(xué)上用磁感應(yīng)強度描述磁場的強弱和方向.2.掌握磁感應(yīng)強度的方向的規(guī)定，理解磁感應(yīng)強度大小的表達式，進一步理解磁感應(yīng)強度的概念.3.會簡單地計算磁感應(yīng)強度的大小一、磁感應(yīng)強度的方向物理學(xué)中用磁感應(yīng)強度來描述磁場的強弱和方向，把小磁針靜止時N極所指的方向規(guī)定為該點的磁感應(yīng)強度的方向，簡稱磁場的方向二、磁感應(yīng)強度的大小1電流元：在物理學(xué)中，把很短一段通電導(dǎo)線中的電流I與導(dǎo)線長度L的乘積IL叫做電流元2定義：通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時，它受力的大小既與導(dǎo)線的長度L成正比，又與導(dǎo)線中的電流I成正比，即與I和L的乘積IL成正比公式： FILB.由此，在導(dǎo)線與磁場垂直

2、的最簡單情況下，磁感應(yīng)強度B.3磁感應(yīng)強度的單位：在國際單位制中的單位是特斯拉，簡稱特，符號是T.由力F、電流I和長度L的單位決定，1 T1.一、磁感應(yīng)強度的方向問題設(shè)計把小磁針放到條形磁鐵周圍不同的位置，小磁針的指向不同，這說明磁場和電場一樣，也是具有“方向性”的在研究電場的方向時，我們把試探電荷放入電場，并規(guī)定正電荷的受力方向為電場強度的方向，那么與此類似，為了描述磁場的方向，我們可以怎么做呢？答案在磁場中放入小磁針，小磁針在磁場中受力后將會轉(zhuǎn)動小磁針靜止時，它的指向也就確定了，顯示出這一點的磁場對小磁針N極和S極的作用力的方向，據(jù)此可以確定該點的磁場方向要點提煉1物理意義：磁感應(yīng)強度是描

3、述磁場力的性質(zhì)的物理量2磁感應(yīng)強度的方向：磁感應(yīng)強度的方向就是磁場的方向，即靜止時小磁針N極所指的方向(注意：沒有把通電導(dǎo)線受力的方向規(guī)定為磁感應(yīng)強度的方向)二、磁感應(yīng)強度的大小問題設(shè)計我們從分析電荷在電場中受力情況著手，找到了表示電場強弱的物理量電場強度但小磁針有兩個磁極，因此不可能測量N極受力的大小由于磁場對通電導(dǎo)線有作用力，我們可以從一小段通電導(dǎo)線的受力來描述磁場的強弱如圖1所示，三塊相同的蹄形磁鐵并列放置，可以認為磁極間的磁場是均勻的，將一根直導(dǎo)線懸掛在磁鐵的兩極間，有電流通過時導(dǎo)線將擺動一個角度，通過擺動角度的大小可以比較磁場力的大小，分別接通“2、3”和“1、4”可以改變導(dǎo)線通電部

4、分的長度，電流由外部電路控制圖1(1)保持導(dǎo)線通電部分的長度不變，改變電流大小，導(dǎo)線受力情況如何變化？(2)保持電流不變，改變導(dǎo)線通電部分的長度，導(dǎo)線受力情況如何變化？(3)通電導(dǎo)線受力與哪些因素有關(guān)？答案(1)電流越大，導(dǎo)線受力越大(2)通電導(dǎo)線越長，導(dǎo)線受力越大(3)精確實驗表明，通電導(dǎo)線在磁場中受到的磁場力的大小，既與導(dǎo)線的長度L成正比，又與導(dǎo)線中的電流I成正比，即與I和L的乘積成正比，用公式表示為FBIL，式中B為比例系數(shù)要點提煉1磁感應(yīng)強度的定義及公式：將電流元IL垂直放入磁場，它受到的磁場力F與IL的比值叫磁感應(yīng)強度，用公式表示為 B.2對磁感應(yīng)強度的理解(1)磁感應(yīng)強度是反映磁場

5、強弱的物理量，它是用比值法定義的物理量，由磁場自身決定，與是否引入電流元、引入的電流元是否受力及受力大小無關(guān)(2)因為通電導(dǎo)線取不同方向時，其受力大小不相同，故在定義磁感應(yīng)強度時，式中F是指通電直導(dǎo)線垂直磁場放置時受到的磁場力(3)磁感應(yīng)強度的方向是該處磁場的方向，也是小磁針N極的受力方向，而不是該處電流元受力F的方向延伸思考能否認為B與F成正比，與IL乘積成反比？答案不能B是描述磁場本身的性質(zhì)的，是用比值定義法定義的物理量，與F及IL的大小無關(guān)一、對磁感應(yīng)強度方向的認識例1關(guān)于磁感應(yīng)強度的方向，下列說法正確的是()A磁感應(yīng)強度的方向就是小磁針N極所指的方向B磁感應(yīng)強度的方向與小磁針N極的受力

6、方向一致C磁感應(yīng)強度的方向就是通電導(dǎo)線的受力方向D磁感應(yīng)強度的方向就是該處磁場的方向解析磁場的方向就是磁感應(yīng)強度的方向，規(guī)定為小磁針靜止時N極所指的方向或小磁針N極的受力方向，它與通電導(dǎo)線所受力的方向是不一致的正確答案為B、D.答案BD二、對磁感應(yīng)強度概念及公式的理解例2關(guān)于磁感應(yīng)強度，下列說法正確的是()A由B可知，B與F成正比，與IL成反比B通電導(dǎo)線放在磁場中某點，該點就有磁感應(yīng)強度，如果將通電導(dǎo)線拿走，該點的磁感應(yīng)強度就變?yōu)榱鉉通電導(dǎo)線所受磁場力不為零的地方一定存在磁場，通電導(dǎo)線不受磁場力的地方一定不存在磁場(即B0)D磁場中某一點的磁感應(yīng)強度由磁場本身決定解析磁感應(yīng)強度B 只是一個定義

7、式，而不是決定式；磁感應(yīng)強度B是由磁場本身的性質(zhì)決定的，與放不放通電導(dǎo)線無關(guān)故選D.答案D針對訓(xùn)練下列有關(guān)磁感應(yīng)強度的說法中，正確的是()A磁感應(yīng)強度是用來表示磁場強弱的物理量B若有一小段通電導(dǎo)體在某點不受磁場力的作用，則該點的磁感應(yīng)強度一定為零C若有一小段長為L、通以電流I的導(dǎo)體，在磁場中某處受到的磁場力為F，則該處磁感應(yīng)強度的大小一定是D由定義式B可知，電流強度I越大，導(dǎo)線L越長，某點的磁感應(yīng)強度就越小答案A解析引入磁感應(yīng)強度的目的就是用來描述磁場強弱的，因此選項A正確；磁感應(yīng)強度是與電流I和導(dǎo)線長度L無關(guān)的物理量，且B中的B、F、L相互垂直，所以選項B、C、D錯誤三、對磁感應(yīng)強度大小的理

8、解與計算例3磁場中放一根與磁場方向垂直的通電導(dǎo)線，它的電流是2.5 A，導(dǎo)線長1 cm，它受到的磁場力為5.0×102 N求：(1)這個位置的磁感應(yīng)強度；(2)如果把通電導(dǎo)線中的電流增大到5 A時，這一位置的磁感應(yīng)強度多大；(3)如果通電導(dǎo)線在磁場中某處不受磁場力，是否能肯定在這里沒有磁場？解析(1)由磁感應(yīng)強度的定義式得B T2 T.(2)磁感應(yīng)強度B是由磁場自身決定的，和導(dǎo)線的長度L、電流I的大小無關(guān)，所以該位置的磁感應(yīng)強度還是2 T.(3)如果通電導(dǎo)線在磁場中某處不受磁場力，則有兩種可能：該處沒有磁場；該處有磁場，但通電導(dǎo)線與磁場方向平行答案(1)2 T(2)2 T(3)不能肯

9、定方法點撥磁場中某點的磁感應(yīng)強度是磁場本身決定的，只有當(dāng)通電導(dǎo)線垂直于磁場方向放置時才能用B計算B的大小1(磁感應(yīng)強度的方向)關(guān)于磁感應(yīng)強度的方向和電場強度的方向，下列說法正確的是()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(yīng)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(yīng)強度的方向與通電導(dǎo)線在該處所受磁場力的方向相同答案BC解析電場強度的方向與正電荷在電場中所受的電場力的方向相同，A錯誤，B正確磁感應(yīng)強度的方向與小磁針N極所受磁場力的方向即靜止時N極所指的方向相同，C正確磁場中導(dǎo)線的受力方向不是該處磁感應(yīng)強度的方向，D錯誤故選B、C.2(

10、電場強度與磁感應(yīng)強度的比較)下列說法中正確的是()A電荷在電場中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(dǎo)線在某處不受磁場力的作用，則該處磁感應(yīng)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(dǎo)線放在磁場中某處，它所受的磁場力與該小段通電導(dǎo)線的長度和電流的乘積的比值表示該處磁場的強弱答案AC解析通電導(dǎo)體受磁場力與電荷受電場力不同，磁場力的大小與導(dǎo)體放置的方向有關(guān)：導(dǎo)體與磁場方向垂直時磁場力最大，導(dǎo)體與磁場方向平行時磁場力為零3(磁感應(yīng)強度的大小與計算)現(xiàn)有一段長L0.2 m、通有電流I2.5 A的直導(dǎo)線，則關(guān)于此導(dǎo)線在

11、磁感應(yīng)強度為B的磁場中所受磁場力F的情況，下列說法正確的是()A如果B2 T，則F一定為1 NB如果F0，則B也一定為零C如果B4 T，則F有可能為2 ND當(dāng)F為最大值時，通電導(dǎo)線一定與B平行答案C解析當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向垂直時，所受磁場力F最大，F(xiàn)BIL，當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向平行時，F(xiàn)0，當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向成任意其他角度時，0<F<BIL，故選項A、D錯誤，C正確；磁感應(yīng)強度是磁場本身的性質(zhì)，與力F無關(guān)，選項B錯誤故選C.4(磁感應(yīng)強度的大小與計算)一根長20 cm的通電導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強度為0.4 T的勻強磁場中，導(dǎo)線與磁場方向垂直，若它受到的磁場力為4×103 N，則導(dǎo)線中的電

12、流強度為_ A；若將導(dǎo)線中的電流減小為0，則該處的磁感應(yīng)強度為_ T.答案0.050.4解析由FILB得I A0.05 A若將導(dǎo)線中的電流減小為0，該處的磁感應(yīng)強度仍為0.4 T.題組一對磁感應(yīng)強度方向的認識1下列關(guān)于磁感應(yīng)強度方向的說法中正確的是()A磁場中某點的磁感應(yīng)強度的方向規(guī)定為小磁針靜止時N極所指的方向B磁場中某點的磁感應(yīng)強度的方向與小磁針S極在此處的受力方向一致C磁場中某點的磁感應(yīng)強度的方向由試探電流元在此處的受力方向決定D磁感應(yīng)強度的方向由磁場本身決定，與是否在磁場中放入通電導(dǎo)線無關(guān)答案AD解析小磁針在磁場中靜止時，N極所指的方向規(guī)定為該點的磁感應(yīng)強度的方向，A正確，B錯誤；磁場

13、中某點的磁感應(yīng)強度由磁場本身決定，與此處是否有小磁針或通電導(dǎo)線無關(guān)，C錯誤，D正確2.如圖1所示，在空間某點A存在大小、方向恒定的兩個磁場B1、B2，B13 T，B24 T，A點的磁感應(yīng)強度大小為()圖1A7 TB1 TC5 TD大于3 T小于4 T答案C解析磁感應(yīng)強度B是矢量，所以其合成適用平行四邊形定則，B T5 T.題組二對磁感應(yīng)強度公式B的理解3關(guān)于磁感應(yīng)強度，下列說法中正確的是()A若長為L、電流為I的導(dǎo)體在某處受到的磁場力為F，則該處的磁感應(yīng)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(dǎo)體在某處不受磁場力，說明該處一定無磁場D由FILB知，與磁場方向垂直的一小段

14、通電導(dǎo)體受到的磁場力F與IL成正比答案D解析公式B或FILB成立的前提條件是電流與磁場方向垂直，故選項A錯誤；磁感應(yīng)強度B是由磁場本身的性質(zhì)決定的，與放不放通電導(dǎo)線無關(guān)，故選項B、C錯誤；當(dāng)B為定值時，與磁場方向垂直的一小段通電導(dǎo)體受到的磁場力F與IL成正比，選項D正確4一段電流元放在同一勻強磁場中的四個位置，如圖所示，已知電流元的電流I、長度L和受力F，則可以用表示磁感應(yīng)強度B的是()答案AC解析當(dāng)通電導(dǎo)線垂直于磁場方向時，可用表示B.故選A、C.5將一小段通電直導(dǎo)線垂直磁場方向放入一勻強磁場中，下列圖象能正確反映各物理量間關(guān)系的是()答案BC解析由B或FBIL知：勻強磁場中B恒定不變，故B

15、正確，D錯誤B、L一定時，F(xiàn)與I成正比，故C正確，A錯誤故選B、C.6在磁場中的同一位置，先后引入長度相等的直導(dǎo)線a和b，a、b導(dǎo)線的方向均與磁場方向垂直，但兩導(dǎo)線中的電流不同，因此所受到的力也不相同下面的四幅圖象表示的是導(dǎo)線所受到的力F與通過導(dǎo)線的電流I的關(guān)系a、b各自有一組F、I的數(shù)據(jù)，在圖象中各描出一個點其中正確的是()答案C解析兩條相同的導(dǎo)線通入不同的電流先后放在磁場中的同一點，并且電流方向都與磁場方向垂直，由于磁場方向是不變的，故導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強度B是確定的根據(jù)磁感應(yīng)強度的定義式B，當(dāng)L確定時，F(xiàn)I，則FI圖象應(yīng)是一條過原點的直線，故C對題組三磁感應(yīng)強度大小的計算7關(guān)于磁感應(yīng)強度

16、B、電流I、導(dǎo)線長L和導(dǎo)線所受磁場力F的關(guān)系，下列說法中正確的是()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答案A解析公式B或FBIL成立的前提是電流與磁場垂直，故只有A正確8有一段直導(dǎo)線長為1 cm，通有5 A的電流，把它置于磁場中的某點時，受到的磁場力為0.1 N，則該點的磁感應(yīng)強度B的值可能為()A1 T B0.5 T C2 T D2.5 T答案CD解析當(dāng)I與B垂直時，由B可解得B2 T，但題中未說明I與B垂直，故B的值也可能大于2 T故選C、D.9.如圖2所示，通電

17、導(dǎo)線L垂直放于勻強磁場(各點的磁感應(yīng)強度大小和方向均相同)中，導(dǎo)線長8 m，磁感應(yīng)強度B的值為2 T，導(dǎo)線所受的力為32 N，求導(dǎo)線中電流的大小圖2答案2 A解析由FBIL得I A2 A.10勻強磁場(各點的磁感應(yīng)強度大小、方向均相同的磁場)中長為2 cm的通電導(dǎo)線垂直磁場方向，當(dāng)通過導(dǎo)線的電流為2 A時，它受到的磁場力大小為4×103 N，問：(1)該處的磁感應(yīng)強度B是多大？(2)若電流不變，導(dǎo)線長度減小到1 cm，則它受到的磁場力F和該處的磁感應(yīng)強度B各是多少？(3)若導(dǎo)線長度不變，電流增大為5 A，則它受到的磁場力F和該處的磁感應(yīng)強度B各是多少？答案(1)0.1 T(2)2×103 N0.1 T(