物理選修31學(xué)案2磁感應(yīng)強(qiáng)度人教版選修31

1、學(xué)案2磁感應(yīng)強(qiáng)度學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 1.知道物理學(xué)上用磁感應(yīng)強(qiáng)度描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向.2.掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的規(guī)定，理解磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的表達(dá)式，進(jìn)一步理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念.3.會(huì)簡(jiǎn)單地計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小一、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向物理學(xué)中用磁感應(yīng)強(qiáng)度來(lái)描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，把小磁針靜止時(shí)N極所指的方向規(guī)定為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，簡(jiǎn)稱磁場(chǎng)的方向二、磁感應(yīng)強(qiáng)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(zhǎng)度L的乘積IL叫做電流元2定義：通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，它受力的大小既與導(dǎo)線的長(zhǎng)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(chǎng)垂直

2、的最簡(jiǎn)單情況下，磁感應(yīng)強(qiáng)度B.3磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位：在國(guó)際單位制中的單位是特斯拉，簡(jiǎn)稱特，符號(hào)是T.由力F、電流I和長(zhǎng)度L的單位決定，1 T1.一、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向問(wèn)題設(shè)計(jì)把小磁針?lè)诺綏l形磁鐵周圍不同的位置，小磁針的指向不同，這說(shuō)明磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，也是具有“方向性”的在研究電場(chǎng)的方向時(shí)，我們把試探電荷放入電場(chǎng)，并規(guī)定正電荷的受力方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的方向，那么與此類似，為了描述磁場(chǎng)的方向，我們可以怎么做呢？答案在磁場(chǎng)中放入小磁針，小磁針在磁場(chǎng)中受力后將會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)小磁針靜止時(shí)，它的指向也就確定了，顯示出這一點(diǎn)的磁場(chǎng)對(duì)小磁針N極和S極的作用力的方向，據(jù)此可以確定該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向要點(diǎn)提煉1物理意義：磁感應(yīng)強(qiáng)度是描

3、述磁場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量2磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向：磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是磁場(chǎng)的方向，即靜止時(shí)小磁針N極所指的方向(注意：沒(méi)有把通電導(dǎo)線受力的方向規(guī)定為磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向)二、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小問(wèn)題設(shè)計(jì)我們從分析電荷在電場(chǎng)中受力情況著手，找到了表示電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量電場(chǎng)強(qiáng)度但小磁針有兩個(gè)磁極，因此不可能測(cè)量N極受力的大小由于磁場(chǎng)對(duì)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(lái)描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱如圖1所示，三塊相同的蹄形磁鐵并列放置，可以認(rèn)為磁極間的磁場(chǎng)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(guò)時(shí)導(dǎo)線將擺動(dòng)一個(gè)角度，通過(guò)擺動(dòng)角度的大小可以比較磁場(chǎng)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(zhǎng)度，電流由外部電路控制圖1(1)保持導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)，導(dǎo)線受力越大(3)精確實(shí)驗(yàn)表明，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)力的大小，既與導(dǎo)線的長(zhǎng)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(diǎn)提煉1磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義及公式：將電流元IL垂直放入磁場(chǎng)，它受到的磁場(chǎng)力F與IL的比值叫磁感應(yīng)強(qiáng)度，用公式表示為 B.2對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映磁場(chǎng)

5、強(qiáng)弱的物理量，它是用比值法定義的物理量，由磁場(chǎng)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(wú)關(guān)(2)因?yàn)橥妼?dǎo)線取不同方向時(shí)，其受力大小不相同，故在定義磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，式中F是指通電直導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)放置時(shí)受到的磁場(chǎng)力(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是該處磁場(chǎng)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(rèn)為B與F成正比，與IL乘積成反比？答案不能B是描述磁場(chǎng)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(wú)關(guān)一、對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的認(rèn)識(shí)例1關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，下列說(shuō)法正確的是()A磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是小磁針N極所指的方向B磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與小磁針N極的受力

6、方向一致C磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是通電導(dǎo)線的受力方向D磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該處磁場(chǎng)的方向解析磁場(chǎng)的方向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，規(guī)定為小磁針靜止時(shí)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(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度概念及公式的理解例2關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說(shuō)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(chǎng)中某點(diǎn)，該點(diǎn)就有磁感應(yīng)強(qiáng)度，如果將通電導(dǎo)線拿走，該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就變?yōu)榱鉉通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力不為零的地方一定存在磁場(chǎng)，通電導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力的地方一定不存在磁場(chǎng)(即B0)D磁場(chǎng)中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身決定解析磁感應(yīng)強(qiáng)度B 只是一個(gè)定義

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

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

9、定方法點(diǎn)撥磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場(chǎng)本身決定的，只有當(dāng)通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向放置時(shí)才能用B計(jì)算B的大小1(磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向)關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，下列說(shuō)法正確的是()A電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與電荷所受電場(chǎng)力的方向相同B電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與正電荷所受電場(chǎng)力的方向相同C磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與小磁針N極所受磁場(chǎng)力的方向相同D磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與通電導(dǎo)線在該處所受磁場(chǎng)力的方向相同答案BC解析電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與正電荷在電場(chǎng)中所受的電場(chǎng)力的方向相同，A錯(cuò)誤，B正確磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與小磁針N極所受磁場(chǎng)力的方向即靜止時(shí)N極所指的方向相同，C正確磁場(chǎng)中導(dǎo)線的受力方向不是該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，D錯(cuò)誤故選B、C.2(

10、電場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度的比較)下列說(shuō)法中正確的是()A電荷在電場(chǎng)中某處不受電場(chǎng)力的作用，則該處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零B一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場(chǎng)力的作用，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C把一個(gè)試探電荷放在電場(chǎng)中的某點(diǎn)，它受到的電場(chǎng)力與所帶電荷量的比值表示該點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱D把一小段通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中某處，它所受的磁場(chǎng)力與該小段通電導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流的乘積的比值表示該處磁場(chǎng)的強(qiáng)弱答案AC解析通電導(dǎo)體受磁場(chǎng)力與電荷受電場(chǎng)力不同，磁場(chǎng)力的大小與導(dǎo)體放置的方向有關(guān)：導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)磁場(chǎng)力最大，導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向平行時(shí)磁場(chǎng)力為零3(磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與計(jì)算)現(xiàn)有一段長(zhǎng)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(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中所受磁場(chǎng)力F的情況，下列說(shuō)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(shí)，通電導(dǎo)線一定與B平行答案C解析當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，所受磁場(chǎng)力F最大，F(xiàn)BIL，當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，F(xiàn)0，當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向成任意其他角度時(shí)，0<F<BIL，故選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤，C正確；磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場(chǎng)本身的性質(zhì)，與力F無(wú)關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤故選C.4(磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與計(jì)算)一根長(zhǎng)20 cm的通電導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.4 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直，若它受到的磁場(chǎng)力為4×103 N，則導(dǎo)線中的電

12、流強(qiáng)度為_(kāi) A；若將導(dǎo)線中的電流減小為0，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為_(kāi) 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(qiáng)度仍為0.4 T.題組一對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的認(rèn)識(shí)1下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的說(shuō)法中正確的是()A磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向規(guī)定為小磁針靜止時(shí)N極所指的方向B磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與小磁針S極在此處的受力方向一致C磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)度的方向由磁場(chǎng)本身決定，與是否在磁場(chǎng)中放入通電導(dǎo)線無(wú)關(guān)答案AD解析小磁針在磁場(chǎng)中靜止時(shí)，N極所指的方向規(guī)定為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，A正確，B錯(cuò)誤；磁場(chǎng)

13、中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身決定，與此處是否有小磁針或通電導(dǎo)線無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤，D正確2.如圖1所示，在空間某點(diǎn)A存在大小、方向恒定的兩個(gè)磁場(chǎng)B1、B2，B13 T，B24 T，A點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)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(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度公式B的理解3關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說(shuō)法中正確的是()A若長(zhǎng)為L(zhǎng)、電流為I的導(dǎo)體在某處受到的磁場(chǎng)力為F，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)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(chǎng)力，說(shuō)明該處一定無(wú)磁場(chǎng)D由FILB知，與磁場(chǎng)方向垂直的一小段

14、通電導(dǎo)體受到的磁場(chǎng)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(chǎng)方向垂直，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度B是由磁場(chǎng)本身的性質(zhì)決定的，與放不放通電導(dǎo)線無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；當(dāng)B為定值時(shí)，與磁場(chǎng)方向垂直的一小段通電導(dǎo)體受到的磁場(chǎng)力F與IL成正比，選項(xiàng)D正確4一段電流元放在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的四個(gè)位置，如圖所示，已知電流元的電流I、長(zhǎng)度L和受力F，則可以用表示磁感應(yīng)強(qiáng)度B的是()答案AC解析當(dāng)通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向時(shí)，可用表示B.故選A、C.5將一小段通電直導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(qiáng)磁場(chǎng)中B恒定不變，故B

15、正確，D錯(cuò)誤B、L一定時(shí)，F(xiàn)與I成正比，故C正確，A錯(cuò)誤故選B、C.6在磁場(chǎng)中的同一位置，先后引入長(zhǎng)度相等的直導(dǎo)線a和b，a、b導(dǎo)線的方向均與磁場(chǎng)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(guò)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(gè)點(diǎn)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(chǎng)中的同一點(diǎn)，并且電流方向都與磁場(chǎng)方向垂直，由于磁場(chǎng)方向是不變的，故導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是確定的根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式B，當(dāng)L確定時(shí)，F(xiàn)I，則FI圖象應(yīng)是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，故C對(duì)題組三磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的計(jì)算7關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度

16、B、電流I、導(dǎo)線長(zhǎng)L和導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力F的關(guān)系，下列說(shuō)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(chǎng)垂直，故只有A正確8有一段直導(dǎo)線長(zhǎng)為1 cm，通有5 A的電流，把它置于磁場(chǎng)中的某點(diǎn)時(shí)，受到的磁場(chǎng)力為0.1 N，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(shí)，由B可解得B2 T，但題中未說(shuō)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(qiáng)磁場(chǎng)(各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向均相同)中，導(dǎo)線長(zhǎng)8 m，磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)磁場(chǎng)(各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、方向均相同的磁場(chǎng))中長(zhǎng)為2 cm的通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向，當(dāng)通過(guò)導(dǎo)線的電流為2 A時(shí)，它受到的磁場(chǎng)力大小為4×103 N，問(wèn)：(1)該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是多大？(2)若電流不變，導(dǎo)線長(zhǎng)度減小到1 cm，則它受到的磁場(chǎng)力F和該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B各是多少？(3)若導(dǎo)線長(zhǎng)度不變，電流增大為5 A，則它受到的磁場(chǎng)力F和該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B各是多少？答案(1)0.1 T(2)2×103 N0.1 T(