2024-2025年《金牌学案》物理人教版必修第3册教师用书配套Word课件：27　第六章　第二节　磁感应强度.docx

第二节　磁感应强度1．知道磁感应强度的定义，理解匀强磁场、磁通量并能简单的分析和计算．2．能用磁感应强度的定义式求其大小，并会分析磁通量的变化．3．理解磁感应强度定义式的条件，体验生活中磁场的强弱，培养物理应用于生活的能力．知识点一　磁感应强度的方向和大小1．方向：在磁场中的任意一点，小磁针N极受力的方向，或小磁针静止时N极所指的方向，就是该点磁感应强度的方向，简称磁场的方向．2．磁感应强度(1)定义：在磁场中垂直于磁场方向放置的通电导线，所受的磁场力F与电流I和导线长度l的乘积Il之比．(2)定义式：B＝FIl．(3)单位：国际单位是特斯拉，简称特，符号是T，1 T＝1NA·m．知识点二　匀强磁场1．特点：匀强磁场中各个点的磁感应强度大小相等、方向相同．2．匀强磁场的磁感线：间隔相等的平行直线．知识点三　磁通量1．定义：匀强磁场中磁感应强度B和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积，即Φ＝BS．2．单位：国际单位是韦伯，简称韦，符号是Wb，1 Wb＝1_T·m2． 3．磁通密度：B＝ΦS，表示磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向单位面积的磁通量．　磁通量是标量，但有正负，正、负号表示磁感线穿过同一个面的方向．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)虽然公式B＝FIL是根据导线在匀强磁场中受力推导出来的，但却适用于任何磁场． (√)(2)磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量． (×)(3)穿过某一面积的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零． (√)　　实验室中的磁铁能吸引几只铁钉，而工地上的电磁铁却能吸引上吨重的物体.可见不同磁体的磁性是不同的，那么如何定量描述不同磁体的磁性强弱呢？提示：类比电场强度定量描述电场的强弱，我们可以用一个类似的物理量描述磁场的强弱. 考点1　对磁感应强度的理解1．公式B＝FIL是磁感应强度的定义式，是用比值法定义的，磁感应强度B的大小只决定于磁场本身的性质，而与F、I、L均无关．2．在定义式B＝FIL中，通电导线必须垂直于磁场方向放置．因为磁场中某点通电导线所受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关．导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力也不相同．通电导线受磁场力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零．3．通电导线所受磁场力的方向不是磁场磁感应强度的方向．4．磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短很短，IL称作“电流元”，相当于静电场中的“点电荷”．5．磁感应强度是矢量，叠加时满足平行四边形定则．【典例1】　关于磁感应强度，下列说法正确的是(　　)A．沿磁感线方向，磁场逐渐减弱B．小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向C．由B＝FIL可知，某处的磁感应强度大小与放入该处的通电导线所受磁场力F成正比，与导线的IL成反比D．一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零B　[沿磁感线方向，磁场不一定减弱，如匀强磁场，故A错误；小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向，故B正确；B＝FIL是磁感应强度的定义式，某处磁感应强度的大小由磁场本身决定，与放入该处的通电导线所受磁场力F、导线的IL无关，故C错误；一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，可能是电流方向与磁场平行，故D错误.][跟进训练]1．(多选)把一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，图中能正确反映各量间关系的是(　　)A　　　 　B　　 　　C　 　　DBC　[ 磁感应强度的大小和方向由磁场自身决定，不随F或IL的变化而变化，故B正确，D错误；当导线垂直于磁场放置时，有B＝FIL，即F＝ILB，所以B不变的情况下F与IL成正比，故A错误，C正确.] 考点2　磁通量的理解与计算1．磁通量的计算(1)公式：Φ＝BS．适用条件：①匀强磁场；②磁场与平面垂直．(2)若磁场与平面不垂直，应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积，即Φ＝BS cos θ，式中S cos θ即为平面S在垂直于磁场方向上的投影面积，也称为“有效面积”(如图所示)．2．磁通量的正、负(1)磁通量是标量，但有正、负，若以磁感线从某一面上穿入时的磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时磁通量即为负值．(2)若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量大小为Φ1，反向磁通量大小为Φ2，则穿过该平面的合磁通量Φ＝Φ1－Φ2．3．磁通量的变化量ΔΦ磁通量的变化量等于末状态的磁通量减去初状态的磁通量的绝对值．磁通量的变化一般有三种情况(S为平面在垂直磁场方向的投影面积)：(1)B不变，S变化，则ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|B·ΔS|．(2)B变化，S不变，则ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|ΔB·S|．(3)当B和S同时变化时，ΔΦ＝|Φ2－Φ1|，但ΔΦ≠ΔB·ΔS．【典例2】　如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B0＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1.0 cm，现在纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均在O处，A线圈半径为1.0 cm，10匝；B线圈半径为2.0 cm，1匝；C线圈半径为0.5 cm，1匝．问：(取π＝3.14，3＝1.732)(1)在B0减为0.4 T的过程中，A和B中磁通量各改变多少？(计算结果保留四位有效数字)(2)原磁场情况下，在磁场方向转过30°角的过程中，C中的磁通量改变多少？(计算结果保留两位有效数字)思路点拨：(1)磁通量的计算要注意公式Φ＝B·S中各符号的意义．(2)磁通量变化的计算可用公式ΔΦ＝|Φ2－Φ1|．[解析]　(1)A线圈半径为1.0 cm，正好和圆形磁场区域的半径相等，而B线圈半径为2.0 cm，大于圆形磁场区域的半径，故穿过A、B线圈的磁感线的条数相等.设圆形磁场区域的半径为R，对线圈A、B，磁通量的改变量ΔΦA＝ΔΦB＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(1×10-2)2 Wb＝1.256×10-4 Wb.(2)题图中线圈平面与磁场方向垂直，即磁场方向与线圈平面之间夹角为θ1＝90°，当磁场方向转过30°角时，磁场方向与线圈平面之间的夹角为θ2＝60°.对线圈C：Φ′1＝B0πr2sin θ1，Φ′2＝B0πr2sin θ2，磁通量的改变量ΔΦ＝|Φ′2－Φ′1|＝B0πr2(sin 90°－sin 60°)＝0.8×3.14×(5×10-3)2×(1－0.866) Wb≈8.4×10-6 Wb.[答案]　(1)均为1.256×10-4 Wb　(2)8.4×10-6 Wb　磁通量Φ＝BS的计算要注意以下两点(1)S是指闭合回路中的有效面积．如图所示．若闭合回路abcd和ABCD所在平面均与匀强磁场B垂直，面积分别为S1和S2，且S1＞S2，但磁场区域恰好只有ABCD那么大，则穿过S1和S2的磁通量是相同的，因此Φ＝BS中的S应是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积．(2)磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响，同理，磁通量的变化量ΔΦ＝|Φ2－Φ1|也不受线圈匝数的影响．所以，直接用公式时，不必考虑线圈匝数n．[跟进训练]2．磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化量的大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则(　　)A．ΔΦ1>ΔΦ2 B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1<ΔΦ2 D．无法确定C　[设闭合线框在位置1时穿过闭合线框的磁通量为Φ1，平移到位置2时穿过闭合线框的磁通量为Φ2，导线MN中的电流产生的磁场在位置1处的磁感应强度比在位置2处要强，故Φ1>Φ2.将闭合线框从位置1平移到位置2，穿过闭合线框的磁感线方向不变，所以ΔΦ1＝|Φ2－Φ1|＝Φ1－Φ2；将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2，穿过闭合线框的磁感线反向，所以ΔФ2＝|(－Φ2)－Φ1|＝Φ1＋Φ2(以原来磁感线穿过的方向为正方向，则后来从另一面穿过的方向为负方向)，故正确选项为C.]1．(多选)下列说法正确的是(　　)A．通过某平面的磁感线条数为零，则此平面处的磁感应强度一定为零B．空间某点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向C．凡是磁感应强度大小处处相等的磁场就是匀强磁场D．磁感应强度为零，则通过放在该处的某平面的磁感线条数一定为零BD　[磁感应强度反映磁场的强弱和方向，它的方向就是该处磁场的方向，故B项正确；磁感应强度为零，放在该处的某平面无磁感线穿过，故D项正确；若某平面无磁感线穿过，可能磁场很强，只是平面平行于磁场放置而导致磁感线穿过该平面的条数为零，所以A项错误；磁感应强度是矢量，既有大小又有方向，只有磁感应强度大小和方向处处相同的磁场才是匀强磁场，C项错误.]2．如图所示，矩形线框abcd放置在水平面内，磁场方向与水平方向成α角，已知sin α＝45，回路面积为S，磁感应强度为B，则通过线框的磁通量为(　　)A．BS B．45BSC．35BS D．34BSB　[根据磁通量的定义可得通过线框的磁通量Φ＝BS sin α，代入解得Φ＝45BS，所以B选项正确.]3．(新情境题，以“电流天平”为背景，考查磁感应强度的计算)电流天平是实验室里用来测量磁感应强度的仪器，其原理如图所示，利用该装置测得的数据记录如方框内所示．请你算出通电螺线管中的磁感应强度B的大小．CD段导线长度：4×10-2 m天平平衡时钩码重力：4×10-5 N通过导线的电流I：0.5 A[解析]　由题意知，I＝0.5 A，G＝4×10-5 N，L＝4×10-2 m.电流天平平衡时，导线所受磁场力的大小等于钩码的重力，即F＝G.由磁感应强度的定义式B＝FIL得：B＝FIL＝4×10-50.5×4×10-2 T＝2×10-3 T.所以通电螺线管中的磁感应强度大小为2×10-3 T.[答案]　2×10-3 T回归本节知识，自我完成以下问题：1．试写出磁感应强度的定义及表达式．提示：垂直于磁场方向的一小段通电直导线受到的力F与电流I和直导线的长度l的乘积之比.B＝FIl.2．试写出磁通量的定义及计算公式．提示：磁感应强度B与面积S的乘积，称为穿过这个平面的磁通量，公式为Φ＝BS.3．匀强磁场有何特点？提示：磁场中各个点的磁感应强度大小相等、方向相同，磁感线是间距相等的平行直线.课时分层作业(十八)　磁感应强度1．(多选)下列有关磁感应强度的说法中，正确的是(　　)A．磁感应强度是用来表示磁场强弱及方向的物理量B．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向C．小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向D．小磁针N极的指向就是该处磁感应强度的方向ABC　[磁感应强度是用来描述磁场强弱及方向的物理量，A正确；磁场中某点磁感应强度的方向表示该点的磁场的方向，磁场方向也就是小磁针N极受力的方向，故B、C正确；小磁针静止时N极的指向为该处的磁场方向，D错误.]2．在实验精度要求不高的情况下，可利用罗盘来测量电流产生磁场的磁感应强度，具体做法是：在一根南北方向放置的直导线正下方10 cm处放一个罗盘．导线没有通电时罗盘的指针(小磁针的N极)指向北方；当给导线通入电流时，发现罗盘的指针偏转一定角度，根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度．现已测出此地的地磁场水平分量为5.0×10-5T，通电后罗盘指针停在北偏东60°的位置，如图所示．由此测出该通电直导线在其正下方10 cm处产生磁场的磁感应强度大小约为(　　)。