人教版選修31 第三章第2節(jié) 磁感應(yīng)強(qiáng)度 學(xué)案.doc

第2節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度研究學(xué)考明確要求知識(shí)內(nèi)容磁感應(yīng)強(qiáng)度考試要求學(xué)考c選考c基本要求1.了解磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念，知道磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的規(guī)定、定義式和單位。2了解影響通電導(dǎo)線受力的因素。3知道公式filb或b的適用范圍，并會(huì)用來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。發(fā)展要求由公式b進(jìn)一步理解物理量的比值定義法。基 礎(chǔ) 梳 理1磁感應(yīng)強(qiáng)度：描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。2方向：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)稱為磁場(chǎng)的方向。3磁場(chǎng)方向的幾種判斷方法(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向；(2)小磁針n極受力的方向；(3)小磁針靜止時(shí)n極的指向。4小磁針在磁場(chǎng)中靜止時(shí)所受合力為零，即n極與s極所受磁場(chǎng)力平衡，故描述磁場(chǎng)方向時(shí)應(yīng)表述為小磁針n極的受力方向或靜止時(shí)n極所指的方向，而不能說(shuō)成是小磁針的受力方向。典 例 精 析【例1】 下列說(shuō)法正確的()a磁場(chǎng)中任一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，規(guī)定為小磁針在磁場(chǎng)中所受磁場(chǎng)力的方向b磁場(chǎng)中任一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，規(guī)定為小磁針在磁場(chǎng)中北極所受磁場(chǎng)力的方向c磁場(chǎng)中任一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向規(guī)定為小磁針在磁場(chǎng)中南極所受磁場(chǎng)力方向d磁場(chǎng)中任一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向規(guī)定為小磁針在磁場(chǎng)中受磁場(chǎng)力轉(zhuǎn)動(dòng)的方向解析磁場(chǎng)中任一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，規(guī)定為小磁針在磁場(chǎng)中北極所受磁場(chǎng)力的方向，故b正確。答案b(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和小磁針n極所受磁場(chǎng)力的方向相同。(2)磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向是確定的，與小磁針存在與否無(wú)關(guān)。即 學(xué) 即 練1下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的說(shuō)法中，正確的是()a某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是一小段通電導(dǎo)體放在該處時(shí)所受磁場(chǎng)力的方向b小磁針n極的方向就是該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向c垂直于磁場(chǎng)放置的通電導(dǎo)線的受力方向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向d磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向解析磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)的方向，磁場(chǎng)方向也就是小磁針n極受力的方向。但電流受力的方向不代表磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)方向。答案d基 礎(chǔ) 梳 理1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探究實(shí)驗(yàn)(1)如圖1，三塊相同的蹄形磁鐵并列放在桌上，可以認(rèn)為磁極間的磁場(chǎng)是均勻的，直導(dǎo)線的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直。圖1(2)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導(dǎo)線受力的大小。(3)大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明，通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，它受力的大小與導(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，用公式表示為filb。式中b是比例系數(shù)，它與導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流的大小無(wú)關(guān)(填“有關(guān)”或者“無(wú)關(guān)”)。3磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小(1)一個(gè)電流元垂直放入磁場(chǎng)中的某點(diǎn)，電流元受到的磁場(chǎng)力f與該電流元il的比值，叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度。(2)定義式：b。(3)單位：特斯拉，簡(jiǎn)稱特，符號(hào)是t。典 例 精 析【例2】 下列說(shuō)法中正確的是()a磁場(chǎng)中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以這樣測(cè)定：一小段通電導(dǎo)線放在該點(diǎn)時(shí)受到的磁場(chǎng)力f與該導(dǎo)線的長(zhǎng)度l、通過(guò)的電流i乘積的比值，即bb通電導(dǎo)線在某點(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磁感應(yīng)強(qiáng)度b只是定義式，它的大小取決于場(chǎng)源以及在磁場(chǎng)中的位置，而與f、i、l以及通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的方向無(wú)關(guān)d通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向就是磁場(chǎng)的方向解析根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，通電導(dǎo)線應(yīng)為“在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電直導(dǎo)線”，只有在這個(gè)方向上導(dǎo)線所處的磁感應(yīng)強(qiáng)度才為磁場(chǎng)力f與電流元il的比值，故選項(xiàng)a是錯(cuò)誤的；當(dāng)通電導(dǎo)線放置方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，不受磁場(chǎng)力作用，所以選項(xiàng)b也是錯(cuò)誤的；在磁場(chǎng)場(chǎng)源穩(wěn)定的情況下，磁場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度(包括大小和方向)都是確定的，與放入該點(diǎn)的檢驗(yàn)電流、導(dǎo)線長(zhǎng)度無(wú)關(guān)、故選項(xiàng)c正確；磁場(chǎng)力的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不是同一個(gè)方向，而是滿足垂直關(guān)系，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。答案c(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度b是反映磁場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量，是采用比值的方法來(lái)定義的，該公式是定義式而不是決定式；磁場(chǎng)中各處的b值是確定的，與放入該點(diǎn)的檢驗(yàn)電流的大小、方向等無(wú)關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明：磁場(chǎng)力的方向是與磁場(chǎng)方向相互垂直的，在這一點(diǎn)上磁場(chǎng)與電場(chǎng)是不一樣的。(2)在定義式b中，通電導(dǎo)線必須垂直于磁場(chǎng)方向放置，因?yàn)檠夭煌较蚍胖脤?dǎo)線時(shí)，同一導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力不相等。(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式也適用于非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，這時(shí)l應(yīng)很短很短，il稱為“電流元”，相當(dāng)于靜電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度公式e中的“試探電荷”。(4)磁感應(yīng)強(qiáng)度b是用比值法定義的物理量，其大小只取決于磁場(chǎng)本身的性質(zhì)，與f、i、l無(wú)關(guān)，與磁場(chǎng)中有沒(méi)有通電導(dǎo)線無(wú)關(guān)。即 學(xué) 即 練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)榱鉩通電導(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，與放不放入通電導(dǎo)線無(wú)關(guān)。答案d1關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，正確的說(shuō)法是()a根據(jù)定義，磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b的方向與導(dǎo)線放置的方向有關(guān)bb是矢量，方向與f的方向一致cb是矢量，方向與小磁針在該點(diǎn)靜止時(shí)s極所指的方向相反d在確定的磁場(chǎng)中，某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與該點(diǎn)是否放小磁針有關(guān)解析磁感應(yīng)強(qiáng)度b由磁場(chǎng)本身性質(zhì)決定，與放入的通電導(dǎo)線無(wú)關(guān)，b為矢量，與f方向垂直。答案c2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()a b c d解析由b或fbil知：勻強(qiáng)磁場(chǎng)中b恒定不變，故正確，錯(cuò)誤；b、l一定時(shí)，f與i成正比，故正確，錯(cuò)誤，故選項(xiàng)b正確。答案b3先后在磁場(chǎng)中a、b兩點(diǎn)引入長(zhǎng)度相等的短直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直。如圖2所示，圖中a、b兩圖線分別表示在磁場(chǎng)中a、b兩點(diǎn)導(dǎo)線所受的力f與通過(guò)導(dǎo)線的電流i的關(guān)系。下列說(shuō)法中正確的是()圖2aa、b兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相等ba點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度ca點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度小于b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度d無(wú)法比較磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小解析導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力fbil。對(duì)于題圖給出的fi圖線，直線的斜率kbl，由題圖可知kakb，又因a、b兩處導(dǎo)線的長(zhǎng)度l相同，故a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，故選項(xiàng)b正確。答案b4由磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式b可知，下列說(shuō)法正確的是()a磁感應(yīng)強(qiáng)度b與磁場(chǎng)f成正比，與電流元il成反比b同一段通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向放置在不同磁場(chǎng)中，所受的磁場(chǎng)力f與磁感應(yīng)強(qiáng)度b成反比c公式b適用于任何磁場(chǎng)d只需要滿足i很小的條件時(shí)，b對(duì)非勻強(qiáng)磁場(chǎng)也適用解析某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向由磁場(chǎng)本身的性質(zhì)決定，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與磁場(chǎng)中有無(wú)通電導(dǎo)線及通電導(dǎo)線所通入的電流大小、所受的磁場(chǎng)力的大小都沒(méi)有關(guān)系，所以不能認(rèn)為b與f成正比，與il成反比，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；由b得fbil，在il相同時(shí)，f與b成正比，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式b，對(duì)任何磁場(chǎng)都適用，但是對(duì)于非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，定義式中的l應(yīng)取得很短，i應(yīng)很小，選項(xiàng)d錯(cuò)誤，c正確。答案c5如圖3所示，直導(dǎo)線處于足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，與磁場(chǎng)方向成30角，導(dǎo)線中通過(guò)的電流為i，為了增大導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力，可采取的辦法是()圖3a減小電流ib減小直導(dǎo)線的長(zhǎng)度c使導(dǎo)線在紙面內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)30角d使導(dǎo)線在紙面內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)60角解析在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中fil，可知選項(xiàng)a、b錯(cuò)誤；當(dāng)導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向時(shí)受到的磁場(chǎng)力最大，當(dāng)導(dǎo)線平行于磁場(chǎng)方向時(shí)受到的磁場(chǎng)力最小(為零)，故選項(xiàng)c錯(cuò)誤，d正確。答案d1根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式b，下列說(shuō)法中正確的是()a在磁場(chǎng)中某確定位置，b與f成正比，與i、l的乘積成反比b一小段通電直導(dǎo)線在空間某處受到的磁場(chǎng)力f0，那么該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度b一定為零c磁場(chǎng)中某處磁感應(yīng)強(qiáng)度b的方向跟電流在該處受到的磁場(chǎng)力f的方向相同d一小段通電直導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度b為零的位置，那么它受到的磁場(chǎng)力f一定為零解析 磁感應(yīng)強(qiáng)度是表征磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量，在磁場(chǎng)中確定的某點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度是一個(gè)確定的值，它由磁場(chǎng)本身決定，與磁場(chǎng)中是否有通電導(dǎo)線、導(dǎo)線的長(zhǎng)度、電流的大小及磁場(chǎng)力的大小均無(wú)關(guān)，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；若電流方向與磁場(chǎng)方向在一條直線上，則通電導(dǎo)線將不受磁場(chǎng)力作用，因此，在磁場(chǎng)中某處通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力為零，并不能說(shuō)明該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力方向垂直于磁場(chǎng)方向和電流方向所決定的平面，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；通電導(dǎo)線處在一個(gè)沒(méi)有磁場(chǎng)的空間，當(dāng)然不受磁場(chǎng)力的作用，選項(xiàng)d正確。答案d2一段電流元放在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的四個(gè)位置，如各選項(xiàng)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()a b c d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、。答案b3有一小段通電導(dǎo)線，長(zhǎng)為1 cm，電流為5 a，把它置于磁場(chǎng)中某點(diǎn)，受到的磁場(chǎng)力為0.1 n，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b一定是()ab2 t bb2 tcb2 t d以上情況都有可能解析如果通電導(dǎo)線是垂直磁場(chǎng)方向放置的，此時(shí)所受磁場(chǎng)力最大f0.1 n。則該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為b t2 t。如果通電導(dǎo)線不是垂直磁場(chǎng)方向放置的，則受到的磁場(chǎng)力小于垂直放置時(shí)的受力，垂直放置時(shí)受力將大于0.1 n，由定義式可知，b將大于2 t，應(yīng)選c。答案c4將長(zhǎng)為10 cm的通電直導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線中的電流為3.0 a，受到的磁場(chǎng)力為1.5103 n，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小為()a5.0103 t b5.0102 tc5.0101 t d5.0 t解析依題意，l10 cm0.1 m，i3.0 a，f1.5103 n，所以b t5.0103 t，選項(xiàng)a正確。答案a5(2018寧波十校聯(lián)考)如圖1所示，無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)線均通以恒定電流i，直線部分和坐標(biāo)軸接近重合，彎曲部分是以坐標(biāo)原點(diǎn)o為圓心的相同半徑的一段圓弧，已知直線部分在原點(diǎn)o處不形成磁場(chǎng)，則下列選項(xiàng)中o處磁感應(yīng)強(qiáng)度和圖中o處磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的是()圖1解析由安培定則可知，題圖中兩段圓弧導(dǎo)線在o點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同，方向都垂直于紙面向里。a圖中，第二、四象限中的圓弧導(dǎo)線在o點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同，方向相反，第一、三象限中的圓弧導(dǎo)線在o點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同，方向均為垂直于紙面向里，a正確；同理分析，其他選項(xiàng)均錯(cuò)誤。答案a6.如圖2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2a7 tb1 tc5 td大于3 t小于4 t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。答案c7現(xiàn)有一根長(zhǎng)5 m的通電導(dǎo)線，電流為0.5 a，把它置于垂直磁場(chǎng)中某點(diǎn)時(shí)，受磁場(chǎng)力10 n，若想使受到的磁場(chǎng)力變?yōu)?0 n，長(zhǎng)度不變，在磁場(chǎng)中位置不變，電流應(yīng)變?yōu)槎嗌?)a1 a b0.5 a c5 a d50 a解析由公式fbil，得b4 t，i1 a答案a8關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度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，f1 n，則b一定等于1 t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。答案a9.在實(shí)驗(yàn)精確度要求不高的情況下，可利用羅盤(pán)來(lái)測(cè)量電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，具體做法是：在一根南北方向放置的直導(dǎo)線的正下方10 cm處放一羅盤(pán)，導(dǎo)線沒(méi)有通電時(shí)羅盤(pán)的指針(小磁針的n極)指向北方；當(dāng)給導(dǎo)線通入電流時(shí)，發(fā)現(xiàn)羅盤(pán)的指針偏轉(zhuǎn)一定角度，根據(jù)偏轉(zhuǎn)角度即可測(cè)定電流磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度?，F(xiàn)已測(cè)出此地的地磁場(chǎng)水平分量b5.0105t，通電后羅盤(pán)指針停在北偏東60的位置，如圖3所示。由此測(cè)出該通電直導(dǎo)線在其正下方10 cm處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()圖3a5.0105 t b1.0104 tc8.66105 t d7.07105 t解析將羅盤(pán)放在通電直導(dǎo)線下方，羅盤(pán)靜止時(shí)羅盤(pán)指針?biāo)阜较驗(yàn)樵撎幍暮洗艌?chǎng)方向，如圖，所以電流在該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b1btan ，代入數(shù)據(jù)得：b18.66105 t。c正確。答案c10(2017杭州教學(xué)質(zhì)量檢測(cè))如圖4所示，四根長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線處于同一平面內(nèi)，它們的電流大小關(guān)系是i1i2i3i4。下列做法中一定可以增大正方形abcd的中心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的是()圖4a增大i1 b增大i2c使i3反向 d使i4反向答案b11一根導(dǎo)線長(zhǎng)0.2 m，通過(guò)3 a的電流，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中某處受到的最大磁場(chǎng)力是6102 n，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小是_ t；如果該導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流都減小一半，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是_ t，導(dǎo)線受到的最大磁場(chǎng)力是_ n。解析該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度b0.1 t；該導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流都減小一半時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，導(dǎo)線受到的最大磁場(chǎng)力filb1.5102 n。答案0.10.11.510212在磁場(chǎng)中放入一通電導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直，導(dǎo)線長(zhǎng)為1 cm，電流為0.5 a，所受的磁場(chǎng)力5104 n。求：(1)該位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度多大？(2)若將該電流撤去，該位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度又是多大？(3)若將通電導(dǎo)線跟磁場(chǎng)平行放置，該導(dǎo)體所受磁場(chǎng)力多大？解析(1)由b，得b t0.1 t。(2)該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，b0.1 t。(3) 導(dǎo)線跟磁場(chǎng)平行放置時(shí)，不受磁場(chǎng)力，f0。答案(1)0.1 t(2)0.1 t(3)0