【三维设计】高中物理 第三章第2节 磁感应强度同步导学案（含解析）新人教版选修31(1).doc

第三章第2节 磁感应强度同步导学案（含解析）新人教版选修3-11.磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，其方向为小磁针静止时n极所指的方向。2磁感应强度的定义式为：b，但磁感应强度的大小和方向与受力和电流无关。3磁感应强度是矢量，磁感应强度的运算遵守矢量运算法则。4匀强磁场是指磁感应强度的大小和方向处处都相同的磁场。磁感应强度1磁感应强度描述磁场的强弱和方向的物理量，用符号“b”表示。2磁感应强度的方向物理学上规定：小磁针静止时n极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场的方向。3控制变量法探究影响通电导线受力的因素如图321所示，三块相同的蹄形磁铁，并列放在桌上，直导线所在处的磁场认为是均匀的。(1)保持长度不变，改变电流大小，观察直导线摆动角度大小来比较磁场力大小。(2)保持电流大小不变，改变磁场中导线长度，通过观察直导线摆 图321动角度大小比较磁场力大小。(3)实验结论：直导线与磁场垂直时，它受力大小既与导线的长度l成正比，又与导线中的电流i成正比。4磁感应强度的大小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跟电流i和导线长度l的乘积il的比值叫磁感应强度。5公式b6单位在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，国际符号是t。1 t1。磁场的方向的几种表述方式小磁针在磁场中静止时所受合力为零，即n极与s极所受磁场力平衡。所以磁场方向应描述为小磁针n极受力方向或静止时n极所指的方向，而不能说成是小磁针的受力方向。磁场的方向可有以下四种表述方式：(1)小磁针静止时n极所指的方向，即n极受力的方向。(2)小磁针静止时s极所指的反方向，即s极受力的反方向。(3)磁场的方向就是磁感应强度b的方向。(4)磁感线的切线方向(下节学习)。特别提醒磁场中不同位置的磁感应强度的方向一般不同，描述时一定要指明是哪一点的磁场方向。1磁场中某点磁感应强度的方向就是()a该点的磁场的方向b该点小磁针静止时n极所指方向c该点小磁针n极的受力方向d该点小磁针s极的受力方向解析：磁场方向为小磁针n极受力方向，或者说小磁针静止时n极所指方向，同时磁感应强度方向就是磁场的方向。答案：abc对磁感应强度的理解1.对b的定义式的理解(1)对于定义式b，不能理解为b与f成正比，与il成反比。b由磁场本身决定。(2)用描述磁场强弱时，通电导线必须与磁场方向垂直，因为不垂直时f大小与垂直时不相等。(3)磁感应强度b是矢量，其大小和方向分别表示磁场的强弱和方向，两个磁场叠加时，应采用矢量叠加的方法运算。2磁感应强度与电场强度的比较磁感应强度b电场强度e物理意义描述磁场的性质描述电场的性质定义式共同点都是用比值的形式下定义特点b通电导线与b垂直，b与f、i、l无关e e与f、q无关方向共同点矢量不同点小磁针n极受力方向放入该点正电荷受力方向场的叠加共同点都遵从矢量合成法则不同点合磁感应强度b等于各磁场的b的矢量和合电场强度等于各个电场的电场强度e的矢量和单位1 t1 n/(am)1 v/m1 n/c2下列说法中正确的是()a磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力f与该导线的长度l、通过的电流i乘积的比值，即bb通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零c磁感应强度b只是定义式，它的大小取决于场源以及导线在磁场中的位置，与f、i、l以及通电导线在磁场中的方向无关d通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向解析：根据磁感应强度的定义，通电导线应为“在磁场中垂直于磁场方向的通电导线”，只有在这个方向导线所受磁场力才最大，本题a选项未注明导线放置的方向，所以是错误的。通电导线若放置方向与电流平行时，不受磁场力作用，所以b选项也是错误的。在磁场场源稳定的情况下，磁场内各点的磁感应强度(含大小和方向)都是唯一确定的，与放入的检验通电导线无关，选项c正确。磁场力方向与磁感应强度方向垂直，选项d错误。答案：c对磁感应强度的理解例1由磁感应强度的定义式b可知，下列说法正确的是()a磁感应强度b与磁场力f成正比，方向与f方向相同b同一段通电导线垂直于磁场放在不同磁场中，所受的磁场力f与磁感应强度b成正比c公式b只适用于均强磁场d只要满足l很短，i很小的条件，b对任何磁场都适用审题指导审题时应把握以下两点：(1)磁感应强度b由磁场本身决定。(2)b的定义式适用于任何磁场。解析某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身的性质决定，磁感应强度的大小与磁场中放不放通电导线、放什么样的通电导线及与通电导线所通入的电流大小、通电导线所受的磁场力的大小都没有关系，所以不能认为b与f成正比，且b的方向与f的方向不相同，故a错。由b得到filb，在il相同时，f与b成正比，故b正确。磁感应强度的定义式，对任何磁场都适用，故c错d正确。答案bd借题发挥 磁感应强度由磁场本身决定，与磁场中是否放入通电导线、导线放入的位置无关。用垂直于磁场方向的通电导线所受力的大小来量度磁感应强度。磁感应强度大小的计算例2如图322所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器电流天平，某同学在实验室里，用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度，他测得的数据记录如下所示，请你算出通电螺线管中的磁感应强度b。已知：cd段导线长度：4102m天平平衡时钩码重力：4105n通过导线的电流：0.5 a图322思路点拨解答本题时可按以下思路分析：解析由题意知，i0.5 a，g4105 n，l4102 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fg。由磁感应强度的定义式b得：b t2.0103 t。所以通电螺线管中的磁感应强度为2.0103 t。答案2.0103 t借题发挥 在使用电流天平探究磁场力时，要保持磁感应强度的大小和方向都不变，并使电流方向与磁场方向垂直。在这种情况下得出的公式filb，仅适用于匀强磁场中的通电导体。若导体中电流方向与磁场方向成角时，则filbsin.长10 cm的通电直导线，通过1 a的电流，在磁场强弱、方向都一样的空间(匀强磁场)中某处受到的磁场力为0.4 n，则该磁场的磁感应强度为()a等于4 tb大于或等于4 tc小于或等于4 t d上述说法都错误解析：题目中没有给出导线如何放置，若导线与磁场垂直，则由磁感应强度定义式得出b t4 t。若导线放置时没与磁场垂直，此时受磁场力为0.4 n，若让此导线与磁场垂直时，受的磁场力将大于0.4 n，根据磁感应强度定义式b可知此处磁感应强度将大于4 t。所以本题正确选项为b。答案：b随堂基础巩固1下面单位相当于磁感应强度的是()at/m2 bn/(am)cn/(cm) dwb解析：由b可知，1 t1 n/(am)，故磁感应强度的单位是n/(am)，b正确。答案：b2.如图323所示，可自由转动的小磁针上方有一根长直导线，开始时二者在纸面内平行放置。当导线中通以如图所示电流i时，发现小磁针的n极向里，s极向外，停留在与纸面垂直的位置上。这一现象说明()a小磁针感知到了电流的磁场 图323b小磁针处磁场方向垂直纸面向里c小磁针处磁场方向垂直纸面向外d若把小磁针移走，该处就没有磁场了解析：小磁针可以检验磁场的存在，当导线中通入电流时，在导线的周围就产生了磁场。在小磁针位置处的磁场方向为n极的受力方向，即垂直纸面向里，故a、b正确，c错误；电流的磁场是客观存在的特殊物质，不会随小磁针的移走而消失，只要导线中有电流存在，磁场就会存在，故d不正确。答案：ab3关于磁感应强度，下列说法正确的是()a由b可知，磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线中电流i的减小而增大b由b可知，磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线所受磁场力f的增大而增大c通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度不一定为零d放置在磁场中1 m长的通电导线，通过1 a的电流受到的力为1 n，则该处的磁感应强度就是1 t解析：磁感应强度是反映磁场本身力的特征的物理量，与是否存在通电导线、电流的大小、导线的长度、导线放置方向均无关，通电导线在磁场中垂直磁场放置时所受的力fbil最大，平行放置时所受的力最小，等于零，故c对。答案：c4在磁感应强度b0.8 t的匀强磁场中，一根与磁场方向垂直放置、长度l0.2 m的通电导线中通有i0.4 a的电流，则导线所受磁场力大小为_；若将导线转过90与磁场方向平行时，导线所受磁场力为_，此时磁场的磁感应强度为_。解析：当磁感应强度b与电流i垂直放置的时候，由公式b可知fbil0.80.40.2 n6.4102 n当导线放置方向与磁感应强度的方向平行时，受到的磁场力的大小为零，磁场中某点的磁感应强度的大小和是否放置通电导线以及放置的方向无关，b0.8 t。答案：6.4102 n00.8 t课时跟踪训练(满分50分时间30分钟)一、选择题(本大题共8个小题，每小题4分，共计32分。每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是()a通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大b通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大c放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同d磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关解析：因为磁场中某点的磁感应强度的大小和方向是由磁场本身决定的，与通电导线的受力大小及方向都无关。所以a选项错，d选项正确。因为通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有关，而且与通电导线的取向有关，故b选项错，对c选项虽然匀强磁场中磁感应强度处处相等，但当导线在各个位置放置的方向不同时，磁场力是不相同的(导线与磁场垂直时受磁场力最大，与磁场平行时受磁场力为零)。而c选项中没有说明导线在各个位置的取向是否相同，所以c选项错。答案：d2把长度为l、电流为i都相同的一小段电流元放入某磁场中的a、b两点，电流元在a点受到的磁场力较大，则()aa点的磁感应强度一定大于b点的磁感应强度ba、b两点磁感应强度可能相等ca、b两点磁感应强度一定不相等da点磁感应强度可能小于b点磁感应强度解析：由于电流元方向和磁场方向关系不确定，所以无法比较a、b两点的磁感应强度，故b、d 正确。答案：bd3下列说法中正确的是()a电荷在电场中某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零b一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零c把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱d把一小段通电导线放在磁场中某处，它所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱解析：通电导线在磁场中所受的磁场力与电荷在电场中所受的电场力不同，磁场力的大小与导体放置的方向有关，当导体与磁场方向垂直时磁场力最大，当导体与磁场方向平行时磁场力为零。而只要把电荷放在电场中，电荷就会受到电场力作用，故a、c正确，b、d错误。答案：ac4有一小段通电导线，长为1 cm，电流为5 a，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1 n，则该点的磁感应强度b一定是()ab2 tbb2 tcb2 t d以上情况都有可能解析：本题考查磁感应强度的大小和方向，应知道磁感应强度的定义式中的电流是垂直于磁场方向的电流。如果通电导线是垂直磁场方向放置的，此时所受磁场力最大，f0.1 n，则该点的磁感应强度为：b t2 t。如果通电导线不是垂直磁场方向放置的，则受到的磁场力小于垂直放置时的受力，垂直放置时受力将大于0.1 n，由定义式可知，b将大于2 t，故正确答案为c。答案：c5在匀强磁场中某处p放一个长度为l20 cm、通电电流i0.5 a的直导线，测得它受到的最大磁场力f1.0 n，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场撤走，则p处磁感应强度为()a零b10 t，方向竖直向上c0.1 t，方向竖直向上d10 t，方向肯定不沿竖直方向向上解析：当bi时，通电直导线所受的磁场力有最大值，由b知，b10 t，其方向与力f不共线(而是垂直)，故d正确。答案：d6关于磁感应强度b、电流强度i、导线长度l和电流所受的安培力f的关系，下列说法中正确的是()a在b0处，f一定等于零b在f0处，b一定等于零c在b1 t、i1 a、l1 m时，f一定等于1 nd在i1 a、l1 m、f1 n时，b不一定等于1 t解析：由公式b可知，在b0处，f一定等于零；若i1 a，l1 m，f1 n，由于磁感应强度b和通电导线不一定相互垂直，所以b不一定等于1 t。答案：ad7一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置，如图1所示，已知电流元的电流i、长度l和受力f，则可以用表示磁感应强度b的是()图1解析：只有当通电导线垂直于磁场方向时，才可用表示磁感应强度b，选项b、d均不满足这个条件，a、c正确。答案：ac8把一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，图2中能正确反映各量间关系的是()图2解析：磁感应强度b与f、i、l无关，是由磁场本身的性质决定的，故b对，d错；由fbil可知，在b一定时，f与il成正比，故a错，c对。答案：bc二、非选择题(本题共2小题，共18分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)9(8分)磁场具有能