人教版選修31 第三章第2節(jié) 磁感應強度 學案.doc

第2節(jié)磁感應強度研究學考明確要求知識內(nèi)容磁感應強度考試要求學考c選考c基本要求1.了解磁感應強度的概念，知道磁感應強度方向的規(guī)定、定義式和單位。2了解影響通電導線受力的因素。3知道公式filb或b的適用范圍，并會用來進行簡單的計算。發(fā)展要求由公式b進一步理解物理量的比值定義法。基 礎 梳 理1磁感應強度：描述磁場強弱和方向的物理量。2方向：小磁針靜止時n極所指的方向規(guī)定為該點的磁感應強度的方向，簡稱為磁場的方向。3磁場方向的幾種判斷方法(1)磁感應強度的方向；(2)小磁針n極受力的方向；(3)小磁針靜止時n極的指向。4小磁針在磁場中靜止時所受合力為零，即n極與s極所受磁場力平衡，故描述磁場方向時應表述為小磁針n極的受力方向或靜止時n極所指的方向，而不能說成是小磁針的受力方向。典 例 精 析【例1】 下列說法正確的()a磁場中任一點的磁場方向，規(guī)定為小磁針在磁場中所受磁場力的方向b磁場中任一點的磁場方向，規(guī)定為小磁針在磁場中北極所受磁場力的方向c磁場中任一點的磁場方向規(guī)定為小磁針在磁場中南極所受磁場力方向d磁場中任一點的磁場方向規(guī)定為小磁針在磁場中受磁場力轉動的方向解析磁場中任一點的磁場方向，規(guī)定為小磁針在磁場中北極所受磁場力的方向，故b正確。答案b(1)磁感應強度方向和小磁針n極所受磁場力的方向相同。(2)磁場中某點磁感應強度的大小和方向是確定的，與小磁針存在與否無關。即 學 即 練1下列關于磁感應強度的方向的說法中，正確的是()a某處磁感應強度的方向就是一小段通電導體放在該處時所受磁場力的方向b小磁針n極的方向就是該處磁感應強度的方向c垂直于磁場放置的通電導線的受力方向就是磁感應強度的方向d磁場中某點的磁感應強度的方向就是該點的磁場方向解析磁場中某點磁感應強度的方向表示該點的磁場的方向，磁場方向也就是小磁針n極受力的方向。但電流受力的方向不代表磁感應強度和磁場方向。答案d基 礎 梳 理1在物理學中，把很短一段通電導線中的電流i與導線長度l的乘積il叫做電流元。2探究實驗(1)如圖1，三塊相同的蹄形磁鐵并列放在桌上，可以認為磁極間的磁場是均勻的，直導線的方向與磁感應強度的方向垂直。圖1(2)有電流通過時導線將擺動一個角度，通過擺動角度的大小可以比較導線受力的大小。(3)大量的實驗事實證明，通電導線與磁場方向垂直時，它受力的大小與導線的長度l成正比，又與導線中的電流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)，它與導線的長度和電流的大小無關(填“有關”或者“無關”)。3磁感應強度的大小(1)一個電流元垂直放入磁場中的某點，電流元受到的磁場力f與該電流元il的比值，叫做磁感應強度。(2)定義式：b。(3)單位：特斯拉，簡稱特，符號是t。典 例 精 析【例2】 下列說法中正確的是()a磁場中某一點的磁感應強度可以這樣測定：一小段通電導線放在該點時受到的磁場力f與該導線的長度l、通過的電流i乘積的比值，即bb通電導線在某點不受磁場力的作用，則該點的磁感應強度一定為零c磁感應強度b只是定義式，它的大小取決于場源以及在磁場中的位置，而與f、i、l以及通電導線在磁場中的方向無關d通電導線所受磁場力的方向就是磁場的方向解析根據(jù)磁感應強度的定義，通電導線應為“在磁場中垂直于磁場方向的通電直導線”，只有在這個方向上導線所處的磁感應強度才為磁場力f與電流元il的比值，故選項a是錯誤的；當通電導線放置方向與磁場方向平行時，不受磁場力作用，所以選項b也是錯誤的；在磁場場源穩(wěn)定的情況下，磁場內(nèi)各點的磁感應強度(包括大小和方向)都是確定的，與放入該點的檢驗電流、導線長度無關、故選項c正確；磁場力的方向與磁感應強度的方向不是同一個方向，而是滿足垂直關系，選項d錯誤。答案c(1)磁感應強度b是反映磁場力的性質(zhì)的物理量，是采用比值的方法來定義的，該公式是定義式而不是決定式；磁場中各處的b值是確定的，與放入該點的檢驗電流的大小、方向等無關。實驗表明：磁場力的方向是與磁場方向相互垂直的，在這一點上磁場與電場是不一樣的。(2)在定義式b中，通電導線必須垂直于磁場方向放置，因為沿不同方向放置導線時，同一導線受到的磁場力不相等。(3)磁感應強度的定義式也適用于非勻強磁場，這時l應很短很短，il稱為“電流元”，相當于靜電場中電場強度公式e中的“試探電荷”。(4)磁感應強度b是用比值法定義的物理量，其大小只取決于磁場本身的性質(zhì)，與f、i、l無關，與磁場中有沒有通電導線無關。即 學 即 練2關于磁感應強度，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通電導線放在磁場中某點，該點就有磁感應強度，如果將通電導線拿走，該點的磁感應強度就變?yōu)榱鉩通電導線所受磁場力不為零的地方一定存在磁場，通電導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強度由磁場本身決定解析磁感應強度b只是一個定義式，而不是決定式；磁感應強度b是由磁場本身的性質(zhì)決定的，與放不放入通電導線無關。答案d1關于磁感應強度，正確的說法是()a根據(jù)定義，磁場中某點的磁感應強度b的方向與導線放置的方向有關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靜止時s極所指的方向相反d在確定的磁場中，某點的磁感應強度方向與該點是否放小磁針有關解析磁感應強度b由磁場本身性質(zhì)決定，與放入的通電導線無關，b為矢量，與f方向垂直。答案c2將一小段通電直導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系的是()a b c d解析由b或fbil知：勻強磁場中b恒定不變，故正確，錯誤；b、l一定時，f與i成正比，故正確，錯誤，故選項b正確。答案b3先后在磁場中a、b兩點引入長度相等的短直導線，導線與磁場方向垂直。如圖2所示，圖中a、b兩圖線分別表示在磁場中a、b兩點導線所受的力f與通過導線的電流i的關系。下列說法中正確的是()圖2aa、b兩點磁感應強度相等ba點的磁感應強度大于b點的磁感應強度ca點的磁感應強度小于b點的磁感應強度d無法比較磁感應強度的大小解析導線受到的磁場力fbil。對于題圖給出的fi圖線，直線的斜率kbl，由題圖可知kakb，又因a、b兩處導線的長度l相同，故a點的磁感應強度大于b點的磁感應強度，故選項b正確。答案b4由磁感應強度的定義式b可知，下列說法正確的是()a磁感應強度b與磁場f成正比，與電流元il成反比b同一段通電導線垂直于磁場方向放置在不同磁場中，所受的磁場力f與磁感應強度b成反比c公式b適用于任何磁場d只需要滿足i很小的條件時，b對非勻強磁場也適用解析某點的磁感應強度的大小和方向由磁場本身的性質(zhì)決定，磁感應強度的大小與磁場中有無通電導線及通電導線所通入的電流大小、所受的磁場力的大小都沒有關系，所以不能認為b與f成正比，與il成反比，選項a錯誤；由b得fbil，在il相同時，f與b成正比，選項b錯誤；磁感應強度的定義式b，對任何磁場都適用，但是對于非勻強磁場，定義式中的l應取得很短，i應很小，選項d錯誤，c正確。答案c5如圖3所示，直導線處于足夠大的勻強磁場中，與磁場方向成30角，導線中通過的電流為i，為了增大導線所受的磁場力，可采取的辦法是()圖3a減小電流ib減小直導線的長度c使導線在紙面內(nèi)順時針轉30角d使導線在紙面內(nèi)逆時針轉60角解析在勻強磁場中fil，可知選項a、b錯誤；當導線垂直于磁場方向時受到的磁場力最大，當導線平行于磁場方向時受到的磁場力最小(為零)，故選項c錯誤，d正確。答案d1根據(jù)磁感應強度的定義式b，下列說法中正確的是()a在磁場中某確定位置，b與f成正比，與i、l的乘積成反比b一小段通電直導線在空間某處受到的磁場力f0，那么該處的磁感應強度b一定為零c磁場中某處磁感應強度b的方向跟電流在該處受到的磁場力f的方向相同d一小段通電直導線放在磁感應強度b為零的位置，那么它受到的磁場力f一定為零解析 磁感應強度是表征磁場強弱的物理量，在磁場中確定的某點，磁感應強度是一個確定的值，它由磁場本身決定，與磁場中是否有通電導線、導線的長度、電流的大小及磁場力的大小均無關，選項a錯誤；若電流方向與磁場方向在一條直線上，則通電導線將不受磁場力作用，因此，在磁場中某處通電導線受到的磁場力為零，并不能說明該處的磁感應強度為零，選項b錯誤；通電導線受到的磁場力方向垂直于磁場方向和電流方向所決定的平面，選項c錯誤；通電導線處在一個沒有磁場的空間，當然不受磁場力的作用，選項d正確。答案d2一段電流元放在同一勻強磁場中的四個位置，如各選項所示，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強度b的是()a b c d解析當通電導線垂直于磁場方向時，可用表示b。故選、。答案b3有一小段通電導線，長為1 cm，電流為5 a，把它置于磁場中某點，受到的磁場力為0.1 n，則該點的磁感應強度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線是垂直磁場方向放置的，此時所受磁場力最大f0.1 n。則該點磁感應強度為b t2 t。如果通電導線不是垂直磁場方向放置的，則受到的磁場力小于垂直放置時的受力，垂直放置時受力將大于0.1 n，由定義式可知，b將大于2 t，應選c。答案c4將長為10 cm的通電直導線垂直于磁場方向放入勻強磁場中，導線中的電流為3.0 a，受到的磁場力為1.5103 n，則該處的磁感應強度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a正確。答案a5(2018寧波十校聯(lián)考)如圖1所示，無限長導線均通以恒定電流i，直線部分和坐標軸接近重合，彎曲部分是以坐標原點o為圓心的相同半徑的一段圓弧，已知直線部分在原點o處不形成磁場，則下列選項中o處磁感應強度和圖中o處磁感應強度相同的是()圖1解析由安培定則可知，題圖中兩段圓弧導線在o點產(chǎn)生的磁感應強度大小相同，方向都垂直于紙面向里。a圖中，第二、四象限中的圓弧導線在o點產(chǎn)生的磁感應強度大小相同，方向相反，第一、三象限中的圓弧導線在o點產(chǎn)生的磁感應強度大小相同，方向均為垂直于紙面向里，a正確；同理分析，其他選項均錯誤。答案a6.如圖2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點的磁感應強度大小為()圖2a7 tb1 tc5 td大于3 t小于4 t解析磁感應強度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5 m的通電導線，電流為0.5 a，把它置于垂直磁場中某點時，受磁場力10 n，若想使受到的磁場力變?yōu)?0 n，長度不變，在磁場中位置不變，電流應變?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關于磁感應強度b、電流i、導線長l和導線所受磁場力f的關系，下列說法中正確的是()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垂直，故只有a正確。答案a9.在實驗精確度要求不高的情況下，可利用羅盤來測量電流產(chǎn)生磁場的磁感應強度，具體做法是：在一根南北方向放置的直導線的正下方10 cm處放一羅盤，導線沒有通電時羅盤的指針(小磁針的n極)指向北方；當給導線通入電流時，發(fā)現(xiàn)羅盤的指針偏轉一定角度，根據(jù)偏轉角度即可測定電流磁場的磁感應強度。現(xiàn)已測出此地的地磁場水平分量b5.0105t，通電后羅盤指針停在北偏東60的位置，如圖3所示。由此測出該通電直導線在其正下方10 cm處產(chǎn)生磁場的磁感應強度大小為()圖3a5.0105 t b1.0104 tc8.66105 t d7.07105 t解析將羅盤放在通電直導線下方，羅盤靜止時羅盤指針所指方向為該處的合磁場方向，如圖，所以電流在該處的磁感應強度為b1btan ，代入數(shù)據(jù)得：b18.66105 t。c正確。答案c10(2017杭州教學質(zhì)量檢測)如圖4所示，四根長直絕緣導線處于同一平面內(nèi)，它們的電流大小關系是i1i2i3i4。下列做法中一定可以增大正方形abcd的中心處的磁感應強度的是()圖4a增大i1 b增大i2c使i3反向 d使i4反向答案b11一根導線長0.2 m，通過3 a的電流，在勻強磁場中某處受到的最大磁場力是6102 n，則該處的磁感應強度b的大小是_ t；如果該導線的長度和電流都減小一半，則該處的磁感應強度的大小是_ t，導線受到的最大磁場力是_ n。解析該處的磁感應強度b0.1 t；該導線的長度和電流都減小一半時，磁感應強度不變，導線受到的最大磁場力filb1.5102 n。答案0.10.11.510212在磁場中放入一通電導線，導線與磁場垂直，導線長為1 cm，電流為0.5 a，所受的磁場力5104 n。求：(1)該位置的磁感應強度多大？(2)若將該電流撤去，該位置的磁感應強度又是多大？(3)若將通電導線跟磁場平行放置，該導體所受磁場力多大？解析(1)由b，得b t0.1 t。(2)該處的磁感應強度不變，b0.1 t。(3) 導線跟磁場平行放置時，不受磁場力，f0。答案(1)0.1 t(2)0.1 t(3)0