高中物理人教版1第三章磁場第2節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度（全國一等獎）

第三章磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度學(xué)案【教學(xué)目標(biāo)】1．理解和掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和大小、單位。2．能用磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。重點(diǎn)：磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的建立難點(diǎn)：磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的建立【自主預(yù)習(xí)】1．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向方向規(guī)定：小磁針靜止時(shí)所指的方向，也即小磁針在磁場中的受力方向．2．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。?1)電流元：在物理學(xué)上把很短一段通電導(dǎo)線中的與的乘積兒叫做電流元．(2)勻強(qiáng)磁場：磁感應(yīng)強(qiáng)度的和方向處處相同的磁場．(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線受到的安培力F跟電流J和導(dǎo)線長度L的乘積IL的，用B表示．(4)定義式：B=．(5)單位：特斯拉，簡稱特，符號T．【典型例題】一、磁感應(yīng)強(qiáng)度B的定義【例1】由定義式B＝eq\f(F,IL)可知，磁場中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小()A．隨IL的乘積的增大而減小B．隨F的增大而增大C．與F成正比，與IL成反比D．與F及IL無關(guān)，由F和IL的比值確定二、與磁感應(yīng)強(qiáng)度相關(guān)的計(jì)算【例2】有一小段通電導(dǎo)線，長為1cm，電流強(qiáng)度為5A，把它置于磁場中某點(diǎn)，受到的磁場力為N，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定是()A．B＝2TB．B≤2TC．B≥2TD．以上情況都有可能三、磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義【例3】在磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式B＝eq\f(F,IL)中，有關(guān)各物理量間的關(guān)系，下列說法中正確的是()A．B由F、I和L決定B．F由B、I和L決定C．I由B、F和L決定D．L由B、F和I決定四、磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解【例4】有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度的下列說法中，正確的是()A．磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來表示磁場強(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．若有一小段長為L，通以電流為I的導(dǎo)體，在磁場中某處受到的磁場力為F，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小一定是eq\f(F,IL)D．由定義式B＝eq\f(F,IL)可知，電流強(qiáng)度I越大，導(dǎo)線L越長，某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就越小【例5】下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和電場強(qiáng)度的方向的說法，正確的是()A．電場強(qiáng)度的方向與電荷所受的電場力的方向相同B．電場強(qiáng)度的方向與正電荷所受的電場力的方向相同C．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與小磁針N極所受磁場力的方向相同D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與小磁針靜止時(shí)N極所指的方向相同【課后練習(xí)】1.下列說法中正確的是()A．電荷在某處不受靜電力的作用，則該處的電場強(qiáng)度為零B．一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力的作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C．把一個(gè)試探電荷放在電場中的某點(diǎn)，它受到的靜電力與所帶電荷量的比值表示該點(diǎn)電場的強(qiáng)弱D．把一小段通電導(dǎo)線放在磁場中某處，它受到的磁場力與該小段通電導(dǎo)線的長度和電流的乘積的比值表示該處磁場的強(qiáng)弱2．把小磁針N極向東置于地磁場中，放手后小磁針將(從上向下看)()A．順時(shí)針轉(zhuǎn)B．逆時(shí)針轉(zhuǎn)C．不動D．無法判定3．下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的說法中，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)所受磁場力的方向B．小磁針N極受磁場力的方向就是該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向C．垂直于磁場放置的通電導(dǎo)線的受力方向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向4.下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的說法正確的是()A．通電導(dǎo)線受磁場力大的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大B．通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度大的地方受力一定大C．放在勻強(qiáng)磁場中各處的通電導(dǎo)線，受力大小和方向處處相同D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向跟放在磁場中的通電導(dǎo)線受力的大小和方向無關(guān)5．有檢驗(yàn)電流元長1cm，并通以1A的電流，把它垂直于磁場方向放于磁場中的某點(diǎn)時(shí)，受到的磁場力為N，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為()A．10TB．5TC．2TD．T6．停在十層的電梯底板上放有兩塊相同的條形磁鐵，磁鐵的極性如圖2所示．開始時(shí)兩塊磁鐵在電梯底板上處于靜止?fàn)顟B(tài)()A．若電梯突然向下開動(磁鐵與底板始終相互接觸)，并停在一層，最后兩塊磁鐵可能已碰在一起B(yǎng)．若電梯突然向下開動(磁鐵與底板始終相互接觸)，并停在一層，最后兩塊磁鐵一定仍在原來位置C．若電梯突然向上開動，并停在二十層，最后兩塊磁鐵可能已碰在一起D．若電梯突然向上開動，并停在二十層，最后兩塊磁鐵一定仍在原來位置7．在磁場中的同一位置，先后引入長度相等的直導(dǎo)線a和b，a、b導(dǎo)線的方向均與磁場方向垂直，但兩導(dǎo)線中的電流不同，因此所受到的力也不相同．下圖中的幾幅圖象表現(xiàn)的是導(dǎo)線所受到的力F與通過導(dǎo)線的電流I的關(guān)系．a(chǎn)、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)．下列四幅圖中正確的是()8．關(guān)于場的認(rèn)識正確的是()A．萬有引力場中力的方向和電場中電荷受力方向是相同的B．電場中力的方向不但與電場線的方向有關(guān)，還與受力電荷電性有關(guān)C．磁場中受力的物體有磁體(N、S極受力不同)、運(yùn)動電荷和電流，受力方向比較復(fù)雜D．磁場的方向研究依據(jù)小磁針N極確定，大小利用電流元受力情況來確定9.先后在磁場中A、B兩點(diǎn)引入長度相等的短直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁場方向垂直，如圖3所示，圖中a、b兩圖線分別表示在磁場中A、B兩點(diǎn)導(dǎo)線所受的力F與通過導(dǎo)線的電流I的關(guān)系．下列說法中正確的是()A．A、B兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相等B．A點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度C．A點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度D．無法比較磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小10.兩根通電的長直導(dǎo)線平行放置，電流分別為I1和I2，電流的方向如圖4所示．在與導(dǎo)線垂直的平面上有a、b、c、d四點(diǎn)，其中a、b在導(dǎo)線橫截面連線的延長線上，c、d在導(dǎo)線橫截面連線的垂直平分線上．導(dǎo)體中的電流在這四點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的是()A．a(chǎn)點(diǎn)B．b點(diǎn)C．c點(diǎn)D．d點(diǎn)11.如圖1所示，一根長為L的細(xì)鋁棒用兩個(gè)勁度系數(shù)為k的彈簧水平地懸吊在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于紙面向里，當(dāng)棒中通以向右的電流I時(shí)，彈簧縮短Δx，若通以向左的電流，也是大小等于I時(shí)，彈簧伸長Δx，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B值為()\f(kΔx,IL)\f(2kΔx,IL)\f(kIL,Δx)\f(2IL,kΔx)12．某地地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大約是×10－5T．一根長為500m的電線，電流為10A，該導(dǎo)線受到的最大磁場力是多少？13．磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量，它可以分解為幾個(gè)分量．(1)如果北半球某處地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，與水平方向的夾角為θ，那么該處地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平分量和豎直分量各為多大？(2)如果地理南、北極和地磁北、南極是重合的，那么在赤道上空磁場的豎直分量是多大？在極地上空地磁場的水平分量是多大？14．如圖5所示，豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，用兩條豎直線懸吊一水平通電直導(dǎo)線，導(dǎo)線長為L，質(zhì)量為m，通入電流I后，懸線偏離豎直方向θ角保持靜止，已知導(dǎo)線受的磁場力方向水平，求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度．.答案：例1.答案D解析磁場中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是由形成磁場的磁體或電流的強(qiáng)度與分布情況決定的，與放入其中的電流元無關(guān)，電流元所起的作用僅僅是對磁場進(jìn)行探測，從而確定該點(diǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，因此本題答案為D.例2.答案C解析本題考查磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，應(yīng)知道磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式中的電流是垂直于磁場方向的電流．如果通電導(dǎo)線是垂直磁場方向放置的，此時(shí)所受磁場力最大F＝N，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝eq\f(F,IL)＝eq\f,5×T＝2T如果通電導(dǎo)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(shí)的受力，垂直放置時(shí)的受力將大于N，由定義式可知，B將大于等于2T.例3.解析磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場中某點(diǎn)的固有性質(zhì)，與放入什么樣的導(dǎo)線無關(guān)，電流是由導(dǎo)線的電阻和導(dǎo)線兩端的電壓決定的，而導(dǎo)線長度更是與磁場沒有關(guān)系，在放入磁場前就確定了．答案B例4.解析磁感應(yīng)強(qiáng)度的引入目的就是用來描述磁場強(qiáng)弱，因此選項(xiàng)A是正確的；磁感應(yīng)強(qiáng)度是與電流I和導(dǎo)線長度L無關(guān)的物理量，且B＝eq\f(F,IL)中的B、F、L相互垂直，所以選項(xiàng)B、C、D皆是錯(cuò)誤的．答案A例5.答案BCD解析電場強(qiáng)度的方向就是正電荷受的電場力的方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是小磁針N極受力的方向．課后練習(xí)1.答案AC解析把電荷放入某處，如果電荷沒有受到靜電力的作用，則該處不存在電場或該處的電場強(qiáng)度為零，故A對；把通電直導(dǎo)線放入某處，如果放置不合適，即使有磁場存在，通電直導(dǎo)線也不受磁場力的作用，故B錯(cuò)；由電場強(qiáng)度的定義式E＝eq\f(F,q)知，電場強(qiáng)度等于試探電荷受到的靜電力F與所帶電荷量q的比值，故C對；磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式B＝eq\f(F,IL)的成立是有條件的，即通電導(dǎo)線與磁場方向垂直，否則該定義式不成立，故D錯(cuò)．3.答案BD解析磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向表示該點(diǎn)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(yīng)強(qiáng)度和磁場方向．4.答案D解析因?yàn)榇艌鲋心滁c(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向由磁場本身決定，與通電導(dǎo)線的受力及方向都無關(guān)，所以A選項(xiàng)錯(cuò)，D選項(xiàng)正確．因?yàn)橥妼?dǎo)線在磁場中受力的大小不僅與磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，而且與通電導(dǎo)線的取向有關(guān)，故B選項(xiàng)錯(cuò)．對C選項(xiàng)雖然勻強(qiáng)磁場中磁感應(yīng)強(qiáng)度處處相等，但當(dāng)導(dǎo)線在各個(gè)位置的方向不同時(shí)，導(dǎo)線所受安培力是不相同的(導(dǎo)線與磁場垂直時(shí)受安培力最大，與磁場平行時(shí)受安培力為零)，而C選項(xiàng)中沒有說明導(dǎo)線在各個(gè)位置的取向是否相同，所以C選項(xiàng)錯(cuò)．5.答案A解析根據(jù)F＝BIL，B＝eq\f(F,IL)＝eq\f,1×10－2)T＝10T.6.答案AC解析兩塊磁鐵原來靜止，則磁鐵所受靜摩擦力大于或等于磁鐵間的吸引力，當(dāng)電梯突然向下開動，由于失重，最大靜摩擦力會減小，當(dāng)最大靜摩擦力減小到小于磁鐵間的吸引力時(shí)，兩磁鐵會相互靠近而碰在一起，故A對B錯(cuò)；若電梯向上開動，當(dāng)電梯在最后減速運(yùn)動時(shí)，磁鐵同樣處于失重狀態(tài)，故C對D錯(cuò)．7.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中的同一點(diǎn)，并且電流方向都與磁場方向垂直．由于磁場方向是不變的，故導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度是確定的．根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式，當(dāng)L確定時(shí)，F(xiàn)∝I時(shí)，則F—I圖象應(yīng)是過原點(diǎn)的一條直線，故C對．8.答案BCD解析正電荷受力方向與電場方向相同，負(fù)電荷受力方向與電場方向相反，A錯(cuò)B對；磁場對電流或運(yùn)動電荷的作用力方向與電流方向或電荷運(yùn)動方向有關(guān)，C、D對．9.答案B10.答案AB11.答案A解析設(shè)不通電時(shí)，彈簧長為x，則通向右的電流時(shí)，有k(x－Δx)＝mg－BIL.通向左的電流時(shí)，有k(x＋Δx)＝mg＋BIl.解得B＝eq\f(kΔx,IL).12.答案N解析電流處在地磁場中，根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，只有電流與磁場垂直時(shí)，所受的磁場力最大．由公式B＝eq\f(F,I