高中物理人教版選修3-1學(xué)案3-2磁感應(yīng)強(qiáng)度

2磁感應(yīng)強(qiáng)度1．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向物理學(xué)中把小磁針在磁場(chǎng)中靜止時(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．2．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小(1)電流元：在物理學(xué)中，把很短一段通電導(dǎo)線(xiàn)中的電流I與導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度L的乘積IL叫作電流元．(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義：將一個(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跟該電流元IL的比值叫作該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度．(3)定義式：B＝eq\f(F,IL).(4)磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位：在國(guó)際單位制中的單位是特斯拉，簡(jiǎn)稱(chēng)特，符號(hào)為T(mén).由力F、電流I和長(zhǎng)度L的單位決定，1T＝1eq\f(N,A·m)，長(zhǎng)度為1_m的導(dǎo)線(xiàn)通入1_A的電流，垂直放在磁場(chǎng)中，若受到的力為1_N，該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就是1T.物理學(xué)中引入“電流元”這一概念的作用是什么？它具有什么特點(diǎn)？提示：電流元的作用與試探電荷的作用類(lèi)似，是檢驗(yàn)?zāi)滁c(diǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，其特點(diǎn)是：電流足夠小，導(dǎo)線(xiàn)足夠短．考點(diǎn)一對(duì)公式B＝eq\f(F,IL)的正確理解1．在定義式B＝eq\f(F,IL)中，通電導(dǎo)線(xiàn)必須垂直于磁場(chǎng)方向放置．因?yàn)榇艌?chǎng)中某點(diǎn)通電導(dǎo)線(xiàn)受力的大小，除和磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān)以外，還與導(dǎo)線(xiàn)的方向有關(guān)．導(dǎo)線(xiàn)放入磁場(chǎng)中的方向不同，所受磁場(chǎng)力也不相同．通電導(dǎo)線(xiàn)受力為零的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小不一定為零，這可能是電流方向與B的方向在一條直線(xiàn)上造成的．2．研究磁感應(yīng)強(qiáng)度是分步進(jìn)行的，其方向由磁場(chǎng)中小磁針N極所受磁場(chǎng)力方向確定，其大小根據(jù)電流元受力來(lái)計(jì)算．通電導(dǎo)線(xiàn)受力的方向不是磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向．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(chēng)作“電流元”，相當(dāng)于靜電場(chǎng)中的“試探電荷”．4．我們要找的是磁場(chǎng)中某一點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，因此要把電流元放入磁場(chǎng)中某一點(diǎn)，這要求電流元要足夠短．【例1】(多選)由磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式B＝eq\f(F,IL)可知，下列說(shuō)法正確的是()A．磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場(chǎng)力F成正比，方向與F方向相同B．同一段通電導(dǎo)線(xiàn)垂直于磁場(chǎng)放在不同磁場(chǎng)中，所受的磁場(chǎng)力F與磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比C．公式B＝eq\f(F,IL)只適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)D．只要滿(mǎn)足L很短，I很小的條件，B＝eq\f(F,IL)對(duì)任何磁場(chǎng)都適用審題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B由磁場(chǎng)本身決定．(2)B的定義式適用于任何磁場(chǎng)．【答案】BD【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)中放不放通電導(dǎo)線(xiàn)、放什么樣的通電導(dǎo)線(xiàn)及與通電導(dǎo)線(xiàn)所通入的電流大小、通電導(dǎo)線(xiàn)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，且B的方向與F的方向不相同，故A錯(cuò)．由B＝eq\f(F,IL)得到F＝ILB，在IL相同時(shí)，F(xiàn)與B成正比，故B正確．磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式，對(duì)任何磁場(chǎng)都適用，故C錯(cuò)，D正確．總結(jié)提能磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身決定，與磁場(chǎng)中是否放入通電導(dǎo)線(xiàn)、導(dǎo)線(xiàn)放入的位置無(wú)關(guān)．用垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線(xiàn)所受力的大小來(lái)量度磁感應(yīng)強(qiáng)度．下列有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度的說(shuō)法，正確的是(A)A．磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來(lái)表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量B．若有一小段通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)某點(diǎn)不受力的作用，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C．若有一小段長(zhǎng)為L(zhǎng)、通以電流為I的導(dǎo)體，在磁場(chǎng)中某處受到的力為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I越大，導(dǎo)線(xiàn)L越長(zhǎng)，某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就越小解析：磁感應(yīng)強(qiáng)度的引入目的是用來(lái)描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱的，因此選項(xiàng)A正確；通電導(dǎo)線(xiàn)若放置方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，也不受磁場(chǎng)力的作用，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，通電導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)為“在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電直導(dǎo)線(xiàn)”，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在磁場(chǎng)場(chǎng)源穩(wěn)定的情況下，磁場(chǎng)中各點(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(xiàn)無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．考點(diǎn)二電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的對(duì)比磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向絕非通電導(dǎo)線(xiàn)受力方向，實(shí)際上通電導(dǎo)線(xiàn)受力方向永遠(yuǎn)垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向.【例2】如圖所示是實(shí)驗(yàn)室里用來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)力的一種儀器——電流天平，某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室里，用電流天平測(cè)算通電螺線(xiàn)管中的磁感應(yīng)強(qiáng)度，他測(cè)得的數(shù)據(jù)記錄如下所示，請(qǐng)你算出通電螺線(xiàn)管中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.已知：CD段導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度：4×10－2天平平衡時(shí)鉤碼重力：4×10－5N通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)的電流：0.5A解答本題時(shí)可按以下思路分析：【答案】2.0×10－3T【解析】由題意知，I＝0.5A，G＝4×10－5N，L＝4×10－2m．電流天平平衡時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)所受磁場(chǎng)力的大小等于鉤碼的重力，即F＝G.由磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式B＝eq\f(F,IL)得：B＝eq\f(F,IL)＝eq\f(4.0×10－5,0.5×4.0×10－2)T＝2.0×10－3T.所以通電螺線(xiàn)管中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2.0×10－3T.總結(jié)提能在使用電流天平探究磁場(chǎng)力時(shí)，要保持磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向都不變，并使電流方向與磁場(chǎng)方向垂直．在這種情況下得出的公式F＝ILB，僅適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)體．若導(dǎo)體中電流方向與磁場(chǎng)方向成θ角時(shí)，則F＝ILBsinθ.(多選)下列說(shuō)法中正確的是(AC)A．電荷在某處不受電場(chǎng)力的作用，則該處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零B．一小段通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中某處不受力的作用，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C．把一個(gè)試探電荷放在電場(chǎng)中的某點(diǎn)，它受到的電場(chǎng)力與所帶電荷量的比值表示該點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱D．把一小段通電導(dǎo)線(xiàn)放在磁場(chǎng)中某處，所受的磁場(chǎng)力與該小段通電導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度和電流的乘積的比值表示該處磁場(chǎng)的強(qiáng)弱解析：電荷在電場(chǎng)中一定受電場(chǎng)力作用，且電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)的強(qiáng)弱可由電荷所受電場(chǎng)力與電荷量的比值來(lái)表示，這就是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義．但通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中的受力情況不僅與磁場(chǎng)強(qiáng)弱、電流大小及導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)短有關(guān)，還與導(dǎo)線(xiàn)放置的方向有關(guān)．1．下列關(guān)于磁場(chǎng)力、磁感應(yīng)強(qiáng)度的說(shuō)法中正確的是(D)A．通電導(dǎo)線(xiàn)不受磁場(chǎng)力的地方一定沒(méi)有磁場(chǎng)B．將I、L相同的通電導(dǎo)線(xiàn)放在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的不同位置，所受磁場(chǎng)力一定相同C．通電導(dǎo)線(xiàn)所受磁場(chǎng)力的方向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向D．以上說(shuō)法都不正確解析：通電導(dǎo)線(xiàn)受到磁場(chǎng)力與B、I、L的大小有關(guān)，還與B與I的夾角有關(guān)，故A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是在該處放一小磁針，靜止時(shí)小磁針N極所指的方向，不是通電導(dǎo)線(xiàn)受力的方向，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確．2．下列關(guān)于通電直導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)力的說(shuō)法，正確的是(C)A．受力的大小只與磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和電流的大小有關(guān)B．如果導(dǎo)線(xiàn)受到的磁場(chǎng)力為零，導(dǎo)線(xiàn)所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度必為零C．如果導(dǎo)線(xiàn)受到的磁場(chǎng)力最大，導(dǎo)線(xiàn)必與磁場(chǎng)方向垂直D．所受磁場(chǎng)力的方向只與磁場(chǎng)的方向有關(guān)，與電流的方向無(wú)關(guān)解析：通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受力，由F＝BIL可知，安培力跟磁場(chǎng)、電流以及導(dǎo)線(xiàn)垂直磁場(chǎng)的長(zhǎng)度等物理量都有關(guān)系，如果磁場(chǎng)、電流、導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度一定時(shí)，只有導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)垂直時(shí)，磁場(chǎng)力最大，故C選項(xiàng)正確．3．(多選)有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向，下列說(shuō)法正確的是(BD)A．B的方向就是小磁針N極所指的方向B．B的方向與小磁針在任何情況下N極受力方向一致C．B的方向就是通電導(dǎo)線(xiàn)的受力方向D．B的方向就是該處磁場(chǎng)的方向解析：磁場(chǎng)的方向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，規(guī)定為小磁針靜止時(shí)N極所指方向或小磁針N極受力方向，它與通電導(dǎo)線(xiàn)所受力的方向是不一致的．4．(多選)一段電流元放在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的四個(gè)位置，如圖所示，已知電流元的電流I、長(zhǎng)度L和受力F，則可以用eq\f(F,IL)表示磁感應(yīng)強(qiáng)度B的是(AC)解析：當(dāng)通電導(dǎo)線(xiàn)垂直于磁場(chǎng)方向時(shí)，可用eq\f(F,IL)表示B.5．長(zhǎng)10cm的導(dǎo)線(xiàn)，放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它的方向和磁場(chǎng)方向垂直，導(dǎo)線(xiàn)中的電流是3.0A，受到的磁場(chǎng)力是1.5×10－3N，則該處的