2020_2021学年高中物理第三章磁场2磁感应强度课件新人教版选修3_1202103181207

1、2磁感应强度 必备知识必备知识自主学习自主学习 一、磁感应强度及方向一、磁感应强度及方向 【情境思考情境思考】 科学家发现科学家发现:70:70万年前万年前, ,地球磁场的方向与现在相反地球磁场的方向与现在相反, ,小磁针的小磁针的N N极不是指北极不是指北, ,而而 是指南。科学家是怎样推断出来地磁场的方向呢是指南。科学家是怎样推断出来地磁场的方向呢? ? 提示提示: :通过对不同时期的岩石磁性进行观测、分析通过对不同时期的岩石磁性进行观测、分析, ,就可以推断地磁场的情况。就可以推断地磁场的情况。 1.1.磁感应强度是描述磁场磁感应强度是描述磁场_的物理量的物理量, ,用符号用符号_表示。

2、表示。 2.2.磁感应强度的方向磁感应强度的方向: :小磁针静止时小磁针静止时_所指的方向规定为该点的磁感应强度所指的方向规定为该点的磁感应强度 的方向的方向, ,简称磁场方向。简称磁场方向。 强弱和方向强弱和方向B B N N极极 二、磁感应强度的大小二、磁感应强度的大小 【情境思考情境思考】 磁体的磁极不能单独存在磁体的磁极不能单独存在, ,放在磁场中的磁体最终会静止平衡放在磁场中的磁体最终会静止平衡, ,如何确定磁场如何确定磁场 中某一点的磁感应强度中某一点的磁感应强度? ? 提示提示: :磁场对通电导线有力的作用磁场对通电导线有力的作用, ,可以用很小一段通电导线来检验磁场的强弱。可以

3、用很小一段通电导线来检验磁场的强弱。 1.1.电流元电流元: :很短一段通电导线中的很短一段通电导线中的_与与_的乘积。的乘积。 2.2.实验表明实验表明: : (1)(1)通电导线与磁场垂直时通电导线与磁场垂直时, ,它受力的大小既与导线的长度它受力的大小既与导线的长度L L成成_,_,又与导线又与导线 中的电流中的电流I I成成_,_,即与即与I I和和L L的乘积的乘积ILIL成成_。 (2)(2)同样的同样的I I、L,L,在不同的在不同的_中或非匀强磁场中不同位置中或非匀强磁场中不同位置, ,导线受力一般不同。导线受力一般不同。 电流电流I I导线长度导线长度L L 正比正比 正比正

4、比正比正比 磁场磁场 3.3.磁感应强度大小磁感应强度大小: : (1)(1)含义含义: :一个电流元垂直放入磁场中的某点一个电流元垂直放入磁场中的某点, ,电流元受到的磁场力电流元受到的磁场力F F与该电流元与该电流元 ILIL的的_。 (2)(2)公式公式:_:_。 (3)(3)单位单位:_,:_,简称简称_,_,符号是符号是_。 比值比值 特斯拉特斯拉特特T T F B IL 4.4.下列说法符合科学事实的是下列说法符合科学事实的是:_:_。 磁场的方向就是小磁针静止时所受合力的方向磁场的方向就是小磁针静止时所受合力的方向 与电场强度相似与电场强度相似, ,磁场强度是表示磁场的强弱和方向

5、的物理量磁场强度是表示磁场的强弱和方向的物理量 小磁针的小磁针的N N极和极和S S极所受磁场力的方向是相反的极所受磁场力的方向是相反的 通电导线在磁场中受到的磁场力为零通电导线在磁场中受到的磁场力为零, ,则说明该处的磁感应强度为零则说明该处的磁感应强度为零 虽然公式虽然公式B=B= 是根据导线在匀强磁场中受力推导的是根据导线在匀强磁场中受力推导的, ,但却适用于任何磁场但却适用于任何磁场 磁感应强度的方向与检验电流的受力方向相同磁感应强度的方向与检验电流的受力方向相同 F IL 【易错辨析易错辨析】 (1)(1)由定义式由定义式B=B= 可知可知, ,电流强度电流强度I I越大越大, ,导

6、线长度导线长度L L越长越长, ,某点的磁感应强度某点的磁感应强度B B就就 越小。越小。 ( )( ) (2)(2)磁场中某点磁感应强度的方向磁场中某点磁感应强度的方向, ,跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向 一致。一致。 ( )( ) (3)(3)磁感线是客观存在的磁感线是客观存在的, ,磁感线上各点的切线方向表示该点的磁场方向。磁感线上各点的切线方向表示该点的磁场方向。 ( )( ) (4)(4)通电导线放入磁场中通电导线放入磁场中, ,若不受安培力若不受安培力, ,说明该处磁感应强度为零。说明该处磁感应强度为零。( )( ) F IL 关键能力

7、关键能力合作学习合作学习 知识点一磁感应强度的大小、方向知识点一磁感应强度的大小、方向 1.1.磁感应强度的方向和小磁针磁感应强度的方向和小磁针N N极受力方向相同极受力方向相同, ,但绝非电流的受力方向。但绝非电流的受力方向。 2.2.磁场中某点磁感应强度的大小和方向是确定的磁场中某点磁感应强度的大小和方向是确定的, ,和小磁针、电流的存在与否和小磁针、电流的存在与否 无关。无关。 3.3.磁场的方向有三种描述方法磁场的方向有三种描述方法: : (1)(1)磁感应强度的方向。磁感应强度的方向。 (2)(2)小磁针小磁针N N极受力的方向。极受力的方向。 (3)(3)小磁针静止时小磁针静止时N

8、 N极的指向。极的指向。 4.4.在定义式在定义式B=B= 中中, ,通电导线必须垂直于磁场方向放置通电导线必须垂直于磁场方向放置, ,因为沿不同方向放置因为沿不同方向放置 导线时导线时, ,同一导线受到的磁场力不相等。同一导线受到的磁场力不相等。 5.5.磁感应强度磁感应强度B B是用比值法定义的物理量是用比值法定义的物理量, ,其大小只取决于磁场本身的性质其大小只取决于磁场本身的性质, ,与与 F F、I I、L L无关无关, ,与磁场中有没有通电导线无关。与磁场中有没有通电导线无关。 F IL 【问题探究问题探究】 美国麻省理工学院研究人员开发出一种美国麻省理工学院研究人员开发出一种3D

9、3D打印的小型软体打印的小型软体“机器人机器人”, ,可被可被 磁场操纵。在磁场操纵下磁场操纵。在磁场操纵下, ,它能爬行、打滚、跳跃它能爬行、打滚、跳跃, ,能迅速收缩以抓住滚过的小能迅速收缩以抓住滚过的小 球球, ,还能裹住药片在桌面上移动。有望应用于生物医药领域。还能裹住药片在桌面上移动。有望应用于生物医药领域。 (1)(1)小型软体小型软体“机器人机器人”在外加磁场中完成各种不同的动作时在外加磁场中完成各种不同的动作时, ,磁场是否会改变磁场是否会改变? ? 提示提示: :小型软体小型软体“机器人机器人”在外加磁场中完成各种不同的动作时在外加磁场中完成各种不同的动作时, ,磁感应强度的

10、磁感应强度的 大小和方向在不断变化。大小和方向在不断变化。 (2)(2)如何表示磁场中某一点的磁感应强度的方向如何表示磁场中某一点的磁感应强度的方向? ? 提示提示: :小磁针静止时小磁针静止时N N极的指向或小磁针极的指向或小磁针N N极的受力方向为该点的磁感应强度的极的受力方向为该点的磁感应强度的 方向。方向。 【典例示范典例示范】 【典例典例】在磁感应强度在磁感应强度B B的定义式的定义式B=B= 中中, ,有关各物理量间的关系有关各物理量间的关系, ,下列说法中下列说法中 正确的是正确的是( () ) A.BA.B由由F F、I I和和L L决定决定 B.FB.F由由B B、I I和和

11、L L决定决定 C.IC.I由由B B、F F和和L L决定决定 D.LD.L由由B B、F F和和I I决定决定 F IL 【解析解析】选选B B。公式中。公式中B B表示磁感应强度表示磁感应强度, ,由磁场自身的因素决定由磁场自身的因素决定;I;I为导体棒中为导体棒中 的电流的电流, ,由电路决定由电路决定;L;L为导体棒的有效长度为导体棒的有效长度, ,由导体棒及其放在磁场中的形式决由导体棒及其放在磁场中的形式决 定定;F;F为导体棒在磁场中受到的安培力为导体棒在磁场中受到的安培力, ,由由B B、I I、L L共同决定共同决定, ,故故A A、C C、D D错误错误,B,B正正 确。确

12、。 【素养训练素养训练】 1.1.下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ( () ) A.A.磁场中某点的磁感应强度可以这样测定磁场中某点的磁感应强度可以这样测定: :测出一小段通电导线受到的磁场力测出一小段通电导线受到的磁场力F F 与该导线的长度与该导线的长度L L以及通过的电流以及通过的电流I,I,根据根据B=B= 可算出该点的可算出该点的B B B.B.通电导线在某点不受磁场力的作用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则该点的磁感应强度一定为零 C.C.磁感应强度磁感应强度B=B= 只是定义式只是定义式, ,它的大小取决于场源以及通电导线在磁场中它的大小取决于

13、场源以及通电导线在磁场中 的位置的位置, ,与与F F、I I、L L以及通电导线在磁场中的方向无关以及通电导线在磁场中的方向无关 D.D.放置在磁场中的放置在磁场中的1 m1 m长的导线长的导线, ,通以通以1 A1 A的电流的电流, ,受力为受力为1 N,1 N,该处的磁感应强度该处的磁感应强度 大小为大小为1 T1 T F IL F IL 【解析解析】选选C C。通过电流元垂直放置于磁场中所受磁场力与电流元的比值来定。通过电流元垂直放置于磁场中所受磁场力与电流元的比值来定 义磁感应强度义磁感应强度, ,要注意该定义式的条件要注意该定义式的条件, ,故故A A错误错误; ;磁感应强度磁感应

14、强度B= B= 是反映磁场是反映磁场 力性质的物理量力性质的物理量, ,与磁场中有无电流元无关与磁场中有无电流元无关, ,故故B B错误错误; ;磁感应强度磁感应强度B= B= 是反映是反映 磁场力性质的物理量磁场力性质的物理量, ,是采用比值的方法来定义的是采用比值的方法来定义的, ,该公式是定义式而不是决定该公式是定义式而不是决定 式式, ,磁场中各处的磁场中各处的B B值是唯一确定的值是唯一确定的, ,与放入该点的检验电流的大小、方向无关与放入该点的检验电流的大小、方向无关, , 故故C C正确正确; ;通过电流元垂直放置于磁场中所受磁场力与电流元的比值来定义磁感通过电流元垂直放置于磁场

15、中所受磁场力与电流元的比值来定义磁感 应强度应强度, ,要注意该定义式的条件是电流元与磁场的方向垂直要注意该定义式的条件是电流元与磁场的方向垂直, ,所以放置在磁场中所以放置在磁场中 1 m1 m长的导线长的导线, ,通以通以1 A1 A的电流的电流, ,受力为受力为1 N,1 N,该处的磁感应强度大小不一定等于该处的磁感应强度大小不一定等于 1 T,1 T,故故D D错误。错误。 F IL F IL 2.(2.(多选多选) )比值法定义物理量是物理学中常用的一种方法比值法定义物理量是物理学中常用的一种方法, ,所谓比值法定义物理所谓比值法定义物理 量就是利用两个或者几个物理量的比值作为新的物

16、理量。例如电场强度量就是利用两个或者几个物理量的比值作为新的物理量。例如电场强度E=E= , , 磁感应强度磁感应强度B=B= 等都是利用比值法定义的。关于这两个式子下列说法正确的等都是利用比值法定义的。关于这两个式子下列说法正确的 是是( () ) A.E=A.E= 说明说明E E与与F F成正比成正比, ,与与q q成反比成反比,B=,B= 说明说明B B与与F F成正比成正比, ,与与I I和和L L的乘积成反的乘积成反 比比 B.EB.E由电场自身性质决定由电场自身性质决定, ,与与F F和和q q无关无关,F,F与与q q成正比成正比 C.BC.B由磁场自身性质决定由磁场自身性质决定

17、, ,与与F F和和ILIL无关无关,F,F与与ILIL成正比成正比 D.ED.E与与F F和和q q无关无关,F,F与与q q也无关也无关;B;B与与F F和和ILIL无关无关,F,F也与也与ILIL无关无关 F q F IL F q F IL 【解析解析】选选B B、C C。所谓比值定义法。所谓比值定义法, ,就是用两个基本的物理量的就是用两个基本的物理量的“比比”来定义来定义 一个新的物理量的方法。比值法定义的基本特点是被定义的物理量往往是反映一个新的物理量的方法。比值法定义的基本特点是被定义的物理量往往是反映 物质的最本质的属性物质的最本质的属性, ,它不随定义所用的物理量的大小取舍而

18、改变。电场强度它不随定义所用的物理量的大小取舍而改变。电场强度 与放入电场中的电荷无关与放入电场中的电荷无关, ,所以所以E= E= 、B= B= 属于比值定义法属于比值定义法, ,故故A A错误。错误。E E由电由电 场自身性质决定场自身性质决定, ,与与F F和和q q无关无关,F,F与与q q成正比成正比, ,故故B B正确。正确。B B由磁场自身性质决定由磁场自身性质决定, ,与与 F F和和ILIL无关无关,F,F与与ILIL成正比成正比, ,故故C C正确。正确。E E与与F F和和q q无关无关,F=qE,F,F=qE,F与与q q有关有关;B;B与与F F和和ILIL无无 关关

19、,F=BIL,F,F=BIL,F也与也与ILIL有关有关, ,故故D D错误。错误。 F q F IL 知识点二磁感应强度的综合应用知识点二磁感应强度的综合应用 1.1.电场和磁场中物体的受力情况电场和磁场中物体的受力情况: : (1)(1)在电场中某一确定的位置放置一个检验电荷在电场中某一确定的位置放置一个检验电荷, ,该电荷受到的电场力是唯一确该电荷受到的电场力是唯一确 定的。定的。 (2)(2)在磁场中某一确定的位置放入一段导线在磁场中某一确定的位置放入一段导线, ,该导线受到的磁场力还与导线放置该导线受到的磁场力还与导线放置 的方向及电流方向有关。的方向及电流方向有关。 2.2.磁感应

20、强度和电场强度的区别和联系磁感应强度和电场强度的区别和联系: : 项目项目磁感应强度磁感应强度B B电场强度电场强度E E 物理意义物理意义描述磁场的力的性质的物理量描述磁场的力的性质的物理量描述电场的力的性质的物理量描述电场的力的性质的物理量 定义式定义式 通电导线与磁场垂直时通电导线与磁场垂直时:B=:B= E= E= 决定因素决定因素由磁场决定由磁场决定, ,与与F F、I I、L L无关无关由电场决定由电场决定, ,与与F F、q q无关无关 方向方向 矢量矢量, ,方向是小磁针方向是小磁针N N极的受力方极的受力方 向向 矢量矢量, ,方向是放入该点的正电荷方向是放入该点的正电荷 的

21、受力方向的受力方向 叠加叠加 合磁感应强度等于各磁场的磁感合磁感应强度等于各磁场的磁感 应强度的矢量和应强度的矢量和 合电场强度等于各个电场的电合电场强度等于各个电场的电 场强度的矢量和场强度的矢量和 F q F IL 【问题探究问题探究】 情境情境: :电流流过人体神经和肌肉组织会产生脉冲电场。物理学家很早就开始利电流流过人体神经和肌肉组织会产生脉冲电场。物理学家很早就开始利 用这些电流用这些电流, ,开发出显示心脏功能的心电图和显示大脑功能的脑电图。人体组开发出显示心脏功能的心电图和显示大脑功能的脑电图。人体组 织也会同时产生磁场织也会同时产生磁场, ,并有很大希望被用来诊断疾病。特别是磁

22、传感器不需要并有很大希望被用来诊断疾病。特别是磁传感器不需要 接触皮肤接触皮肤, ,对于测量胎儿心脏或烧伤患者都非常适合。对于测量胎儿心脏或烧伤患者都非常适合。 讨论讨论: : (1)(1)电场强度和磁感应强度的大小和方向的影响因素电场强度和磁感应强度的大小和方向的影响因素? ? 提示提示: :电场强度和磁感应强度的大小和方向都由各自的电场和磁场决定。电场强度和磁感应强度的大小和方向都由各自的电场和磁场决定。 (2)(2)为了研究某一点电场的强弱为了研究某一点电场的强弱, ,可以在该点放入试探电荷可以在该点放入试探电荷, ,为了研究磁场的强为了研究磁场的强 弱弱, ,可以采取什么方法可以采取什

23、么方法? ? 提示提示: :可以研究很小的一段通电导线的受力。可以研究很小的一段通电导线的受力。 【典例示范典例示范】 【典例典例】 如图所示如图所示, ,把两个完全一样的环形线圈互相垂直地放置把两个完全一样的环形线圈互相垂直地放置, ,它们的圆心位于一个它们的圆心位于一个 共同点共同点O O上上, ,当通以相同大小的电流时当通以相同大小的电流时, ,两通电线圈在两通电线圈在O O点产生的磁场方向分别为点产生的磁场方向分别为 垂直纸面向里和竖直向上垂直纸面向里和竖直向上, ,大小相等大小相等, ,则则O O点处的磁感应强度与一个线圈单独产点处的磁感应强度与一个线圈单独产 生的磁感应强度的大小之

24、比是生的磁感应强度的大小之比是( () ) A.11A.11B.21B.21 C.C. 11D.1D.1 22 【解析解析】选选C C。设每个通电环形线圈在。设每个通电环形线圈在O O点的磁感应强度的大小为点的磁感应强度的大小为B,B,题目中已给题目中已给 出了出了B B的方向的方向, ,则其磁感应强度的矢量和为则其磁感应强度的矢量和为B B1 1=2Bsin45=2Bsin45= B,= B,故与一个线圈单故与一个线圈单 独产生的磁感应强度的大小之比为独产生的磁感应强度的大小之比为 1,1,故故C C正确。正确。 2 2 【素养训练素养训练】 1.1.磁感应强度的单位是特斯拉磁感应强度的单位

25、是特斯拉(T),(T),与它等价的是与它等价的是( () ) 【解析解析】选选B B。当导线与磁场方向垂直时。当导线与磁场方向垂直时, ,由公式由公式B= B= 知磁感应强度知磁感应强度B B的单位由的单位由 F F、I I、L L的单位决定。在国际单位制中的单位决定。在国际单位制中, ,磁感应强度的单位是特斯拉磁感应强度的单位是特斯拉, ,简称简称T,1 TT,1 T =1 ,=1 ,故故B B正确正确,A,A、C C、D D错误。错误。 22 N ANN AN A. B. C. D. mA mmA m F IL N A m 2.2.如图所示如图所示, ,大圆导线环大圆导线环A A中通有电流

26、中通有电流, ,方向如图所示方向如图所示, ,另在导线环另在导线环A A所在的平面所在的平面 内画一个圆内画一个圆B,B,它的一半面积在它的一半面积在A A环内环内, ,另一半面积在另一半面积在A A环外环外, ,则穿过则穿过B B圆内的磁通圆内的磁通 量量( () ) A.A.为零为零B.B.垂直向里垂直向里 C.C.垂直向外垂直向外D.D.条件不足条件不足, ,无法判断无法判断 【解析解析】选选B B。根据安培定则可知。根据安培定则可知, ,通电环形导线通电环形导线A,A,在线圈在线圈B B处产生磁场方向处产生磁场方向, ,左左 半边的垂直向里半边的垂直向里, ,右半边的磁场垂直向外右半边

27、的磁场垂直向外, ,且线圈且线圈A A内部的磁场强内部的磁场强, ,外部的磁场弱外部的磁场弱, , 根据方向相反的磁通量可以相互抵消根据方向相反的磁通量可以相互抵消, ,可知可知,B,B圆内的磁通量是垂直于纸面向里圆内的磁通量是垂直于纸面向里 的的, ,故故B B正确正确,A,A、C C、D D错误。错误。 【加固训练加固训练】 如图所示如图所示, ,有一根直导线上通以恒定电流有一根直导线上通以恒定电流I,I,方向垂直指向纸内方向垂直指向纸内, ,且和匀强磁场且和匀强磁场B B 垂直垂直, ,则在图中圆周上则在图中圆周上, ,磁感应强度数值最大的点是磁感应强度数值最大的点是( () ) A.a

28、A.a点点B.bB.b点点 C.cC.c点点D.dD.d点点 【解析解析】选选A A。由电流的安培定则可知电流产生的磁场在。由电流的安培定则可知电流产生的磁场在a a点的方向水平向右点的方向水平向右,c,c 点水平向左点水平向左,b,b点竖直向下点竖直向下,d,d点竖直向上点竖直向上, ,且四点磁感应强度大小相等且四点磁感应强度大小相等, ,根据矢量根据矢量 合成法则可知磁感应强度最大值为合成法则可知磁感应强度最大值为a a点点, ,故故A A正确正确,B,B、C C、D D错误。错误。 【拓展例题拓展例题】考查内容考查内容: :磁感应强度的探测磁感应强度的探测 【典例典例】随着信息技术的发展

29、随着信息技术的发展, ,我们可以用磁传感器把磁感应强度变成电信号我们可以用磁传感器把磁感应强度变成电信号, , 通过计算机对磁场进行研究。磁传感器对磁场很敏感通过计算机对磁场进行研究。磁传感器对磁场很敏感, ,输出的电信号进入计算输出的电信号进入计算 机。现用磁传感器探测通电螺线管轴线上的磁感应强度。如图所示机。现用磁传感器探测通电螺线管轴线上的磁感应强度。如图所示, ,沿螺线管沿螺线管 中轴线向左建立中轴线向左建立OxOx坐标轴坐标轴, ,将探头沿将探头沿OxOx轴向左端移动时轴向左端移动时, ,测得磁感应强度测得磁感应强度B B的大的大 小随位置小随位置x x的变化关系的变化关系, ,则图

30、象中最符合实际情况的是则图象中最符合实际情况的是( () ) 【解析解析】选选B B。螺线管内部的磁感应强度最强且近似为匀强磁场。螺线管内部的磁感应强度最强且近似为匀强磁场, ,两端较弱两端较弱, ,选选 项项B B正确。正确。 【生活情境生活情境】 如果你看过象棋讲座的视频如果你看过象棋讲座的视频, ,就会发现棋子都是由磁性材料制成的。就会发现棋子都是由磁性材料制成的。 探究探究: :棋子不会掉下来是因为什么棋子不会掉下来是因为什么? ? 情境情境模型模型素养素养 【解析解析】磁性棋子受到棋盘的吸引力而对棋盘产生压力磁性棋子受到棋盘的吸引力而对棋盘产生压力, ,棋盘对棋子有弹力棋盘对棋子有弹

31、力, ,重重 力使棋子有向下滑动的趋势力使棋子有向下滑动的趋势, ,因此棋子受到棋盘对它向上的静摩擦力因此棋子受到棋盘对它向上的静摩擦力, ,此力和重此力和重 力平衡力平衡, ,使棋子不会掉下来使棋子不会掉下来( (由于空气浮力远小于重力由于空气浮力远小于重力, ,故可以忽略不计故可以忽略不计) )。 答案答案: :见解析见解析 【实验情境实验情境】 如图所示如图所示, ,假设将一个小磁针放在地球的北极点上。假设将一个小磁针放在地球的北极点上。 探究探究: :小磁针的小磁针的N N极将指向哪里极将指向哪里? ? 【解析解析】我们已经知道地球的地理北极点上可以近似地认为是地磁的南极我们已经知道地

32、球的地理北极点上可以近似地认为是地磁的南极, ,根根 据磁体的同性相斥据磁体的同性相斥, ,异性相吸异性相吸, ,所以小磁针的所以小磁针的N N极将竖直向下。极将竖直向下。 答案答案: :见解析见解析 课堂检测课堂检测素养达标素养达标 1.1.有一段直导线长有一段直导线长1 cm,1 cm,通过通过5 A5 A电流电流, ,把它置于磁场中某点时把它置于磁场中某点时, ,受到的磁场力为受到的磁场力为 0.1 N,0.1 N,则该点的磁感应强度则该点的磁感应强度B B的值不可能为的值不可能为( () ) A.1 TA.1 TB.5 TB.5 TC.2 TC.2 TD.2.5 TD.2.5 T 【解

33、析解析】选选A A。长为。长为1 cm,1 cm,电流强度为电流强度为5 A,5 A,把它置入某磁场中某点把它置入某磁场中某点, ,受到的磁场受到的磁场 力为力为0.1 N,0.1 N,当垂直放入磁场时当垂直放入磁场时, ,由公式由公式B= B= 得得:B=2 T,:B=2 T,若不是垂直放入磁场时若不是垂直放入磁场时, , 则磁感应强度比则磁感应强度比2 T2 T还要大还要大, ,所以该点磁感应强度所以该点磁感应强度B2 T,B2 T,故故A A正确正确,B,B、C C、D D错误。错误。 故选故选A A。 F IL 【总结提升总结提升】 磁感应强度的定义式磁感应强度的定义式B=B= 可知可

34、知, ,是属于比值定义法是属于比值定义法, ,且导线垂直放入磁场中且导线垂直放入磁场中, ,即即 B B与与F F、I I、L L均没有关系均没有关系, ,它是由磁场的本身决定它是由磁场的本身决定, ,同时还要注意定义式同时还要注意定义式B=B= 是是 有条件的。有条件的。 F IL F IL 2.2.如图表示磁场的磁感线如图表示磁场的磁感线, ,依图分析磁场中依图分析磁场中a a点的磁感应强度与点的磁感应强度与b b点的磁感应强点的磁感应强 度相同的是度相同的是( () ) 【解析解析】选选D D。磁感线的疏密可表示磁感应强度的大小。磁感线的疏密可表示磁感应强度的大小, ,而匀强磁场中各处磁

35、场而匀强磁场中各处磁场 均相同均相同, ,从图中可以知道从图中可以知道, ,只有只有D D选项中选项中,a,a、b b两点处磁感线的疏密相同两点处磁感线的疏密相同, ,故选故选D D。 3.3.三根平行的直导线三根平行的直导线, ,分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点, ,如图所如图所 示示, ,现使每条通电导线在斜边中点现使每条通电导线在斜边中点O O所产生的磁感应强度的大小均为所产生的磁感应强度的大小均为B,B,则该处的则该处的 磁感应强度的大小和方向是磁感应强度的大小和方向是( () ) A.A.大小为大小为B,B,方向垂直斜边向下方向垂直

36、斜边向下 B.B.大小为大小为B,B,方向垂直斜边向上方向垂直斜边向上 C.C.大小为大小为 B,B,斜向右下方斜向右下方 D.D.大小为大小为 B,B,斜向左下方斜向左下方 5 5 【解析解析】选选C C。由题意可知。由题意可知, ,三根平行的通电导线在三根平行的通电导线在O O点产生的磁感应强度大小点产生的磁感应强度大小 相等相等, ,方向如图方向如图; ; 则则:B:B合 合= , = ,故故A A、B B、D D错误错误,C,C正确正确, ,故选故选C C。 22 B(2B)5B 4.4.匀强磁场中某处匀强磁场中某处P P放一个长度为放一个长度为L=20 cm,L=20 cm,通电电流

37、通电电流I=0.5 AI=0.5 A的直导线的直导线, ,测得它测得它 受到的最大磁场力受到的最大磁场力F=1.0 N,F=1.0 N,其方向竖直向上。现将该通电导线从磁场中撤走其方向竖直向上。现将该通电导线从磁场中撤走, , 则则P P处的磁感应强度为处的磁感应强度为( () ) A.A.零零 B.10 T,B.10 T,方向竖直向上方向竖直向上 C.0.1 T,C.0.1 T,方向竖直向下方向竖直向下 D.10 T,D.10 T,方向肯定不沿竖直向上的方向方向肯定不沿竖直向上的方向 【解析解析】选选D D。由题意。由题意, ,导线与磁场垂直时所受安培力最大导线与磁场垂直时所受安培力最大,

38、,根据根据F=BILF=BIL可知可知 1.0B1.0B0.50.50.2,0.2,解得解得B10 T;B10 T;因磁感应强度因磁感应强度B B方向与安培力方向是垂直关系方向与安培力方向是垂直关系, , 故知故知B B的方向肯定不是竖直向上的方向肯定不是竖直向上, ,也不是竖直向下也不是竖直向下, ,故选故选D D。 【加固训练加固训练】 如图所示如图所示, ,一根通电直导线垂直放在磁感应强度为一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1 T1 T的匀强磁场中的匀强磁场中, ,以导线为以导线为 中心中心, ,半径为半径为R R的圆周上有的圆周上有a a、b b、c c、d d四个点四个点, ,已知已

39、知a a点的实际磁感应强度为点的实际磁感应强度为0,0,则则 下列说法中正确的是下列说法中正确的是( () ) A.A.直导线中电流方向垂直纸面向里直导线中电流方向垂直纸面向里 B.dB.d点的磁感应强度为点的磁感应强度为0 0 C.aC.a点的磁感应强度为点的磁感应强度为2 T,2 T,方向向右方向向右 D.bD.b点的磁感应强度为点的磁感应强度为 T,T,方向斜向下方向斜向下, ,与与B B成成4545角角 2 【解析解析】选选A A。a a点的磁感应强度为点的磁感应强度为0,0,说明通电导线在说明通电导线在a a点产生的磁感应强度与匀点产生的磁感应强度与匀 强磁场的磁感应强度大小相等、方

40、向相反强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反, ,由安培定则判断出通电导线中电流方由安培定则判断出通电导线中电流方 向。通电导线在向。通电导线在a a、b b、c c、d d四点处产生的磁感应强度大小相等四点处产生的磁感应强度大小相等, ,根据平行四边形根据平行四边形 定则进行合成定则进行合成, ,来分析来分析b b、c c、d d三点的磁感应强度大小和方向。由题三点的磁感应强度大小和方向。由题,a,a点的磁感点的磁感 应强度为应强度为0,0,说明通电导线在说明通电导线在a a点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小 相等、方向相反相等、方向相反,

41、 ,即得到通电导线在即得到通电导线在a a点产生的磁感应强度方向水平向左点产生的磁感应强度方向水平向左, ,根据安根据安 培定则判断可知培定则判断可知, ,直导线中的电流方向垂直纸面向里直导线中的电流方向垂直纸面向里, ,故故A A正确。通电导线在正确。通电导线在d d处处 的磁感应强度方向竖直向下的磁感应强度方向竖直向下, ,根据磁场的叠加可知根据磁场的叠加可知d d点磁感应强度为点磁感应强度为 T,T, 方向与方向与B B的方向成的方向成4545角斜向下角斜向下, ,不为不为0,0,故故B B错误。通电导线在错误。通电导线在b b点产生的点产生的 磁感应强度大小为磁感应强度大小为1 T,1

42、 T,方向竖直向上方向竖直向上, ,根据平行四边形与匀强磁场进行合成得根据平行四边形与匀强磁场进行合成得 2 知知,b,b点磁感应强度为点磁感应强度为 T,T,方向与方向与B B的方向成的方向成4545角斜向上角斜向上, ,故故D D错误。通电导线错误。通电导线 在在c c处的磁感应强度方向水平向右处的磁感应强度方向水平向右, ,则则c c点磁感应强度为点磁感应强度为2 T,2 T,方向向右方向向右, ,故故C C错误错误, , 故选故选A A。 2 课时素养评价课时素养评价 十九磁感应强度十九磁感应强度 【基础达标基础达标】(25(25分钟分钟6060分分) ) 一、选择题一、选择题( (本

43、题共本题共6 6小题小题, ,每题每题6 6分分, ,共共3636分分) ) 1.1.磁感应强度的单位是特斯拉磁感应强度的单位是特斯拉,1,1特斯拉相当于特斯拉相当于( () ) A.1 kg/(AsA.1 kg/(As2 2) )B.1 kgm/(AsB.1 kgm/(As2 2) ) C.1 kgmC.1 kgm2 2/s/s2 2D.1 kgmD.1 kgm2 2/(As/(As2 2) ) 【解析解析】选选A A。由公式。由公式B= ,B= ,磁场力的单位是磁场力的单位是N,N,而电流的单位是而电流的单位是A,A,长度的单位长度的单位 为为m,m,则由单位的换算可得磁感应强度的单位为则

44、由单位的换算可得磁感应强度的单位为N/(Am),N/(Am),即为即为1 T,1 T,根据牛顿第根据牛顿第 二定律二定律F=ma,F=ma,即即1 N=1 kgm/s1 N=1 kgm/s2 2, ,则则1 1特斯拉相当于特斯拉相当于1 kg/(As1 kg/(As2 2),),故选故选A A。 F IL 2.2.图中图中a a、b b、c c、d d为四根与纸面垂直的长直导线为四根与纸面垂直的长直导线, ,其横截面位于正方形的四个其横截面位于正方形的四个 顶点上顶点上, ,导线中通有大小相同的电流导线中通有大小相同的电流, ,方向如图所示。一带正电的粒子从正方形方向如图所示。一带正电的粒子从

45、正方形 中心中心O O点沿垂直于纸面的方向向外运动点沿垂直于纸面的方向向外运动, ,它所受洛伦兹力的方向是它所受洛伦兹力的方向是 ( () ) A.A.向上向上 B.B.向下向下 C.C.向左向左D.D.向右向右 【解析解析】选选B B。带电粒子在磁场中受洛伦兹力。带电粒子在磁场中受洛伦兹力, ,磁场为磁场为4 4根长直导线在根长直导线在O O点产生的点产生的 合磁场合磁场, ,根据右手定则根据右手定则,a,a在在O O点产生的磁场方向为水平向左点产生的磁场方向为水平向左,b,b在在O O点产生磁场方点产生磁场方 向为竖直向上向为竖直向上,c,c在在O O点产生的磁场方向为水平向左点产生的磁场

46、方向为水平向左,d,d在在O O点产生的磁场方向竖直点产生的磁场方向竖直 向下向下, ,所以合场方向水平向左。根据左手定则所以合场方向水平向左。根据左手定则, ,带正电粒子在合磁场中洛伦兹力带正电粒子在合磁场中洛伦兹力 方向向下方向向下, ,故选故选B B。 3.3.关于通电螺线管磁极的判断关于通电螺线管磁极的判断, ,下列示意图中正确的是下列示意图中正确的是( () ) 【解析解析】选选A A。根据右手螺旋定则可知。根据右手螺旋定则可知,A,A螺线管的极性是正确的螺线管的极性是正确的, ,故选故选A A。 【加固训练加固训练】 如图所示如图所示,M,M、N N和和P P是以是以MNMN为直径

47、的半圆弧上的三点为直径的半圆弧上的三点,O,O为半圆弧的圆心为半圆弧的圆心, ,在在O O 点存在的垂直纸面向里运动的匀速电子束点存在的垂直纸面向里运动的匀速电子束,MOP=60,MOP=60, ,在在M M、N N处各有一条长直处各有一条长直 导线垂直穿过纸面导线垂直穿过纸面, ,导线中通有大小相等的恒定电流导线中通有大小相等的恒定电流, ,方向如图所示方向如图所示, ,这时这时O O点的点的 电子受到的洛伦兹力大小为电子受到的洛伦兹力大小为F F1 1, ,若将若将M M处长直导线移至处长直导线移至P P处处, ,则则O O点的电子受到的洛点的电子受到的洛 伦兹力大小为伦兹力大小为F F2

48、 2, ,那么那么F F2 2与与F F1 1之比为之比为( () ) A.A. 11B.B. 22C.11C.11D.12D.12 3 3 【解析解析】选选B B。依题意。依题意, ,设每根导线在设每根导线在O O点产生的磁感应强度为点产生的磁感应强度为 B B1 1, ,方向竖直向方向竖直向 下下, ,则电子在则电子在点受到的洛伦兹力为点受到的洛伦兹力为F F1 1=B=B1 1ev;ev;当当M M处长直导线移至处长直导线移至P P点时点时,O,O点合磁点合磁 感应强度大小为感应强度大小为B B2 2=2=2 B B1 1cos30cos30= B= B1 1, ,则电子在则电子在O O

49、点受到的洛伦兹力为点受到的洛伦兹力为 F F2 2=B=B2 2ev= Bev= B1 1ev,ev,则则F F2 2与与F F1 1之比为之比为 2;2;故选故选B B。 1 2 1 2 3 2 3 2 3 4.(20204.(2020浙江浙江7 7月选考月选考) )特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示, ,两根两根 等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流I I1 1和和I I2 2,I,I1 1II2 2。a a、b b、 c c三点连线与两根导线等高并垂直三点连线与两根导线等高并

50、垂直,b,b点位于两根导线间的中点点位于两根导线间的中点,a,a、c c两点与两点与b b点点 距离相等距离相等,d,d点位于点位于b b点正下方。不考虑地磁场的影响点正下方。不考虑地磁场的影响, ,则则 ( () ) A.bA.b点处的磁感应强度大小为点处的磁感应强度大小为0 0 B.dB.d点处的磁感应强度大小为点处的磁感应强度大小为0 0 C.aC.a点处的磁感应强度方向竖直向下点处的磁感应强度方向竖直向下 D.cD.c点处的磁感应强度方向竖直向下点处的磁感应强度方向竖直向下 【解析解析】选选C C。通电直导线周围产生磁场方向由安培定则判断。通电直导线周围产生磁场方向由安培定则判断, ,

51、如图所示如图所示 I I1 1在在b b点产生的磁场方向向上点产生的磁场方向向上,I,I2 2在在b b点产生的磁场方向向下点产生的磁场方向向下, ,因为因为I I1 1II2 2, ,即即B B1 1BB2 2, , 则在则在b b点的磁感应强度不为零点的磁感应强度不为零,A,A错误错误; ;由图可知由图可知,d,d点处的磁感应强度不为零点处的磁感应强度不为零,a,a点点 处的磁感应强度竖直向下处的磁感应强度竖直向下,c,c点处的磁感应强度竖直向上点处的磁感应强度竖直向上,B,B、D D错误错误,C,C正确。正确。 5.(5.(多选多选) )将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中将一

52、小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中, ,各选项图中能各选项图中能 正确反映各量间关系的是正确反映各量间关系的是( () ) 【解析解析】选选B B、C C。B B、L L一定一定, ,且且F F与与I I成正比成正比, ,故选项故选项C C正确、选项正确、选项A A错误错误; ;由由 B= B= 或或F=BILF=BIL知知: :匀强磁场中匀强磁场中B B恒定不变恒定不变, ,故选项故选项B B正确、正确、D D错误。错误。 F IL 6.(6.(多选多选) )磁场中放入一通电导线磁场中放入一通电导线, ,导线与磁场垂直导线与磁场垂直, ,导线长为导线长为1 cm,1 cm,电流为电流

53、为0.5 A,0.5 A, 所受的磁场力为所受的磁场力为5 51010-4 -4 N N。则。则( () ) A.A.该位置的磁感应强度为该位置的磁感应强度为0.1 T0.1 T B.B.若将该电流撤去若将该电流撤去, ,该位置的磁感应强度还是该位置的磁感应强度还是0.1 T0.1 T C.C.若将通电导线跟磁场平行放置若将通电导线跟磁场平行放置, ,该导体所受到的磁场力为该导体所受到的磁场力为5 51010-4 -4 N N D.D.若将通电导线跟磁场平行放置若将通电导线跟磁场平行放置, ,该导体所受到的磁场力为零该导体所受到的磁场力为零 【解析解析】选选A A、B B、D D。根据公式。根

54、据公式B= B= 得得:B= T=0.1 T,:B= T=0.1 T,磁感应强度磁感应强度B B与与F F、 I I、L L无关无关, ,故故A A、B B正确正确; ;若将通电导线跟磁场平行放置若将通电导线跟磁场平行放置, ,该导体所受到的磁场力该导体所受到的磁场力 为零为零, ,故故C C错误错误,D,D正确正确, ,故选故选A A、B B、D D。 F IL 4 5 10 0.01 0.5 二、非选择题二、非选择题( (本题共本题共2 2小题小题, ,共共2424分。要有必要的文字说明和解题步骤分。要有必要的文字说明和解题步骤, ,有数值有数值 计算的要标明单位计算的要标明单位) ) 7

55、.(127.(12分分) )如图所示如图所示, ,竖直向下的匀强磁场中竖直向下的匀强磁场中, ,用两条竖直线悬吊一水平通电直导用两条竖直线悬吊一水平通电直导 线线, ,导线长为导线长为L,L,质量为质量为m,m,通入电流通入电流I I后后, ,悬线偏离竖直方向悬线偏离竖直方向且保持静止且保持静止, ,已知导已知导 线受到的磁场力方向水平线受到的磁场力方向水平, ,求磁场的磁感应强度。求磁场的磁感应强度。 【解析解析】对导线的受力分析如图所示。由平衡条件知对导线的受力分析如图所示。由平衡条件知F=mgtan,F=mgtan,根据磁感应强根据磁感应强 度的定义式得度的定义式得B=B= 答案答案:

56、: Fmgtan ILIL 。 mgtan IL 8.(128.(12分分) )如图所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器如图所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器电流天平。某同电流天平。某同 学在实验室里学在实验室里, ,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, ,他测得的数据记录他测得的数据记录 如下所示如下所示, ,请你算出通电螺线管中的磁感应强度请你算出通电螺线管中的磁感应强度B B。 已知已知:CD:CD段导线长度段导线长度:4:41010-2 -2 m m天平平衡时钩码重力天平平衡时钩码重力:4:41010-5 -5 N N 通过导线的电通过导

57、线的电 流流:0.5 A:0.5 A 【解析解析】由题意知由题意知,I=0.5 A,G=4,I=0.5 A,G=41010-5 -5 N,L=4 N,L=41010-2 -2 m, m,电流天平平衡时电流天平平衡时, ,导线导线 所受磁场力的大小等于钩码的重力所受磁场力的大小等于钩码的重力, ,即即F=GF=G。由磁感应强度的定义式。由磁感应强度的定义式B= B= 得得: : B= T=2.0B= T=2.01010-3 -3 T T。 所以所以, ,通电螺线管中的磁感应强度为通电螺线管中的磁感应强度为2.02.01010-3 -3 T T。 答案答案: :2.02.01010-3 -3 T

58、T F IL 5 2 F4 10 IL0.5 4 10 【能力提升能力提升】(15(15分钟分钟4040分分) ) 9.(69.(6分分)()(多选多选) )如图所示如图所示, ,平行于纸面水平向右的匀强磁场平行于纸面水平向右的匀强磁场, ,磁感应强度磁感应强度B B1 1=1 T=1 T。 位于纸面内的细直导线位于纸面内的细直导线, ,长长L=1 m,L=1 m,通有通有I=1 AI=1 A的恒定电流。当导线与的恒定电流。当导线与B B1 1成成6060夹夹 角时角时, ,发现其受到的安培力为零发现其受到的安培力为零, ,则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强则该区域同时存在的另一匀强磁场

59、的磁感应强 度度B B2 2的可能值是的可能值是 ( () ) A.A. T TB.B. T TC.1 TC.1 TD.D. T T 1 2 3 2 3 【解析解析】选选B B、C C、D D。导线受到的安培力为零。导线受到的安培力为零, ,可判断出合磁感应强度为零可判断出合磁感应强度为零, ,沿沿 导线方向导线方向, ,可求出磁感应强度可求出磁感应强度B B2 2的最小值的最小值,B,B2 2小 小=B =B1 1sin60sin60= T,= T,故故B B、C C、D D均正均正 确确,A,A错误。错误。 3 2 【加固训练加固训练】 根据磁感应强度的定义式根据磁感应强度的定义式B=B=

60、 , ,下列说法中正确的是下列说法中正确的是( () ) A.A.在磁场中某确定位置在磁场中某确定位置,B,B与与F F成正比成正比, ,与与I I、L L的乘积成反比的乘积成反比 B.B.一小段通电直导线在空间某处受磁场力一小段通电直导线在空间某处受磁场力F=0,F=0,那么该处的那么该处的B B一定为零一定为零 C.C.磁场中某处磁场中某处B B的方向跟电流在该处受磁场力的方向跟电流在该处受磁场力F F的方向相同的方向相同 D.D.一小段通电直导线放在一小段通电直导线放在B B为零的位置为零的位置, ,那么它受到的磁场力那么它受到的磁场力F F也一定为零也一定为零 F IL 【解析解析】选