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文档简介
1、第33讲磁场磁感应强度磁感线磁通量考情 剖析(注:考纲要求及变化中代表了解和认识,代表理解和应用;命题难度中的A代表容易,B代表中等,C代表难)考查内容考纲要求及变化考查年份考查形式考查详情考试层级命题难度磁场磁感应强度磁感线磁通量11单选考查通电直导线产生的磁场及线圈中磁通量的变化情况12多选以家庭保护电路装置为背景,考查磁通量的判断次重点B小结及预测1.小结:磁场磁感应强度磁感线磁通量以选择题的形式进行考查,侧重考查判断磁通量的变化情况2预测:11、12年都有所考查预测14年考查的可能性大3复习建议:建议复习时重点理解磁场、磁感应强度、磁感线和磁通量的定义和磁通量的计算. 知识 整合一、磁
2、场1磁体和电流周围、运动电荷周围存在的一种,叫磁场2磁场的方向:规定在磁场中任一点小磁针受力方向,就是该点磁场的方向(或者说自由小磁针静止时,_的指向即为该处磁场的方向)3磁现象的本质:磁铁的磁场和电流的磁场一样,都是由_的运动产生的4安培分子电流假说:在原子、分子等物质微粒内部存在着微小的分子环流,它使每个物质微粒都能独立地成为一个微小的磁体,安培假说能解释磁化、失磁等磁现象(分子电流实际上是由核外电子绕核运动形成的)5匀强磁场和地磁场(1)若某个区域里磁感应强度大小处处相等,方向相同,那么该区域的磁场叫匀强磁场,匀强磁场中的磁感线是平行等距的直线如通电螺线管内部的磁场,就是匀强磁场(2)地
3、球的磁场与条形磁铁的磁场相似,其主要特点有三个:地磁场的N极在地球南极附近,S极在地球北极附近,磁感线分布如图所示地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球南极指向地球北极,而竖直分量By,在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下在赤道平面上,距离地球表面高度相等的各点,磁感应强度相等,且方向水平向北二、磁感应强度1磁场的最基本的性质是对放入其中的电流有磁场力的作用,电流垂直于磁场时受磁场力_,电流与磁场方向平行时,磁场力为_2磁感应强度:定义:磁感应强度是表示的物理量,在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,受到的磁场力F跟电流I和导线长度l的乘积Il的比值,叫做通电导线所在该处的磁感应强度,用B表示
4、,即B.(1)磁感应强度是矢量,其方向是小磁针静止时N极的指向,不是磁场中电流所受磁场力方向(2)磁感应强度B是由磁场自身性质决定的,与磁场中是否存在电流及Il乘积大小无关(3)在国际单位制中,磁感应强度的单位是T(特)1 T1(4)物理意义:描述磁场的强弱、和方向3磁场的叠加:空间中如果同时存在两个以上的电流或磁体在某点激发的磁场,该点的磁感应强度B是各电流或磁体在该点激发磁场的磁感应强度的_,且满足_. 三、磁感线1在磁场中画一系列曲线,使曲线上任意点的切线方向都跟该点_方向一致,这一系列曲线即为磁感线磁感线的_表示磁场的强弱2在磁体外部磁感线是从_极到_极在磁体内部磁感线又从_极回到_极
5、;因此,磁感线是_、_的闭合曲线四、磁通量1定义:穿过某一面积的磁感线条数2公式:_.其中Ssin为面积S在垂直于B方向的投影面积S,为B与S间的夹角若BS,则90,BS;若0,则0.3单位:Wb,1 Wb1Tm2.4标量,但有正负之分合磁通量_.五、通电直导线和通电线圈周围的磁场方向1直线电流的磁场:右手握住直导线,_方向与电流的方向一致,_方向就是直线电流在周围空间激发磁场的磁场方向2通电螺旋管的磁场:右手弯曲_跟电流方向一致,_所指方向为通电螺线管内部的磁感线方向3同名磁极相互_,异名磁极相互_,磁体之间、磁体与电流之间、电流(或运动电荷)与电流(或运动电荷)之间的相互作用是通过磁场发生
6、的一、对磁感应强度BF/Il的理解磁感应强度由磁场本身决定,就好像电场强度由电场本身决定一样,跟该位置放不放通电导线无关,磁感应强度B的决定式也是其度量式,但用来测量的小段通电直导线必须垂直放入磁场,如果小段通电直导线平行放入磁场,其受安培力为零,但不能说这点磁感应强度为零,这点与试探电荷在电场中不同,而且磁感应强度的方向不是通电导线的受力方向二、磁场和电场磁场电场磁体或电流周围的一种特殊物质电荷周围的一种特殊物质磁感应强度B(Il称试验电流元)电场强度E(q称为试验电荷)磁场方向规定为小磁针N极受力方向电场方向规定为正电荷受力方向用磁感线可以形象地表示磁场分布(磁感线为闭合曲线)用电场线形象
7、化表示电场分布(电场线有头有尾)合磁场BB1B2Bn(矢量和)合电场EE1E2En(矢量和)磁通量BS(S表示垂直磁感线的平面面积)三、磁感应强度B和电场强度E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BF/Il通电导线与B垂直EF/q场线的定义1.闭合曲线2.不相交3.疏密表示B的大小4.切线方向表示B的方向1.不闭合2.不相交3.疏密表示E的大小4.切线方向表示E的方向场的叠加合磁感应强度B等于各磁场的B的矢量和合场强等于各个电场的场强E的矢量和单位1 T1 N/Am1 T1 Wb/m21 N/C1 V/m1磁通量(1)定义式: BS,S垂直于磁感应强度B的有效面积,
8、磁通量的单位是Wb.(2)物理意义: 可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数,磁感应强度也叫磁通密度,即B,理解为垂直穿过单位面积的磁感线条数2对磁通量的理解应注意以下四点:(1)BS只适用于B与S垂直的情况若B与S的方向间的夹角为,则BScos.(2)S不一定是某个线圈的真正面积,而是线圈在磁场范围内的面积(3)磁通量与线圈的匝数无关(4)合磁通问题:当计算某个面的磁通量时,先规定某个方向的磁通量为正,反方向的磁通量为负,平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的磁通量,磁通量的正、负号并不表示磁通量的方向,它的符号仅表示磁感线的贯穿方向【典型例题1】 如图所示,a、b、c三个闭合线圈,放
9、在同一平面内,当a圈中有电流I通过时,它们的磁通量分别为a、b、c,下列说法中正确的是() Aabc Babc Cacb Dacb温馨提示解答此题要在了解合磁通量含义的基础上,切记磁通量是矢量,然后分析三个线圈中所含合磁通量的大小记录空间【变式训练1】矩形线圈abcd有n匝,面积大小为S,放在水平面内,加一个竖直向下的范围较大的匀强磁场,如图所示,磁感应强度为B.(1)若线圈从图示位置绕ab边转过60,则穿过线圈的磁通量是多少?(2)若线圈绕ab边转过180,则穿过线圈的磁通量是多少?电流的磁场直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场特点无磁极、非匀强且距导线越远处磁场越弱与条形磁铁的磁场
10、相似,管内为匀强磁场且磁场水平,管外为非匀强磁场环形电流的两侧是N极和S极且离圆环中心越远,磁场越弱安培定则立体图横截面图【典型例题2】 如图所示为磁场、磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈,当在线圈中心处挂上一个小磁针,且与线圈在同一平面内,则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时() A小磁针N极向里转 B小磁针N极向外转 C小磁针在纸面内向左摆动 D小磁针在纸面内向右摆动温馨提示解此题时,注意安培定则的应用记录空间【变式训练2】如图所示是通电直导线周围磁感线分布情况示意图,各图的中央表示垂直于纸面的通电直导线及其中电流的方向,其他的均为磁感线,其方向由箭头指向表示,这四个图中,正确的是()
11、ABCD 随堂 演练1关于磁感应强度B,下列说法中正确的是() A磁场中某点B的大小,跟放在该点的试探电流元的情况有关 B磁场中某点B的方向,跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致 C在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时,该点B值大小为零 D在磁场中磁感线越密集的地方,磁感应强度越大2下列说法中正确的是() A电荷在某处不受电场力的作用,则该处电场强度为零 B一小段通电导线在某处不受磁场力作用,则该处磁感应强度一定为零 C表征电场中某点电场的强弱,是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值 D表征磁场中某点磁场的强弱,是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段
12、导体长度和电流乘积的比值3彼此绝缘、相互垂直的两根通电直导线与闭合线圈共面,下图中穿过线圈的磁通量可能为零的是()ABCD4在实验精度要求不高的情况下,可利用罗盘来测量电流产生磁场的磁感应强度,具体做法是:在一根南北方向放置的直导线的正下方10 cm处放一个罗盘导线没有通电时罗盘的指针(小磁针的N极)指向北方;当给导线通入电流时,发现罗盘的指针偏转一定角度,根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度现已测出此地的地磁场水平分量B5.0105T,通电后罗盘指针停在北偏东60的位置,如图所示由此测出该通电直导线在其正下方10 cm处产生磁场的磁感应强度大小为()第4题图 A5.0105T B1.01
13、04T C8.66105T D7.07105T5两个小磁针因受到某种磁场的作用后相互平行,如图所示,产生这种效果的磁场不可能是()第5题图 A某条通电直导线产生的磁场 B某通电螺线管产生的磁场,其中一个小磁针在管内,一个小磁针在管外 C某个单匝通电圆环的磁场,一个小磁针在环内,一个小磁针在环外 D相距很近的异名磁极间的磁场6大圆环a中通以稳恒电流,小圆环b与大圆环同平面放置,且一半面积在大圆环内,如图所示,则小圆环内的磁通量_(填“向里”、“零”或“向外”)第6题图第33讲磁场磁感应强度磁感线磁通量知识整合基础自测一、1.特殊物质2.N极N极3.电荷二、1.最大零2.磁场强弱F/Il3.矢量和
14、平行四边形定则三、1.磁场疏密程度2.NSSN不相交不中断四、2.BSsin4.12五、1.伸直大拇指弯曲的四指2.四指方向伸直大拇指3.排斥吸引重点阐述【典型例题1】 如图所示,a、b、c三个闭合线圈,放在同一平面内,当a圈中有电流I通过时,它们的磁通量分别为a、b、c,下列说法中正确的是() Aabc Babc Cacb Dacb【答案】B【解析】由于磁感线是闭合曲线,故a线圈的环形电流产生的磁场在a内部垂直纸面向里,a线圈外部垂直纸面向外,而穿过线圈的磁通量是合磁通量,故b有“抵消”,c“抵消”最多,故a线圈磁通量最大,B正确变式训练1(1)(2)BS【解析】 由磁通量计算公式(1)1B
15、S1BScosBScos60(2)2BS2BScosBScos180BS【典型例题2】 如图所示为磁场、磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈,当在线圈中心处挂上一个小磁针,且与线圈在同一平面内,则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时() A小磁针N极向里转 B小磁针N极向外转 C小磁针在纸面内向左摆动 D小磁针在纸面内向右摆动【答案】A【解析】 由右手安培定则可知,螺线管内部的磁感线向里,小磁针N极的受力方向即为该处的磁场方向变式训练2C【解析】 四个图中磁感线的方向都符合右手螺旋定则,但磁感线分布密度不同通电直导线周围磁场的磁感应强度跟导线中的电流I成正比,跟到通电直导线的垂直距离r成反比:
16、Bk.可见,磁感线的分布,从通电直导线开始,由近而远,逐渐由密变疏据此推理,可知只有C图是正确的随堂演练1.D【解析】磁感应强度是磁场本身属性,在磁场中某处为一恒量,其大小可由B计算,但与试探电流元的F、I、L的情况无关;B的方向规定为小磁针N极受磁场力的方向,与放在该处电流元受力方向并不一致;当试探电流元的方向与磁场方向平行时,虽磁感应强度不为零,但电流元受磁场力却为零;根据磁感应强度大小即磁通密度B可知,在磁场中磁感线越密集的地方,磁感应强度越大由以上分析可知,正确选项为D.2.AC【解析】 由电荷所受电场力公式FqE知,如果电荷不受电场力作用,则电场强度一定为零,故A正确;通电导线做切割磁感线运动时,才受磁场力,所以说通电导线不受磁场力,该处磁感应强度为零,不正确;由FqE,知C正确;同样通电导线不切割磁感线,其不受磁场力,故D不正确3.AB【解析】 由安培定则可以判断,A中I1在线圈位置产生的磁场方向垂直纸面向里,I2在线圈位置产生的磁场方向向外,穿过线圈的磁通量可能为零,同理可以判断B中,I1在线圈位置产生的磁场方向垂直纸面向外,I2在线圈位置产生的磁场方向垂直纸面向里,穿过线圈的磁通量可能为零,AB正确;C中I1,I2在线圈位置产生的磁场方向都垂直纸面向里,D中I1,I2在线圈位置产生的磁场方向都垂直纸面向外,CD中穿过线圈的磁通量不可能
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