2017-2018学年高中物理选修3-1教学案(20份)教科版8(优秀免费下载资料)

1、GUAKJIANmU1度是描平磁场强弱及方向的物理量, 为小磁d静止时极的指向，定义式第节磁感应强度磁通量.磁感应强度是矢量，磁感应强度的运算符合矢 量运算法则。.匀强磁场是指磁感应强度的大小和方向处处相同的磁场。.磁通量的大小为;，其中为与垂直的平面面积，磁感应强度也叫磁通密度。图一课前百主学习，基穗才能楼高一、磁感应强度.定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线所受到的磁场力(安培力)与导线长度、导线中电流的乘积的比值叫做通电导线所在位置的磁感应强度，用符号表示。.定义式：=。.方向：磁感应强度的方向即该处磁场方向,与小磁针静止时极受力方向相同。.单位：在国际单位制中是特斯拉，简称特，符号。

2、 =()。.物理意义：磁感应强度是表示磁场强弱和方向的物理量。.匀强磁场()定义：在磁场的某个区域内， 如果各点的磁感应强度大小和方向都相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场。()匀强磁场的磁感线的特点在匀强磁场中，磁感线是一组平行且等距的直线,如图 -所示。()实例距离很近的两个异名磁极之间的磁场。通电螺线管内中间部分的磁场。()匀强磁场中安培力的计算当通电导线与磁场垂直时：=。当通电导线与磁场方向成0角时：=_0_O二、磁通量.定义在磁感应强度为的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为，我们把与的乘他叫做穿过这一面积的磁通量。.磁通量的计算()公式：=。适用条件：匀强磁场；磁感线与平面垂

3、直。()在匀强磁场中，若磁感线与平面不垂直，公式=中的应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积。.单位：韦伯，简称韦,符号为 =。.磁通密度由中=得=,磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量,所以也叫磁通密匡三、利用安培力测定磁感应强度.原理根据=,测出通电导线在磁场中的有效长度、通电导线上的电流以及所受安培力的大小，代入公式即可求出磁感应强度。.测量原理图如图-所示。图-.测量过程()按照原理图连接好电路，记下此时弹簧测力计的读数。()将滑动变阻器的滑片置于最右端，闭合开关，调节滑动变阻器使电流表的读数为,下弹簧测力计的读数，则磁场对矩形线框位于磁场中的一条边的作用力的大小为=。()再测出线框在磁

4、场中的这条边的长度为。()代入=,即可求得的大小。.注意事项()为使测量过程简单，使矩形线框所在平面与极、极的连线垂直。()使矩形线框的短边全部放在、极之间的区域中。()为使测量更精确，可把弹簧测力计换成精密天平。.自主思考一一判一判()磁场的方向就是磁感应强度的方向。(，)()磁感应强度的大小与电流成反比，与所受安培力成正比。(X)()磁感应强度的大小等于通电导线所受的安培力与电流和导线长度的乘积的比值。(X )()磁感应强度越大，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通量一定越大。(X)()磁通量有方向，因此，磁通量是矢量。(X ).合作探究 议一议()在磁场中，放在某点的小磁针受力的方向就是该点磁

5、场的方向，这种说法对吗？提示：这种说法是不对的。放在磁场中某点的小磁针极受力的方向才是该点磁场的方向。()通电导线受力为零的地方，磁感应强度的大小一定为零吗？为什么？提示：通电导线受力为零的地方，磁感应强度的大小不一定为零。当电流方向与磁感应强度的方向在一条直线上时，通电导线受力为零。()磁通量有正负，其正负是表示大小还是方向？提示：磁通量只有大小，没有方向，是标量。其正、负既不表示大小，也不表示方向， 它表示磁通量从某一平面穿入或穿出，若规定穿入为正，则穿出为负，反之亦成立。课堂讲练设计：举一能通觉题考点一对磁感应强度的理解.对磁感应强度的理解()公式=是磁感应强度的定义式,是用比值法定义的

6、,磁感应强度的大小只决定于磁场因为磁场中某点通电导线所受力导线放入磁场中的方向不同，所受本身的性质，而与、均无关。()在定义式=中，通电导线必须垂直于磁场方向放置。的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关。磁场力也不相同。通电导线受磁场力为零的地方，磁感应强度的大小不一定为零。（）通电导线所受磁场力的方向不是磁场中该点磁感应强度的方向。（）磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时应很短很短，称作“电流元”，相当于静电场中的“点电荷”。.磁感应强度与电场强度的比较电场强度磁感应强度定义的依据电场对电荷有作用力=定值（由电场决定）对电场中佗-点，8对/、同点，一般来说这个定值/、同比值可

7、表示电场的强弱磁场对直线电流有作用力对磁场中任,点，与磁场方向、电流方向后关，只考虑电流方向垂直于磁场方向的情况时，8,=定值（由磁场决定）对/、同点，一般来说这个定值/、同比值可表示磁场的强弱定义式=物理意义描述电场的强弱和方向表征磁场的强弱和方向力向该点正电何的受力力1司小磁针极的受力方向场的叠加遵循矢量的平行四边形定则遵循矢量的平行四边形定则单位=()。通方法典例下列说法中正确的是（）.由=可知，与成正比，与成反比. 一小段通电导线在某处不受安培力的作用，则该处磁感应强度一定为零.磁感应强度的方向与磁场力的方向不相同.把一小段通电导线放在磁场中某处，该处就有磁感应强度。 把一小段通电导线

8、拿走该处就没有磁感应强度解析磁感应强度=是采用比值法定义的，大小与、无关，由磁场本身决定，故、错 误；根据公式= 0, 一小段通电直导线在某处不受磁场力，该处磁感应强度不一定为零， 可能是0为零，故错误；根据左手定则，安培力方向与磁场方向垂直，故正确。答案6通题组.磁感应强度的单位是特斯拉（），与它等价的是（）解析：选 由公式=,安培力的单位是，而电流的单位是，长度的单位为，则单位的换算可得，即为 。故正确，、错误。.（多选）下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是（）.某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向.某处小磁针极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向.垂

9、直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向.磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向解析：选 磁场中某点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，也就是小磁针极受力的方向或小磁针静止时极所指的方向，选项、正确。磁场中某点磁感应强度的方向与放入其中的电流的方向无关，电流受力的方向不代表磁感应强度和磁场的方向，选项、错误。.下列说法中正确的是（）.磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该导线的长度、通过的电流乘积的比值，即=.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.磁感应强度=只是定义式，它的大小取决于场源以及导线在磁场中的位置

10、，与、以及通电导线在磁场中的方向无关.通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向解析：选根据磁感应强度的定义，通电导线应为“在磁场中垂直于磁场方向的通电导线”，只有在这个方向导线所受磁场力才最大，本题选项未注明导线放置的方向，所以是错误的。通电导线若放置方向与磁场平行时，不受磁场力作用，所以选项也是错误的。在磁场场源稳定的情况下，磁场内各点的磁感应强度（含大小和方向）都是唯一确定的，与放入的检 验通电导线无关，选项正确。磁场力方向与磁感应强度方向垂直，选项错误。考点二磁场的叠加问题通方法典例在磁感应强度为、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线， 电流的方向垂直于纸面向里。如图-所示，

11、、是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在 这四点中（）.、两点的磁感应强度大小相等.、两点的磁感应强度大小相等点的磁感应强度的值最大点的磁感应强度的值最大思路点拨 解答本题要明确以下两点：()以直电流为圆心的同一圆周上各点的磁感应强度大小相等，方向沿对应的切线方向。()磁感应强度的叠加遵守平行四边形定则。解析磁感应强度是矢量， 每点的磁感应强度都是匀强磁场和直导线磁场的叠加，由图知在点，两磁感应强度方向相同，所以点的磁感应强度最大。在点，两磁感应强度方向相反，所以在点的磁感应强度最小，、错误。、两点，两磁感应强度方向相互垂直，所以、两点 的磁感应强度大小相等，方向不同，正确、错误。答案磁感应强

12、度是矢量，因此磁场的叠加遵循矢量运算法则一一平行四边形定则。 计算合磁 感应强度时应先确定各磁场单独存在时产生的磁感应强度的大小和方向， 然后再进行矢量合 成。.如图-所示，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流和，且>、为导线某一横截面所在平面内的四点，且、与两导线共面；点在两导线之间，、的连线与导线所在平面垂直。磁感应强度可能为零的点是()图一.点.点>,所以该>>。解析：选 两电流在该点的合磁感应强度为，说明两电流在该点的磁感应强度满足等大 反向关系。根据右手螺旋定则在两电流的同侧磁感应强度方向相反，则为或，又 点距远距近，所以是点；故选。.在同一平面内有四

13、根彼此绝缘的通电直导线，如图 -所示，四根导线中的电流= 要使点的磁场增强，则应切断哪一根导线中的电流图一 解析：选 根据安培定则可知、在点产生的磁场方向分别为垂直于纸面向里、向里、 向里、向外，又=,故切断可使点的磁场增强，选项正确。.如图-所示，三根长直通电导线中电流大小相同，通电电流方向为：导线和导线中电 流向纸里，导线中电流向纸外，点为、两点的连线中点，垂直于，且=。则点的磁场方向 为()b ! d风图-.垂直纸面指向纸外.垂直纸面指向纸里.沿纸面由指向.沿纸面由指向解析：选 通电导线、在点产生的磁场互相抵消，故点磁场方向即通电导线在点产生的磁场方向，根据安培定则，正确。考点三磁通量及

14、其变化的计算.磁通量的计算()公式：=。适用条件：匀强磁场；磁感线与平面垂直。()在匀强磁场中，若磁感线与平面不垂直，公式 =中的应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积。因为1= 0所以=0(如图-所式中0即为面积在垂直于磁感线方向上的投影，我们称为“有效面积”示)。,磁通量的正、负()磁通量是标量，但有正、负，当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，磁感线从 此面穿出时为负值。()若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量大小为 ，反向磁通量大小为 ，则穿过该平面的磁通量 =。.磁通量的变化量 A=()当不变，有效面积变化时，A= 。()当变化，不变时，A二A 。()和同时变化，则

15、A=一。但此时Aw A A。特别提醒()穿过某一面积的磁通量是由穿过该面的磁感线条数的多少决定，与匝数无关。()当平面转过。时，磁通量的变化量A=,而不是 A=。巨通方法典例如图-所示，框架面积为，框架平面与磁感应强度为的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量为；若使框架绕轴转过。角， 则穿过框架平面的磁通量为；若从初始位置转过。角，则穿过框架平面的磁通量为；若从初始位置转过。角， 则穿过框架平面的磁 通量的变化量是。图-思路点拨()面积与磁场不垂直时，应求出在垂直磁场方向的投影。()磁通量有正负，从不同侧面穿入的磁感线正负号不同。解析初始位置时，故 =。框架转过。时，=° =。框架转

16、过。时，/,故=。=。从初始位置转过。的过程中：规定初始位置时穿过方向为正，则二，'=一，故 =，一:。答案()=。既可以理解为 0是垂直于磁感线方向上的“有效面积”，又可以理解为 0;是垂直于线圈平面的分量。1()计算磁通量的变化时， 应明确磁感线穿过平面的方向，即磁通量的正、负，同时要注意是什么因素变化引起磁通量变化的。通题组.(多选)关于磁通量，下列说法中正确的是 ().穿过某个平面的磁通量为零，该处磁感应强度一定为零.穿过任何一个平面的磁通量越大，该处磁感应强度一定越大.匝数为的线圈放在磁感应强度为的匀强磁场中，线圈面积为，且与磁感线垂直，则穿过该线圈的磁通量为.穿过垂直于磁场

17、方向的某个平面的磁感线的条数等于穿过该平面的磁通量解析：选 穿过某个平面的磁通量为零，此处磁感应强度不一定为零，可能此平面与磁感线平行，故错误；磁通量的大小除与磁感应强度有关，还与线圈的面积有关，故错误；匝数为的线圈放在磁感应强度为的匀强磁场中， 线圈面积为，且与磁感线垂直，则穿过该线圈 的磁通量为，正确；当磁感线与线圈平面垂直时，磁通量的大小;，它在数值上等于穿过这个面的磁感线条数，故正确。.如图-所示，线圈面积为，线圈平面与磁感应强度为的匀强磁场的方向垂直。()若使线圈绕轴转过。角，则穿过线圈平面的磁通量为多少？()若从初始位置转过。角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为多少？图-解析：()

18、线圈绕轴转过0角时，穿过线圈的磁通量为=，=° =。()若从初始位置转过。角，则此时磁感线穿过线圈的方向改变了，此时穿过线圈的磁通量为=，=一 ° =一，又初始状态的磁通量为二，所以磁通量的变化量为4虫=虫一=O答案：()()课后层级训练，步步提升能力-、基础题每熟.一通有电流强度为、长度为的导线，垂直放在磁感应强度为的匀强磁场中，受到的安培力为，对于他们的关系=的认识，下列说法正确的是.与成正比.与电流成正比.与的乘积成反比.与、均无关，由磁场本身决定解析：选 磁感应强度的大小与所受的安培力、无关，由磁场本身决定，故、 、错误， 正确。.（多选）下列有关磁通量的论述中不正

19、确的是（）.磁感应强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大.磁感应强度越大的地方，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通量越大.穿过线圈的磁通量为零的地方，磁感应强度一定为零.匀强磁场中，穿过线圈的磁感线越多，则磁通量越大解析：选 磁感应强度越大的地方， 穿过线圈的磁通量不一定越大，当线圈与磁场是垂直放置，且磁感线是同一方向的，则磁通量才越大，若线圈与磁场平行，则磁通量为零，故错误；磁感应强度越大的地方， 线圈的面积越大，则穿过线圈的磁通量也不一定越大，要注意线圈与磁场放置角度，故错误；穿过线圈的磁通量为零时，可能是线圈平面与磁场平行， 磁感应强度不一定为，故错误；匀强磁场中，磁场的方向处处相同，所以穿

20、过线圈的磁感线越多，则磁通量越大，故正确。.某地地磁场磁感应强度大小为=*,与水平方向夹角为。， 一正方形线圈位于水平面内，匝数为=,面积=2,则穿过线圈的磁通量为（）.X -. X -.X . X 2 ,一 解析：选 由磁通量的定义式可得： =°=x xx = x ,故选。.将面积为2的线圈放在匀强磁场中，线圈平面与磁感线垂直，已知穿过线圈平面的磁 通量是，那么这个磁场的磁感应强度是 （）解析：选 根据磁通量 =（与垂直）,故正确，、错误。.如图为条形磁铁部分磁感线分布示意图，、是同一条磁感线上的两点，关于这两点的磁感应强度，下列判断正确的是 （图.、两点的磁感应强度相同点的磁感应

21、强度比点的大.点的磁感应强度方向由指向.点的磁感应强度方向由指向解析：选 磁感线的疏密表示磁场强弱，故点的磁感应强度大于点的磁感应强度，故、 错误；磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向，两点的磁感应强度方向均由指向，故正确，错误。.三根完全相同的长直导线互相平行，通以大小和方向都相同的电流。它们的截面处于 一个正方形的三个顶点、处，如图所示。已知每根通电长直导线在其周围产生的磁感应强 度与距该导线的距离成反比，通电导线在处产生的磁场其磁感应强度大小为，则三根通电导线产生的磁场在处的总磁感应强度大小为（）-图 解析：选 设正方形边长为，则导线在处形成的磁场磁感应强度大小=;两根导线在处形成的磁

22、场磁感应强度大小均为：=;则三根通电导线产生的磁场在处的总磁感应强度大小为总=+ =。二、易错题等明.如图所示，两个同心放置的平面金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环平面垂直，则通过两圆环的磁通量 、间的关系是（）图.>.=.不能确定解析：选 通过圆环的磁通量为穿过圆环的磁感线的条数，首先明确条形磁铁的磁感线分布情况，另外要注意磁感线是闭合的曲线。条形磁铁的磁感线在磁体的内部是从极到极， 在磁体的外部是从极到极，内部有多少根磁感线，外部的整个空间就有多少根磁感线同内部 磁感线构成闭合曲线。 对两个圆环，磁体内部的磁感线全部穿过圆环，外部的磁感线穿过多 少，磁通量就抵消多少，所以面积越大，磁

23、通量反而越小。.如图所示，有两根平行长直导线，通以大小相等、方向相反的电流，与两导线在同一平面内，且与两导线距离都相等的各点的磁场的磁感应强度的判断正确的是.等于零.不等于零，方向从一根导线垂直指向另一根导线.不等于零，方向平行于导线.不等于零，方向垂直于导线所在平面解析：选 与两导线在同一平面内， 且与两导线距离都相等的各点就是题图中虚线所在处。导线中的电流在虚线处产生的磁场方向是垂直于纸面向里，而导线中的电流在虚线处产生的磁场方向也是垂直于纸面向里，由对称性可知，两导线中的电流在虚线处产生的磁感应强度大小相等、方向相同，由矢量叠加原理可知虚线上各点的磁感应强度不为零，且垂直于两导线所确定的

24、平面。选项正确。三、能力题通.（多选）如图所示是等腰直角三棱柱，其中底面为正方形，边长为，它们按图示位置放 置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应弓II度为，下面说法中正确的是（）图,通过平面的磁通量大小为,通过平面的磁通量大小为,通过平面的磁通量大小为零,通过整个三棱柱的磁通量为零解析：选 平面在垂直于方向的投影 1 =,所以 = ' = ,错误；平面与垂直，=,所 以=,正确；平面与平行，±=,;，正确；整个三棱柱穿进的磁感线和穿出的磁感线 条数相等，抵消为零，所以 ;，正确。.（多选）两根长直导线、平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图，图中点为两根导线连线的中点，、为连线的中垂线上的两点且与、等距，两导线中通有等大、同向的恒定电 流，已知直线电流在某点产生的磁场的磁感应强度的大小跟该点到通电导线的距离成反比， 则下列说法中正确的是（）I I|