《课时讲练通》2014-2015学年高中物理人教版选修3-1教师用书配套课件第三章2磁感应强度

2磁感应强度目标定位核心提示1.理解并掌握磁感应强度的大小、方向及其物理意义。2.进一步体会用比值法定义物理量。3.通过实验、类比和分析,体会实验探究的思路方法。重点:1.磁感应强度的概念、物理意义。2.探究磁场对电流作用力的方法。难点:1.磁感应强度的概念的理解。2.进一步体会比值法定义物理量的方法。一、磁感应强度1.概念:用来描述磁场_____和_____的物理量,用符号B表示。2.方向:小磁针静止时____所指的方向为该点磁感应强度的方向,简称磁场的方向。强弱方向N极二、影响通电导线受力的因素1.电流元:很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的________。电流元是一种理想化模型。2.将一根直导线水平悬挂在磁铁的两极间,使导线的方向与磁场的方向_____。3.保持磁场中直导线的长度不变,改变_________,通过观察直导线摆动角度大小来比较磁场力大小。乘积IL垂直电流大小4.保持电流不变,改变磁场中直导线_____,通过观察直导线摆动角度大小来比较磁场力大小。5.结论:通电直导线与磁场_____时,它受力大小既与导线的_____成正比,又与导线中的_____成正比,用公式表示为______。长度垂直长度电流F=ILB三、磁感应强度的定义式1.定义式:在导线与磁场垂直的最简单情况下,B=___,式中F为电流元IL受到的磁场力。2.单位:在国际单位制中,磁感应强度的单位是_______,符号是T,1T=___________。FIL特斯拉1N/(A·m)一、判一判1.磁感应强度方向即小磁针静止时S极所指方向。()2.虽然公式B=是根据导线在匀强磁场中受力推导出来的,但却适用于任何磁场。()3.从B=可以看出,磁场的磁感应强度与导线在磁场中受的磁场力F成正比,与IL成反比。()4.在物理学中,把很短一段通电导线叫作电流元。()FILFIL提示：1.×。小磁针静止时N极所指方向为磁感应强度方向。2.√。公式B=是磁感应强度定义式,适用于任何磁场。3.×。磁场的磁感应强度由磁场本身决定,与磁场力F、导线长度L以及电流I大小无关。4.×。把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫作电流元。FIL二、选一选关于磁感应强度,下列说法正确的是()A.磁感应强度只是描述磁场的强弱的物理量B.通电导线所受磁场力为零,该处磁感应强度一定为零C.通电导线所受磁场力为零,该处磁感应强度不一定为零D.放置在磁场中1m的导线,通过1A的电流,受到的力为1N时,该处磁感应强度就是1T提示：选C。磁感应强度是矢量,其大小用来描述磁场的强弱,其方向用来描述磁场的方向,A错;通电导线所受的磁场力大小,除与I、L、B的大小有关外,还与放置方向有关,I∥B时,即使B≠0,仍有F=0,B错,C对;D选项中只有满足I⊥B时才成立,D错。三、想一想在磁感应强度定义式B=中,为什么要求电流方向要与磁感应强度方向垂直?提示：在同一磁场中,通电导线受到磁场的作用力大小不仅与导线长度L、电流强度I有关,还与导线和磁场所成角度有关,因此在导线与磁场垂直的最简单情况下给出了磁感应强度定义式。FIL主题一磁感应强度的方向【实验探究】把一小磁针放入一条形磁铁周围的不同位置,观察现象,探究以下问题:(1)磁感应强度的方向是怎样规定的?(2)小磁针的指向不同,说明了什么?提示：(1)规定小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁感应强度方向,简称磁场的方向。(2)小磁针的指向不同,说明了在条形磁铁周围的不同位置,磁感应强度的方向不同。【知识点睛】均匀磁场中各点的磁感应强度方向都是一致的,而非均匀磁场中不同位置的磁感应强度的方向一般不同,描述时一定要指明是哪一点的磁感应强度方向。【误区警示】小磁针在磁场中静止时所受合力为零,即N极与S极所受磁场力平衡。所以磁场方向应描述为小磁针N极受力方向或静止时N极所指的方向,而不能说成是小磁针的受力方向。【典例1】关于磁感应强度的方向,下面说法正确的是()A.放置在磁场中某点小磁针静止时N极所指方向就是该点磁感应强度的方向B.磁场中某点磁感应强度的方向就是小磁针在该点的受力方向C.磁场中某点磁感应强度的方向由放置在该点的小磁针静止时N极所指方向决定D.若把放置在磁场中的小磁针移走,则该点的磁感应强度方向就会发生变化【解题指南】解答本题需把握以下两点:(1)磁感应强度方向是由磁场本身决定的。(2)小磁针能够指示出磁感应强度的方向。【解析】选A。根据磁感应强度方向的规定,小磁针静止时N极所指方向就是该点磁感应强度的方向,A正确;小磁针在磁场中N极与S极受力方向相反,而某点磁感应强度的方向是确定的,B错误;磁场中某点磁感应强度的方向由磁场本身决定,与小磁针无关,C、D错误。【变式训练】(多选)下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法,正确的是()A.电场强度的方向与电荷的受力方向相同B.电场强度的方向与负电荷的受力方向相反C.磁感应强度的方向与小磁针北极的受力方向相同D.磁感应强度的方向与小磁针北极偏转的方向相同【解析】选B、C。电场强度的方向与正电荷的受力方向相同,与负电荷的受力方向相反,A错误,B正确;磁感应强度的方向与小磁针北极的受力方向或小磁针静止时北极的指向相同,与偏转方向不一定相同,C正确,D错误。主题二探究磁感应强度的大小1.【实验探究】观察“影响通电导线受力的因素的实验”,思考以下几个问题:(1)实验装置中,通电导线应如何放入磁场中?为什么?提示：通电导线应垂直放入磁场中。只有通电导线与磁场方向垂直时,它所受磁场力才是最大,此时磁场力F与电流元IL的关系最简单,其大小与IL的乘积成正比,公式F=ILB才成立。(2)如何根据实验现象判断通电导线所受磁场力F的大小?提示：可以根据通电导线摆动角度的大小来判断所受磁场力F的大小,摆动角度越大,所受磁场力F越大。(3)影响通电导线受力大小的因素有直导线的长度和电流大小,实验中是采用什么方法来探究通电直导线受力大小与这两个因素的关系的?提示：采用控制变量法。探究受力大小与直导线长度的关系时,控制电流大小不变;探究受力大小与电流大小的关系时,控制直导线长度不变。(4)通过实验总结通电直导线受力大小与导线长度、电流大小的关系。提示：当通电直导线与磁场方向垂直时,它受力的大小既与导线的长度L成正比,又与导线中的电流I成正比,即与I和L的乘积IL成正比,用公式表示就是F=ILB。2.【情境探究】电场强度是用来描述电场力的性质的物理量,磁感应强度是用来描述磁场力的性质的物理量,请结合下表探究磁感应强度B和电场强度E的共同之处与不同之处。提示：磁感应强度B电场强度E物理意义描述_____的性质描述_____的性质定义式共同点都是用比值的形式定义特点B=____,反映磁场的性质,由磁场本身决定,与F、IL无关,B⊥I时,F最大E=____,反映电场的性质,由电场本身决定,与F、q无关(q为试探电荷)磁场电场FILFq磁感应强度B电场强度E方向共同点矢量不同点小磁针____的受力方向表示磁场方向放入某点_______的受力方向表示电场方向场的叠加共同点都遵从___________定则不同点合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度B的矢量和合场强等于各个电场的场强E的矢量和单位1T=1N/(A·m)1V/m=1N/CN极正电荷平行四边形【知识点睛】对磁感应强度定义式的理解(1)对于定义式B=,不能理解为B与F成正比,与IL成反比。B由磁场本身决定。(2)用描述磁场强弱时,通电导线必须与磁场方向垂直,因为不垂直时F大小与垂直时不相等。(3)磁感应强度B是矢量,其大小和方向分别表示磁场的强弱和方向,两个磁场叠加时,应遵守矢量运算法则。FILFIL【误区警示】不能认为磁感应强度方向与通电导线受力的方向一致受电场中电场强度的方向是该点正电荷的受力方向的影响,误认为磁感应强度的方向与通电导线受力的方向一致。实际上磁感应强度的方向规定为小磁针N极受力的方向,即小磁针静止时N极的指向。磁感应强度的方向与该点电流元所受力的方向既不相同,也不相反。【典例2】(多选)关于磁感应强度,下列说法正确的是()A.由B=可知,磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线中电流I的减小而增大B.由B=可知,磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线所受磁场力F的增大而增大C.磁场中某一点的磁感应强度B的大小与F、I、L的大小无关D.同一段通电导线垂直于磁场方向放在不同的磁场中,所受的磁场力F与磁感应强度B成正比FILFIL【解题指南】解答本题需把握以下两点:(1)磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定。(2)通电导体所受磁场力由哪些因素决定。【解析】选C、D。磁场中某一点的磁感应强度B和外界因素无关,只和磁场本身的性质有关,与电流I、导线长度L、磁场力F无关,故A、B错误,C正确;由B=得,F=BIL,当I、L不变时,F与B成正比,故D正确。FIL【变式训练】长10cm的通电直导线，通过1A的电流，在磁场强弱、方向都一样的空间(匀强磁场)中某处受到的磁场力为0.4N，则该磁场的磁感应强度()A.等于4TB.大于或等于4TC.小于或等于4TD.上述说法都错误【解析】选B。题目中没有给出导线如何放置，若导线与磁场垂直，则由磁感应强度定义式得出若导线放置时没与磁场垂直，此时受磁场力为0.4N，若让此导线与磁场垂直时，受的磁场力将大于0.4N，根据磁感应强度定义式B＝可知此处磁感应强度将大于4T，故B正确。F0.4BT4TIL10.1＝＝＝。FIL1.(多选)下面说法正确的是()A.磁感应强度是矢量B.磁场中某点的磁场方向就是该点的磁感应强度的方向C.一小段通电导线受到的磁场力方向就是该处的磁感应强度方向D.一小段通电导线放在磁场中A处时受磁场力比放在B处大，则A处磁感应强度比B处的磁感应强度大E.因为所以某处磁感应强度的大小与IL成反比FBIL＝，【解析】选A、B。磁感应强度既有大小又有方向，是矢量，规定小磁针静止时N极所指的方向为磁感应强度方向，即该点的磁场方向，A、B正确；一小段通电导线受到的磁场力方向与磁感应强度方向有关，但并不一致，C错误；只有在电流与磁场垂直的情况下，一小段通电导线放在磁场中A处时受磁场力比放在B处大，则A处磁感应强度比B处的磁感应强度大，因此D错误；磁感应强度的大小由磁场本身决定，与电流I、导线长度L以及受到的磁场力F无关，故E错误。2.用比值法定义物理量是物理学中一种很重要的思想方法，下列表达式中不属于用比值法定义物理量的是()A．加速度a=B．电容C=C．电阻R=D.磁感应强度B=【解析】选A。a=是加速度的决定式，不是定义式；B、C、D都是定义式。故选A。FmUIQUFILFm3.(多选)下列说法中正确的是()A.电荷在某处不受静电力的作用,则该处的电场强度为零B.一小段通电导线在某处不受磁场力的作用,则该处磁感应强度一定为零C.把一个试探电荷放在电场中的某点,它受到的静电力与其电荷量的比值表示该点电场的强弱D.把一小段通电导线放在磁场中某处,所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值,表示该处磁场的强弱【解析】选A、C。电荷在电场中一定受静电力作用,而通电导线在磁场中不一定受磁场力作用,故A正确、B错误;由E=知，C正确;只有当B⊥I时,B才等于F与IL的比值,故D错误。Fq4.(多选)一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置，如图所示，已知电流元的电流I、长度L和受力F，则可以用表示磁感应强度B的是()FIL【解析】选A、C。只有当通电导线垂直于磁场方向时，才可用表示磁感应强度B，A、C中电流方向与磁场方向垂直，B、D中电流方向与磁场方向不垂直，故A、C正确，B、D错误。FIL