2019-2020学年高中物理 第三章 2 第2节 磁感应强度课件 新人教版选修3-1

第2节磁感应强度第三章磁场1.知道物理学上用磁感应强度描述磁场的强弱和方向．2.理解磁感应强度的物理意义和定义式，并能利用公式B＝FIL或F＝ILB进行简单计算．(重点＋难点)3.了解磁感应强度的测量方法．第三章磁场【基础梳理】一、磁感应强度的方向物理学中用____________来描述磁场的强弱和方向，把小磁针静止时______极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称____________．磁感应强度N磁场的方向二、磁感应强度的大小1．控制变量法探究影响通电导线受力的因素实验结论：直导线与磁场垂直时，它受力大小既与导线的长度L成______，又与导线中的电流I成______．公式为F＝______．2．磁感应强度的大小：在磁场中______于磁场方向放置的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫____________．公式为B＝______．正比正比ILB垂直磁感应强度FIL3．单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是_________，简称特，国际符号是T，1T＝__________．特斯拉1NA·m【自我检测】判断正误(1)与电场强度相似，磁感应强度是表示磁场的强弱和方向的物理量．()(2)磁场的方向就是小磁针静止时所受合力的方向．()(3)电流元在磁场中受到的作用力越大，磁感应强度越大．()(4)磁感应强度由磁场本身的性质决定，与放不放电流元无关．()(5)电流强度越大，电流在磁场中受到的作用力越大．()提示：(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×探究思考观察如图所示的“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．(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，又与导线的电流I成正比，即与I和L的乘积IL成正比．故FIL是一个恒量．对磁感应强度的理解1．磁感应强度的定义式：B＝FIL(1)公式成立条件：通电导线必须垂直于磁场方向放置，不垂直则公式不成立．(2)决定磁感应强度的因素：仅由磁场本身决定，与导线是否受磁场力以及磁场力的大小无关．(3)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短，IL称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”．2．方向：磁感应强度B是一个矢量，某点磁感应强度的方向不是放在该处的通电导线的受力方向．它的方向可以有以下几种表述方式：(1)小磁针静止时N极所指的方向，或小磁针静止时S极所指的反方向．(2)小磁针N极受力的方向(不论小磁针是否静止)，或S极受力的反方向．(3)磁感应强度的方向就是该点的磁场方向．3．大小：磁场在某位置的磁感应强度的大小与方向是客观存在的，与通过导线的电流大小、导线的长短无关．即使不放入载流导线，磁感应强度也照样存在，故不能说“B与F成正比”或“B与IL成反比”．命题视角1对磁感应强度的理解(多选)下列说法中正确的是()A．磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：一小段通电导线放在该点时受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I乘积的比值，即B＝FILB．磁感应强度与F、I有关C．磁感应强度B＝FIL只是定义式，它的大小取决于场源以及在磁场中的位置，而与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关D．通电导线所受磁场力的方向与磁场的方向垂直[思路点拨]磁感应强度的定义式B＝FIL，有一个重要前提就是导线必须垂直于磁场方向放置，做选择题时必须时刻注意是否满足这个条件．[解析]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直导线”，故A选项是错误的．在磁场场源稳定的情况下，磁场内各点的磁感应强度(包括大小和方向)都是确定的，与放入该点的检验电流、导线无关，故选项B错误，选项C正确．磁场力方向与磁感应强度方向垂直，选项D正确．[答案]CD(1)只有当通电导体与磁场方向垂直时才可以利用B＝FIL计算磁感应强度的大小．(2)在计算过程中应注意单位的统一．(3)导体与磁场方向平行时不受磁场力的作用，但磁感应强度不会发生变化．命题视角2磁感应强度的大小有一小段通电直导线，长为1cm，通过的电流为5A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1N，则该点的磁感应强度()A．B＝2TB．B≤2TC．B≥2TD．以上情况都有可能[解析]磁感应强度的定义式中的电流是垂直于磁场方向的．如果通电导线是垂直于磁场方向放置的，此时所受磁场力最大，F＝0.1N，则该点的磁感应强度为B＝FIL＝0.15×0.01T＝2T．如果通电导线不是垂直于磁场方向放置的，则受到的磁场力小于垂直放置时受到的磁场力，通电直导线不垂直磁场放置时受到的磁场力为0.1N时，由定义式可知，磁感应强度B将大于2T，故选项C正确．[答案]C【题组过关】1．(多选)把一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，图中能正确反映各量间关系的是()解析：选BC.磁感应强度的大小和方向由磁场自身决定，不随F或IL的变化而变化，故B正确，D错误；当导线垂直于磁场放置时，有B＝FIL，即F＝ILB.所以B不变的情况下F与IL成正比，故A错误，C正确．2.如图所示，两条通电直导线平行放置，长度为l1的导线中电流为I1，长度为l2的导线中电流为I2，l2所受l1的磁场力大小为F2，且由l1产生的磁场的磁感应强度方向在l2处垂直于纸面向外，其大小为()A．B＝F2I2l2B．B＝F2I1l1C．B＝F2I2l1D．B＝F2I1l2解析：选A.l2所在处的磁场是由l1产生的，I2是“试探电流”，根据磁感应强度的定义式B＝FIl可知，l2所在处的磁感应强度B＝F2I2l2.磁感应强度与电场强度的比较磁感应强度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共同点都是用比值法进行定义的特点B＝FIL，通电导线与B垂直，B与F、I、L无关E＝Fq，E与F、q无关磁感应强度B电场强度E方向共同点矢量，都遵循矢量合成法则不同点小磁针静止时N极所指的方向表示磁场方向放入该点的正电荷的受力方向表示电场方向(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所受的电场力的方向相同B．电场强度的方向与正电荷所受的电场力的方向相同C．磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同D．磁感应强度的方向与小磁针静止时N极所指的方向相同[思路点拨]求解此题应注意以下三点：(1)电场强度与磁感应强度的方向都是人为规定的．(2)电场强度的方向用电荷的受力方向规定．(3)磁感应强度的方向用磁体的受力方向规定．[解析]电场强度的方向就是正电荷在电场中所受的电场力的方向，磁感应强度的方向是小磁针N极受力的方向即静止时N极所指的方向，故B、C、D正确．[答案]BCD(2019·温州十校联合体调研)关于电场和磁场，以下说法正确的是()A．电流在磁场中某点不受磁场力作用，则该点的磁感应强度一定为零B．电场中某点的电场强度的方向与放在该点的试探电荷所受电场力方向相同C．磁场中某点的磁感应强度的方向与放在该点通电导线受力方向相同D．试探电荷在电场中某点不受电场力的作用，则该点的电场强度一定为零解析：选D.电流在磁场中的受力与方向有关，故电流在磁场中某位置受到的磁场力为零不能说明该位置的磁感应强度为零，A错误；电场中某点的电场强度的方向，与放在该点的正试探电荷所受电场力方向相同，与负试探电荷所受电场力方向相反，而题目中试探电荷没有明确电性，B错误；磁感应强度的方向与通电导线受力方向不相同，C错误；由电场的基本性质可知，若放入电场中某位置的电荷受到的电场力为零，则该位置电场强度一定为零，D正确．1．(多选)关于磁感应强度B，下列说法正确的是()A．磁感应强度是矢量，方向与小磁针N极受力方向一致B．磁感应强度是标量，没有方向C．磁感应强度表示磁场的强弱D．空间中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向解析：选ACD.磁感应强度B是矢量，方向与小磁针N极受力方向相同，A正确，B错误；磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，磁感应强度越大，磁场越强，C正确；空间某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，D正确．2．(多选)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．电场强度是表征电场中某点电场的强弱，是把一个试探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．磁感应强度是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导线长度和电流乘积的比值解析：选AC.电场和磁场有一个明显的区别是：电场对放入其中的电荷有力的作用，磁场对通电导线有力的作用的条件是磁场方向不能和电流方向平行，因此A对，B错；同理根据电场强度的定义式E＝Fq可知C对；而同样用比值定义法定义的磁感应强度则应有明确的说明，即B＝FIL中I和B的方向必须垂直，故D错．3．(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FIL表示磁感应强度B的是()解析：选AC.当通电导线垂直于磁场方向时，可用FIL表示B.故选A、C.4．(2019·山东聊城高二检测)地磁场水平分量B1为0.2×10－4T，一根平行于地面东西放置的通电导线，每单位长度(米)质量m为0.01kg/m，欲使导线在地磁场中平衡，需通多少安培的电流？(g取10m/s2)解析：地面上地磁场水平分量方向是由南到北，依题意，mg＝B1ILI＝mgB1L＝0.01×100.2×10－4×1A＝5×103A.答案：5×103A