2019-2020学年高中物理 第5章 磁场 第3、4节 磁感应强度 磁通量 磁与现代科技课件 鲁科

第5章磁场第3、4节磁感应强度磁通量磁与现代科技学习目标重点难点1.知道磁感应强度的物理意义及单位.2.知道匀强磁场，知道匀强磁场的磁感线分布情况.3.知道磁通量，通过计算磁通量的大小进一步了解定量描述磁场的方法.1.磁感应强度，磁通量.2.磁通量概念的理解.01课前自主梳理02课堂合作探究03素养拓展提升04课后巩固提升课时作业一、磁感应强度1．磁感应强度：穿过_____于磁感线的单位面积的____________等于该处的磁感应强度．用符号___表示．2．单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是_______，符号T，1T＝__________．3．方向：磁场中某点磁感应强度的方向就是该点的__________，也就是放在该点的小磁针_____受力的方向．4．物理意义：描述磁场的_____及_____．5．匀强磁场：在磁场的某个区域内，若各点的磁感应强度_____和_____都相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场．垂直磁感线条数B特斯拉1N/(A·m)磁场方向N极强弱方向大小方向二、磁通量1．磁通量：磁场中穿过某一面积S的____________，用Φ表示．2．计算公式：Φ＝__________，其中α为S与_______________间的夹角．3．单位：国际单位是_____，简称____，符号Wb.1Wb＝__________．4．磁通密度：磁感应强度B＝ΦS.表示磁感应强度等于穿过_____磁感线的单位面积的________，所以又称磁通密度．磁感线条数BScosα垂直于B的平面韦伯韦垂直磁通量1T·m2磁通量是标量，但有正、负，磁通量正、负的物理意义是什么？提示：磁通量的正、负表示对某个面来说磁感线是穿入该面还是穿出该面．三、记录与磁磁记录可以用来记录_____、_____，也可以用来记录其他信息．磁记录可以应用到电脑、电视、人造卫星和太空船的信息记录和传送上．四、交通与磁磁技术在交通中的应用是制成了______________．磁悬浮列车有_______________方式和__________________方式两种形式．声音图象磁悬浮列车常导电磁铁吸引超导电磁铁相斥对磁感应强度的理解1．磁场中穿过垂直于磁感线的单位面积的磁感线条数等于该处的磁感应强度，若已知穿过某面积的磁感线条数，在应用磁感应强度的定义求磁感应强度B时，只能用垂直于磁感线的面积，而不一定与给定的面积相等．磁感应强度越大的地方，磁感线越密集．磁场中某点的磁感应强度的大小取决于磁场本身，与其他因素无关．2．磁感应强度有方向，是矢量，其方向也就是该处的磁场方向，与该处的磁感线的切线方向相同，也与放在该处的小磁针的N极的受力方向相同．3．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由穿过垂直磁感线的单位面积的磁感线条数来定义E＝Fq场线的性质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的方向场的叠加矢量合成法则矢量合成法则单位1T＝1N/(A·m)1V/m＝1N/C[典例1](多选)下列关于对磁感应强度的说法正确的是()A．磁感应强度是描述场强弱和方向的B．空间某处的磁感应强度大小等于穿过某面积的磁感线条数C．磁场中某点的磁场方向和放在该点的小磁针N极受磁场力方向相同D．磁场中某点磁感应强度大小和所放面积有关[思路点拨]明确磁感应强度的意义，方向及决定因素．[尝试解答]逐项分析如下：选项诊断结论A磁感应强度和电场强度类似，都是用来描述场的强弱和方向√B磁感应强度等于垂直于磁感线的单位面积上的磁感线条数×C小磁针静止时N极受力方向就是该点的磁感应强度方向√D磁场中某点的磁感应强度由场和位置决定，而与面积无关×故选AC.[答案]AC只有正确掌握磁感应强度的定义和物理意义，才能理解磁场中某点的磁感应强度的大小和方向，磁场中某点的磁感应强度的大小和方向是确定的，和有无平面、小磁针、电流无关．1．(多选)下列说法中正确的是()A．通过某面积的磁感线条数为零，则此面积处磁感应强度一定为零B．空间各点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向C．两个相距很近的平行异名磁极间的磁场为匀强磁场D．磁感应强度为零，则该处某面积上通过的磁感线条数一定为零解析：磁感应强度反映磁场的强弱和方向，它的方向就是该处磁场的方向，故B正确；近距离两平行放置的异名磁极间的磁场是匀强磁场，故C正确；磁感应强度为零，该处某面积上就无磁感线穿过，故D正确；但是若某面积无磁感线穿过，可能平面平行于磁场方向放置导致磁感线穿过该面积的条数为零，故A项不正确．答案：BCD磁通量及其变化1．磁通量(1)关于磁通量也可以这样定义：在匀强磁场中，磁感应强度B与垂直磁场的面积S的乘积，叫做穿过这个面积的磁通量．(2)定义式：Φ＝BS.(3)适用条件：a．匀强磁场．b．平面与磁场垂直．(4)若平面与磁场不垂直，其计算式可写为：a．Φ＝BSn＝BScosα(α为S与垂直于B的平面间的夹角)．b．Φ＝BSn＝BSsinθ(θ为B与平面间的夹角)由此可见，在计算磁通量时一定要注意α、θ角的位置．(5)磁通量虽然是标量，但有正、负，若规定磁感线从某一侧穿入平面时为正值，则穿出该平面为负值．从两个相反方向穿过某一平面的磁通量可相互抵消．2．磁通量的变化磁通量的变化等于平面末状态的磁通量减去初状态的磁通量．磁通量的变化，一般有三种情况：(1)B不变，S变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B·ΔS.(2)B变化，S不变，则ΔΦ＝Φ2－Φ1＝ΔB·S.(3)当B和S同时变化时，ΔΦ＝Φ2－Φ1，但ΔΦ≠ΔB·ΔS.[特别提醒]计算穿过某一平面的磁通量的变化时，要明确磁通量是穿入还是穿出平面，即要注意初、末磁通量的正、负，当平面转过180°时，磁通量的变化量ΔΦ＝|Φ1－Φ2|＝2BS.[典例2]如图所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量为________．若使框架绕OO′转过30°角，则穿过框架平面的磁通量为________；若从初始位置转过90°角，则穿过框架平面的磁通量为________；若从初始位置转过180°角，则穿过框架平面的磁通量的变化是________．[思路点拨](1)明确磁感线方向与平面的关系．(2)明确磁感线穿过平面的方向．[规范解答](1)初始位置时，S⊥B：故Φ1＝BS.(2)框架转过30°时，Φ2＝BScos30°＝32BS.(3)框架转过90°时，S∥B：故Φ3＝BScos90°＝0.(4)从初始位置转过180°的过程中：规定初始位置时穿过方向为正，则Φ1＝BS，Φ2＝－BS，故ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－2BS.[答案]BS32BS0－2BS明确Φ＝BS中S的含义；明确磁感线的穿过方向，即其正负．2．如图所示，有一矩形线圈，一半放在有界的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度为0.2T，线圈可绕ab边或绕cd边转动．已知ab＝10cm，bc＝20cm，求：(1)在图示位置的磁通量．(2)由图示位置绕ab转过60°位置时的磁通量．解析：错解：易在第(2)问上出错．盲目地套用公式Φ＝BScosα得出Φ＝BScosα＝B·12·|ab|·|bc|·cos60°＝0.2×12×0.1×0.2×12Wb＝0.001Wb.正确：(1)B与线圈平面垂直，Φ＝BS＝0.2×12×0.1×0.2Wb＝0.002Wb.(2)绕ab转过60°时，线圈平面与磁场垂直方向的有效投影面积不变，故Φ′＝Φ＝BS＝0.002Wb.答案：(1)0.002Wb(2)0.002Wb磁场的叠加由于磁感应强度是矢量，若某区域有多个磁场叠加，该区域中某点的磁感应强度就等于各个磁场在该点的磁感应强度的矢量和，可根据平行四边形定则求解．[典例3]如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1I2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直．磁感应强度可能为零的点是()A．a点B．b点C．c点D．d点[思路点拨]确定a、b、c、d四点的磁场方向，再合成分析．[尝试解答]画出过a、b、c、d四点的磁感线，磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向，如图所示．在a点，由于I1I2，则B1B2，c点磁感应强度可能为零．[答案]C1．应用安培定则判断各电流在某点分别产生的磁感应强度的方向；2．应用平行四边形定则合成求解．3．两根长直通电导线互相平行，电流方向相同．它们的截面处于一个等边三角形ABC的A和B处，如图所示，两通电导线在C处的磁场的磁感应强度的值是B，则C处磁场的总磁感应强度是()A．2BB．BC．0D．3B解析：A、B两导线在C点产生的磁场如图所示，那么C点的总磁场应等于此两磁场叠加．B总＝2Bcos30°＝3B.答案：D如图所示，B1垂直向里，B2垂直向外，且B1B2，若图中线圈面积为S，求穿过线圈的磁通量是多少？[思路点拨]求解的是合磁通．[规范解答]若规定向里穿过线圈的磁通量为正，则向外穿过线圈的磁通量应为负．所以穿过线圈的磁通量为Φ＝(B1－B2)S.[答案](B1－B2)S当磁感线沿相反方向同时穿过同一平面，且正向磁通量为Φ1，反向磁通量为Φ2，则规定正方向后，磁通量等于正向和反向磁通量的代数和，即Φ＝Φ1－Φ2.[随堂训练]1．(多选)关于磁通量，下列说法正确的是()A．穿过某一面的磁感线的条数越多，则穿过该面的磁通量越大B．穿过两个面的磁感线条数相等，则穿过两个面的磁通量相等C．磁场中某处的磁感应强度等于穿过该处单位面积的磁通量D．磁场中某处的磁感应强度等于垂直穿过该处单位面积的磁通量解析：穿过某一面的磁通量的大小可以由穿过它的磁感线的条数来表示，穿过它的磁感线条数越多，磁通量越大；磁场中某处的磁感应强度等于垂直穿过该处单位面积的磁通量．所以A、B、D对．答案：ABD2．如图所示的磁场中竖直放置两个面积相同的闭合线圈S1(左)、S2(右)，由图可知穿过线圈S1、S2的磁通量大小关系正确的是()A．穿过线圈S1的磁通量比较大B．穿过线圈S2的磁通量比较大C．穿过线圈S1、S2的磁通量一样大D．不能比较解析：磁通量的大小可以用磁感线的条数来表示，穿过线圈S1的条数多，磁通量比较大，A对．答案：A3．两根非常靠近且相互垂直的长直导线分别通相同强度的电流，方向如图所示，那么两电流在垂直导线平面所产生的磁场方向向内且最强的区域是()A．区域1B．区域2C．区域3D．区域4解析：由右手定则和磁场的合成法则可知C选项正确．答案：C4．(多选)下列存储设备中不是采用磁记录原理的是()A．银行银联卡B．计算机硬盘C．学生餐厅IC卡D．计算机用的U盘解析：银行银联卡、计算机硬盘都是利用的磁记录，故不选A、B、IC卡和计算机用的U盘都是利用集成电路存储信息的，故C、D正确．答案：CD5.如图所示，一半球面处于范围足够大、方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，已知球面半径为R，磁场方向与半球面的底部所在平面垂直，则：(1)穿过半球面的磁通量为多大？(2)若保持半球面不动，仅将磁场由竖直变为水平，穿过半球面的磁通量为多少？解：(1)在磁场中，半球面的有效面积S＝πR2，穿过半球面的磁通量Φ＝BS＝πR2B(2)磁场变为水平之后，穿入和穿出半球面的磁感线的条数相同，所以穿过半球面的磁通量为零．答案：见解析