高中物理選修3-1第1部分 第三章《磁場(chǎng)》第3節(jié) 磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通量 教科

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第三章 第3節(jié) 理解教材新知 把握熱點(diǎn)考向 應(yīng)用創(chuàng)新演練 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三 考向一 考向三 隨堂基礎(chǔ)鞏固 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 考向二 3 勻強(qiáng)磁場(chǎng)是指磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同的磁場(chǎng) 4 磁通量的大小為 B S 其中S為與B垂直的平面面積 磁感應(yīng)強(qiáng)度B也叫磁通密度 自學(xué)教材 4 方向磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量 磁場(chǎng)中某點(diǎn)B的方向即為該處磁場(chǎng)的方向 5 勻強(qiáng)磁場(chǎng) 1 定義 在磁場(chǎng)的某個(gè)區(qū)域內(nèi) 如果各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向都相同 這個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)叫做磁場(chǎng) 勻強(qiáng) 2 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線的特點(diǎn) 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁感線是一組平行而且的直線 如圖3 3 1所示 3 實(shí)例 距離很近的兩個(gè)異名磁極之間的磁場(chǎng) 通電螺線管內(nèi)中間部分的磁場(chǎng) 4 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中安培力的計(jì)算 當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí) F 當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向成 角時(shí)F ILB 等距 ILB ILBsin 重點(diǎn)詮釋 2 磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小只決定于磁場(chǎng)本身的性質(zhì) 與F I L無關(guān) 3 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是磁場(chǎng)中小磁針靜止時(shí)N極所指的方向 其大小根據(jù)電流元受力來計(jì)算 通電導(dǎo)線受力的方向不是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 4 磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式也適用于非勻強(qiáng)磁場(chǎng) 這時(shí)L應(yīng)很短很短 IL稱為 電流元 相當(dāng)于靜電場(chǎng)中的 試探電荷 5 我們要找的是磁場(chǎng)中某一點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 因此要把電流元放入磁場(chǎng)中某一點(diǎn) 這要求電流元要足夠的短 2 磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度的比較 3 對(duì)F ILBsin 的理解 1 由公式可以看出 當(dāng) 90 即通電導(dǎo)線與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時(shí)安培力最大 為F ILB 2 當(dāng)通電導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向平行時(shí) 導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向夾角是0 或180 此時(shí)F 0 3 公式中L指的是有效長(zhǎng)度 彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L等于連接兩端點(diǎn)的直線長(zhǎng)度 如圖3 3 2所示 相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端 圖3 3 2 1 如圖3 3 3所示 直導(dǎo)線處于足夠大的磁場(chǎng)中 與磁感線成 30 角 導(dǎo)線中通過的電流為I 為了增大導(dǎo)線所受的安培力 可采取的辦法是 A 增大電流IB 增加直導(dǎo)線的長(zhǎng)度C 使導(dǎo)線在紙面內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)30 角D 使導(dǎo)線在紙面內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)60 角 圖3 3 3 解析 由安培力的一般公式 F ILBsin 判斷出A B D正確 答案 ABD 自學(xué)教材 1 定義在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面 面積為S 我們把叫做穿過這一面積的磁通量 2 磁通量的計(jì)算 1 公式 適用條件 勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感線與平面垂直 B與S的乘積 BS 單位面積 重點(diǎn)詮釋 1 磁通量的正負(fù) 1 磁通量是標(biāo)量 但有正負(fù) 當(dāng)磁感線從某一面上穿入時(shí) 磁通量為正值 穿出時(shí)即為負(fù)值 2 若磁感線沿相反方向穿過同一平面 且正向磁通量為 1 反向磁通量為 2 則穿過該平面的磁通量 1 2 2 磁通量的變化量 2 1 1 當(dāng)B不變 有效面積S變化時(shí) B S 2 當(dāng)B變化 S不變時(shí) B S 3 B和S同時(shí)變化 則 2 1 答案 CD 自學(xué)教材 2 測(cè)量原理圖如圖3 3 4所示 圖3 3 4 重點(diǎn)詮釋 1 為使測(cè)量過程簡(jiǎn)單 使矩形線框所在平面與N極 S極的連線垂直 2 使矩形線框的短邊全部放在N S極之間的區(qū)域中 3 為使測(cè)量更精確 可把彈簧測(cè)力計(jì)換成精密天平 3 長(zhǎng)10cm的通電直導(dǎo)線 通以1A的電流 在磁場(chǎng)強(qiáng)弱 方向都一樣的空間 勻強(qiáng)磁場(chǎng) 中某處受到的磁場(chǎng)力為0 4N 則該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 A 等于4TB 大于或等于4TC 小于或等于4TD 上述說法都錯(cuò)誤 答案 B 答案 BD 物理學(xué)中用比值法來定義的物理量很多 例如 物質(zhì)的密度 物質(zhì)的比熱容 電容器的電容 導(dǎo)體的電阻等 上述用比值來定義的物理量遵循同樣的規(guī)律 比值與分子 分母所代表的物理量的具體大小無關(guān) 因此不能單純從數(shù)學(xué)角度來理解這些物理概念 如電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度都是按照比值法來定義的 它們都體現(xiàn)了比值與試探電荷或一小段通電直導(dǎo)線無關(guān)的本質(zhì) 比值的大小和方向完全由電場(chǎng)或磁場(chǎng)本身決定 例2 如圖3 3 5所示 框架面積為S 框架平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直 則穿過平面的磁通量為 若使框架繞OO 轉(zhuǎn)過60 角 則穿過框架平面的磁通量為 若從初始位置轉(zhuǎn)過90 角 則穿過框架平面的磁通量為 若從初始位置轉(zhuǎn)過180 角 則穿過框架平面的磁通量大小為 圖3 3 5 審題指導(dǎo) 解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn) 1 公式 BS中的S為垂直于磁場(chǎng)方向的有效面積 2 求磁通量變化時(shí) 注意磁通量的正負(fù) 1 只有在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中B S時(shí) BS才適用 若B與S不垂直 應(yīng)將S投影 也可以將B分解 取B S垂直部分的乘積 2 磁通量的變化量 2 1 在具體的計(jì)算中 一定要注意 1及 2的正 負(fù)問題 上例題中若使框架從初始位置繞OO 軸轉(zhuǎn)過90 則穿過框架平面的磁通量變化了多少 轉(zhuǎn)過180 穿過框架平面的磁通量變化了多少 解析 轉(zhuǎn)過90 磁通量變化了 1 2 1 BS 轉(zhuǎn)過180 磁通量變化了 2 BS BS 2BS 答案 BS2BS 例3 三根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線 分別垂直地通過一等腰直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn) 如圖3 3 6所示 現(xiàn)在使每條通電導(dǎo)線在斜邊中點(diǎn)處所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B 則該處實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小如何 方向如何 思路點(diǎn)撥 斜邊中點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為三根直導(dǎo)線分別在此處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和 圖3 3 6 磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量 因此磁場(chǎng)的疊加遵循矢量運(yùn)算法則 平行四邊形定則 計(jì)算合磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)應(yīng)先確定各電流單獨(dú)存在時(shí)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向 然后再進(jìn)行矢量合成 如圖3 3 7所示 三根長(zhǎng)直通電導(dǎo)線中電流大小相同 通電電流方向?yàn)?b導(dǎo)線和d導(dǎo)線中電流向紙里 c導(dǎo)線中電流向紙外 a點(diǎn)為b d兩點(diǎn)的連線中點(diǎn) ac垂直于bd 且ab ad ac 則a點(diǎn)的磁場(chǎng)方向?yàn)?A 垂直紙面指向紙外B 垂直紙面指向紙里C 沿紙面由a指向bD 沿紙面由a指向d 圖3 3 7 解析 通電導(dǎo)線b d在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)互相抵消 故a點(diǎn)磁場(chǎng)方向即通電導(dǎo)線c在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向 根據(jù)安培定則 C正確 答案 C 點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入 隨堂基礎(chǔ)鞏固 點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全