高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 磁感应强度 磁通量导学案及答案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 磁感应强度 磁通量导学案及答案，共5页。

2.知道什么是匀强磁场以及匀强磁场的特点。3.学会根据平行四边形定则处理磁场叠加的问题(重难点)。4.理解磁通量的概念，会计算磁通量的大小(难点)。
一、磁感应强度 匀强磁场
1．电场强度E的大小是通过试探电荷受力定义的，E＝eq \f(F,q)。能否用类似的方法，测量N极受力的大小来确定磁感应强度的大小？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
2．磁场还对通电导体有作用力，能否用很小一段通电导体来表示磁场的强弱？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.在利用如图所示装置进行“探究影响通电导线受力的因素”的实验时，我们更换磁性强弱不同的磁体，按实验步骤完成以下实验探究：
保持I与l不变，按磁性从弱到强更换磁体，观察悬线摆动的角度变化，发现磁体磁性越强，悬线摆动的角度越大，表示通电导线受的力越______，力F与Il的比值越______，即B越____，这表示B能反映磁场的________。
1．磁感应强度
(1)电流元：在物理学中，把很短一段通电导线中的________与________________的乘积________叫作电流元。
(2)定义：在磁场中________磁场方向的通电导线，所受的磁场力F跟________和________的乘积Il的比值叫磁感应强度。
(3)定义式：B＝________(定义式，而非决定式)。
(4)磁感应强度在国际单位制中的单位是________，简称________，符号为________。
1 T＝1 N/(A·m)。
(5)矢量：既有大小又有方向。方向就是________________，叠加遵循____________________。
2．匀强磁场
(1)定义：如果磁场中各点的磁感应强度的___________________，这个磁场叫作匀强磁场。
(2)产生方法：
距离很近的两个平行异名磁极之间的磁场(除边缘部分外)。
通电螺线管内部的磁场(除边缘部分外)。
相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场。
(3)匀强磁场的磁感线：一些间隔________的________直线，如图所示。
例1 关于磁感应强度，下列说法中正确的是( )
A．由B＝eq \f(F,Il)可知，B与F成正比，与Il成反比
B．若有一小段长为l、通以电流为I的导线，在磁场中某处受到的磁场力为F，则该处磁感应强度的大小一定是eq \f(F,Il)
C．磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定，其大小和方向是唯一确定的，与通电导线无关
D．通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场，即B＝0
1．在定义式B＝eq \f(F,Il)中，通电导线必须垂直于磁场方向放置。因为磁场中某点通电导线受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关，导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力一般不相同。
2．B的大小与F、I、l无关。通电导线受力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零，可能是由于电流方向与B的方向在一条直线上。
例2 (2022·浙江高二学业考试)在磁场中放入一通电导线，导线与磁场方向垂直，导线长为1 cm，电流为0.5 A，所受的磁场力为5×10－4 N。求：
(1)该位置的磁感应强度多大；
(2)若将该导线撤去，该位置的磁感应强度又是多大。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
针对训练 有一小段通电直导线，长为1 cm，通过的电流为5 A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度大小满足( )
A．B＝2 T
B．B≤2 T
C．B≥2 T
D．以上情况都有可能
二、磁感应强度矢量的叠加
磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场等于各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和。磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则。
例3 (2022·眉山第一中学高二开学考试)如图，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是( )
A．O点处的磁场方向由O指向N
B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反
C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同
D．a、c两点处磁感应强度的大小不相等，方向不相同
例4 (2023·富宁县第一中学高二月考)如图，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零，如果让P中的电流反向，其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为( )
A．0 B．B0
C.eq \f(2\r(3)B0,3) D．2B0
磁场叠加问题的解题思路
1．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(过该点磁感线的切线方向，即与点和导线的连线垂直)。
2．根据平行四边形定则，利用合成法或正交分解法进行合成，求得合磁感应强度。
三、磁通量
如图所示，一矩形线框从abcd位置移动到a′b′c′d′位置的过程中(线框平行于纸面移动，线框与导线相互绝缘)，中间是一条电流向上的通电导线，请思考：
(1)导线的左边磁场的方向向哪？右边呢？
(2)在移动过程中，当线框的一半恰好通过导线时，穿过线框的磁感线条数有何特点？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
1．定义：匀强磁场中________________和与磁场方向________的平面面积S的乘积。即Φ＝BS。
2.拓展：磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的________________与磁感应强度B的乘积表示磁通量。Φ＝BS′＝BScs θ，如图所示。
3．单位：国际单位是________，简称韦，符号是Wb,1 Wb＝________。
4．引申：B＝________，表示磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量。
5．磁通量的正、负
(1)磁通量是标量，但有正、负。当磁感线从某一面穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时磁通量为负值。
(2)若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量为Φ，反向磁通量为Φ′，则穿过该平面的磁通量Φ总＝Φ－Φ′。磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和)。
6．磁通量的变化量
ΔΦ＝Φ2－Φ1。
例5 如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S＝
0.4 m2，匀强磁场磁感应强度大小B＝0.6 T，则：
(1)穿过线圈的磁通量为多少？把线圈以cd为轴顺时针转过120°角，则通过线圈磁通量的变化量大小为多少？
(2)若θ＝90°，穿过线圈的磁通量为多少？当θ为多大时，穿过线圈的磁通量最大？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________