高中物理《磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量》（魯科版選修3-1）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第3節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量 1 知道磁感應(yīng)強(qiáng)度的物理意義及單位 2 知道勻強(qiáng)磁場(chǎng) 知道勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)分布情況 3 知道磁通量 通過(guò)計(jì)算磁通量的大小進(jìn)一步了解定量描述磁場(chǎng)的方法 1 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的 跟它的電荷量q的比值 叫 用符號(hào)E表示 它是從力的角度描述電場(chǎng) 的一個(gè)物理量 答案 靜電力F電場(chǎng)強(qiáng)度強(qiáng)度2 如下圖所示的各圖中 實(shí)線(xiàn)表示磁場(chǎng)的磁感線(xiàn) 依圖分析 磁場(chǎng)中a點(diǎn)的磁場(chǎng)比b點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)的圖是 答案 AC 1 磁場(chǎng)的強(qiáng)弱怎樣表示 2 磁感應(yīng)強(qiáng)度的物理意義是什么 3 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是如何規(guī)定的 4 怎樣計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 5 什么是磁通量 6 怎樣計(jì)算磁通量 一 磁感應(yīng)強(qiáng)度1 磁感應(yīng)強(qiáng)度 1 定義 穿過(guò)于磁感線(xiàn)的單位面積的等于該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度 用符號(hào)表示 2 單位 在國(guó)際單位制中 磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是 符號(hào)T 1T 1N A m 3 方向 磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的 也就是放在該點(diǎn)的小磁針受力的方向 4 物理意義 描述磁場(chǎng)的及 垂直 磁感線(xiàn)條數(shù) B 特斯拉 磁場(chǎng)方向 N極 強(qiáng)弱 方向 2 勻強(qiáng)磁場(chǎng) 1 定義 某個(gè)區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和都相同的磁場(chǎng) 2 磁感線(xiàn) 是一組且的直線(xiàn) 3 近似勻強(qiáng)磁場(chǎng) 距離很近的兩磁極間的磁場(chǎng) 螺線(xiàn)管的磁場(chǎng) 大小 方向 平行 等距 異名 內(nèi)部 3 磁場(chǎng)的疊加原理 1 內(nèi)容 如果幾個(gè)磁場(chǎng)同時(shí)存在 它們的磁場(chǎng) 這時(shí)某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就等于各個(gè)磁場(chǎng)在該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的 2 疊加原理的應(yīng)用 當(dāng)兩磁場(chǎng)在某點(diǎn)同向時(shí) 該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于兩磁場(chǎng)在該點(diǎn)的 即B 當(dāng)兩磁場(chǎng)在某點(diǎn)反向時(shí) 該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于兩磁場(chǎng)在該點(diǎn)的 即B 當(dāng)兩磁場(chǎng)在某點(diǎn)方向成一夾角時(shí) 該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度由求得 相互疊加 矢量和 磁感應(yīng)強(qiáng)度的和 B1 B2 磁感應(yīng)強(qiáng)度的差 B1 B2 平行四邊形定則 二 磁通量1 磁通量 磁場(chǎng)中穿過(guò)磁場(chǎng)某一面積S的 用 表示 2 計(jì)算公式 在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 穿過(guò)與磁場(chǎng)方向垂直 面積為S的平面的磁通量是 3 單位 國(guó)際單位是 簡(jiǎn)稱(chēng) 符號(hào)Wb 1Wb 磁感線(xiàn)的條數(shù) BS 韋伯 1T m2 韋 磁通量是矢量還是標(biāo)量 提示 磁通量是雙向標(biāo)量 有正負(fù)之分 例如 向上穿過(guò)線(xiàn)圈平面的磁通量為正 那么向下穿過(guò)平面的磁通量就為負(fù) 正負(fù)磁通量可以相互抵消 總磁通量遵守代數(shù)運(yùn)算法則 垂直 磁通量 一 對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解1 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 只取決于磁體本身及離磁體位置的遠(yuǎn)近 即不同的磁體在距磁體位置等距離的地方 磁性強(qiáng)的磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度大 同一個(gè)磁體 離磁極越近 磁感應(yīng)強(qiáng)度越大 2 磁感應(yīng)強(qiáng)度不僅有大小 而且還有方向 空間若幾個(gè)磁場(chǎng)疊加 在某一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向應(yīng)為合磁場(chǎng)方向 答案 B 二 對(duì)磁通量的進(jìn)一步理解1 磁通量的計(jì)算 1 公式 BS 適用條件 勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感線(xiàn)與平面垂直 2 求解磁通量的公式為 BS 其中S指線(xiàn)圈的 有效面積 顯然 在利用公式 BS求解通過(guò)某一線(xiàn)圈的磁通量時(shí) 不能將公式中的 S 簡(jiǎn)單地理解為線(xiàn)圈的面積 而是線(xiàn)圈與磁場(chǎng)垂直的有效面積 有界磁場(chǎng)中 有效面積 的含義是磁場(chǎng)范圍與線(xiàn)圈范圍的交界區(qū)域 例如 如右圖所示 圓形線(xiàn)圈平面與有界磁場(chǎng)垂直 線(xiàn)圈的半徑為R 線(xiàn)圈內(nèi)有界磁場(chǎng)為一圓形區(qū)域 其區(qū)域半徑為r 且R r 磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 則通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為多大 依據(jù)公式 BS可知 公式中的 S 為 有效面積 本題中的有效面積即為有界磁場(chǎng)的區(qū)域面積 即S r2 所以 通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量 BS B r2 3 磁通量不是矢量而是標(biāo)量 但有正負(fù)之分 其正負(fù)表示與規(guī)定平面的正面相同還是相反 當(dāng)有方向相反的磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B和B 穿過(guò)同一個(gè)平面 與磁場(chǎng)方向垂直的面積為S 時(shí) 按照磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義 B和B 合矢量的大小為 B B 穿過(guò)平面S的磁通量為 B B S BS B S 磁通量的意義可以用磁感線(xiàn)的條數(shù)形象地說(shuō)明 所以穿過(guò)平面S的磁通量為 可以理解為與方向相反穿過(guò)平面S的磁感線(xiàn)相抵消之后剩余的磁感線(xiàn)的條數(shù) 即凈條數(shù) 4 多匝線(xiàn)圈的磁通量 線(xiàn)圈內(nèi)磁通量的大小與線(xiàn)圈匝數(shù)無(wú)關(guān) 因?yàn)椴徽摼€(xiàn)圈匝數(shù)多少 穿過(guò)線(xiàn)圈的磁感線(xiàn)條數(shù)相同 而磁感線(xiàn)條數(shù)即為磁通量 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 1 磁通量與磁感線(xiàn)的關(guān)系 磁通量的意義可以用磁感線(xiàn)形象的說(shuō)明 磁通量所表示的 就是穿過(guò)磁場(chǎng)中某個(gè)面的磁感線(xiàn)的條數(shù) 同學(xué)們一定要注意這種形象描述 2 磁感線(xiàn)與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系 磁感線(xiàn)的疏密可以表示B的大小 規(guī)定在垂直于磁場(chǎng)的方向上 1m2的面積上的磁感線(xiàn)的條數(shù)就等于磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 因此磁通量也可以定義為通過(guò)線(xiàn)圈的磁感線(xiàn)的條數(shù) 解析 當(dāng)線(xiàn)框在 位置時(shí) 穿過(guò)平面的磁通量為 1 當(dāng)線(xiàn)框平移至 位置時(shí) 磁通量為 則磁通量的變化量為 1 當(dāng)線(xiàn)框翻轉(zhuǎn)至 位置時(shí) 磁感線(xiàn)相當(dāng)于從 反面 穿過(guò)平面 磁通量為 則磁通量的變化量是 2 所以 1 2 答案 C 答案 BCD 類(lèi)似于電場(chǎng)中兩個(gè)電荷附近的電場(chǎng)強(qiáng)度是兩個(gè)電荷分別單獨(dú)存在時(shí)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)疊加而成的 兩個(gè)電流附近的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是兩個(gè)電流分別單獨(dú)存在時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加而成的 若兩個(gè)電流在某處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 B2不在同一直線(xiàn)上時(shí) 則應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行矢量合成可求得該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B 答案 0 如右圖所示 線(xiàn)圈平面與水平方向夾角 60 磁感線(xiàn)豎直向下 線(xiàn)圈平面面積S 0 4m2 勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B 0 6T 則穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量 為多少 解析 解法一 把S投影到與B垂直的方向 則 B Scos 0 6 0 4 cos60 Wb 0 12Wb 解法二 把B分解為平行于線(xiàn)圈平面的分量B 和垂直于線(xiàn)圈平面的分量B B 不穿過(guò)線(xiàn)圈 且B Bcos 則 B S Bcos S 0 6 0 4 cos60 Wb 0 12Wb 的正負(fù)即不表示大小 也不表示方向 僅是為了計(jì)算方便而引入的 2 1 如右圖所示 兩個(gè)同心放置且共面的金屬圓環(huán) 條形磁鐵穿過(guò)圓心且與兩環(huán)面垂直 通過(guò)兩環(huán)的磁通量 a b比較 則 A a bB a bC a bD 不能確定 解析 磁感線(xiàn)是閉合曲線(xiàn) 在條形磁鐵外部從N極到S極 在內(nèi)部從S極到N極 由于圓環(huán)a的面積小于圓環(huán)b的面積 因此從外部N極到S極穿過(guò)a面的磁感線(xiàn)條數(shù)少 而內(nèi)部從S極到N極的磁感線(xiàn)條數(shù)一樣 于是穿過(guò)a面的總磁通量大 選項(xiàng)A正確 答案 A 1 關(guān)于磁通量 下列說(shuō)法正確的是 A 磁感應(yīng)強(qiáng)度越大的地方 線(xiàn)圈的面積越大 則穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量越大B 穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零 表明該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零C 穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零時(shí) 該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零D 磁通量的變化 可能是由于磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化引起的 可能是由于線(xiàn)圈面積引起的 也可能是由于線(xiàn)圈與磁場(chǎng)方向間的夾角變化引起的 解析 由公式 BScos 得 磁通量可能與磁感應(yīng)強(qiáng)度 線(xiàn)圈面積和線(xiàn)圈與磁場(chǎng)方向的夾角有關(guān) 所以C D正確 答案 CD 2 關(guān)于勻強(qiáng)磁場(chǎng) 下列說(shuō)法中正確的是 A 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等B 導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度相等 通過(guò)的電流大小相等 則導(dǎo)線(xiàn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受到的定培力處處相等C 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 互相平行的面積相等的面內(nèi)通過(guò)的磁感線(xiàn)的條數(shù)都相同D 某一區(qū)域里 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等 這個(gè)區(qū)域叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng) 解析 在磁場(chǎng)的某一區(qū)域里 如果各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 方向相同 則這個(gè)區(qū)域里的磁場(chǎng)叫勻強(qiáng)磁場(chǎng) 故只強(qiáng)調(diào)大小相同還不構(gòu)成勻強(qiáng)磁場(chǎng)的條件 D錯(cuò) A對(duì) 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 雖然通電導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度相等 通過(guò)的電流大小相等 但如果導(dǎo)線(xiàn)擺放的方向不同 受到的安培力也不相等 B錯(cuò) 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁感線(xiàn)是疏密均勻 彼此平行的 任意兩個(gè)相互平行 面積相等的面內(nèi)通過(guò)的磁感線(xiàn)的條數(shù)一定相同 C對(duì) 故正確答案為A C 答案 AC 3 如右圖所示 a b c三個(gè)閉合線(xiàn)圈 放在同一平面內(nèi) 當(dāng)a線(xiàn)圈中有電流I通過(guò)時(shí) 它們的磁通量分別為 a b c 下列說(shuō)法中正確的是 A a b cC a c b 解析 因?yàn)榇鸥芯€(xiàn)是閉合曲線(xiàn) 故a線(xiàn)圈的環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在a內(nèi)部垂直紙面向里 a線(xiàn)圈外部垂直紙面向外 而磁通量是合磁通量 故b有 抵消 c 抵消 最多 故a線(xiàn)圈磁通量最大 答案 B 4 將面積為0 5m2的20匝線(xiàn)圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為2 0 10 2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 線(xiàn)圈平面垂直于磁場(chǎng)方向 如右圖所示 那么穿過(guò)這個(gè)線(xiàn)圈的磁通量為 A 1 0 10 2WbB 0 2WbC 0 5 10 2WbD 5 10 2Wb 解析 線(xiàn)圈平面垂直于磁場(chǎng)方向 所以由公式 BS得 1 0 10 2Wb 答案 B 解析 A B兩導(dǎo)線(xiàn)在C點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)如題圖 那么C點(diǎn)的總磁場(chǎng)應(yīng)等于此兩磁場(chǎng)疊加 答案 D 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全