2020-2021学年选修3-1第三章 磁场2 磁感应强度导学案

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2　磁感应强度[学习目标]　1.认识磁感应强度的概念及物理意义。2.理解磁感应强度的方向、大小、定义式和单位。(重点)3.进一步体会如何通过比值定义法定义物理量。(难点)一、磁感应强度1．物理意义：描述磁场强弱和方向的物理量。2．方向：小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场方向。二、磁感应强度的大小1．电流元：很短的一段通电导线中的电流I与导线长度的乘积。2．控制变量法探究影响通电导线受力的因素如图所示，三块相同的蹄形磁铁，并列放在桌上，直导线所在处的磁场认为是均匀的。(1)保持长度不变，改变电流大小，观察直导线摆动角度大小来比较磁场力大小。(2)保持电流大小不变，改变磁场中导线长度，通过观察直导线摆动角度大小比较磁场力大小。(3)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成正比，又与导线中的电流I成正比。3．磁感应强度的大小在磁场中垂直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的比值叫磁感应强度。4．公式：B＝5．单位：国际单位是特斯拉，简称特，国际符号是T，1 T＝1。1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)磁场的方向就是小磁针静止时所受合力的方向。 (×)(2)电流为I，长度为L的通电导线放入磁感应强度为B的磁场中受力的大小一定是F＝ILB。               (×)(3)磁场中某处的磁感应强度大小与有无小磁针无关，与有无通电导线也无关。  (√)(4)公式B＝说明B与F成正比，与IL成反比。 (×)2．下列关于磁场中某点磁感应强度的方向的说法不正确的是(　　)A．该点的磁场的方向B．该点小磁针静止时N极所指方向C．该点小磁针N极的受力方向D．该点小磁针S极的受力方向D　[磁场方向为小磁针N极受力方向，或者说小磁针静止时N极所指方向，同时磁感应强度方向就是磁场的方向。]3．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：把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＝B．通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C．磁感应强度B＝只是定义式，它的大小取决于场源以及导线在磁场中的位置，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就是磁场的方向C　[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导线”，只有在这个方向导线所受磁场力才最大，本题A选项未注明导线放置的方向，所以是错误的。通电导线若放置方向与磁场平行时，不受磁场力作用，所以B选项也是错误的。在磁场场源稳定的情况下，磁场内各点的磁感应强度(含大小和方向)都是唯一确定的，与放入的检验通电导线无关，选项C正确。磁场力方向与磁感应强度方向垂直，选项D错误。]对磁感应强度的理解1.公式B＝是磁感应强度的定义式，是用比值法定义的，磁感应强度B的大小只决定于磁场本身的性质，而与F、I、L均无关。2．在定义式B＝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所受力的大小，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，所受磁场力也不相同。通电导线受磁场力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零。3．磁感应强度是矢量，运算遵守平行四边形定则。(1)通电导线所受磁场力的方向不是磁场磁感应强度的方向。(2)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短很短，IL称作“电流元”，相当于静电场中的“点电荷”。【例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(　　)A　　　　　B　　　　　C　　　　　DBC　[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＝，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。]正确理解比值定义法(1)定义B＝是比值定义法，这种定义物理量的方法实质就是一种测量方法，被测量点的磁感应强度与测量方法无关。(2)定义a＝、E＝也是比值定义法，被测量的物理量也与测量方法无关，不是由定义式中的两个物理量决定的。1．关于磁感应强度的定义式B＝，下列说法正确的是(　　)A．电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度B一定等于B．磁感应强度的大小与IL成反比，与F成正比C．磁感应强度就是电流元IL所受的磁场力F与IL的比值D．磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，与检验电流元无关D　[若电流元IL不是垂直放置在磁场中时所受的磁场力为F，则磁感应强度B不等于，A错误；磁感应强度与电流元受到的力的大小无关，与电流元也无关，故B、C错误，D正确。]磁感应强度B与电场强度E的比较  电场强度E磁感应强度B定义的依据①电场对电荷q有作用力F②对电场中任一点，F∝q，＝恒量(由电场决定)③对不同点，一般来说恒量的值不同④比值可表示电场的强弱①磁场对直线电流I有作用力F②对磁场中任一点，F与磁场方向、电流方向有关，只考虑电流方向垂直于磁场方向的情况时，F∝IL，＝恒量(由磁场决定)③对不同点，一般来说恒量的值不同④比值可表示磁场的强弱定义式E＝B＝物理意义描述电场的强弱和方向表征磁场的强弱和方向方向该点正电荷的受力方向小磁针N极的受力方向场的叠加遵循矢量的平行四边形定则遵循矢量的平行四边形定则单位1 N/C＝1 V/m1 T＝1 N/(A·m)【例2】　下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法中，不正确的是(　　)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：A　[电场强度的方向就是正电荷所受的电场力的方向，磁感应强度的方向是小磁针N极所受磁场力的方向或小磁针静止时N极所指的方向。故只有A项错误。]2．(多选)关于试探电荷和电流元，下列说法正确的是(　　)A．试探电荷在电场中一定受到电场力的作用，电场力与所带电荷量的比值定义为电场强度的大小B．电流元在磁场中一定受到磁场力的作用，磁场力与该段通电导线的长度和电流乘积的比值定义为磁感应强度的大小C．试探电荷所受电场力的方向与电场方向相同或相反D．电流元在磁场中所受磁场力的方向与磁场方向相同或相反AC　[电荷在电场中一定受电场力的作用，且E＝，A正确；正电荷所受电场力的方向与电场方向相同，负电荷所受电场力的方向与电场方向相反，C正确；电流元在磁场中与磁场方向垂直放置时，一定受磁场力的作用，并且B＝，平行时不受磁场力，B错误；磁感应强度的方向不是根据电流元的受力方向规定的，D错误。]课 堂 小 结知 识 脉 络1.磁感应强度的定义及理解。2.磁感应强度的大小及方向的判定。3.磁感应强度与电场强度的比较。1．磁感应强度的单位是特斯拉(T)，与它等价的是(　　)A.　　　 B.C.   D.A　[当导线与磁场方向垂直时，由公式B＝知，磁感应强度B的单位由F、I、L的单位决定。在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，符号是T，则1 T＝1。]2．磁场中任一点的磁场方向，是指小磁针在磁场中(　　)A．受磁场力的方向B．北极所受磁场力的方向C．南极所受磁场力的方向D．北极所指的方向B　[磁场中某一点的磁场方向规定为小磁针N极的受力方向，或小磁针静止时N极所指的方向，与S极受力方向相反，故B对，A、C、D错。]3．关于磁感应强度B、电流I、导线长度L和电流所受磁场力F的关系，下面的说法中正确的是(　　)A．在B＝0的地方，F一定等于零B．在F＝0的地方，B一定等于零C．若B＝1 T，I＝1 A，L＝1 m，则F一定等于1 ND．若L＝1 m，I＝1 A，F＝1 N，则B一定等于1 TA　[应用公式B＝或F＝IBL时要注意导线必须垂直于磁场方向放置。故B、C、D选项错。应选A。]