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 知道勻強(qiáng)磁場的磁感線分布情況 3 知道磁通量 通過計算磁通量的大小進(jìn)一步了解定量描述磁場的方法 1 電場中某點(diǎn)的電荷所受的 跟它的電荷量q的比值 叫 用符號E表示 它是從力的角度描述電場 的一個物理量 答案 靜電力F電場強(qiáng)度強(qiáng)度2 如下圖所示的各圖中 實(shí)線表示磁場的磁感線 依圖分析 磁場中a點(diǎn)的磁場比b點(diǎn)的磁場強(qiáng)的圖是 答案 AC 1 磁場的強(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 怎樣計算磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 5 什么是磁通量 6 怎樣計算磁通量 一 磁感應(yīng)強(qiáng)度1 磁感應(yīng)強(qiáng)度 1 定義 穿過于磁感線的單位面積的等于該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度 用符號表示 2 單位 在國際單位制中 磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是 符號T 1T 1N A m 3 方向 磁場中某點(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 描述磁場的及 垂直 磁感線條數(shù) B 特斯拉 磁場方向 N極 強(qiáng)弱 方向 2 勻強(qiáng)磁場 1 定義 某個區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和都相同的磁場 2 磁感線 是一組且的直線 3 近似勻強(qiáng)磁場 距離很近的兩磁極間的磁場 螺線管的磁場 大小 方向 平行 等距 異名 內(nèi)部 3 磁場的疊加原理 1 內(nèi)容 如果幾個磁場同時存在 它們的磁場 這時某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就等于各個磁場在該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的 2 疊加原理的應(yīng)用 當(dāng)兩磁場在某點(diǎn)同向時 該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于兩磁場在該點(diǎn)的 即B 當(dāng)兩磁場在某點(diǎn)反向時 該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于兩磁場在該點(diǎn)的 即B 當(dāng)兩磁場在某點(diǎn)方向成一夾角時 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 磁場中穿過磁場某一面積S的 用 表示 2 計算公式 在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中 穿過與磁場方向垂直 面積為S的平面的磁通量是 3 單位 國際單位是 簡稱 符號Wb 1Wb 磁感線的條數(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 向上穿過線圈平面的磁通量為正 那么向下穿過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 空間若幾個磁場疊加 在某一點(diǎn)的磁場方向應(yīng)為合磁場方向 答案 B 二 對磁通量的進(jìn)一步理解1 磁通量的計算 1 公式 BS 適用條件 勻強(qiáng)磁場 磁感線與平面垂直 2 求解磁通量的公式為 BS 其中S指線圈的 有效面積 顯然 在利用公式 BS求解通過某一線圈的磁通量時 不能將公式中的 S 簡單地理解為線圈的面積 而是線圈與磁場垂直的有效面積 有界磁場中 有效面積 的含義是磁場范圍與線圈范圍的交界區(qū)域 例如 如右圖所示 圓形線圈平面與有界磁場垂直 線圈的半徑為R 線圈內(nèi)有界磁場為一圓形區(qū)域 其區(qū)域半徑為r 且R r 磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 則通過線圈的磁通量為多大 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的區(qū)域面積 即S r2 所以 通過線圈的磁通量 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 磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B和B 穿過同一個平面 與磁場方向垂直的面積為S 時 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的條數(shù)形象地說明 所以穿過平面S的磁通量為 可以理解為與方向相反穿過平面S的磁感線相抵消之后剩余的磁感線的條數(shù) 即凈條數(shù) 4 多匝線圈的磁通量 線圈內(nèi)磁通量的大小與線圈匝數(shù)無關(guān) 因?yàn)椴徽摼€圈匝數(shù)多少 穿過線圈的磁感線條數(shù)相同 而磁感線條數(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 B S 2 當(dāng)B變化 S不變時 B S 3 B和S同時變化 則 2 1 1 磁通量與磁感線的關(guān)系 磁通量的意義可以用磁感線形象的說明 磁通量所表示的 就是穿過磁場中某個面的磁感線的條數(shù) 同學(xué)們一定要注意這種形象描述 2 磁感線與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系 磁感線的疏密可以表示B的大小 規(guī)定在垂直于磁場的方向上 1m2的面積上的磁感線的條數(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線圈的磁感線的條數(shù) 解析 當(dāng)線框在 位置時 穿過平面的磁通量為 1 當(dāng)線框平移至 位置時 磁通量為 則磁通量的變化量為 1 當(dāng)線框翻轉(zhuǎn)至 位置時 磁感線相當(dāng)于從 反面 穿過平面 磁通量為 則磁通量的變化量是 2 所以 1 2 答案 C 答案 BCD 類似于電場中兩個電荷附近的電場強(qiáng)度是兩個電荷分別單獨(dú)存在時產(chǎn)生的場強(qiáng)疊加而成的 兩個電流附近的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度是兩個電流分別單獨(dú)存在時產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加而成的 若兩個電流在某處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 B2不在同一直線上時 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 線圈平面與水平方向夾角 60 磁感線豎直向下 線圈平面面積S 0 4m2 勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B 0 6T 則穿過線圈的磁通量 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分解為平行于線圈平面的分量B 和垂直于線圈平面的分量B B 不穿過線圈 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 僅是為了計算方便而引入的 2 1 如右圖所示 兩個同心放置且共面的金屬圓環(huán) 條形磁鐵穿過圓心且與兩環(huán)面垂直 通過兩環(huán)的磁通量 a b比較 則 A a bB a bC a bD 不能確定 解析 磁感線是閉合曲線 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a面的磁感線條數(shù)少 而內(nèi)部從S極到N極的磁感線條數(shù)一樣 于是穿過a面的總磁通量大 選項(xiàng)A正確 答案 A 1 關(guān)于磁通量 下列說法正確的是 A 磁感應(yīng)強(qiáng)度越大的地方 線圈的面積越大 則穿過線圈的磁通量越大B 穿過線圈的磁通量為零 表明該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零C 穿過線圈的磁通量為零時 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 可能是由于線圈面積引起的 也可能是由于線圈與磁場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 線圈面積和線圈與磁場方向的夾角有關(guān) 所以C D正確 答案 CD 2 關(guān)于勻強(qiáng)磁場 下列說法中正確的是 A 在勻強(qiáng)磁場中 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等B 導(dǎo)線的長度相等 通過的電流大小相等 則導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中受到的定培力處處相等C 在勻強(qiáng)磁場中 互相平行的面積相等的面內(nèi)通過的磁感線的條數(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 這個區(qū)域叫做勻強(qiáng)磁場 解析 在磁場的某一區(qū)域里 如果各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 方向相同 則這個區(qū)域里的磁場叫勻強(qiáng)磁場 故只強(qiáng)調(diào)大小相同還不構(gòu)成勻強(qiáng)磁場的條件 D錯 A對 在勻強(qiáng)磁場中 雖然通電導(dǎo)線的長度相等 通過的電流大小相等 但如果導(dǎo)線擺放的方向不同 受到的安培力也不相等 B錯 勻強(qiáng)磁場中磁感線是疏密均勻 彼此平行的 任意兩個相互平行 面積相等的面內(nèi)通過的磁感線的條數(shù)一定相同 C對 故正確答案為A C 答案 AC 3 如右圖所示 a b c三個閉合線圈 放在同一平面內(nèi) 當(dāng)a線圈中有電流I通過時 它們的磁通量分別為 a b c 下列說法中正確的是 A a b cC a c b 解析 因?yàn)榇鸥芯€是閉合曲線 故a線圈的環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場在a內(nèi)部垂直紙面向里 a線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線圈磁通量最大 答案 B 4 將面積為0 5m2的20匝線圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為2 0 10 2T的勻強(qiáng)磁場中 線圈平面垂直于磁場方向 如右圖所示 那么穿過這個線圈的磁通量為 A 1 0 10 2WbB 0 2WbC 0 5 10 2WbD 5 10 2Wb 解析 線圈平面垂直于磁場方向 所以由公式 BS得 1 0 10 2Wb 答案 B 解析 A B兩導(dǎo)線在C點(diǎn)產(chǎn)生的磁場如題圖 那么C點(diǎn)的總磁場應(yīng)等于此兩磁場疊加 答案 D 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