人教版高中物理必修三13.2 磁感應(yīng)強(qiáng)度　磁通量講義

第13章電磁感應(yīng)與電磁波初步2磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念，知道磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量.2.知道什么是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，知道勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感線的特點(diǎn).3.理解磁通量的概念，會(huì)計(jì)算磁通量的大?。甗基礎(chǔ)梳理]一、磁感應(yīng)強(qiáng)度1．定義：一段通電直導(dǎo)線垂直放在磁場(chǎng)中所受的力與導(dǎo)線中的電流和導(dǎo)線的長(zhǎng)度的乘積的比值，叫磁感應(yīng)強(qiáng)度．2．定義式：B＝eq\f(F,Il).3．單位：特斯拉，簡(jiǎn)稱特，符號(hào)為T.4．B反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱．5．磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，小磁針的N極在磁場(chǎng)中某點(diǎn)受力的方向，就是這點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向．二、勻強(qiáng)磁場(chǎng)1．概念：各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相同的磁場(chǎng)．2．磁感線特點(diǎn)：勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線是間隔相等的平行直線．三、磁通量1．定義：勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁感應(yīng)強(qiáng)度和與磁場(chǎng)方向垂直的平面面積S的乘積．即Φ＝BS.2．拓展：磁場(chǎng)與平面不垂直時(shí)，這個(gè)面在垂直于磁場(chǎng)方向的投影面積S′與磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積表示磁通量．3．單位：國(guó)際單位是韋伯，簡(jiǎn)稱韋，符號(hào)是Wb,1Wb＝1T·m2.4．引申：B＝eq\f(Φ,S)，表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小等于穿過(guò)垂直磁場(chǎng)方向的單位面積的磁通量．[能力拓展]一、磁感應(yīng)強(qiáng)度1．物理意義：磁感應(yīng)強(qiáng)度是表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量．2．大?。寒?dāng)導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)B＝eq\f(F,Il).3．方向：磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是小磁針北極在磁場(chǎng)中某點(diǎn)受力的方向，也就是該處的磁場(chǎng)方向．4．描述：磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，磁感線的切線方向表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向．5．勻強(qiáng)磁場(chǎng)如果磁場(chǎng)中各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向都相同，則該磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)．二、磁通量1.磁通量的計(jì)算：(1)公式：Φ＝BS.適用條件：①勻強(qiáng)磁場(chǎng)；②磁感線與平面垂直．(2)若磁感線與平面不垂直，則Φ＝BScosθ.其中Scosθ為面積S在垂直于磁感線方向上的投影面積S1，如圖所示．2．磁通量的正負(fù)：磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)，若磁感線從某一面穿入時(shí)，磁通量為正值，磁感線從此面穿出時(shí)則為負(fù)值．3．磁通量可用穿過(guò)某一平面的磁感線條數(shù)表示．若有磁感線沿相反方向穿過(guò)同一平面，則磁通量等于穿過(guò)該平面的磁感線的凈條數(shù)(磁通量的代數(shù)和)．三、磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量的疊加磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，當(dāng)空間存在幾個(gè)磁體(或電流)時(shí)，每一點(diǎn)的磁場(chǎng)等于各個(gè)磁體(或電流)在該點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的矢量和．磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加時(shí)遵循平行四邊形定則．[隨堂演練]1．如圖所示，矩形線框平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直，穿過(guò)的磁通量為，若線框繞某條邊轉(zhuǎn)過(guò)90°角，則磁通量變?yōu)椋ǎ〢．0 B． C． D．2．如圖所示為某勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線分布，則磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度（）A．大小相等，方向相同 B．大小不等，方向相同C．大小相等，方向不同 D．大小不等，方向不同3．下列物理量中屬于矢量的是（）A．磁感應(yīng)強(qiáng)度 B．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) C．電流 D．磁通量4．如圖所示，直角三角形abc中，∠abc=30°，將一電流為I、方向垂直紙面向外的長(zhǎng)直導(dǎo)線放置在頂點(diǎn)a處，則頂點(diǎn)c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0?，F(xiàn)再將一電流大小為4I、方向垂直紙面向里的長(zhǎng)直導(dǎo)線放置在頂點(diǎn)b處。已知長(zhǎng)直通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)在其周圍空間某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，其中I表示電流大小，r表示該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離，k為常量。則頂點(diǎn)c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度（）A．大小為，方向沿ac向上B．大小為B0，方向垂直紙面向里C．大小為3B0，方向沿∠abc平分線向下D．大小為2B0，方向垂直bc向上5．在物理學(xué)中，只要選定幾個(gè)物理量的單位，就能夠利用物理量之間的關(guān)系推導(dǎo)出其他物理量的單位。以下的推導(dǎo)關(guān)系中正確的是（）A． B．C． D．6．已知通有恒定電流I的無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度與該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離成反比如圖，有三根無(wú)限長(zhǎng)、通有大小一樣電流的直導(dǎo)線a、b、c等間距放置，其中b中電流與a、c相反，此時(shí)與距離都相等的P點(diǎn)（未畫出）磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，現(xiàn)取走導(dǎo)線a，則P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為（）A．B B． C． D．7．如圖甲，兩條無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)線均通以電流強(qiáng)度大小為I的恒定電流，導(dǎo)線的直線部分和坐標(biāo)軸趨于重合，彎曲部分是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心，半徑相同的一段圓弧。已知直線部分在原點(diǎn)O處不產(chǎn)生磁場(chǎng)，若圖甲中O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，則圖乙中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為___________，方向___________。8．在紙面上有一個(gè)等邊三角形ABC，在B、C頂點(diǎn)處是通有相同電流的兩根長(zhǎng)直導(dǎo)線，導(dǎo)線垂直于紙面放置，電流方向如圖所示，每根通電導(dǎo)線在三角形的A點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則三角形A點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為____________，方向?yàn)開___________。若C點(diǎn)處的電流方向反向，則A點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為____________，方向?yàn)開___________。參考答案1．A【詳解】轉(zhuǎn)過(guò)90°角后，線框與磁場(chǎng)平行，所以磁通量為零。故選A。2．A【詳解】勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同。故選A。3．A【詳解】磁感應(yīng)強(qiáng)度既有大小又有方向，是矢量；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流和磁通量有大小，雖有方向，但是合成時(shí)不滿足平行四邊形法則，則都是標(biāo)量。故選A。4．A【詳解】令ac間距為r，根據(jù)幾何知識(shí)可知bc間距為2r，由安培定則可知，a點(diǎn)處電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在c點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直ac向左，大小為用右手螺旋定則判斷通電直導(dǎo)線b在c點(diǎn)上所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于bc斜向右上，大小為如圖所示由幾何知識(shí)可得θ=60°，根據(jù)矢量的合成法則，則有各通電導(dǎo)線在c點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度，在水平方向上的分矢量Bx=2B0cos60°-B0=0在豎直方向上的分矢量所以在c點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向沿ac向上。故選A。5．D【詳解】A.根據(jù)F=ma可知?jiǎng)tA錯(cuò)誤；B.根據(jù)可得選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C.根據(jù)W=Fx可知選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D.根據(jù)W=Fx和W=Uq選項(xiàng)D正確。故選D。6．C【詳解】設(shè)P到a、b距離分別為x，則到c的距離為3x，a在P點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)向內(nèi)，設(shè)為，則c在P點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)向外，大小為，因此得撤去a導(dǎo)線后，P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b、c兩導(dǎo)線在P點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)的疊加故C正確。故選C。7．B0垂直紙面向外【詳解】[1][2]第一、三象限通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加后抵消，第二、四象限的通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)根據(jù)圖甲的疊加結(jié)果，在原點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，結(jié)合右手螺旋定則，方向向外。8．水平向右B豎直向下【詳解】[1][2]如圖所示，由安培定