1、优质文档优质文档第 2 节 磁感应强度1.磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，其方向为小磁针静止时 N 极所指的方向。2磁感应强度的定义式为：B ，但磁感应强度的大FIL小和方向与受力和电流无关。3磁感应强度是矢量，磁感应强度的运算遵守矢量运算法则。4匀强磁场是指磁感应强度的大小和方向处处都相同的磁场。磁感应强度自 学 教 材 1磁感应强度描述磁场的强弱和方向的物理量，用符号“B” 表示。2磁感应强度的方向物理学上规定：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，简称为磁场的方向。3控制变量法探究影响通电导线受力的因素如图 321 所示，三块相同的蹄形磁铁，并列放在桌上，直
2、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 图 321来源:学科网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。来源:学+科+网4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 的优质文档优质文档乘积 IL 的比值叫磁感应强度。5公式BFIL6单位在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，国际符号是 T。1 T1 。NAm重 点
3、诠 释 磁场的方向的几种表述方式小磁针在磁场中静止时所受合力为零，即 N 极与 S 极所受磁场力平衡。所以磁场方向应描述为小磁针 N 极受力方向 或静止时 N 极所指的方向，而不能说成是小磁针的受力方向。磁场的方向可有以下四种表述方式：(1)小磁针静止时 N 极所指的方向，即 N 极受力的方向。(2)小磁针静止时 S 极所指的反方向，即 S 极受力的反方向。(3)磁场的方向就是磁感应强度 B 的方向。(4)磁感线的切线方向(下节学习 )。特别提醒 磁场中不同位置的磁感应强度的方向一般不同，描述时一定要指明是哪一点的磁场方向。1磁场中某点磁感应强度的方向就是( )A该点的磁场的方向B该点小磁针静
4、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 极的受力方向解析：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。答案：ABC对磁感应强度的理解1.对 B 的定义式的理解(1)对于定义式 B ，不能理解为 B 与 F 成正比，与 IL 成反比。B 由磁场本身决定。FIL(2)用 描述磁场强弱时，通电导线必须与磁场方向垂直，因为不垂直时 F 大小与垂直FIL优质文档优质文档时不相等。(3)磁感应强度 B 是矢量，其大小和方向分别表示磁场的强弱和方向，两个磁场叠加时，应采用矢量叠加的方法运算。2磁感应强度与电场强度的比较磁
5、 感应强度 B 电场强度 E物理意义 描述磁场的性质 描述电场的性质共同点来源:Zxxk.Com 都是用比值的形式下定义来源:Z.xx.k.Com定义式 特点 B 通电导线与 B 垂直，BFIL与 F、I、L 无关E E 与 F、q 无关Fq共同点 矢量方向不同点 小磁 针 N 极受力方向 放入该点正电荷受力方向共同点 都遵从矢量合 成法则场的叠加 不同点合磁感应强度 B 等于各磁场的B 的矢量和合电场强度等于各个电场的电场强度 E 的矢量和单位 1 T1 N/(Am) 1 V/m1 N/C2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
6、 F 与该导线的长度 L、通过的电流 I 乘积的比值，即 BFILB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，FIL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解析：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电 流平行时，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
7、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。答案：C优质文档优质文档对磁感应强度的理解例 1 由磁感应强度的定义式 B 可知，下列说法正确的是 ( )FILA磁感应强度 B 与磁场力 F 成正比，方向与 F 方向相同B同一段通电导线垂直于磁场放在不同磁场中，所受的磁场力 F 与磁感应强度 B 成正比C公式 B 只适用于均强磁场FILD只要满足 L 很短，I 很小的条件，B 对任何磁场都适用FIL审题指导 审题时应把握以下两点：(1)磁感应强度 B 由磁场本身决定。(2)B 的定义式适用于任何磁场。解析 某点的磁感应强度的大小
8、和方向由磁场本身的性 质决定，磁感 应强度的大小与磁场中放不放通电导线、放什么 样的通电导线及与通电导线 所通入的电流大小、通 电导线所受的磁场力的大小都没有关系，所以不能认为 B 与 F 成正比，且 B 的方向与 F 的方向不相同，故 A 错。由 B 得到 F ILB，在 IL 相同时，F 与 B 成正比，故 B 正确。磁感 应强度的FIL定义式，对任何磁场都适用，故 C 错 D 正确。答案 BD借题发挥 磁感应强度由磁场本身决定，与磁场中是否放入通电导线、导线放入的位置无关。用垂直于磁场方向的通电导线所受力的大小来量度磁感应强度。磁感应强度大小的计算例 2 如图 322 所示是实验室里用来
9、测量磁场力的一种仪器电流天平，某同学在实验室里，用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度，他测得的数据记录如下所示，请你算出通电螺线管中的磁感应强度 B。已知：CD 段导线长度：410 2 m天平平衡时钩码重力：410 5 N通过导线的电流：0.5 A 图 322思路点拨 解答本 题时可按以下思路分析：优质文档优质文档解析 由题意知， I0.5 A，G410 5 N，L410 2 m。电流天平平衡时，导线所受磁场力的大小等于钩码的重力，即 FG。由磁感应强度的定义式 B 得：FILB T2.010 3 T。FIL 4.010 50.54.010 2所以通电螺线管中的磁感应强度为 2.0103 T
10、。答案 2.010 3 T借题发挥 在使用电流天平探究磁场力时，要保持磁感应强度的大小和方向都不变，并使电流方向与磁场方向垂直。在这种情况下得出的公式 FILB，仅适用于匀强磁场中的通电导体。若导体中电流方向与磁场方向成 角时，则 FILBsin .长 10 cm 的通电直导线，通过 1 A 的电流，在磁场强弱、方向都一样的空间( 匀强磁场)中某处受到的磁场力为 0.4 N，则该磁场的磁感应强度为 ( )A等于 4 T B大于或等于 4 TC小于或等于 4 T D上述说法都错误解析：题目中没有给出导线如何放置，若 导线与磁场垂直，则由磁感应强度定义式得出 B T4 T。若 导线放置时没与磁场垂
11、直，此时受磁场力为 0.4 N，若让此导FIL 0.410.1线与磁场垂直时，受的磁场力将大于 0.4 N，根据磁感 应强 度定义式 B 可知此处磁感应强FIL度将大于 4 T。所以本题正确 选项为 B。答案：B随堂基础巩固1下面单位相当于磁感应强度的是( )AT/m 2 BN/(Am)CN/(Cm) DWb解析：由 B 可知，1 T1 N/(Am)，故磁感应强度的单位是 N/(Am)，B 正确。FIL答案：B2.如图 323 所示，可自由转动的小磁针上方有一根长直导线，开始优质文档优质文档时二者在纸面内平行放置。当导线中通以如图所示电流 I 时，发现小磁针的 N 极向里，S极向外，停留在与纸
12、面垂直的位置上。这一现象说明( )A小磁针感知到了电流的磁场 图 323B小磁针处磁场方向垂直纸面向里C小磁针处磁场方向垂直纸面向外D若把小磁针移走，该处就没有磁场了解析：小磁针可以检验磁场的存在，当 导线中通入电流时 ，在 导线的周围就产生了磁场。在小磁针位置处的磁场方向为 N 极的受力方向，即垂直纸面向里，故 A、B 正确，C 错误；电流的磁场是客观存在的特 殊物 质，不会随小磁针的移走而消失，只要导线中有电流存在，磁场就会存在，故 D 不正确。答案：AB3关于磁感应强度，下列说法正确的是( )A由 B 可知，磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线中电流 I 的减小而增大FILB由 B 可知
13、，磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线所受磁场力 F 的增大而增FIL大C通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度不一定为零D放置在磁场中 1 m 长的通电导线，通过 1 A 的电流受到的力为 1 N，则该处的磁感应强度就是 1 T解析：磁感应强度是反映磁场本身力的特征的物理量，与是否存在通 电导线、 电流的大小、导线的长度、导线放置方向均无关，通电导线在磁场中垂直磁场放置时所受的力 FBIL最大，平行放置时所受的力最小，等于零，故 C 对。答案：C4在磁感应强度 B0.8 T 的匀强磁场中，一根与磁场方向垂直放置、长度 L0.2 m的通电导线中通有 I0.4 A 的电流，则导线所受磁场力大
14、小为_；若将导线转过90与磁场方向平行时，导线所受磁场力为_，此时磁场的磁感应强度为_。解析：当磁感应强度 B 与电流 I 垂直放置的时候，由公式 B 可知FILFBIL 0.80.40.2 N6.4 102 N当导线放置方向与磁感应强度的方向平行时，受到的磁 场 力的大小为零，磁 场中某点的磁感应强度的大小和是否放置通电导线以及放置的方向无关，B0.8 T。答案：6.410 2 N 0 0.8 T课时跟踪训练优质文档优质文档(满分 50 分 时间 30 分钟)一、选择题(本大题共 8 个小题，每小题 4 分， 共计 32 分。每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1下
15、列关于磁感应强度大小的说法中正确的是( )A通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大B通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大C放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同D磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关解析：因为磁场中某点的磁感应强度的大小和方向是由磁场本身决定的，与通电导线的受力大小及方向都无关。所以 A 选项错，D 选项正确。因为通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有关，而且与通 电导线的取向有关，故 B 选项错，对 C 选项虽然匀强磁场中磁感应强度处处相等，但当 导线在各个位置放置的方向不同 时，磁 场力是不相同的( 导线与磁场垂直时受磁场
16、力最大，与磁 场平行时受磁场力为零 )。而 C 选项中没有说明导线在各个位置的取向是否相同，所以 C 选项错。答案：D2把长度为 L、电流为 I 都相同的一小段电流元放入某磁场中的 A、B 两点，电流元在 A 点受到的磁场力较大，则( )AA 点的磁感应强度一定大于 B 点的磁感应强度BA、B 两点磁感应强度可能相等CA、B 两点磁感应强度一定不相等DA 点磁感应强度可能小于 B 点磁感应强度解析：由于电流元方向和磁场方向关系不确定，所以无法比 较 A、B 两点的磁感应强度，故 B、D 正确。答案：BD3下列说法中正确的是( )A电荷在电场中某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零B一小段通
17、电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为 零C把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱D把一小段通电导线放在磁场中某处，它所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱解析：通电导线在磁场中所受的磁场力与电荷在电场中所受的电场力不同，磁场力的大小与导体放置的方向有关，当 导体与磁场方向垂直时磁 场力最大，当 导体与磁场方向平行时磁场力为零。而只要把电荷放在 电场中， 电荷就会受到电场 力作用，故 A、C 正确，B 、D 错优质文档优质文档误。答案：AC4有一小段通电导线，长为 1 cm，电流为 5 A，把它置于磁场
18、中某点，受到的磁场力为 0.1 N，则该点的磁感应强度 B 一定是( )AB2 T BB2 TCB2 T D以上情况都有可能解析：本题考查磁感应强度的大小和方向， 应知道磁感应强 度的定义式中的电流是垂直于磁场方向的电流。如果通电导线是垂直磁场方向放置的，此 时所受磁场力最大，F 0.1 N，则该点的磁感应强度为：B T2 T。FIL 0.150.01如果通电导线不是垂直磁场方向放置的， 则受到的磁场力小于垂直放置 时的受力，垂直放置时受力将大于 0.1 N，由定义式可知， B 将大于 2 T，故正确答案为 C。答案：C5在匀强磁场中某处 P 放一个长度为 L20 cm、通电电流 I0.5 A
19、 的直导线，测得它受到的最大磁场力 F1.0 N，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场撤走，则 P 处磁感应强度为( )A 零B10 T，方向竖直向上C0.1 T，方向竖直向上D10 T，方向肯定不沿竖直方向向上解析：当 BI 时，通电直导线 所受的磁场力有最大值，由 B 知，B10 T，其方向与FIL力 F 不共 线( 而是垂直 )，故 D正确。答案：D6关于磁感应强度 B、电流强度 I、导线长度 L 和电流所受的安培力 F 的关系，下列说法中正确的是( )A在 B0 处，F 一定等于零B在 F0 处，B 一定等于零C在 B1 T、I1 A、L 1 m 时，F 一定等于 1 ND在 I1 A
20、 、 L1 m、F1 N 时，B 不一定等于 1 T解析：由公式 B 可知，在 B0 处，F 一定等于零；若 I1 A，L1 m，F1 N，由于FIL优质文档优质文档磁感应强度 B 和通电导线不一定相互垂直，所以 B 不一定等于 1 T。答案：AD7一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置，如图 1 所示，已知电流元的电流 I、长度 L 和受力 F，则可以用 表示磁感应强度 B 的是( )FIL图 1解析：只有当通电导线垂直于磁场方向时，才可用 表示磁感 应强度 B，选项 B、D 均FIL不满足这个条件，A、C 正确。答案：AC8把一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，图 2 中能正确反
21、映各量间关系的是( )图 2解析：磁感应强度 B 与 F、I、L 无关，是由磁 场本身的性质 决定的，故 B 对，D 错；由FBIL 可知，在 B 一定时，F 与 IL 成正比，故 A 错， C 对。答案：BC二、非选择题(本题共 2 小题，共 18 分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)9(8 分) 磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为 B2/2，式中 B 是磁感应强度， 是磁导率，在空气中 为已知常数。为了近似测得某条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度 B，一学生用一根端面面积为 A 的条形磁铁吸住一相同面积的铁片 P，再用力将铁片与
22、磁铁拉开一段微小距离 l，并测出拉力 F，如图 3 所示。因为 F 所做的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感应强度 B 与 F、A 之间的关系式为B_。图 3优质文档优质文档解析：用力 F 把铁片 P 拉开一段微小距离 l 的过程，实际上就是力 F 克服磁场力做功，把其他形式的能转化为磁场能的过程。用力 F 将铁片与磁铁拉开一段微小距离 l 的过程中，拉力 F 所做的功 WF l。磁 铁与铁片间距中的能量密度 为 ，B22故所储存磁场能量 E AlB22据功能关系知 WE由以上三式得 B 。2FA答案： 2FA10(10 分) 磁感应强度为矢量，它可以分解为几个分量。(1)如果北半球某处地磁场的磁感应强度大小为 B，与水平方向的夹角为 且斜向下，那么该处地磁场的磁感应强度的水平分量和竖直分量各为多大？(2)如果地理南、北极和地磁北、南极是重合的，那么在赤道上空磁场的竖直分量是多大？在极地上空地磁场的水平分量是多大？解析：(1)如图所示磁感应强度大小为 B，与水平方向的夹角为 ，所以地磁场的磁感应强度的水平分量和竖直分量分别为：B xBcos ，ByB sin。(2)在赤道上空，因为 0，故有 By0；在极地上空，因 为 90，故有Bx0。答案：(1)B xBcos B yBsin (2) By0 B x0
