2018版高中物理 第2章 磁及其應(yīng)用 第2節(jié) 磁場的描述與磁通量學(xué)案 魯科版選修1-1

第2節(jié)磁場的描述與磁通量學(xué)習(xí)目標(biāo)知識脈絡(luò)1.知道磁感線，會用磁感線描述磁場(重點)2.知道磁感應(yīng)強度的定義及方向，會用磁感應(yīng)強度描述磁場(重點、難點)3.理解磁通量及其定義，掌握公式BS.(重點)描 述 磁 場 的 磁 感 線1為了形象地描述磁場，英國物理學(xué)家法拉第提出用磁感線來描述磁場2磁感線：與描述電場的方法類似，在磁場中畫出一些有方向的假想曲線，在這些曲線上每一點的切線方向都跟該點的磁場方向相同磁場有強弱之分，越靠近磁極的地方磁感線越密，對應(yīng)的磁場越強1磁感線可以用細(xì)鐵屑來顯示，因而是真實存在的(×)2磁感線閉合而不相交，不相切，也不中斷()磁體內(nèi)部和磁體外部磁感線的方向是怎樣的？【提示】磁體外部磁感線方向從N極指向S極，磁體內(nèi)部磁感線方向從S極指向N極磁感線是為了形象地描述磁場而假想的一系列曲線實驗時可以用被磁化的鐵屑顯示磁感線的分布，但不能認(rèn)為磁感線是由鐵屑排列而成的磁體周圍的磁感線應(yīng)分布在一個三維空間內(nèi)對于磁感線的認(rèn)識還要注意以下幾點：1在磁體外部磁感線從N極到S極，在磁體內(nèi)部從S極到N極2磁感線是閉合的曲線3磁場中任意兩條磁感線不能相交，也不能相切4磁場中未畫磁感線的地方，并不表示那里沒有磁場5磁感線上某點的切線方向、小磁針在該點靜止時N極的指向、小磁針N極受力方向表示該點的磁場方向6勻強磁場的磁感線是等間距、互相平行的直線1關(guān)于磁感線，下列說法中正確的是()A兩條磁感線的空隙處一定不存在磁場B磁感線總是從N極到S極C磁感線上每一點的切線方向都跟該點的磁場方向一致D兩個磁場疊加的區(qū)域，磁感線可能相交【解析】磁感線是為了形象地描繪磁場而假設(shè)的一組有方向的曲線，曲線上每一點的切線方向表示磁場的方向，曲線疏密表示磁場強弱，所以C正確，A不正確在磁鐵外部磁感線從N極到S極，內(nèi)部從S極到N極，磁感線不相交，所以B、D不正確【答案】C2(多選)如圖2­2­1所示是幾種常見磁場的磁感線分布示意圖，下列說法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：18152043】圖2­2­1A(a)圖中a端是磁鐵的S極，b端是磁鐵的N極B(a)圖中a端是磁鐵的N極，b端是磁鐵的S極C(b)圖是兩異名磁極的磁感線分布示意圖，c端是N極d端是S極D(b)圖是兩異名磁極的磁感線分布示意圖，c端是S極，d端是N極【解析】題圖(a)是條形磁鐵外部磁感線分布示意圖，外部磁場的磁感線是從磁鐵的N極出來，進(jìn)入磁鐵的S極，故A正確，B錯誤題圖(b)是兩異名磁極間的磁感線分布示意圖，磁感線仍然是從N極出來，進(jìn)入磁鐵的S極，故C錯誤，D正確【答案】AD磁感線是人為畫出的一些假想的曲線，其目的是為了形象地描述磁場的強弱及方向，掌握磁感線的基本規(guī)律能很好地處理此類問題.磁 感 應(yīng) 強 度1定義：穿過垂直于磁感線的單位面積的磁感線條數(shù)等于該處的磁感應(yīng)強度2方向：磁感應(yīng)強度是矢量，既有大小，又有方向磁場中某點的磁感應(yīng)強度的方向就是該點的磁場的方向，它在通過該點的磁感線的切線方向上，與放在該點的小磁針靜止時N極所指的方向一致3單位：在國際單位制中是特斯拉，簡稱特，符號是T.4物理意義：描述磁場強弱的物理量穿過垂直于磁感線單位面積的磁感線越多，對應(yīng)的磁感應(yīng)強度越大，磁場也就越強1磁場中某點的磁感應(yīng)強度的方向就是該點的磁場方向()2小磁針N極受力的方向就是該處磁感應(yīng)強度的方向()想一想，磁場的方向有哪幾種表達(dá)方式？【提示】磁場的方向可有以下三種表達(dá)方式：(1)小磁針靜止時N極所指的方向，也就是N極受力的方向(2)磁場的方向就是磁感應(yīng)強度B的方向(3)磁感線上某點的切線方向即為該點的磁場方向1磁感應(yīng)強度的物理意義：描述磁場強弱和方向的物理量2磁感應(yīng)強度的決定因素：僅由場源來決定3磁感應(yīng)強度的標(biāo)矢性：(1)其大小描述磁場的強弱，同一小磁針受力越大表明該處磁感應(yīng)強度越大，它在數(shù)值上等于垂直穿過單位面積的磁感線條數(shù)；(2)其方向就是N極在該點的受力方向，也就是該點磁場的方向，即磁感線在該點的切線方向3(多選)下列關(guān)于磁感應(yīng)強度的說法中正確的是()A磁感應(yīng)強度是矢量，用來表示磁場強弱和方向的物理量B小磁針北極在磁場中受力的方向是唯一的，能比較客觀地描述磁感應(yīng)強度的方向C磁極在磁場中受磁場力大的地方，該處的磁感應(yīng)強度一定大D磁極在磁場中受磁場力大的地方，該處的磁感應(yīng)強度不一定大，與放置方向有關(guān)【解析】關(guān)于磁感應(yīng)強度的概念有以下內(nèi)容：第一，是矢量，大小等于垂直穿過單位面積的磁感線條數(shù)，方向是小磁針北極在磁場中的受力方向；第二，物理意義，反映磁場強弱的物理量，從力的角度描述了磁場的性質(zhì)，磁場強的地方放入磁極受到的力一定大；第三，單位是特斯拉，本題沒有考查磁感應(yīng)強度的單位根據(jù)完整的物理概念，本題選A、B、C.【答案】ABC4(多選)關(guān)于磁感應(yīng)強度的方向，下列說法中正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：18152044】A磁場中某點的磁感應(yīng)強度的方向就是該點的磁場方向B磁場中某點的磁感應(yīng)強度的方向就是通過該點的磁感線的切線方向C磁場中某點磁感應(yīng)強度的方向就是小磁針在該點靜止時北極的指向D磁場中某點磁感應(yīng)強度的方向就是小磁針在該點受磁場力的方向【解析】根據(jù)磁感應(yīng)強度的方向特點，可判定選項A、B、C正確選項D錯，應(yīng)為小磁針N極受力的方向【答案】ABC5關(guān)于磁感應(yīng)強度，下列選項中正確的是()A磁感應(yīng)強度是標(biāo)量，但有正負(fù)B磁感應(yīng)強度的大小由磁場本身決定C在磁場中的同一位置，磁感應(yīng)強度可以不同D磁感應(yīng)強度只能用來描述磁場的強弱【解析】磁感應(yīng)強度是矢量，所以選項A錯磁感應(yīng)強度是描述磁場性質(zhì)的物理量，由磁場本身決定，與其他因素?zé)o關(guān)，選項B對在磁場中的同一位置，磁感應(yīng)強度的大小和方向是確定的磁感應(yīng)強度既可以描述磁場的強弱，也可以描述磁場的方向，所以選項C、D錯【答案】B磁 通 量1定義：在磁場中穿過某一面積S的磁感線條數(shù)定義為穿過該面積的磁通量2公式：BS，注意：此公式只適用于B與S垂直的情況3單位：在國際單位制中是韋伯，簡稱韋，符號是Wb.4磁通密度：由公式BS得B，可以理解為磁感應(yīng)強度是垂直通過單位面積的磁通量，即磁通密度其對應(yīng)的單位為Wb/m2.1磁感應(yīng)強度等于穿過單位面積的磁通量(×)2將一平面置于勻強磁場中的任何位置，穿過該平面的磁通量總相等(×)在大量的電磁儀器中，磁場的應(yīng)用非常廣泛，而勻強磁場占據(jù)著非常重要的地位，你知道什么樣的磁場是勻強磁場嗎？【提示】如果在磁場中的某一區(qū)域里，磁感應(yīng)強度的大小和方向處處相同，這個區(qū)域的磁場叫做勻強磁場在兩個正對的距離很小的異名磁極之間的磁場是勻強磁場勻強磁場的磁感線是間距相等的一組平行線1磁通量指的是穿過磁場中某一面積的磁感線條數(shù)，是針對某一面積而說的2在勻強磁場中，穿過與磁場方向垂直、面積為S的平面的磁通量BS，若磁感線與平面不垂直時，如圖2­2­2所示，可用投影的方法，將平面向垂直于磁場方向上投影，即可得到磁通量的一般公式BSBScos .圖2­2­23磁通量是標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有正負(fù)之分，其正負(fù)僅表示磁感線的貫穿方向，一般來說，如果規(guī)定磁感線從正面穿過時為正值，那么磁感線從反面穿過時為負(fù)值6關(guān)于磁通量的描述，下列說法正確的是()A位于磁場中的一個平面垂直磁場方向時，穿過該平面的磁通量最大B穿過平面的磁通量最大時，該處的磁感應(yīng)強度一定最大C如果穿過某平面的磁通量為零，則該處的磁感應(yīng)強度一定為零D將一平面置于勻強磁場中的任何位置，穿過該平面的磁通量總是相等【解析】由磁通量的一般公式BScos 可知，磁通量不但與B、S有關(guān)，還與平面與該平面沿垂直磁場方向的投影面之間的夾角有關(guān)0，B不一定為0，越大，B也不一定越大故選A.【答案】A7如圖2­2­3所示，框架面積為S，框架平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場方向垂直，則穿過線框平面的磁通量為_；若使框架繞軸OO轉(zhuǎn)過60°角，則穿過線框平面的磁通量為_；若從初始位置轉(zhuǎn)過90°角，則穿過線框平面的磁通量為_. 【導(dǎo)學(xué)號：18152045】圖2­2­3【解析】平面與磁感應(yīng)強度垂直時BS；若逆時針轉(zhuǎn)過60°角，BScos 60°BS，若轉(zhuǎn)過90°角，沒有磁感線穿過平面0.【答案】BSBS0(1)投影法與分解法是計算磁通量的兩種重要方法，實際計算時可任選一種；(2)穿過線圈的磁通量與線圈匝數(shù)無關(guān)；(3)要特別注意角的含義，不能死套公式，以免出錯；(4)由t0計算磁通量的變化時，要注意t和0的正負(fù).6