第02讲 磁感应强度 磁通量（原卷版+解析版）（自主预习） 2024年新高二物理暑假提升精品讲义（人教版2019）

这是一份第02讲 磁感应强度 磁通量（原卷版+解析版）（自主预习） 2024年新高二物理暑假提升精品讲义（人教版2019），共12页。试卷主要包含了电流元，定义式， 磁感应强度是矢量，匀强磁场等内容，欢迎下载使用。


■知识点一：磁感应强度的决定因素
1.电流元：很短一段通电导线中的电流I与导线长度l的乘积Il。
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)保持磁场中导线长度不变，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。
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，说明与导线在磁场中放置有关。
■知识点二：磁感应强度
1.物理意义：描述磁场的强弱和方向，符号B。
2.定义式：，单位：特斯拉，符号T，
（1）L表示I垂直于B时的导线长度；若B和I的夹角为，则导线长度表示为L，磁场强度；
（2）力F与B，F与I均是垂直关系。
3. 磁感应强度是矢量：磁感应强度的方向就是该处的磁场方向，也是该处小磁针静止时N极所指的方向
4.匀强磁场：（1）磁场中各点的磁感应强度大小相等、方向相同的磁场。
（2）磁感线特点：间隔相等的平行直线。
注意：磁感应强度并不等同于磁场强度，磁场强度是也是描述磁场的一个物理量，将“磁感应强度”称为“磁场强度”的说法是错误的。
1.分析磁感应强度时通电导线必须垂直于磁场方向放置
2.磁感应强度的方向：(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)磁场方向就是该点的磁感应强度的方向。
(4)磁感线上某点的切线方向就是该点的磁感应强度的方向
■知识点三：磁通量
1．定义：匀强磁场中磁感应强度和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积，即Φ＝BS。
2．拓展：磁场B与研究的平面不垂直时，这个面在垂直于磁场B方向的投影面积S′与B的乘积表示磁通量。
3．单位：国际单位制是韦伯，简称韦，符号是Wb,1 Wb＝1_T·m2。
4．引申：B＝eq \f(Φ,S)，表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此磁感应强度B又叫磁通密度。
1．磁通量的理解与计算
(1)设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量，又称磁通密度。公式：Φ＝BS。公式适用的条件：①匀强磁场；②磁场与平面垂直。
(2)在匀强磁场B中，若磁感应强度B不与研究的平面垂直，公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁感应强度B方向上的投影面积。Φ＝BScsθ，式中Scsθ即为面积S在垂直于磁感应强度B方向的投影面积，我们称之为“有效面积”。
(3)磁通量可以用穿过某个面的磁感线条数来形象描述，穿过的条数越多磁通量越大。
2．磁通量的正、负
(1)磁通量是标量，但有正、负，若以磁感线从某一面上穿入时的磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时的磁通量为负值。
(2)若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量大小为Φ1，反向磁通量大小为Φ2，则穿过该平面的合磁通量Φ＝Φ1－Φ2。
(3)磁感线经过一闭合曲面的磁通量为零，因为有穿进的必然同时有穿出的。
考向一：对磁感应强度的理解
【例1】(多选)一小段长为L的通电直导线放在磁感应强度为B的磁场中，当通过它的电流为I时，所受安培力为F。以下关于磁感应强度B的说法正确的是( )
A．磁感应强度B一定等于eq \f(F,IL)
B．磁感应强度B可能大于或等于eq \f(F,IL)
C．磁场中通电直导线受力大的地方，磁感应强度一定大
D．在磁场中通电直导线也可以不受安培力
【例2】先后在磁场中A、B两点引入长度相等的短直导线，导线与磁场方向垂直。如图所示，图中a、b两图线分别表示在磁场中A、B两点导线所受的力F与通过导线的电流I的关系。下列说法中正确的是( )
A．A、B两点磁感应强度相等 B．A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度
C．A点的磁感应强度小于B点的磁感应强度 D．无法比较磁感应强度的大小
考向二：匀强磁场
【例3】如图所示为某条形磁铁磁场的部分磁感线．则下列说法正确的是

A．该磁场是匀强磁场 B．a点的磁感应强度比b点的磁感应强度小
C．a点的磁感应强度比b点的磁感应强度大 D．a、b两点的磁场方向相反
【例4】在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20 cm，通电电流I＝0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0 N，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场中撤走，则P处磁感应强度为( )
A．0 B．10 T，方向竖直向上
C．0.1 T，方向竖直向下 D．10 T，方向肯定不沿竖直向上的方向
考向三：磁通量的理解及计算
【例5】如图所示，一匝数为n的矩形导体线框abcd放置在水平面内。磁场方向与水平方向成α角，已知α＝60°，回路面积为S，磁感应强度为B，则通过导体线框的磁通量为（ ）

A．nBSB．12nBSC．32nBSD．32BS
【例6】如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S＝0.4 m2，匀强磁场磁感应强度B＝0.6 T，则：

(1)穿过线圈的磁通量Φ为多少？把线圈以cd为轴顺时针转过120°角，则通过线圈磁通量的变化量大小为多少？
(2)若θ＝90°，穿过线圈的磁通量为多少？当θ为多大时，穿过线圈的磁通量最大？
考向四：磁感应强度的叠加
【例7】（多选）如图，四条相互平行的细长直导线垂直坐标系xOy平面，导线与坐标平面的交点为a、b、c、d四点。已知a、b、c、d为正方形的四个顶点，正方形中心位于坐标原点O，e为cd的中点且在y轴上；四条导线中的电流大小相等，其中过a点的导线的电流方向垂直坐标平面向里，其余导线电流方向垂直坐标平面向外。则( )

A．O点的磁感应强度为0 B．O点的磁感应强度方向由O指向c
C．e点的磁感应强度方向沿y轴正方向 D．e点的磁感应强度方向沿y轴负方向
【例8】如图，两根相互绝缘的通电长直导线分别沿x轴和y轴放置，沿x轴方向的电流为I0。已知通电长直导线在其周围激发磁场的磁感应强度B=kIr，其中k为常量，I为导线中的电流，r为场中某点到导线的垂直距离。图中A点的坐标为(a，b)，若A点的磁感应强度为零，则沿y轴放置的导线中电流的大小和方向分别为 ( )

A、.abI0，沿y轴正向B.、abI0，沿y轴负向 C、.baI0，沿y轴正向 D、.baI0，沿y轴负向
单项选择题
1．下列表示磁通量单位符号的是
A．CB．TC．FD．Wb
2．关于磁感应强度的单位，下列等式中哪些单位是正确的（ ）
A．1特斯拉＝1千克·安培／秒2B．1特斯拉＝1千克／安培·秒2
C．1特斯拉＝l安培／千克·秒D．1特斯拉＝1安培·秒2／千克
3.关于磁感应强度，下列说法正确的是（ ）
A．若长为L，电流为I的导线在某处受到磁场力为F，则该处的磁感应强度必为FIL
B．由B=FIL知，B与F成正，与IL成反比
C．由B=FIL知，如果一小段通电导线在某处不受磁场力，则说明该处一定无磁场
D．磁感应强度的方向就是小磁针静止时北极所指方向
4. 有一小段通电导线，长0.1 m，通过导线的电流为5 A，把它放入磁场中某一位置，受到的磁场力是1 N，则该处磁感应强度的大小可能为( )
A．0.8 T B．1.2 T
C．1.8 T D．2.2 T
5.(2021广东揭阳三中月考)下列四幅图所描述的磁场中，各处磁感应强度相同的是 ( )
6.如图所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直于线圈平面。若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为 ( )
A.πBR2 B.πBr2 C.nπBR2 D.nπBr2
7.在匀强磁场中A、B两点分别引入长度相等的长直导线，导线与磁场方向垂直，如图所示，图中a、b两条图线分别表示在磁场中A、B两点导线所受磁场力F和通过导线的电流关系，关于A、B两点的磁感应强度大小，下列说法正确的是
A．B．C．D．无法比较
8.如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，关于穿过两环的磁通量Φa和Φb，下列说法正确的是（ ）
A．a、b环内磁通量由下向上，Φa＞Φb B．a、b环内磁通量由上向下，Φa＜Φb
C．a、b环内磁通量由下向上，Φa＜Φb D．a、b环内磁通量由上向下，Φa＞Φb
9.如图所示，A、O、B是一根条形磁铁中轴线上的三个点，O是条形磁铁的中点，A、B与O点的距离相等，有一个金属圆环套在条形磁铁上，圆环平面始终与条形磁铁垂直。当圆环的圆心与O点重合时穿过圆环的磁通量为Φ0，当圆环的圆心与A、B点重合时穿过圆环的磁通量为ΦA、ΦB，下面正确的是（ ）
A．ΦA＝ΦO＝ΦBB．ΦA＞ΦO＞ΦBC．ΦA＜ΦO＜ΦBD．ΦO＞ΦA＝ΦB
10.如图所示，匝数为n、面积为S的矩形线圈abcd与水平面的夹角为θ＝45°。线圈处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。则穿过线圈平面abcd的磁通量为（ ）
A．BSB．nBSC．22BSD．22nBS
11.如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度大小为B＝1T的匀强磁场中，以导线为中心，R为半径的圆周上有a、b、c、d四个点，已知c点的实际磁感应强度为0，则下列说法正确的是（ ）
A．直导线中电流方向垂直纸面向里
B．a点的磁感应强度为2T，方向向右
C．b点的磁感应强度为2T，方向斜向下，与匀强磁场方向成45°角
D．d点的磁感应强度为0
12.如图所示，四根相互平行的通有电流均为I的长直导线a、b、c、d，放在正方形的四个顶点上。每根通电直导线单独存在时，正方形中心O点的磁感应强度大小都是B，则四根通电导线同时存在时O点的磁感应强度的大小和方向为 ( )

A.22B，方向向左 B.22B，方向向下 C.2B，方向向右 D.2B，方向向上
13.如图所示，闭合线圈abcd水平放置，其面积为S，匝数为n，线圈与磁感应强度为B的匀强磁场的夹角θ=45°。现将线圈以ab边为轴沿顺时针方向转动90°，则在此过程中线圈磁通量的改变量大小为 ( )
A.0 B.2BS C.2nBS D.nBS
14.三个大小相同彼此绝缘的细铁环，分别处在两两相互垂直的平面内，铁环的圆心相互重合，通有大小相同的电流，方向如图所示，单独一个铁环在圆心处产生的磁感应强度大小为B，则圆心O处的磁感应强度大小为 ( )

A.0 B.2B C.3B D.3B
15.如图所示，在a、b、c三处垂直纸面放置三根长直通电导线，a、b、c是等边三角形的三个顶点，电流大小相等，a处电流在三角形中心O点的磁感应强度大小为B，则O处磁感应强度（ ）
A．12BB．2BC．32BD．32B
16.如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°，在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为B1。若将M处长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小为B2，那么B2与B1之比为( )

A.eq \r(3)∶1 B.eq \r(3)∶2 C．1∶1 D．1∶2
17．如图所示，纸面内有互相垂直的两条长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上，纸面内有关于L2对称的a、b两点。整个装置处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为B和B，方向都垂直于纸面向外，则（ ）
A．流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B
B．流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B
C．流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B
D．流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B
二、多项选择题
18.等腰直角三棱柱如图所示，其中侧面abcd为正方形，边长为L，侧面cdef与水平面平行，该三棱柱位于水平向左的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。下列说法正确的是（ ）
A．穿过正方形abcd的磁通量大小为
B．穿过矩形dcfe的磁通量和穿过矩形abfe的磁通量相等
C．穿过矩形abfe的磁通量大小为
D．磁通量有正负，所以是矢量
19.两根通电的长直导线平行放置，电流分别为I1和I2，电流的方向如图所示，在与导线垂直的平面上有a、b、c、d四个点，其中a、b在导线横截面连线的延长线上，c、d在导线横截面连线的垂直平分线上．则导体中的电流在这四点产生的磁场的磁感应强度可能为零的是（ ）
A．a点B．b点C．c点D．d点
三、计算题
20.如图，边长为l的n匝正方形线框内部有一边长为的正方形区域的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，则穿过线框的磁通量是多少？
21.矩形线框abcd的边长分别为l1、l2，可绕它的一条对称轴OO′转动，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与OO′垂直，初位置时线圈平面与B平行，如图所示．
（1）初位置时穿过线框的磁通量Φ0为多少？
（2）当线框沿图甲所示方向绕过60°时，磁通量Φ2为多少？这一过程中磁通量的变化ΔΦ1为多少？
（3）当线框绕轴沿图示方向由图乙中的位置再转过60°位置时，磁通量Φ2为多少？这一过程中ΔΦ2＝Φ3﹣Φ2为多少？
模块一 思维导图串知识
模块二 基础知识全梳理
模块三 教材习题学解题
模块四 核心考点精准练
模块五 小试牛刀过关测
1.在实验的基础上,类比电场强度,定义描述磁场强弱和方向的物理量——磁感应强度,并进一步体会微元法和利用物理量之比定义物理量的方法。
2.知道磁感应强度的定义,知道其方向、大小、定义式和单位。会用磁感应强度的定义式进行有关计算。
3.知道匀强磁场的特点。
4.知道磁通量,会计算在匀强磁场中通过某一面积的磁通量。
教材习题01
如图，匀强磁场的磁感应强度为，方向沿轴的正方向，且线段、相等，长度为，线段、、、、相等，长度为，通过面积、、的磁通量、、各是多少？
解题方法
【答案】0.024Wb；0；0.024Wb。
教材习题02
在磁场中放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直。先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样。图中的图像表现的是导线受力的大小与通过导线的电流的关系。、各代表一组、的数据。在甲、乙、丙、丁四幅图中，正确的是哪一幅或哪几幅？说明道理。
解题方法
【答案】乙丙正确