高中物理2 磁感应强度 磁通量导学案及答案

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1.理解磁感应强度的概念，知道磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量.
2.知道什么是匀强磁场，知道匀强磁场磁感线的特点.
3.理解磁通量的概念，会计算磁通量的大小．
[基础梳理]
一、磁感应强度
1．定义：一段通电直导线垂直放在磁场中所受的力与导线中的电流和导线的长度的乘积的比值，叫磁感应强度．
2．定义式：B＝eq \f(F,Il).
3．单位：特斯拉，简称特，符号为T.
4．B反映了磁场的强弱．
5．磁感应强度是矢量，小磁针的N极在磁场中某点受力的方向，就是这点磁感应强度的方向．
二、匀强磁场
1．概念：各点磁感应强度大小相等、方向相同的磁场．
2．磁感线特点：匀强磁场的磁感线是间隔相等的平行直线．
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：磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的投影面积S′与磁感应强度的乘积表示磁通量．
3．单位：国际单位是韦伯，简称韦，符号是Wb,1 Wb＝1 T·m2.
4．引申：B＝eq \f(Φ,S)，表示磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量．
[能力拓展]
一、磁感应强度
1．物理意义：磁感应强度是表示磁场强弱和方向的物理量．
2．大小：当导线方向与磁场方向垂直时B＝eq \f(F,Il).
3．方向：磁感应强度的方向就是小磁针北极在磁场中某点受力的方向，也就是该处的磁场方向．
4．描述：磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，磁感线的切线方向表示磁感应强度的方向．
5．匀强磁场
如果磁场中各处的磁感应强度大小和方向都相同，则该磁场为匀强磁场．
二、磁通量
1.磁通量的计算：
(1)公式：Φ＝BS.
适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直．
(2)若磁感线与平面不垂直，则Φ＝BScs θ.其中Scs θ为面积S在垂直于磁感线方向上的投影面积S1，如图所示．
2．磁通量的正负：磁通量是标量，但有正负，若磁感线从某一面穿入时，磁通量为正值，磁感线从此面穿出时则为负值．
3．磁通量可用穿过某一平面的磁感线条数表示．若有磁感线沿相反方向穿过同一平面，则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和)．
三、磁感应强度矢量的叠加
磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场等于各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和．磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则．
[随堂演练]
1．如图所示，矩形线框平面与匀强磁场方向垂直，穿过的磁通量为，若线框绕某条边转过90°角，则磁通量变为（ ）
A．0B．C．D．
2．如图所示为某匀强磁场的磁感线分布，则磁场中各点的磁感应强度（ ）
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．下列物理量中属于矢量的是（ ）
A．磁感应强度B．感应电动势C．电流D．磁通量
4．如图所示，直角三角形abc中，∠abc=30°，将一电流为I、方向垂直纸面向外的长直导线放置在顶点a处，则顶点c处的磁感应强度大小为B0。现再将一电流大小为4I、方向垂直纸面向里的长直导线放置在顶点b处。已知长直通电导线产生的磁场在其周围空间某点的磁感应强度大小，其中I表示电流大小，r表示该点到导线的距离，k为常量。则顶点c处的磁感应强度（ ）
A．大小为，方向沿ac向上
B．大小为B0，方向垂直纸面向里
C．大小为3B0，方向沿∠abc平分线向下
D．大小为2B0，方向垂直bc向上
5．在物理学中，只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位。以下的推导关系中正确的是（ ）
A．B．
C．D．
6．已知通有恒定电流I的无限长直导线产生的磁场，磁感应强度与该点到导线的距离成反比如图，有三根无限长、通有大小一样电流的直导线a、b、c等间距放置，其中b中电流与a、c相反，此时与距离都相等的P点（未画出）磁感应强度为B，现取走导线a，则P点的磁感应强度为（ ）
A．BB．C．D．
7．如图甲，两条无限长导线均通以电流强度大小为I的恒定电流，导线的直线部分和坐标轴趋于重合，弯曲部分是以坐标原点O为圆心，半径相同的一段圆弧。已知直线部分在原点O处不产生磁场，若图甲中O处的磁感应强度大小为B0，则图乙中O处磁感应强度大小为___________，方向___________。
8．在纸面上有一个等边三角形ABC，在B、C顶点处是通有相同电流的两根长直导线，导线垂直于纸面放置，电流方向如图所示，每根通电导线在三角形的A点产生的磁感应强度大小为B，则三角形A点的磁感应强度大小为____________，方向为____________。若C点处的电流方向反向，则A点处的磁感应强度大小为____________，方向为____________。
参考答案
1．A
【详解】
转过90°角后，线框与磁场平行，所以磁通量为零。
故选A。
2．A
【详解】
匀强磁场中磁感应强度大小相等，方向相同。
故选A。
3．A
【详解】
磁感应强度既有大小又有方向，是矢量；感应电动势、电流和磁通量有大小，虽有方向，但是合成时不满足平行四边形法则，则都是标量。
故选A。
4．A
【详解】
令ac间距为r，根据几何知识可知bc间距为2r，由安培定则可知，a点处电流产生的磁场在c点处的磁感应强度方向垂直ac向左，大小为
用右手螺旋定则判断通电直导线b在c点上所产生的磁场方向垂直于bc斜向右上，大小为
如图所示
由几何知识可得θ=60°，根据矢量的合成法则，则有各通电导线在c点的合磁感应强度，在水平方向上的分矢量
Bx=2B0cs60°-B0=0
在竖直方向上的分矢量
所以在c点处的磁感应强度大小为，方向沿ac向上。
故选A。
5．D
【详解】
A.根据
F=ma
可知
则A错误；
B. 根据

可得
选项B错误；
C. 根据
W=Fx
可知
选项C错误；
D. 根据
W=Fx
和
W=Uq
选项D正确。
故选D。
6．C
【详解】
设P到a、b距离分别为x，则到c的距离为3x，a在P点产生的场强向内，设为，则c在P点产生的场强向外，大小为，因此
得
撤去a导线后，P点的磁感应强度为b、c两导线在P点产生场强的叠加
故C正确。
故选C。
7．B0 垂直纸面向外
【详解】
[1][2]第一、三象限通电导线产生的磁场叠加后抵消，第二、四象限的通电导线产生的磁场根据图甲的叠加结果，在原点处的磁感应强度为B0，结合右手螺旋定则，方向向外。
8． 水平向右 B 竖直向下
【详解】
[1][2]如图所示，由安培定则知B处导线在A点的磁感应强度方向水平偏下30°，C处导线在A点的磁感应强度方向水平偏上30°，由平行四边形定则可以求得合磁感应强度方向水平向右，大小为
B1＝2Bcs30°＝
[3][4]当C处的电流方向反向时，如图所示
由平行四边形定则可知合磁感应强度B2的方向竖直向下，大小等于B