1、1第 2 节 磁感应强度1通过实验、类比和分析，寻找描述磁场强弱和方向的物理量磁感应强度 2进一步体会通过比值定义物理量的方法3知道磁感应强度的定义，知道其方向、大小、定义式和单位一、磁感应强度的方向物理学中用磁感应强度来描述磁场的强弱和方向，把小磁针静止时 N 极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称磁场的方向二、磁感应强度的大小1控制变量法探究影响通电导线受力的因素实验结论：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 成正比公式为 F ILB2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 的乘
2、积 IL 的比值叫磁感应强度公式为 B FIL3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判一判 (1)与电场强度相似，磁感应强度是表示磁场的强弱和方向的物理量( )(2)磁场的方向就是小磁针静止时所受合力的方向( )(3)小磁针的 N 极和 S 极所受磁场力的方向是相反的( )提示：(1) (2) (3)想一想 在磁场中某点放入一个小磁针，轻轻拨动小磁针使其转动，某时刻小磁针 N 极的指向就是该处的磁场方向吗？提示：不一定是只有当小磁针静止时，其 N 极的指向才是该处的磁场方向若小磁针转动，某时刻的 N 极指向不一定与静止后的指向相同做一做 (多
3、选)有关磁感应强度 B 的方向，下列说法正确的是( )A B 的方向就是小磁针 N 极所指的方向B B 的方向与小磁针在任何情况下 N 极的受力方向一致C B 的方向就是通电导体的受力方向D B 的方向就是该处磁场的方向2提示：选 BD磁场的方向就是磁感应强度的方向，规定为小磁针静止时 N 极所指的方向或小磁针 N 极的受力方向，它与通电导线所受力的方向相垂直对磁感应强度的理解1磁感应强度的定义式： BFIL(1)公式成立条件：通电导线必须垂直于磁场方向放置，不垂直则公式不成立(2)决定磁感应强度的因素：仅由磁场本身决定，与导线是否受磁场力以及磁场力的大小无关(3)磁感应强度的定义式也适用于非
4、匀强磁场，这时 L 应很短， IL 称为“电流元” ，相当于静电场中的“试探电荷” 2方向：磁感应强度 B 是一个矢量，某点磁感应强度的方向不是放在该处的通电导线的受力方向它的方向可以有以下几种表述方式：(1)小磁针静止时 N 极所指的方向，或小磁针静止时 S 极所指的反方向(2)小磁针 N 极受力的方向(不论小磁针是否静止)，或 S 极受力的反方向(3)磁感应强度的方向就是该点的磁场方向3大小：磁场在某位置的磁感应强度的大小与方向是客观存在的，与通过导线的电流大小、导线的长短无关即使不放入载流导线，磁感应强度也照样存在，故不能说“ B 与F 成正比”或“ B 与 IL 成反比” 命题视角 1
5、 对磁感应强度的理解关于磁感应强度，下列说法正确的是( )A由 B 可知， B 与 F 成正比，与 IL 成反比FILB通电导线放在磁场中某点，该点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就变为零C通电导线所受磁场力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场(即 B0)D磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定思路点拨 磁感应强度的大小由磁场本身决定，与 F、 I、 L 无关解析 磁感应强度 B 只是一个定义式，而不是决定式；磁感应强度 B 是由磁场FIL本身的性质决定的，与放不放通电导线无关故选 D答案 D命题视角 2 定义式 B 的应用FIL3有一小段通电直
6、导线，长为 1 cm，通过的电流为 5 A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为 01 N，则该点的磁感应强度( )A B2 T B B2 TC B2 T D以上情况都有可能解析 磁感应强度的定义式中的电流是垂直于磁场方向的如果通电导线是垂直于磁场方向放置的，此时所受磁场力最大， F01 N，则该点的磁感应强度为 B FILT2 T如果通电导线不是垂直于磁场方向放置的，则受到的磁场力小于垂直0 150 01放置时受到的磁场力，通电直导线不垂直磁场放置时受到的磁场力为 01 N 时，由定义式可知，磁感应强度 B 将大于 2 T，故选项 C 正确答案 C磁感应强度 B 是反映磁场的力的性质的物理量，
7、是采用比值的方法来定义的，FIL该公式是定义式而不是决定式；磁场中各处的 B 值是确定的，与放入该点的检验电流的大小、方向等无关实验表明：磁场力方向是与磁场方向垂直的，在这一点上磁场与电场是不一样的 【题组突破】1(2018湖南长郡中学月考)金属滑杆 ab 连着一弹簧，水平地放置在两根互相平行的光滑金属导轨 cd、 ef 上，如图所示，垂直 cd 与 ef 有匀强磁场，磁场方向如图所示，合上开关 S，滑杆稳定后，弹簧伸长 2 cm，测得电路中电流为 5 A，已知弹簧的劲度系数为 20 N/m， ab 的长为 L01 m求匀强磁场的磁感应强度的大小解析：弹簧拉力 F 弹 k x，金属杆所受磁场力
8、： F BIL由平衡条件知： F F 弹 ，即 ILB k x故 B 08 Tk xIL答案：08 T2磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流是 25 A，导线长 1 cm，它受到的磁场力为 5010 2 N求：(1)这个位置的磁感应强度大小；4(2)如果把通电导线中的电流增大到 5 A 时，这一位置的磁感应强度大小；(3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否能肯定在这里没有磁场？解析：(1)由磁感应强度的定义式得B T2 TFIL 5 010 22 5110 2(2)磁感应强度 B 是由磁场自身决定的，和导线的长度 L、电流 I 的大小无关，所以该位置的磁感应强度大小还是 2 T
9、(3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，则有两种可能：该处没有磁场；该处有磁场，但通电导线与磁场方向平行答案：(1)2 T (2)2 T (3)不能肯定磁感应强度与电场强度的比较1电场和磁场中物体的受力情况(1)在电场中某一确定的位置放置一个检验电荷，该电荷受到的电场力是唯一确定的(2)在磁场中某一确定的位置放入一段导线，该导线受到的磁场力还与导线放置的方向及电流方向有关2电场强度和磁感应强度的区别和联系项目 磁感应强度 B 电场强度 E物理意义 描述磁场的力的性质的物理量 描述电场的力的性质的物理量定义式 通电导线与磁场垂直时： B FIL E Fq决定因素 由磁场决定，与 F、 I、 L
10、 无关 由电场决定，与 F、 q 无关方向 矢量，方向是小磁针 N 极的受力方向矢量，方向是放入该点的正电荷的受力方向叠加合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和合电场强度等于各个电场的电场强度的矢量和【题组过关】1(多选)(2018江西南昌大学附中测试)下列说法中正确的是( )A电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零B一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零C电场强度是表征电场中某点电场的强弱，是把一个试探电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值D磁感应强度是表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积
11、的比值解析：选 AC电场和磁场有一个明显的区别是：电场对放入其中的电荷有力的作用，5磁场对通电导线有力的作用的条件是磁场方向不能和电流方向平行，因此 A 对，B 错；同理根据电场强度的定义式 E F/q 可知 C 对；而同样用比值定义法定义的磁感应强度则应有明确的说明，即 B 中 I 和 B 的方向必须垂直，故 D 错FIL2(2018咸宁测试)关于电场强度和磁感应强度，下列说法正确的是( )A电场强度的定义式 E 适用于任何静电场FqB电场中某点电场强度的方向与在该点的检验电荷所受电场力的方向相同C公式 B 说明 B 与放入磁场中的通电导线所受的磁场力 F 成正比FILD公式 B 说明 B
12、的方向与放入磁场中的通电直导线所受磁场力的方向相同FIL解析：选 A E 是电场强度的定义式，适用于任何电场，A 正确电场强度的方向与Fq该点正电荷受力方向相同，与负电荷受力方向相反，B 错误磁感应强度由磁场本身决定，与 F 和 IL 都无关，C 错误磁感应强度的方向与通电导线的磁场力垂直，D 错误随堂检测 1(多选)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：一小段通电导线放在该点时受到的磁场力 F 与该导线的长度 L、通过的电流 I 乘积的比值，即 BFILB磁感应强度与 F、 I 有关C磁感应强度 B 只是定义式，它的大小取决于场源以及在磁场中的位置，而与FILF、
13、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与磁场的方向垂直解析：选 CD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直导线” ，故 A 选项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(包括大小和方向)都是确定的，与放入该点的检验电流、导线无关，故选项 B 错误，选项 C 正确磁场力方向与磁感应强度方向垂直，选项 D 正确2(多选)如图所示，可自由转动的小磁针上方有一根长直导线，开始时二者在纸面内平6行放置当导线中通入如图所示电流 I 时，发现小磁针的 N 极向里转动，S 极向外转动，停留在与纸面垂直的位置上这一现象说明( )A小磁针检测到
14、了电流的磁场B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：选 AB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 错误3如图所示，把两个完全一样的环形线圈互相垂直地放置，它们的圆心位于一个共同点O 上当通以相同大小的电流时，两通电线圈在 O 点产生的磁场方向分别为垂直纸面向里和竖直向上，大小相等，则 O 处的磁感应强度与一个线圈单
15、独产生的磁感应强度的大小之比是( )A11 B21C 1 D12 2解析：选 C设每个通电环形线圈在 O 点的磁感应强度大小为 B，题目中已给出了 B 的方向分别为垂直纸面向里和竖直向上，则其磁感应强度的矢量和为 B，故与一个线圈单2独产生的磁感应强度的大小之比为 1故 C 正确24在磁场中放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长为 1 cm，电流为 05 A，所受的磁场力为 5104 N求：(1)该位置的磁感应强度多大？(2)若将该电流撤去，该位置的磁感应强度又是多大？解析：(1)由 B ，得 B T01 TFIL 510 40 010 5(2)该处的磁感应强度不变， B01 T答案：(1)0
16、1 T (2)01 T课时作业 学生用书 P151(单独成册)一、单项选择题1(2018宿州高二期中)有人根据公式 B ，提出以下看法，其中正确的是( )FIL7A磁感应强度的数值跟通电导线受到的磁场力 F 的大小成正比B磁感应强度的数值跟通电导线的电流 I 成反比C磁感应强度的数值跟通电导线的长度 L 成反比D磁感应强度是表示磁场强弱的物理量，它是客观存在的，它与外加导线的长度、电流的强弱和受力情况均无关解析：选 D B 为比值定义式， B 与 F、 I、 L 无关，磁感应强度是表示磁场强弱的FIL物理量，它是客观存在的，它与外加导线的长度、电流的强弱和受力情况无关，故只有 D正确2在匀强磁
17、场中某处 P 放一个长度为 L20 cm，通电电流 I05 A 的直导线，测得它受到的最大磁场力 F10 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零B10 T，方向竖直向上C01 T，方向竖直向下D10 T，方向肯定不沿竖直向上的方向解析：选 D由题意，通电导线放入磁场中所受安培力最大，说明导线与磁场垂直，则有： F BIL 得 B T10 T，因磁感应强度 B 的方向与磁场力方向是FIL 1 00 50 2垂直关系，故知 B 的方向肯定不是竖直向上磁感应强度是由磁场本身决定的，与是否有电流无关，故将该通电导线从磁场撤走， P 处磁感应强度保持不变3关于磁感
18、应强度 B、电流 I、导线长度 L 和电流所受磁场力 F 的关系，下面的说法中正确的是( )A在 B0 的地方， F 一定等于零B在 F0 的地方， B 一定等于零C若 B1 T， I1 A， L1 m，则 F 一定等于 1 ND若 L1 m， I1 A， F1 N，则 B 一定等于 1 T解析：选 A应用公式 B 或 F IBL 时要注意导线必须垂直于磁场方向放置，故FILB、C、D 选项错应选 A4在北京地区进行如下实验：一个可以在水平面内自由转动的小磁针，在地磁场作用下保持静止，一根直导线位于小磁针的正北方，竖直放置，且通有竖直向上的电流，已知地磁场的水平分量为 B1，长直导线的电流形成
19、的磁场在小磁针处的磁感应强度为 B0，则小磁针的 N 极将( )8A向西偏转角度 arctan B1B0B向西偏转角度 arctan B0B1C向东偏转角度 arctan B1B0D向东偏转角度 arctan B0B1解析：选 D地磁场是从地磁北极到地磁南极，北京在北半球， B1为地磁场水平分量指向地理北极，通电导线在 O 点的磁场方向指向正东方向，未放入通电长直导线时小磁针N 极指向正北方向，放入通电长直导线后小磁针 N 极的指向向东偏转角度为 ，且 tan 如图所示，故 D 正确B0B15如图所示，直导线处于足够大的磁场中，与磁感线成 30角；导线中通过的电流为 I，为了增大导线所受的磁场
20、力，下列方法不正确的是( )A增大电流 IB增加直导线的长度C使导线在纸面内顺时针转过 30D使导线在纸面内逆时针转过 60解析：选 C当直导线与磁场垂直放置时磁场力最大，且 F ILB当平行时磁场力等于 0，所以 C 项磁场力变小，选 C6在磁场中的同一位置，先后引入长度相等的直导线 a 和 b， a、 b 导线的方向均与磁场方向垂直，但两导线中的电流不同，因此所受到的力也不相同下面的四幅图象表示的是导线所受到的力 F 与通过导线的电流 I 的关系 a、 b 各自有一组 F、 I 的数据，在图象中各描出一个点其中正确的是( )9解析：选 C两条相同的导线通入不同的电流先后放在磁场中的同一点，
21、并且电流方向都与磁场方向垂直，由于磁场方向是不变的，故导线所在处的磁感应强度 B 是确定的根据磁感应强度的定义式 B ，当 L 确定时， F I，则 F I 图象应是一条过原点的FIL直线，故 C 对7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解析：选 B导线受到的磁场力 F BLI对于
22、题图给出的 F I 图线，直线的斜率k BL，由题图可知 kakb，又因 A、 B 两处导线的长度 L 相同，故 A 点的磁感应强度大于 B点的磁感应强度，B 项正确8某同学为检验某空间有无电场或者磁场存在，想到的以下方法中不可行的是( )A在该空间内引入检验电荷，如果电荷受到电场力说明此空间存在电场B在该空间内引入检验电荷，如果电荷没有受到电场力说明此空间不存在电场C在该空间内引入通电导线，如果通电导线受到磁场力说明此空间存在磁场D在该空间内引入通电导线，如果通电导线没有受到磁场力说明此空间不存在磁场解析：选 D如果把电荷引入电场中，一定会受到电场力作用，如果电荷没有受到电场力作用，一定是没
23、有电场，A、B 可行把通电导线引入磁场中时，只要电流方向不与磁场方向平行，就会受到磁场力作用，但是不受磁场力的原因有两个，一是没有磁场，二是虽有磁场，但是电流方向与磁场方向平行，C 可行，D 不可行二、多项选择题9一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置，如图所示，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( )FIL10解析：选 AC当通电导线垂直于磁场方向时，可用 表示 B故选 A、CFIL10将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，下列图象能正确反映各物理量间关系的是( )解析：选 BC由 B 或 F BIL 知：匀强磁场中 B 恒定不变，故 B
24、 正确，D 错FIL误 B、 L 一定时， F 与 I 成正比，故 C 正确，A 错误11关于磁感应强度 B 和电场强度 E 的比较，下列说法正确的是( )A磁感应强度 B 和电场强度 E 都是矢量B磁感应强度 B 和电场强度 E 都是由场本身决定的C磁感应强度 B 和电场强度 E 的方向是检验电流元和检验电荷在场中受力的方向D磁感应强度 B 和电场强度 E 都是用比值来定义的解析：选 ABD磁感应强度 B 和电场强度 E 都是矢量，磁感应强度 B 的方向是小磁针N 极受力的方向，与检验电流元受力的方向垂直，所以 A 对，C 错， B 和 E 都是比值定义法定义的物理量，它们都与检验电流元或检
25、验电荷无关，都是由场本身决定的，所以 B、D 都对三、非选择题12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，那么在赤道上空地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：由地磁场知识画出如图所示的示意图(1)因为磁感应强度大小为 B，与水平方向的夹角为 ，所以地磁场的磁感应强度的水11平分量和竖直分量分别为：Bx Bcos ， By Bsin (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) Bcos Bsin (2)0 0
