1、合格性考试讲义 必修三第13章 电磁感应与电磁波初步第2节 磁感应强度 磁通量一、磁感应强度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。3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
2、和导线长度l的乘积Il的比值叫磁感应强度。4公式：B。5单位：国际单位是特斯拉，简称特，国际符号是T,1 T1。6.对磁感应强度的理解(1)公式B是磁感应强度的定义式，是用比值法定义的，磁感应强度B的大小只决定于磁场本身的性质，而与F、I、l均无关。(2)在定义式B中，通电导线必须垂直于磁场方向放置。因为磁场中某点通电导线所受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关。导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力也不相同。通电导线受磁场力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零。(3)磁感应强度是矢量，运算遵守平行四边形定则。二、匀强磁场1定义：各点的磁感应强度的大小相等、方向相同的磁场。 2
3、 磁感线特点：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 Wb1 Tm2。4引申：B，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。5.对磁通量的理解(1)磁通量的计算公式：BS。适用条件：匀强磁场；磁场与平面垂直。若磁场与平面不垂直，应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积，BScos 。式中Scos 即为平面S在垂直于磁场方向上的投影面积，也称为“有效面积”(如图所示
4、)。(2)磁通量的正、负磁通量是标量，但有正、负，若以磁感线从某一面上穿入时磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负值。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1，反向磁通量大小为2，则穿过该平面的合磁通量12。(3)磁通量的变化量当B不变，有效面积S变化时，BS。当B变化，S不变时，BS。B和S同时变化，则21。但此时BS。【学考演练】1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)(1)电流为I、长度为l的通电导线放入磁感应强度为B的磁场中受力的大小一定是FIlB。()(2)磁场中某处的磁感应强度大小与有无小磁针无关，与有无通电导线也无关。()(3)公式B说明B与F成正比，与
5、Il成反比。()(4)在匀强磁场中面积越大，磁通量一定越大。()(5)磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁通量。()(6)磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量。()2(多选)下列关于磁感应强度的方向的说法正确的是()A某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向B小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向C垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向D磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向解析：选BD磁场中某点磁感应强度的方向表示该点的磁场方向，磁场方向也就是小磁针N极受力的方向，但通电导体受力的方向不是磁场的方向。3关于电场强度和磁感应强度，下列
6、说法正确的是()A由真空中点电荷的电场强度公式E知，当r0时，其电场强度趋近于无穷大B电场强度的定义式E适用于任何电场C由公式B知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明此处一定无磁场D磁感应强度的方向就是置于该处的通电导线所受的安培力方向解析：选B电场强度公式E适用于真空中点电荷，当r0时，就不能看做点电荷了，公式不适用，选项A错误； 电场强度的定义式E适用于任何电场，选项B正确；一小段通电导体在某处不受磁场力，可能是导线与磁场方向平行，此处不一定无磁场，选项C错误；磁感应强度的方向与该处的通电导线所受的安培力方向垂直，选项D错误。4关于磁感应强度B、电流I、导线长度l和电流所受磁场力F的关系
7、，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FIlB时要注意导线必须垂直于磁场方向放置。故选项B、C、D错误，A正确。5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，磁场方向垂直线圈平面。若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()ABR2BBr2CnBR2DnBr2解析：选B磁通量与线圈匝数无关，且磁感线穿过的面积为r2，而并非R2，故B正确。5关于磁感应强度的定义式B，下列说法正确的是()A电流
8、元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度B一定等于B磁感应强度的大小与IL成反比，与F成正比C磁感应强度就是电流元IL所受的磁场力F与IL的比值D磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，与检验电流元无关解析：选D若电流元IL不是垂直放置在磁场中时所受的磁场力为F，则磁感应强度B不等于，A错误；磁感应强度与电流元受到的力的大小无关，与电流元也无关，故B、C错误，D正确。6.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()AA、B两点磁感应强度相等BA点的磁感应强度大于B点的
9、磁感应强度CA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FIlBBlI，对于题图给出的FI图线，图线的斜率kBl，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。7.在实验精度要求不高的情况下，可利用罗盘来测量电流产生磁场的磁感应强度，具体做法是：在一根南北方向放置的直导线正下方10 cm处放一个罗盘。导线没有通电时罗盘的指针(小磁针的N极)指向北方；当给导线通入电流时，发现罗盘的指针偏转一定角度，根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度。现已测出此地的地磁场水平分量为5.0105 T，通电后罗盘
10、指针停在北偏东60的位置，如图所示。由此测出该通电直导线在其正下方10 cm处产生磁场的磁感应强度大小为()A5.0105 TB1.0104 TC8.66105 T D7.07105 T解析：选C如图所示为磁场的分布图，则该位置产生的磁感应强度B2的大小B2B1tan 608.66105 T。8.如图所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直平面内有一根通电导线ef。已知ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，电流磁场穿过圆面积的磁通量()A逐渐增大 B逐渐减小C始终为零 D不为零，但保持不变解析：选C直线电流产生的磁场具有对称性，穿进圆面积的磁感线的条数与穿出圆面积的磁感线条数相等，故穿
11、过圆面积的磁通量始终为零。9.一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置，平面abcd与竖直方向成角，将abcd绕ad轴转180角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量是()A0 B2BSC2BScos D2BSsin 解析：选C线圈在题图所示位置时，磁通量为：1BScos ，线圈绕ad轴转过180时，磁通量为2BScos ，所以该过程中，通过线圈的磁通量的变化量为|21|2BScos |2BScos 。10.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，磁场方向垂直线圈平面。若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()ABR2
12、 BBr2CnBR2 DnBr2解析：选B磁通量与线圈匝数无关；且磁感线穿过的面积为r2，而并非R2，故B项正确。11.如图所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面，若使线框逐渐远离(平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将()A逐渐增大 B逐渐减小C保持不变 D不能确定解析：选B离导线越远，电流产生的磁场越弱，穿过线框的磁感线条数越少，磁通量逐渐减小，故B正确。【真题演练】15（2021.1广东）垂直纸面的长直导线中通有电流，其周围的磁场分布如图所示，下列说法正确的是()AP点的磁感应强度比Q点的大 BP、Q两点的磁感应强度的方向相同CP点的磁感应强度比Q点的小 D长直导线周围的
13、磁场是匀强磁场【解析】疏密表示场强的大小，切线方向表示磁感强度的方向，所以A正确【答案】A19（2021.1广东）如图所示，在“研究影响通电导体所受磁场力大小的因素”实验中，下列说法正确的是()A只增大通过导体棒的电流，偏角减小 B只减小通过导体棒的电流，偏角增大C只换用磁性较弱的蹄形磁铁，偏角减小 D只换用磁性较弱的蹄形磁铁，偏角增大【解析】由图可知，安培力越小，角越小，由安培力FBIL可知，减小B、I、L都可以使F变小，所以C正确【答案】C29.（2015陕西）如图所示，一个单匝矩形线圈水平放在桌面上，在线圈中心上方有一竖直的条形磁体，此时线圈内的磁通量为0.05Wb.在0.5s的时间内，
14、将该条形磁体从图示位置竖放到线圈内的桌面上，此时线圈内的磁通量为0.10Wb，试求此过程：（1）线圈内磁通量的变化量；（2）线圈中产生的感应电动势大小。【答案】（1）（2）【解析】【详解】（1）磁通量的变化为：=-=0.10-0.05=0.05Wb；（2）由法拉第电磁感应定律可得感应电动势为：26. （2020.12河北）某实验小组用磁传感器探究通电螺线管内部的磁场，得到了某通电螺线管内部中轴线上的磁感应强度B随位置x变化的图像如图所示，x1和x4是螺线管两端点的坐标，x2和x3是内部中轴线上两点的坐标。由该图像可知（）A. 坐标为x1和x4两位置处磁感应强度方向相反B. 坐标为x2和x3两位
15、置处磁感应强度相同C. 内部中轴线上各点磁感应强度大小相等D. 内部中轴线上坐标为x1和x4两位置处磁感应强度最大【答案】B【解析】【分析】【详解】A坐标为x1和x4两位置处磁感应强度均为正值，则方向相同，选项A错误；B坐标为x2和x3两位置处磁感应强度大小和方向均相同，选项B正确；C内部中轴线上各点，螺线管两端点的磁感应强度小于中部的磁感应强度，选项C错误；D内部中轴线上坐标为x1和x4两位置处磁感应强度最小，选项D错误。故选B。27. （2021.6广东）如图所示，水平放置的通有恒定电流的长直导线下方有一闭合线框，线框平面和导线在同一竖直平面内，要使通过线框的磁通量变小，可以将线框（）A. 向左平移B. 向右平移C. 向下平移远离导线D. 向上平移靠近导线【答案】C【解析】【分析】【详解】将线圈向左或向右平移，则穿过线圈的磁通量都不变；向下平移远离导线，则穿过线圈的磁通量减小；向上平移靠近导线，则穿过线圈的磁通量增加；故选C。第 11 页 共 11 页
