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1、物理选修3-1成才之路课件磁场3-2巨巨大大的的电电磁磁铁铁能能吸吸起起成成吨吨的的钢钢铁铁，实实验验室室中中的的小小磁磁铁铁只只能能吸吸起起几几枚枚铁铁钉钉(如如图图所所示示)磁磁体体磁磁性性的的强强弱弱，表表现现为为它它所所产产生生的的磁磁场场对对磁磁性性物物质质和和电电流流的的作作用用力力的的强强弱弱，也也就就是是说说磁磁场场也有也有强强弱之分那么我弱之分那么我们们怎怎样认识样认识和描述磁和描述磁场场的的强强弱呢？弱呢？1与与电电场场强强度度相相对对应应，我我们们本本可可以以把把描描述述 的的物物理理量量叫叫做做磁磁场场强强度度但但历历史史上上 已已经经用用来来表表示示 另另 一一 个个
2、 物物 理理 量量，因因 此此 物物 理理 学学 中中 用用 磁磁 感感 应应 强强 度度 来来 描描 述述 2探究探究实验实验：如右如右图图所示的所示的实验实验装置，可以装置，可以认为认为磁极磁极间间的磁的磁场场是是 的，的，直直导线导线的方向与磁感的方向与磁感应应强强度的度的方向方向 磁场强弱磁场强弱磁场强度磁场强度磁场的强弱磁场的强弱均匀均匀垂直垂直有有电电流流通通过过时时导导线线将将摆摆动动一一个个角角度度，观观察察摆摆动动角角度度的的大小可以比大小可以比较较 的大小的大小实实验验表表明明，通通电电导导线线与与磁磁场场方方向向垂垂直直时时，它它受受力力的的大大小小与与导导线线的的长长度
3、度L、导导线线中中的的电电流流I的的 成成正正比比，用用公公式式表表示示为为F .3磁磁感感应应强强度度B的的单单位位由由 的的单单位位决决定定在在国国际际单单位位制制中中，磁磁感感应应强强度度的的单单位位是是 ，简简称称 ，符符号是号是 ,1T1 .磁场力磁场力乘积乘积ILBF、I和和L特斯拉特斯拉特特 T(1)物理意物理意义义：描述磁：描述磁场场强强弱的物理量弱的物理量(2)方方向向：小小磁磁针针静静止止时时N极极所所指指的的方方向向规规定定为为该该点点的的磁磁感感应应强强度的方向，度的方向，简简称称为为磁磁场场方向方向(3)定定义义式：式：B(4)单单位：特斯拉，位：特斯拉，简简称特称特
4、(T)(5)B是是矢矢量量，其其方方向向就就是是磁磁场场方方向向，即即小小磁磁针针静静止止时时N极所指的方向极所指的方向说说明明：磁磁感感应应强强度度反反映映磁磁场场本本身身的的特特性性，其其值值决决定定于于磁磁场场其其值值与与放放入入的的检检验验电电流流的的电电流流强强度度、导导线线长长度度、摆摆放放方方向向、检检验验电电流流是是否否受受到到磁磁场场力力及及检检验验电电流流是是否否存存在在等等均均无无关关系系 特特别别提醒：提醒：小小磁磁针针静静止止时时N N极极指指向向磁磁感感应应强强度度方方向向无无论论小小磁磁针针是是否否处处于于静静止止状状态态，其其N N极极受受力力方方向向是是确确定
5、定的的即即磁感应强度方向磁感应强度方向.电电流流方方向向与与磁磁场场方方向向不不垂垂直直时时，电电流流受受力力吗吗？为为什什么么在在B 中要求中要求导线导线与磁与磁场场方向垂直？方向垂直？答答案案：只只要要电电流流方方向向不不与与磁磁场场方方向向平平行行电电流流就就会会受受力力，但但两两者者夹夹角角越越小小，力力就就越越小小，在在定定义义B时时，为为了了减减少少变变量量，突出主要因素，利用了突出主要因素，利用了“控制控制变变量的方法量的方法”.像像电电场场一一样样，磁磁场场也也服服从从叠叠加加原原理理如如果果有有几几个个磁磁场场同同时时存存在在，则则它它们们的的磁磁场场互互相相叠叠加加，这这时
6、时某某点点的的磁磁感感应应强强度度就就等于各个磁等于各个磁场场在在该该点磁感点磁感应应强强度的矢量和度的矢量和 磁感磁感应应强强度度为为矢量，它可以分解矢量，它可以分解为为几个分量几个分量(1)如如果果北北半半球球某某处处地地磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度大大小小为为B，与与水水平平方方向向的的夹夹角角为为，那那么么该该处处地地磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度的的水水平平分分量和量和竖竖直分量各直分量各为为多大？多大？(2)如如果果地地理理南南、北北极极和和地地磁磁北北、南南极极是是重重合合的的，那那么么在在赤赤道道上上空空磁磁场场的的竖竖直直分分量量是是多多大大？在在极极地地上上空空地地磁
7、磁场场的的水水平分量是多大？平分量是多大？答案：答案：首先弄清矢量分解的原首先弄清矢量分解的原则则(1)因因为为磁磁感感应应强强度度的的大大小小为为B，与与水水平平方方向向的的夹夹角角为为，所所以以地地磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度的的水水平平分分量量和和竖竖直直分分量量分分别别为为：B水水Bcos；B垂垂Bsin；(2)在在赤赤道道上上空空，因因为为0，故故有有B垂垂0；在极地上空，因；在极地上空，因为为90，故有，故有B水水0.误误区区1：受受电电场场中中电电场场强强度度的的方方向向是是该该点点正正电电荷荷的的受受力力方方向向的的影影响响，误误认认为为磁磁感感应应强强度度的的方方向向与与
8、通通电电导导线线受受力力的的方方向一致向一致点点拨拨：磁磁感感应应强强度度的的方方向向规规定定为为小小磁磁针针N极极受受力力的的方方向向：即小磁即小磁针针静止静止时时N极的指向极的指向B的的方方向向与与该该点点电电流流元元所所受受力力方方向向既既不不相相同同，也也不不相相反反，F的方向由后面学的方向由后面学习习的左手定的左手定则则判定判定 有关磁感有关磁感应应强强度的下列度的下列说说法中，正确的是法中，正确的是()A磁感磁感应应强强度是用来表示磁度是用来表示磁场场强强弱的物理量弱的物理量B若若有有一一小小段段通通电电导导体体在在某某点点不不受受磁磁场场力力的的作作用用，则则该该点的磁感点的磁感
9、应应强强度一定度一定为为零零C若若有有一一小小段段长长为为L，通通以以电电流流为为I的的导导体体，在在磁磁场场中中某某处处受到的磁受到的磁场场力力为为F，则该处则该处磁感磁感应应强强度的大小一定是度的大小一定是D由由定定义义式式B 可可知知，电电流流强强度度I越越大大，导导线线L越越长长，某点的磁感某点的磁感应应强强度就越小度就越小解解析析：磁磁感感应应强强度度的的引引入入目目的的就就是是用用来来描描述述磁磁场场强强弱弱，因因此此选选项项A是是正正确确的的；磁磁感感应应强强度度是是与与电电流流I和和导导线线长长度度L无无关关的的物物理理量量，且且B 中中的的B、F、L相相互互垂垂直直，所所以以
10、选选项项B、C、D皆是皆是错误错误的的答案：答案：A点点评评：磁磁场场的的强强弱弱由由磁磁场场本本身身决决定定，与与磁磁场场中中是是否否放放入入通通电电导导线线，导导线线放放入入的的位位置置无无关关用用垂垂直直于于磁磁场场方方向向的的通通电电导导线线所所受受安安培培力力大大小小来来量量度度磁磁场场的的强强弱弱，导导线线的的作作用用在在于于检检测测与与电电场场不不同同的的是是电电场场中中只只要要场场强强不不为为零零，带带电电粒粒子子一一定定受受力力，而而磁磁场场中中即即使使磁磁感感应应强强度度不不为为零零通通电电导导线线受受力力也也有有可可能能为为零零安安培培力力的的大大小小与与B、I、L及及电
11、电流流与与磁磁场场的的夹夹角角有有关关关于磁感关于磁感应应强强度下列度下列说说法中，正确的是法中，正确的是()A放放在在磁磁场场中中的的通通电电导导线线，电电流流越越大大，受受到到的的磁磁场场力力也越大，表示也越大，表示该处该处的磁感的磁感应应强强度越大度越大B磁感磁感线线的指向就是磁感的指向就是磁感应应强强度的方向度的方向C垂垂直直磁磁场场放放置置的的通通电电导导线线的的受受力力方方向向即即磁磁感感应应强强度度的方向的方向D磁磁感感应应强强度度的的大大小小、方方向向与与放放入入磁磁场场的的通通电电导导线线的的电电流大小、流大小、导线长导线长度、度、导线导线取向均无关取向均无关答案：答案：D如
12、如图图甲甲所所示示，在在蹄蹄形形磁磁铁铁间间垂垂直直磁磁感感应应强强度度方方向向放放置置一一长长为为L、质质量量为为m的的铝铝制制金金属属杆杆，金金属属杆杆用用两两根根金金属属细细丝丝悬悬挂挂在在绝绝缘缘支支架架上上，在在金金属属杆杆中中通通以以恒恒定定电电流流I，结结果果金金属属丝丝在在磁磁场场作作用用下下偏偏离离竖竖直直方方向向角角(已已知知导导线线受受的的磁磁场场力力方方向向水水平平)，如如图图乙所示乙所示(侧视图侧视图)求蹄形磁求蹄形磁铁铁磁极磁极间间的磁感的磁感应应强强度度 解解析析：分分析析导导线线的的受受力力情情况况如如图图丙丙所所示示，由由平平衡衡条条件件知知，Fmgtan.根
13、据磁感根据磁感应应强强度的定度的定义义式式B 答案：答案：B点点评评：本本题题综综合合运运用用了了通通电电导导线线在在磁磁场场中中受受力力及及平平衡衡的的知知识识，要正确把握物理情景，从力的关系入手分析，要正确把握物理情景，从力的关系入手分析(2009泰泰安安模模拟拟)长长10cm的的通通电电直直导导线线，通通以以1A的的电电流流，在在磁磁场场强强弱弱、方方向向都都一一样样的的空空间间(匀匀强强磁磁场场)中中某某处处受受到到的的磁磁场场力力为为0.4N，则该则该磁磁场场的磁感的磁感应应强强度度为为()A等于等于4T B大于或等于大于或等于4TC小于或等于小于或等于4T D上述上述说说法都法都错
14、误错误答案：答案：B解解析析：题题目目中中没没有有给给出出导导线线如如何何放放置置，若若导导线线与与磁磁场场垂垂直，直，则则由磁感由磁感应应强强度定度定义义式得出式得出B 4T.若若导导线线放放置置时时没没与与磁磁场场垂垂直直，此此时时此此处处磁磁感感应应强强度度将将大大于于4T.所以答案所以答案应选应选B.请请你你思思考考：电电场场强强度度是是利利用用电电荷荷在在电电场场中中会会受受到到电电场场力力的的作作用用这这一一特特性性定定义义的的小小磁磁体体放放在在磁磁场场中中，它它的的两两极极也也会会受受到到磁磁场场力力的的作作用用，为为什什么么没没有有利利用用磁磁极极受受力力这这一一特特性性来来
15、定定义义磁感磁感应应强强度呢？度呢？解解析析：因因为为小小磁磁体体在在磁磁场场中中N极极和和S极极都都受受到到磁磁场场力力的的作作用用，最最终终因因所所受受磁磁场场力力的的合合力力为为零零而而达达到到平平衡衡，由由于于无无法法单单独独测测量量N极极的的受受力力，所所以以不不可可能能从从磁磁极极受受力力这这一一特特性性来来定定义义磁感磁感应应强强度度点点评评：从从定定义义磁磁感感应应强强度度时时无无法法利利用用小小磁磁体体受受力力特特性性到到引引入入电电流流元元的的思思想想方方法法中中，我我们们得得到到启启示示：在在处处理理问问题题时时只只有有广广开开思思路路、全全面面考考虑虑、灵灵活活变变换换
16、思思维维角角度度，才才能能迅迅速速找找出出解决解决问题问题的方法的方法磁磁场场具具有有能能量量，磁磁场场中中单单位位体体积积所所具具有有的的能能量量叫叫做做能能量量密密度度，其其值值为为B2/2.式式中中B是是磁磁感感应应强强度度，是是磁磁导导率率，在在空空气气中中为为一一已已知知常常数数为为了了近近似似测测得得条条形形磁磁铁铁磁磁极极端端面面附附近近的的磁磁感感应应强强度度B，一一学学生生用用一一根根端端面面面面积积为为A的的条条形形磁磁铁铁吸吸住住一一相相同同面面积积的的铁铁片片P，再再用用力力将将铁铁片片与与磁磁铁铁拉拉开开一一段段微微小小距距离离l，并，并测测出拉力出拉力F，如右，如右
17、图图所示，因所示，因为为F所做的功等于所做的功等于间间隙中磁隙中磁场场的能量，所以由此的能量，所以由此可得磁感可得磁感应应强强度度B与与F、A之之间间的关系的关系为为B_.答案：答案：解解析析：拉拉力力F做做功功WFl，磁磁铁铁与与铁铁片片P间间隙隙中中磁磁场场能量能量E Al，据，据题题意意WE，解以上三式，解以上三式，B .人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。