第13章 第1课时 磁场 磁感线 磁感应强度 磁通量（word版）-【精英1号】2025年高中物理学考笔记·知识梳理手册

第十三章　电磁感应与电磁波初步 第1课时　磁场　磁感线　磁感应强度　磁通量 磁场　物质　强弱　切线　　平行四边形　相等　相同　磁感应强度　垂直　韦伯　1 T·m2 (1)奥斯特实验说明了通电导线周围存在磁场。(　　) (2)电场线是一条不闭合曲线，而磁感线是一条闭合曲线。(　　) (3)通电螺线管内部的磁场可看作是匀强磁场。(　　) (4)小磁针N极的受力方向为该点磁场的方向，也是该点磁感应强度的方向。(　　) (5)通电导线如果没有受到磁场力的作用则该处一定没有磁场。(　　) (6)电流受到磁场力的方向就是磁场的方向。 (　　) (7)磁感应强度的大小和方向是客观存在的，由场源物质决定，与是否放通电导线无关。(　　) (8)磁通量越大，磁场越强。(　　) (9)匀强磁场中，磁通量等于磁感应强度与面积的乘积。(　　) (1)√　(2)√　(3)√　(4)√　(5)×　(6)×　(7)√　(8)×　(9)× 磁场　磁感线 三种常见的电流磁场磁感线方向分布图 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图 直线电流 以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱 环形电流 内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏 通电螺线管 内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极 【典例1】　[2022·浙江·高二学业考试]某充气泵的结构如图所示，当电磁铁通电时，可吸引或排斥上部的小磁体，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到充气的目的。电磁铁用的铁芯可分为硬磁性材料和软磁性材料，硬磁性材料在磁场撤去后还会有很强的磁性，而软磁性材料在磁场撤去后就没有明显的磁性了，为了可以不断充气，下列说法正确的是(　　) A.小磁体的下端一定为N极 B.小磁体的下端一定为S极 C.充气泵电磁铁的铁芯应该用硬磁性材料 D.充气泵电磁铁的铁芯应该用软磁性材料 【答案】D 【解析】由于电磁铁通入的电流方向不确定，所以小磁体下端为N极还是S极无法判断，A、B错误；充气泵要不断充气，小磁体应不断地被吸引，排斥，再吸引，故应用软磁性材料，C错误，D正确。故选D。 【典例2】　下列关于磁感线的说法正确的是(　　) A.磁感线是实际上存在的一些曲线 B.磁感线不可以是直线 C.磁感线是没有规律的 D.磁感线是人们为了研究方便假想出来的 【答案】D 【解析】磁感线是理想化的物理模型，实际上不存在，故A错误；磁感线既可以是直线，也可以是曲线，如匀强磁场的磁感线是直线，直线电流的磁感线是曲线，故B错误；磁感线的分布有一定的规律，故C错误；磁感线是人们为了研究方便假想出来的物理模型，故D正确。故选D。 【变式2­1】　[2023·浙江宁波·学考模拟]下列关于小磁针在磁场中静止时的指向正确的是(　　) 　 A B 　 C D 【答案】C 【解答】根据同名磁极相斥，异名磁极相吸，则A项中小磁针N极应向右，故A错误；伸开右手，四指环绕方向为电流方向，则大拇指方向为内部磁场方向，再由小磁针静止时，N极即为磁场方向，则B项中小磁针N极应向左，故B错误；由安培定则知，用手握住螺线管，使四指所指的方向与电流方向相同，则螺线管的右端为N极，左端为S极，再根据小磁针N极指向即为磁场方向可知，C项中小磁针N极的指向正确，故C正确；根据右手螺旋定则可知，通电直导线的磁场方向，右边是垂直纸面向里，则D项中小磁针N极应该垂直纸面向里，故D错误。故选C。 磁感应强度　磁通量 1.磁感应强度的决定因素 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，与导线是否受磁场力以及磁场力的大小也无关。 2.对磁通量的理解 (1)磁通量可以看作穿过某平面的磁感线条数，可以根据磁感线的多少判断磁通量的大小。 (2)磁通量是标量，但有方向、分正负。 3.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)在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积，称为“有效面积”。例如图中的S⊥，则有S⊥＝Scos θ，Φ＝BScos θ。 【典例3】　[2023·浙江湖州·期末]三根规格相同的长直导线a、b、c互相平行，它们处于其中一个角为30°的直角三角形abc的三个顶点处，导线中通有方向如图所示的电流，电流大小相等，若a处通电导线在斜边ac的中点O处产生的磁感应强度大小为B，则斜边中点O处磁感应强度的大小为(　　) A.0 B.B C.B D.B 【答案】C 【解析】根据右手螺旋定则，各电流产生的磁场的方向如图 a、c导线电流产生的磁场都沿左下方，与ac垂直，而b导线产生的磁场沿左上方，与ac成30°角，由于各电流产生的磁感应强度的大小都是B，磁感应强度是矢量，利用平行四边形定则可求出合磁感应强度，大小等于B；故选C。 求解电流磁场叠加问题的步骤：先用安培定则判断各电流磁场的方向，再用平行四边形定则求磁感应强度的矢量和。 【典例4】　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(　　) A.πBr2 B.πBR2 C.nπBR2 D.nπBr2 【答案】A 【解析】由磁通量的公式Φ＝BS，具有磁场的有效面积为S＝πr2，解得Φ＝πBr2。故选A。 【变式4­1】　如图，矩形线圈abcd的长与宽分别为2L和L，虚线内有界匀强磁场的磁感应强度为B，O1、O2分别是为ad、bc的中点，下列判断正确的是(　　) A.此时穿过线圈abcd的磁通量为2BL2 B.线圈绕ab边向纸外旋转60°时，穿过线圈的磁通量为BL2 C.线圈绕cd边向纸外旋转60°时，穿过线圈的磁通量为BL2 D.在线圈绕bc边向纸外旋转60°的过程中，穿过线圈磁通量的变化量为BL2 【答案】B 【解析】此时只有一半的线圈在磁场中，所以磁通量Φ1＝B·L·L＝BL2，故A错误；当线圈以ab边为轴从题图所示位置转过60°时，线圈在垂直于磁场方向投影的面积S＝L·2Lcos 60°＝L2，磁通量Φ2＝BL2，故B正确；线框以cd边为轴转过60°时，线圈在垂直于磁场方向投影的面积为0，磁通量Φ3＝0，故C错误；线框以bc边为轴转过60°时，线圈在垂直于磁场方向投影的面积S′＝L·Lcos 60°＝0.5L2，磁通量Φ4＝0.5BL2，所以穿过线圈的磁通量变化量ΔΦ＝Φ1－Φ4＝BL2－0.5 BL2＝0.5BL2，故D错误。故选B。 学科网（北京）股份有限公司 $$