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【学案导学设计】2022学年高中物理 精讲精析精练 第1点 从三个角度理解“磁通量及其变化” 沪科版选修3-2

docx 2022-08-25 12:33:28 3页
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第1点 从三个角度理解“磁通量及其变化”“磁通量及其变化”是学好电磁感应的一个突破口,直接关系到对楞次定律及法拉第电磁感应定律的学习与应用.而在解决实际问题过程中由于对“磁通量”理解不全面,往往容易出错.下面从三个角度对该知识点进行剖析.1.磁通量Φ的定义磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量,定义式为Φ=BS.(1)面积S是指闭合电路中包含磁场的那部分的有效面积.如图1所示,若闭合电路abcd和ABCD所在平面均与匀强磁场B垂直,面积分别为S1和S2,且S1>S2,但磁场区域恰好只有ABCD那么大,穿过S1和S2的磁通量是相同的,因此,Φ=BS中的S应指闭合电路中包含磁场的那部分的有效面积S2.图1(2)如果面积S与磁感应强度B不垂直,可将磁感应强度B向着垂直于面积S的方向投影,也可以将面积向着垂直于磁感应强度B的方向投影.特例:B∥S时,Φ=0;B⊥S时,Φ最大(Φ=BS).(3)磁通量与线圈的匝数无关.线圈匝数的多少不改变线圈面积大小,所以不管有多少匝线圈,S是不变的,B也和线圈无关,所以磁通量不受线圈匝数影响.也可以简单理解为磁通量大小只取决于穿过闭合线圈的磁感线条数.2.磁通量的方向磁通量是双向标量,若设初始时为正,则转过180°时为负.说明:磁通量是标量,它的方向只表示磁感线是穿入还是穿出.当穿过某一面积的磁感线既有穿入的又有穿出的时,二者将互相抵消一部分,这类似于导体带电时的“净”电荷.3.磁通量的变化ΔΦ由公式:Φ=BSsinθ可得磁通量的变化量ΔΦ=Φ2-Φ1有多种形式,主要有:(1)S、θ不变,B改变,这时ΔΦ=ΔB·Ssinθ(2)B、θ不变,S改变,这时ΔΦ=ΔS·Bsinθ(3)B、S不变,θ改变,这时ΔΦ=BS(sinθ2-sinθ1)可见磁通量Φ是由B、S及它们间的夹角θ共同决定的,磁通量的变化情况应从这三个方面去考虑.对点例题 如图2所示,一水平放置的矩形线框面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向斜向上,与水平面成30°角,现若使矩形线框以左边的边为轴转到竖直的虚线位置,则此过程中磁通量改变量的大小是(  )3图2A.BSB.BSC.BSD.2BS解题指导 Φ是标量,但有正负之分,在计算ΔΦ=Φ2-Φ1时必须注意Φ2、Φ1的正负,要注意磁感线从线框的哪一面穿过,此题中在开始位置磁感线从线框的下面穿进,在末位置磁感线从线框的另一面穿进,Φ2、Φ1一正一负,再考虑到有效面积,故此题选C.又如:一面积为S的矩形线框放在磁感应强度为B的磁场中,开始磁感应强度B垂直矩形线框,当其绕某一条边转动180°的过程中,其磁通量的变化量ΔΦ=-2BS,而不是零.答案 C1.下列关于磁通量的说法,正确的是(  )A.在匀强磁场中,穿过某一个面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积B.磁通量是矢量,其正负表示方向C.磁通量是形象描述穿过某一个面的磁感线条数的物理量D.磁通量越大,磁通量的变化就越快答案 C解析 在匀强磁场中,如果磁场与平面垂直,则穿过某一个面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积,A错;磁通量是标量,B错.磁通量大小与磁通量变化快慢无关,D错.2.如图3所示是等腰直角三棱柱,其中abcd面为正方形,边长为L,它们按图示方式放置于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,下面说法中正确的是(  )图3A.通过abcd面的磁通量大小为L2·BB.通过dcfe面的磁通量大小为L2·BC.通过abfe面的磁通量大小为零D.通过bcf面的磁通量为零答案 BCD解析 通过abcd面的磁通量大小为L2B,A错误;dcfe面是abcd面在垂直磁场方向上的投影,所以磁通量大小为3L2B,B正确,abfe面与bcf面和磁场平行,所以磁通量为零,C、D正确.故选B、C、D.3.如图4所示,两个同心放置的共面金属圆环a和b,一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直,则穿过两环的磁通量Φa、Φb的大小关系为(  )图4A.Φa>ΦbB.Φa<ΦbC.Φa=ΦbD.无法比较答案 A解析 因为内部与外部磁场要相互抵消,所以直径越大抵消得越多,故直径大的磁通量小.4.一磁感应强度为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5所示放置,平面abcd与竖直方向成θ角.将abcd绕ad轴转180°角,则穿过线圈平面的磁通量的变化量为(  )图5A.0B.-2BSC.-2BScosθD.-2BSsinθ答案 C解析 初始时刻,平面abcd的有效面积为与B垂直的竖直投影面积Scosθ,其磁通量为BScosθ.将abcd绕ad轴转180°角时,其磁通量为-BScosθ.则穿过线圈平面的磁通量的变化量为ΔΦ=Φ2-Φ1=-2BScosθ.3

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