磁场。考点一:基本概念及规律。
一。 磁场。
1.定义:2.磁场的方向的规定。
二.磁感线。
1.什么叫磁感线?对磁感线有何要求?
2.熟记几种常见磁场的磁感线的分布:“内外有别”
练习:请画出条形磁体、直线电流、环形电流、通电螺线管的磁感线的分布?
思考:有人说:“磁感线总是从北极出发,回到南极”对吗?“同名磁极相互排斥,异名磁极相互”不完全正确,你怎么看?
说明:①电流产生的磁场。
安培定则:电流与磁场间的方向关系。
安培定则ⅰ: 安培定则ⅱ:
地磁场的说明。
、地磁场的n(s)极在地球南(北)极附近;
、地磁场的水平分量总是从南极指向北极,而竖直分量在南半球向上,在北半球向下;
、在赤道平面(中性面)上, 距离地球表面相等的各点磁感应强度相等,方向水平;
练习a 组。
1.关于地磁场,下列说法正确的是( )
a.地球是一个巨大的磁体,地磁n极在地理南极附近,s极在地理北极附近。
b.地磁场在地表附近某处,有两个分量,水平分量指向地理北极附近,竖直分量一定竖直向下。
c.若指南针放在地心,则它的n极指向地球北极。
d.若指南针放在地心,则它的n极指向地球南极。
2.下列描述哪些是正确的( )
a.磁感线从磁体的n极出发到磁体的s极终止。
b.自由转动的小磁针放在通电螺线管内部,其n极指向螺线管的北极。
c.磁感线的方向就是磁场方向。
d.两条磁感线空隙处不存在磁场。
3. 磁场中某区域的磁感线如图3-26所示.则( )
a.a、b两处磁感强度大小不等,ba>bb.
b.a、b两处磁感强度大小不等,ba<bb.
c.同一小段通电导线放在a处时受力一定比b处时大.
d.同一小段通电导线放在a处时受力可能比b处时小。
4.如图所示,一束带电粒子沿水平方向平行地飞过磁针上方时,磁针的s极向纸外偏转,这一带电粒子束可能是( )
a.向右飞行的正离子束 b.向左飞行的正离子束
c.向右飞行的负离子束 d.向左飞行的负离子束。
5. (07广东)磁体之间的相互作用是通过磁场发生的。对磁场认识正确的是 (
a.磁感线有可能出现相交的情况。
b.磁感线总是由n极出发指向s极。
c.某点磁场的方向与放在该点小磁针静止时n极所指方向一致。
d.若在某区域内通电导线不受磁场力的作用,则该区域的磁感应强度一定为零。
b 组。1.一束电子流沿水平面自西向东运动, 在电子流的正上方一点p, 由于电子运动产生的磁场在p点的方向上为( )
a.竖直向上 b.竖直向下
c.水平向南 d.水平向北。
2. 如果设想地磁场是由地球内部的环形电流形成的,那么,这一环形电流的方向应该是( )
a.由东向西 b.由西向东。
c.由南向北 d.由北向南。
考点二:磁感应强度(描述磁场力的性质的矢量)
1.定义2.定义式:b=f/il。
3.对定义式的理解:
定义式中反映的f、b、i方向关系为:b⊥i,f⊥b,f⊥i,则f垂直于b和i所构成的平面。
定义式可以用来量度磁场中某处磁感应强度,不决定该处磁场的强弱;
磁感应强度是矢量,其矢量方向是小磁针在该处的北极受力方向,与安培力方向是垂直的。
如果空间某处磁场是由几个磁场共同激发的,则该点处合磁场(实际磁场)是几个分磁场的矢量和;
例1:关于磁感应强度,下列说法正确的是( )
a、磁感应强度只是描述磁场强弱的物理量。
b、由b=f/il可知,某处磁感应强度大小与放入该处通电导线的i与l乘积成反比。
c、通电导线所受磁场力为零,该处磁感应强度不一定为零。
d、放置在磁场中,1m长的导线,通过1a的电流,受到的力为1n,该处的磁感应强度就是1t
例2:在纸面上有一个等边三角形abc,其顶点处都通有相同电流的三根长直导线,导线垂直于纸面放置,电流方向如图39-a10所示,每根通电导线在三角形的中心o产生的磁感应强度大小为b,则中心o处的磁感应强度大小为 .若c点处的电流方向反向,则o点处的磁感应强度大小为 ,方向为0;2bo;垂直于oc指向左下方)
练习a 组。
1.关于磁感强度,下列说法正确的是( )
a.磁感强度表示磁场的强弱。
b.磁感线密的地方,磁感强度大。
c.空间某点的磁感强度方向就是该点的磁场方向。
d.磁感强度方向就是通电导线在磁场中受力方向。
2.一根导线长0.2m,通过3a的电流,垂直放入磁场中某处受到的磁场力是6×10-2n,则该处的磁感应强度b的大小是 t,如果该导线的长度和电流都减小一半,则该处的磁感应强度的大小是 t。
3. 有一小段通电导线长1cm,电流强度为5a,把它置入磁场中某点,受到的安培力为0.1n,则该点的磁感应强度( )
a.b=2tb.b≤2t
c.b≥2td.以上情况都有可能。
4.如图39-a1所示,两个半径相同、粗细相同、互相垂直的圆形导线圈,可以绕通过公共的轴线xx′自由转动,分别通以相等的电流,两线圈中电流在圆心处产生总磁感应强度为b,当两线圈转动而达到平衡时,圆心o处的磁感应强度大小是( )
b. b c.2b d.0
5.(07上海)取两个完全相同的长导线,用其中一根绕成如图(a)所示的螺线管,当该螺线管中通以电流强度为i的电流时,测得螺线管内中部的磁感应强度大小为b,若将另一根长导线对折后绕成如图(b)所示的螺线管,并通以电流强度也为i的电流时,则在螺线管内中部的磁感应强度大小为( )
a.0 b.0.5b c.b d.2 b
b 组。06上海卷]如图所示,同一平面内有两根互相平行的长直导线1和2,通有大小相等、方向相反的电流,a、b两点与两导线共面,a点在两导线的中间与两导线的距离均为r,b点在导线2右侧,与导线2的距离也为r.现测得a点磁感应强度的大小为b,则去掉导线1后,b点的磁感应强度大小为 ,方向 .(b/2,垂直两导线所在平面向外)
考点三:安培力。
1.定义:磁场对通电导线的作用力。〈通电导线〉
思考:有人说:“通电导线放在磁场中,就要受安培力作用”你怎么看?
2.安培力的大小:f=bil
思考:简要说明公式的使用条件及各字母所代表的物理量?
3.安培力的方向:左手定则。
例1:如图39-b5所示,长为l的导线ab放在相互平行的金属导轨上,导轨宽度为d,通过的电流为i,垂直于纸面的匀强磁场的磁感应强度为b,则ab所受的磁场力的大小为( )
a.bil b.bidcosθ c.bid/sinθ d.bidsinθ
思考:若ab是一弯曲的弹簧如何?指出的方向?
例2:(08宁夏卷)在等边三角形的三个顶点a、b、c处,各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图。过c点的导线所受安培力的方向。
a.与ab边平行,竖直向上b.与ab边平行,竖直向下。
c.与ab边垂直,指向左边d.与ab边垂直,指向右边。
典型问题一:判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动问题。
分析方法:①电流元分析法;②特殊位置法;③等效分析法;④利用平行电流相互作用分析法;
例3:如图所示,两条导线互相垂直,但两条导线之间相隔一段很小的距离,其中导线ab是固定的,导线cd能自由活动,当直流电按图中所示方向通入两条导线时,导线cd将( )
a、顺时针转动,同时靠近ab
b、逆时针转动,同时离开ab
c、顺时针转动,同时离开ab
d、逆时针转动,同时靠近ab
典型问题二.通电导体在磁场中受到安培力作用平衡或运动问题。
关键:认真分析研究对象的受力情况,并能选择适当的角度将空间图形转化为平面受力图。
例4:在倾角为α的光滑斜轨上,置有一通有电流i,长为l,质量为m的导体棒,如图所示:
欲使棒静止在斜轨上,所加匀强磁场的磁感强度b的最小值为多少?方向如何?②欲使棒静止在斜轨上,且对斜轨无压力,所加匀强磁场b的大小是多少?方向如何?
典型问题三:力电综合。
例5:如图所示,电源电动势e=2v,r=0.5ω,竖直导轨电阻可略,金属棒的质量m=0.
1kg,r=0.5ω,它与导轨动摩擦因数μ=0.4,有效长度为0.
2m,靠在导轨外面,为使金属棒不动,我们施一与纸面夹角300与导线垂直且向里的磁场(g=10m/s2).求:此磁场是斜向上还是斜向下?
b的范围是多少? (斜向下,3t≤b≤16.3t )
练习a 组。
1.如图表示放在匀强磁场里通电直导线的几种情况:磁场b=0.60t,导线长l=50cm,导线中电流i=4a,其它条件见图.标出图中各种情况中导线所受安培力的方向,并计算它的大小.
2.试证明:同向平行电流相互吸引,异向平行电流相互排斥。
3.如图所示,边长分别为ab=3cm,bc=4cm,ac=5cm的直角三角形导线框通以图示方向的电流,电流大小i=2a,放置于b=1t的匀强磁场中,求各边所受的安培力及整体所受的安培力.
思考:分析结果,你有什么启发?
4.如图所示,均匀绕制的螺线管水平放置,在其正上方附近用绝缘线水平吊起通电直导线a,导线a与螺线管垂直。已知导线a中的电流方向垂直于纸面向里。开关s闭合后,导线a受到通电螺线管磁场的作用力的方向是
a.水平向左 b.水平向右c.竖直向下 d.竖直向上。
5. 如图所示,把轻质导线圈用细线挂在磁铁n极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面,当线圈通以图所示方向的电流时,线圈将怎样运动?
6. 如图a-11-50-13所示,将一根长为的直导线,由中点折成直角形放在磁感应强度为b的匀强磁场中,导线平面与磁感线垂直,当导线中通以电流i后,磁场对导线的作用力大小为( )
a. b. c. d.
7. (07广东)如图,用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线mn,电流i方向从m到n,绳子的拉力均为f。为使f=0,可能达到要求的方法是 (
a.加水平向右的磁场 b.加垂直纸面向里的磁场。
c.加水平向左的磁场 d.加垂直纸面向外的磁场。
9.如图所示,一根通有电流i1的长直导线在通有电流i2的矩形线圈的平面内,导线固定,线圈将会出现下列哪种运动?
a、向着导线转动; b、向着导线平动;
c、绕轴oo′转动; d、绕轴nn′转动。
10.如图所示,三根通电长直导线p、q、r互相平行且通过正三角形的三个顶点,三条导线中通入的电流大小相等、方向垂直纸面向里;通过直导线产生磁场的磁感应强度b=ki/r,i为通电导线的电流大小,r为距通电导线的垂直距离,k为常量;则通电导线r受到的磁场力的方向是 (
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