磁场期末复习..

磁场,一、磁场及其产生 1磁场是存在于磁体或电流周围的一种特殊物质.磁体和磁体之间、磁体和电流之间、电流和电流之间的相互作用力靠磁场传递.磁场的基本性质是：对放入其中的磁体或电流产生力的作用. 2磁场的产生：电流或磁体都可以产生磁场. 3磁场的方向：放在磁场中某一点的小磁针北极受力的方向，即小磁针静止时北极所指的方向就是这一点的磁场方向. 4磁现象的电本质：磁体、电流和运动电荷的磁场都产生于电荷的运动，并通过磁场而相互作用. 二、磁感线,1.在磁场中画一系列曲线，使曲线上任一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致，这些曲线即为磁感线. 2.特点 （1）磁感线上任一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致； （2）磁感线是为了描述磁场而引入的，实际并不存在； （3）磁感线在磁体（或通电螺线管）外部由N极指向S极，在磁体（或通电螺线管）内部由S极指向N极，组成一条封闭的曲线； （4）磁感线的疏密程度可以表示磁场的强弱； （5）任何两条磁感线不相交，也不相切.,3.几种典型磁场的磁感线 （1）条形磁铁与U形磁铁，如图54-1所示. （2）直线电流的磁场：无磁极，非匀强，距导线越远处磁场越弱，如图54-2所示.,图54-2,图54-1,（3）通电螺线管的磁场：两端分别是N极和S极；管内一般为匀强磁场，磁感线的方向由S极指向N极；管外为非匀强磁场，磁感线的方向由N极指向S极，如图54-3所示. （4）地磁场（如图54-4所示）的主要特点：,图54-4,图54-3,地磁场的北极在地理南极附近，地磁场的南极在地理北极附近； 在地表以上空间，地磁场的水平分量总是从地理南极指向地理北极，而竖直分量则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下. 三、安培定则 1.直线电流的磁场 磁感线是一族以导线为轴心的同心圆.若以右手握住导线，让伸直的大拇指指向电流的方向，则弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向.离导线越远，磁场越弱. 2.通电螺线管的磁场 与条形磁铁的磁场类似.右手握住螺线管，让弯曲的四,指指向电流的方向，则伸直的大拇指所指的方向为螺线管中心轴线上的磁场方向.通电螺线管内部可以看成匀强磁场. 3环形电流的磁场 可视为单匝螺线管，方法与螺线管相同. 四、磁感应强度 1意义：是描述磁场强弱的物理量，是描述磁场力的性质的物理量，它由磁场本身决定. 2大小： ，其中F为与磁场垂直的一小段通电直导线受到的安培力，L为该段导线的长度，I为该段导线中的电流. 3方向：磁感应强度为矢量，方向与该点的磁场方向相同.,1由磁感应强度的定义式B可知，下列说法正确的是( ) A磁感应强度B与磁场力F成正比，与电流元IL成反比 B同一段通电导线垂直于磁场放在不同磁场中，所受的磁场力F与磁感应强度B成正比 C公式B只适用于匀强磁场 D只要满足L很短，I很小的条件，B对任何磁场都适用 E可用来量度磁感应强度的大小，但B是由磁场本身因素决定的，与I、L、F无关,2、在磁场中某一点，已经测出一段0.5 cm长的导线中通入0.01 A电流时，受到的安培力为5.0×106 N，则下列说法正确的是( ) A该点磁感应强度大小一定是0.1 T B该点磁感应强度大小一定不小于0.1 T C该点磁感应强度大小一定不大于0.1 T D该点磁感应强度的方向即为导线所受磁场力的方向,3.在正方形的四个顶点处分别放有电流方向垂直纸面向里或向外的通电直导线,如图所示,通电电流强度大小分别为I1、I2、I3、I4,(I1-I3)(I2-I4)0,已知距导线相同距离处的磁感应强度B与电流I成正比.则正方形中心O处的磁感应强度可用图中的四条有向线段中的哪一条来表示（ ） A.B1 B.B2 C.B3 D.B4,D,4单位：特斯拉（T）.1 . 五、安培力 1.安培力的大小 （1）当通电直导线与磁场垂直时：F=BIL； （2）当通电直导线与磁场平行时：F=0. 2.安培力的方向可以用左手定则判定 左手定则：伸开左手，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线穿过手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向. 3.注意事项 (1)安培力的方向总是垂直于B、I所决定的平面，即一,4、如图所示，一重为G1的通电圆环置于水平桌面，环中电流方向为顺时针方向（从上往下看），在环的正上方用轻绳悬挂一条形磁铁，磁铁的中心轴线通过圆环中心，磁铁的上端为N极，下端为S极，磁铁自身重为G2，则下列关于圆环对桌面压力F，磁铁对轻绳拉力F的大小正确的是（ ） A、FG1，FG2 B、FG1，FG2 C、FG1，FG2 D、FG1，FG2,D,5、一个可自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈中通以如图所示的电流时，则从左向右看，线圈L1将：（ ） A. 不动 B. 顺时针转动 C. 逆时针转动 D. 向纸外平动,C,6、一根长直导线穿过通有恒定电流的金属圆环的中心且垂直于环的平面，导线和环中电流方向如下图所示。金属环受到的磁场力为（ ） A沿圆环的半径向外 B沿圆环的半径向内 C水平向左 D等于零,D,7.如图所示，在平面M内放有一半径为r的半圆形导线，导线中所通的电流为I1 ，在半圆线圈圆心O处垂直平面M放一长直导线，导线中通以向上的电流I2.已知长直导线在半圆形导线处产生的磁感应强度为B，则半圆形导线所受的安培力的大小是（ ） A.2BI1r B. 2BI1r C. BI1r D.0,D,8、如图所示，一个闭合线圈套在条形磁铁靠近N极的一端，当线圈内通以图示方向的电流I时， 下列说法中正确的是（ ） 线圈圆面将有被拉大的倾向 线圈圆面将有被压小的倾向 线圈将向S极一端平移 线圈将向N极一端平移 A B C D,B,9. 如图所示，直角坐标系Oxyz处于匀强磁场中，有一条长0.6 m的直导线沿Ox方向通有大图小为9A的电流，受到的安培力沿Oz方向，大小为2.7N，则该磁场可能的方向和磁感应强度B的最小值为（ ） A.平行于xOy平面，B=0.5 T B.平行于xOy平面，B=1.0 T C.平行于yOz平面，B=0.5 T D.平行于xOz平面，B=1.0 T,AC,10.在xOy平面中有一通电直导线ab与Ox、Oy轴相交，导线中的电流方向如图所示.该区域有匀强磁场，通电直导线所受磁场力的方向与Oz轴的正方向相同，该磁场的磁感应强度的方向可能是（ ） A.沿x轴负方向 B.沿y轴负方向 C.沿z轴正方向 D.沿z轴负方向,【解析】当电流方向与磁场方向不垂直时，可以将磁感应强度进行分解，分解为与电流方向垂直的分量和与电流方向平行的分量.根据左手定则，手心应与磁感应强度垂直电流方向的分量垂直.当磁感应强度的方向为x轴负方向或y轴负方向时，都有与电流垂直的分量，根据左手定则判定，受力方向都沿z轴正方向,如图乙所示.,11.图示的装置中，劲度系数较小的金属轻弹簧下端恰好浸到水银面，电源电动势足够大.当闭合开关S后，弹簧将( ) A.保持静止 B.收缩 C.变长 D.不断上下振动,【解析】在开关闭合的瞬间，有电流流过弹簧，弹簧可以看成由很多匝环形电流组成，每一匝环形电流相当于一个小的条形磁铁，由右手螺旋定则可以判断出各匝相互吸引.弹簧收缩后脱离水银，弹簧中无电流，各匝不再相互吸引，弹簧恢复原长，又与水银接触；接触，通电，再又重复上述过程.故弹簧不断上下振动.,12.如图甲所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其左上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，用FN表示磁铁对桌面的压力，f 表示桌面对磁铁的摩擦力，则导线通电后与通电前相比( ) A.FN 减小，f=0 B.FN 减小, f0、方向向左 C.FN 增大，f=0 D.FN 增大，f0、方向向左,【解析】画出条形磁铁周围的磁感线，由左手定则可知长直导线的受力方向为左上方向；由牛顿第三定律可知条形磁铁的受力方向为右下方向，如图乙所示.故选项D,13.如图甲所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面三角形框架置于光滑水平面上，三边的长度分别为3L、4L和5L，长度为L的电阻丝的电阻为r，框架与一电动势为E、内阻不计的电源相连接，整个系统处于方向垂直于框架平面、磁感应强度为B的匀强磁场，则甲框架受到的安培力的合力为（ ） A.0 B. ，方向bd C. ，方向db D. ，方向bd,【解析】由题意知，通过ac边的电流为： 由abc的电流 故框架的受力情况如图乙所示.则： ，方向bd ，方向bc ，方向ba 由平行四边形定则知，Fab、Fbc的合力与Fac同向，大小为 ，如图丙所示.故框架受到的安培力的合力为： ，方向bd. 【答案】D,乙,丙,质量为m的金属导体棒置于倾角为的导轨上，棒与导轨间的动摩擦因数为，当导体棒通以垂直纸面向里的电流时，恰能在导轨上静止。如图所示的四个图中，标出了四种可能的匀强磁场方向，其中棒与导轨间的摩擦力可能为零的是 （ ）,11.图示为等臂电流天平，可以用来测量匀强 磁场的磁感应强度.它的右臂挂着匝数n=9的矩形 线圈，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场内，磁 感应强度的大小为B、方向与线圈平面垂直.当线 圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡.然 后使电流反向、大小不变，这时需要在左盘中 增加质量为m的砝码，才能使两臂再次达到新的平衡. （1）导出用已知量和可测量量n、m、l、I表达B的计算式. （2）当l=10.0 cm、I=0.10 A、m=7.2 g时，磁感应强度B是多大？（取重力加速度g=10 m/s2）,甲,【解析】（1）设电流方向未改变时，等臂天平的左盘内砝码的质量为m1，右盘内砝码的质量为m2，由平衡条件有： m1g=m2g-nBIl 电流方向改变之后有：(m1+m)g=m2g+nBIl 联立两式可得： . （2）将n=9，l=10 cm，I=0.1 A，m=7.2 g代入 中得：B=0.4 T. 【答案】（1） （2）0.4 T,12.如图甲所示，电源的电动势E=2 V，内阻r=0.5 ，两竖直导轨间的距离L=0.2 m，竖直导轨的电阻可以忽略不计.金属棒的质量m=0.1 kg，电阻R=0.5 ，它与导轨间的动摩擦因数=0.4，在纸外一侧垂直靠在两导轨上.为使金属棒不下滑，施一与纸面成30°夹角、与导线垂直且斜向纸里的磁场，则磁感应强度的大小应满足什么条件？（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10 m/s2）,甲,【解析】对金属棒进行受力分析，乙设磁感应强度为B1时，金属棒恰好不下滑，此时它的受力情况如图乙所示，有： Fcos 30°=FN Fsin 30°+f=mg f=FN F=B1IL 丙 解得：B1=3.0 T 设磁感应强度为B2时，金属棒恰好不上滑，此时它的受力情况如图丙所示.同理有： B2ILsin 30°=B2ILcos 30°+mg 解得：B2=16.3 T,乙,丙,故磁感应强度B的大小应满足： 3.0 TB16.3 T. 【答案】3.0 TB16.3 T,带电粒子 在磁场中运动,1、定义：磁场对运动电荷的作用力 安培力是洛伦兹力的宏观表现 2、方向：左手定则 F V F B 3、大小： F洛=qVBsin VB F洛=qVB VB F洛= 0 4、特点：洛伦兹力只改变力的方向; 洛伦兹力对运动电荷不做功.,洛伦兹力,如图所示的是磁感应强度B、正电荷速度v和磁场对电荷的作用力F三者方向的相互关系图（其中B垂直于F与v决定的平面，B、F、v两两垂直）。其中正确的是,D,带电粒子