第八章磁场学生用书.doc

第八章 磁 场§8.1磁场 磁感应强度【考点透视】内容要求说明磁场磁感应强度 磁感线 磁通量I通电直导线和通电线圈周围磁场的方向I【知识网络】1． 磁场（1）定义：运动电荷周围存在的一种特殊物质；它是磁体、运动电荷间相互作用的媒介2）基本性质：对放入其中的磁极、运动电荷可能有力的作用2．磁现象的电本质：安培假说揭示了磁铁磁场和电流的磁场在本质上都是电荷的运动引起的；物体是否对外表现出磁性取决于分子电流的有序或无序3．磁感应强度：（1）定义：在匀强磁场中垂直于磁场方向的通电导线，受到的磁场的作用力F与电流I和导线长度Ｌ的乘积IL的比值即（2）方向：小磁针北极在该处受磁场力的方向4．磁感线：①人为性：磁感线是人为画出用来形象描述磁场强弱和方向分布的一些曲线；②强弱：磁感线越密，表示磁场越强；磁感线越希疏，表示磁场越弱；③方向：磁感线上任意一点的切线方向和该点的磁场方向相同；④磁感线是闭合曲线（不存在磁单极子）；⑤磁感线在空间永不相交5．安培定则（右手螺旋定则）：对直导线，四指指磁感线方向；对环行电流，大拇指指中心轴线上的磁感线方向；对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。

6．磁通量：（1）定义：穿过某一面积的磁感线的条数，若S表示垂直于B方向上的投影面积，则Φ=BS；单位：韦伯（Wb）(2)磁通密度：穿过垂直于磁场方向单位面积的磁通量 ，即（3）合磁通：当有方向相反的磁场通过同一平面时，Φ合=Φ大—Φ小7．关于空间某点磁场方向的几种不同表达：⑴空间该点的磁场方向；⑵空间该点的磁感应强度方向；⑶小磁针在该点的受力方向；⑷可自由转动的小磁针在该点静止时N极的指向；⑸磁感线在该点的切线方向典型例题】 [例1]下列说法正确的是 （ ）A．电荷在某处不受电场力作用，则该处电场强度为零B．一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零C．表征电场中某点电场的强弱，是把一个试探电荷放到该点时受到的电场力与试探电荷本身电量的比值D．表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放到该点时受到的磁场力与该小段导体长度和电流乘积的比值[例2]一束带电粒子沿着水平方向，平行地飞过磁针上方，如图所示，当带电粒子飞过磁针上方的瞬间，磁针的S极向纸里转，这带电粒子可能是①向右飞行的正电荷束 ②向左飞行的正电荷束③向右飞行的负电荷束 ④向左飞行的负电荷束A.只有①②正确 B.只有③④正确C.只有②③正确 D.只有②④正确 [例3]如图所示，a、b、c三枚小磁针分别放在通电螺线管的正上方、右侧和管内，当这些小磁针静止时，小磁针N极的指向是A.a、b、c均向左 B.a、b、c均向右C.a向左，b向右，c向右D.a向右，b向左，c向右 [例4]某地地磁场磁感应强度大小为B＝1.6×10-4特，与水平方向夹角53°，其 在水平面内S＝1.5米2的面积内地磁场的磁通量为( )A.1.44×10-4韦伯 B.1.92×10-4韦伯C.1.92×10-5韦伯 D.1.44×10-5韦伯[例5]如图所示，三根长直导线垂直于纸面放置通以大小相同，方向如图的电流，ac⊥bd,且ad=ad=ac,则a点处B的方向为A.垂直于纸面向外B.垂直于纸面向里C.沿纸面由a向d D.沿纸面由a向c【自我检测】1.磁感应强度的单位是特，1 T相当于A.1 kg/A·s2 B.1 kg·m/A·s2C.1 kg·m2/s2 D.1 kg /C·s2.如图所示，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a和b大小关系为( )A. φa＞φb B. φa＜φbC. φa＝φb D.无法比较3.下列说法正确的是( )A.除永久磁铁以外，一切磁场都是由运动电荷产生的；B.一切磁现象都起源于运动电荷；C.一切磁作用都是运动电荷通过磁场发生的；D.有磁必有电，有电必有磁。

4. 19世纪20年代，以塞贝克（数学家）为代表的科学家已认识到：温度差会引起电流，安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出如下假设：地球磁场是由地球的环形电流引起的，则该假设中的电流方向是（注：磁子午线是地球磁场N极与S极在地球表面的连线）( )（A）由西向东垂直磁午线（B）由东向西垂直磁子午线（C）由南向北沿磁子午线 （D）由赤道向两极沿磁子午线方向5. 如图所示，在全自动洗衣机中，排水阀由程序控制器控制其动作的．当洗衣机进行排水和脱水工序时电磁铁的线圈通电，使电磁铁的铁心2动作，牵引排水阀的活塞，排除污水．牵引电磁铁结构如图所示．以下正确的是( ) (A)若a,b初输入交变电流，铁心2不能吸入线圈中(B)若a,b初输入交变电流，铁心2能吸入线圈中(C)若某时刻输入控制电流时，a为正，b为负,则铁心2的B为S极(D)若某时刻输入控制电流时，a为正，b为负,则铁心2的B为N极6．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 ．§8.2磁场对电流的作用【考点透视】内容要求说明安培力 安培力的方向I匀强磁场中的安培力Ⅱ计算限于直导线跟磁感应强度平行或垂直两种情况；通电线圈磁力矩的计算不作要求【知识网络】1.安培力方向的判定⑴用左手定则。

安培力一定垂直于磁场和电流所决定的平面，但磁场与电流不一定垂直⑵用“同性相斥，异性相吸”（只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时）⑶用“同向电流相吸，反向电流相斥”只要两导线不是互相垂直的，都可以用“同向电流相吸，反向电流相斥”判定相互作用的磁场力的方向，且导线有转动到使电流方向一致的趋势；当两导线互相垂直时，用左手定则判定2．安培力大小的计算F=BLIsinθ（θ为B、L间的夹角）高中只要求会计算θ=0（不受安培力）和θ=90°两种情况；L为垂直于磁场方向的有效长度3．磁电式电流表工作原理⑴构造：①磁性很强的蹄形磁铁②圆柱形铁芯③套在铁芯上可绕轴转动的铝框④绕在铝框上的线圈⑤铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针．⑵工作原理：安培力F∝I，所以I越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度θ就越大，即I∝θ典型例题】 [例1]如图所示，可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流，不计通电导线的重力，仅在磁场力作用下，导线将如何移动？变题：若将上述问题中蹄形磁铁改为垂直放置，电流向外流出的固定通电直导线，则原自由导线如何运动？[例2] 条形磁铁放在粗糙水平面上，正中的正上方有一导线，通有图示方向的电流后，磁铁对水平面的压力将会＿＿(增大、减小还是不变？)。

水平面对磁铁的摩擦力大小为＿＿变题：若通电导线沿水平方向从N极正上方缓慢移到S极正上方，则水平面对磁铁的摩擦力如何变化？ [例3]如图所示，光滑导轨与水平面成α角，导轨宽L匀强磁场磁感应强度为B金属杆长也为L ，质量为m，水平放在导轨上当回路总电流为I1时，金属杆正好能静止求：⑴B至少多大？这时B的方向如何？⑵若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上，应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止？αα [例4]如图所示，质量为m的铜棒搭在U形导线框右端，棒长和框宽均为L，磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下电键闭合后，在磁场力作用下铜棒被平抛出去，下落h后落在水平面上，水平位移为s求闭合电键后通过铜棒的电荷量QBhs【自我检测】1．如图所示，一根长直金属导线MN用软导线水平悬挂起来，位于垂直纸面向里的匀强磁场中，通入由M到N的电流时两根悬线的拉力不为零要使悬线的拉力为零，下列措施可行的是（ ）A．改变电流方向，适当增大电流B．电流方向不变，适当增大电流C．改变磁场方向，适当增大磁感应强度D．不改变磁场方向，适当增大磁感应强度 2．如图所示，两根直导线相互垂直，但相隔一小段距离，其中一根AB的固定的，另一根CD能自由活动，当直流电流按图示的方向通入两根直导线时，导线CD将（从纸外向纸内看） （ ）A．顺时针方向转动，同时靠近导线AB B．顺时针方向转动，同时离开导线ABC．逆时针方向转动，同时靠近导线AB D．逆时针方向转动，同时离开导线AB3．位于同一水平面上的两根平行导电导轨，放置在斜向左上方、与水平面成60°角足够大的匀强磁场中，现给出这一装置的侧视图，一根通有恒定电流的金属棒正在导轨上向右做匀速运动，在匀强磁场沿顺时针缓慢转过30°的过程中，金属棒始终保持匀速运动，则磁感强度B的大小变化可能是A．始终变大 B．始终变小 C．先变大后变小 D．先变小后变大4．如图（甲）所示，两根足够长的光滑平行金属导轨相距为l1＝0.4m，导轨平面与水平面成q＝30°角，下端通过导线连接阻值R＝0.6Ω的电阻．质量为m＝0.2kg、阻值r＝0.2Ω的金属棒ab放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，整个装置处于垂直导轨平面向上的磁场中，取g＝10m/s2．（1）若金属棒距导轨下端l2＝0.5m，磁场随时间变化的规律如图（乙）所示，为保持金属棒静止，试求加在金属棒中央、沿斜面方向的外力随时间变化的关系．（2）若所加磁场的磁感应强度大小恒为B′，通过额定功率Pm=10W的小电动机对金属棒施加沿斜面向上的牵引力，使其从静止开始沿导轨做匀加速直线运动，经过0.5s电动机达到额定功率，此后电动机功率保持不变．金属棒运动的v一t图像如图（丙）所示．试求磁感应强度 B′的大小．θθabRl1甲B§8.3磁场对运动电荷的作用【考点透视】内容要求说明洛仑兹力 洛仑兹力的方向I洛仑兹力公式Ⅱ带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ计算限于速度与磁感应强度平行或垂直两种情况质谱仪 回旋加速器I质谱仪和回旋加速器的技术细节不作要求【知识网络】1.洛伦兹力运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力，它是安培力的微观表现。

计算公式的推导：如图所示，整个导线受到的磁场力（安培力）为F安 =BIL；其中I=nesv；设导线中共有N个自由电子N=nsL；每个电子受的磁场力为F，则F安=NF由以上四式可得F=qvB条件是v与B垂直当v与B成θ角时，F=qvBsinθIBF安F2.洛伦兹力方向的判定在用左手定则时，四指必须指电流方向（不是速度方向），即正电荷定向移动的方向；对负电荷，四指应指负电荷定向移动方向的反方向3.洛伦兹力大小的计算带电粒子在匀强磁场中仅受洛伦兹力而做匀速圆周运动时，洛。