练习和习题解答.doc

练习和习题解答　 练习一（1）图3-11是放在磁场中的小磁针．磁场方向如图中箭头所示．说明小磁针将怎样转动以及停在哪个方向．答：小磁针北极受磁场力F1的方向与磁场方向相同，南极受磁场力F2的方向与磁场方向相反，如图3-12甲所示．在磁场力F1、F2的力矩作用下小磁针将沿顺时针方向转动．小磁针停止转动时北极所指的方向与磁场方向相同，如图3-12乙所示，这时磁场力F1、F2的力矩为零．（2）在图3-13中，当电流通过导线AB时，导线下面磁针的北极转向读者．试判断导线中电流的方向．答：磁针北极转向读者是因为北极受磁场力的方向指向读者，这说明北极所在处磁场的方向指向读者．根据安培定则可知通过导线AB中电流的方向是由B向A，如图3-14所示．（3）在图3-15中，当电流通过线圈时，磁针的南极指向读者．试确定线圈中电流的方向．答：磁针南极指向读者是因为南极受力指向读者，这说明南极所在处磁场的方向远离读者．根据安培定则可知线圈中电流方向是顺时针的，如图3-16所示．（4）试确定图3-17中电源的正极和负极．答：根据图3-18中磁针北极的指向为由右向左可知螺线管内部磁场方向是由右向左．再根据安培定则判断出螺线管中电流方向如图3-18所示．由电流方向知电源有端为正极，左端为负极．（5）照图3-19所示那样，用硬纸板、大头针、按扣、缝衣针自制一个指南针．用磁铁的一端在缝衣针上朝一个方向擦几下，缝衣针就有了磁性．为了使缝衣针能顺利地穿过按扣（取按扣中较薄的一扇）的两个小孔，可用钳子把按扣的边缘向下夹一下．当你自制的指南针静止下来后，记住针的哪一端指北．说明：本题要求学生通过自制指南针了解理论如何用来指导实践，也可以提高学生的学习兴趣．缝衣针是钢制造的，钢是硬磁性材料，被磁铁磁化后能保留较强的剩余磁性而成为小磁针．用大头针支承按扣是为了减小小磁针转动时的摩擦．根据小磁针静止时北极所指的方向即为该处地磁场的方向可确定磁针北极．练习二（1）关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向，正确的说法是①跟磁场方向垂直，跟电流方向平行；②跟电流方向垂直，跟磁场方向平行；③既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直；④既不跟磁场方向垂直，也不跟电流方向垂直．答：③正确．（2）在图3-20中，标出了磁场方向和通电直导线的电流方向．试标出导线的受力方向，并指出哪种情况导线不受力．（图中“”表示磁感线垂直于纸面向外，“”表示磁感线垂直于纸面向里；“ ”表示电流垂直于纸面向外，“ ”表示电流垂直于纸面向里．）解：根据左手定则可判断出导线受到的磁场作用力的方向如图3-21所示．由于图乙导线中的电流方向与磁感线的方向平行，所以导线不受磁场的作用力，即所受作用力为零．（3）图3-22表示一根放在磁场里的通电直导线，直导线与磁场方向垂直．图中已分别标明电流方向、磁场方向和导线受力方向中两个的方向，试标出另一个的方向．解：根据左手定则，可判断出另一个量的方向如图3-23所示．（4）在图3-24中，试判断通电导体AB在磁场中的受力方向，并在图上用箭头表示出来．解：图中干电池的左端为正极，右端为负极，故导体AB中的电流方向为由A向B．根据左手定则，可判断出AB受力方向竖直向上，如图3-25所示．练习三（1）关于磁感强度，下列说法哪些是正确的？① 磁感强度的大小反映了磁场的强弱；② 磁感强度是描述磁场的强弱和方向的物理量；③ 磁感强度的方向就是通电导线在磁场中所受作用力的方向．答：磁感强度是描述磁场的强弱和方向的物理量，即磁感强度的大小反映了磁场的强弱，磁感强度的方向就是磁场的方向．所以，说法①和②都是正确的．说法③不正确，因为通电导线在磁场中所受作用力的方向与磁感强度的方向垂直．（2）面积是0.5m2的导线环处于磁感强度为2.010-2T的匀强磁场中，环面与磁场垂直．穿过导线环的磁通量是多大？解：根据磁通量公式φ=BS，由于B=2.010-2T，S=0.5m2，∴φ=2.010-20.5Wb=1.010-2Wb．即穿过导线环的磁通量为 1.010-2Wb．（3）有一电磁铁，截面积为6.0cm2，已知垂直穿过此面积的磁通量为2.2510-4Wb，求磁感强度．即磁感强度的大小为0.375T．习题（1）在图3-26中，已知通电直导线磁场的磁感线方向，判断导线中的电流方向，并在图上标出来．解：根据安培定则，可知导线中电流方向从左向右，如图3-27所示．（2）在图3-28中，当合上开关S时，小磁针的N极立即向螺线管偏转．请你根据这一现象把图中蓄电池的正、负极标出来．解：小磁针N极向螺线管偏转说明螺线管内部磁场方向从右向左，由安培定则可知螺线管中电流如图3-29所示，电流由蓄电池左端流出、右端流入，蓄电池左端是正极、右端是负极．（3）在图3-30中，当用磁铁的N极靠近铁棒时，铁棒上远离磁铁的一端，就会将小磁针的S极吸引过来．试解释这种现象．解：磁铁N极靠近铁棒时，铁棒被磁化，铁棒上端是S极，下端是N极．因为异名磁极相吸引，故铁棒下端要把磁针的S极吸引过来．（4）两根直导线互相平行，通有方向相同的电流．两根导线间的作用力是斥力还是引力？如果通有方向相反的电流，情况又怎样呢？解：图3-31 表示两根平行的直导线，其中通以方向相同的电流I1和I2．导线a处于导线b的磁场中，根据左手定则，导线a受到这个磁场的作用力F1在纸面内自左向右，指向导线b，如图甲所示．同理，导线b处于导线a的磁场中，导线b受到的这个磁场的作用力F2在纸面内自右向左，指向导线a，如图乙所示．所以两根导线相互吸引，作用力是引力．当这样的两根导线通有方向相反的电流时，用同样的道理可推得，两根导线相互排斥，作用力是斥力，如图3-32所示．（5）通电螺线管内部的磁感强度大，还是管口外部的磁感强度大？你是根据什么判断的？解：通电螺线管内部的磁感强度大，因为管内部的磁感线分布比管口外部要密一些．（6）把一个可以绕水平轴转动的铝盘放在蹄形磁铁之间，盘的下边缘浸在导电液体中（图3-33），把转轴和导电液体分别接到直流电源的两极上，铝盘就会转动起来，为什么？用什么方法可以改变铝盘的转动方向？解：在轴心O到盘下边缘之间有电流．这个电流通过磁铁的磁场时，要受到磁场的作用力，在这个力产生的力矩的作用下，盘转动起来．只要改变磁场方向或者电流方向，就可以改变铝盘转动方向．（7）把一个面积为610-2m2的单匝矩形线圈，放在磁感强度为410-2T的匀强磁场中，当线圈平面与磁场方向垂直时，穿过线圈的磁通量是多少？解：根据磁通量公式φ=BS，由于B=410-2T，S=610-2m2，∴φ=BS=410-2610-2Wb=2.410-3Wb．即穿过线圈的磁通量是2.410-3Wb．。