高二物理磁感应强度和安培力Word格式.docx
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(3)磁感线不相交,也不相切。
(4)磁感线总是闭合曲线。
3.典型磁场磁感线的分布
名称
磁感线分布图示
磁感线特点
条形磁铁
①在磁铁外部,从__N__极出发,回到___S___极;
在磁铁内部,从___S___极回到___N___极。
②从N极出发的所有磁感线都通过磁铁内部
蹄形磁铁
①在磁铁外部,从N极出发,回到S极
②__磁极____磁性最强
通电长直导线
①以直导线上各点为圆心的一组同心圆
②离导线越远,磁感线越疏
③安培定则:
拇指为__电流_方向,四指为__磁感线_方向
通电圆环
①线圈内部与外部磁场方向__相反_
②安培定则:
四指为_电流_方向,拇指为_内部磁场_方向。
通电螺线管
①磁感线分布同条形磁铁
②螺线管内部磁感线疏密相同
地磁场
地磁场在地理北极附近竖直向下,在地理南极附近竖直向上,在赤道上空磁感线方向平行表面,由地理南极指向地理北极
平行、等距、直线
(三)磁感应强度
定义:
在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值,叫做磁感应强度。
(电流与磁场垂直)
(引导学生将作比较)
(1)磁感应强度是反映磁场本身特性的物理量,与磁场中放不放通电导体无关,与放置的通电导体的角度无关、与导体中通电与否无关。
(2)B的大小表示磁场的强弱,B越大表示磁场越强。
(3)单位:
在国际单位制中是特斯拉,简称特,符号是T。
1T=1N/A·
m。
(4)B是矢量:
小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向,简称为磁场方向。
或者说小磁针N极受力的方向规定为该点的磁感应强度的方向,与S极受力方向相反,磁感应强度是矢量,常将它按矢量的运算法则进行分解,这在求磁通量、磁场对电流的作用力等多处用到。
(5).磁感应强度B与电场强度E的比较
磁感应强度B
电场强度E
物理意义
描述磁场的性质
描述电场的性质
定义式
场线的性质
(1)闭合曲线
(2)不相交
(3)疏密表示B的大小
(4)切线方向表示B的方向
(1)不闭合
(3)疏密表示E的大小
(4)切线方向表示E的方向
场的叠加
矢量合成定则
单位
1T=1N/(A·
m)
(四)安培力
1.大小:
磁场对电流的作用力,叫做安培力。
如图所示,一根长为L的直导线,处于磁感应强度为B的匀强磁场中,且与B的夹角为θ,当通过电流I时,安培力的大小可以表示为F=。
当θ=90°
时,安培力最大,=_____________。
当θ=0°
或180°
时,安培力为0。
2.安培力的方向
(1)安培力的方向:
既跟磁场方向垂直,又跟电流方向垂直,即安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。
讨论:
F既垂直于B,又垂直于I,是否可以得出B和I一定垂直?
(2)安培力方向的判定:
左手定则。
伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,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过导线在磁场中所受安培力的方向。
注意:
安培力方向的判断跟电场力方向的判断不同。
练习
1.关于磁现象的电本质,下列说法正确的是( )
A.一切磁现象都起源于运动电荷,一切磁作用都是运动电荷通过磁场而发生的
B.除永久磁铁外,一切磁场都是由运动电荷产生的
C.据安培的分子电流假说,在外界磁场的作用下,物体内部分子电流取向变得大致相同时,物体就被磁化,两端形成磁极
D.有磁必有电,有电必有磁
解析:
选AC.任何物质的原子的核外电子绕核运动形成分子电流,分子电流使每个物质分子相当于一个小磁体.当各分子电流的取向大致相同时,物质对外显磁性,所以一切磁现象都源于运动电荷,A、C正确,B错误.静电场不产生磁场,D错误.
2.某同学为检验某空间有无电场或者磁场存在,想到的以下方法中可行的是( )
A.在该空间内引入检验电荷,如果电荷受到电场力说明此空间存在电场
B.在该空间内引入检验电荷,如果电荷没有受到电场力说明此空间不存在电场
C.在该空间内引入通电导线,如果通电导线受到磁场力说明此空间存在磁场
D.在该空间内引入通电导线,如果通电导线没有受到磁场力说明此空间不存在磁场
如果把电荷引入电场中,一定会受到电场力作用,如果电荷没有受到电场力作用,一定是没有电场,A、B对.把通电导线引入磁场中时,只要电流方向不与磁场方向平行,就会受到磁场力作用,但是不受磁场力的原因有两个,一是没有磁场,二是虽有磁场,但是电流方向与磁场方向平行,C对,D错.
答案:
ABC
3.(多选)关于磁感线的性质和概念,下列说法中正确的是( )
A.磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向
B.铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线
C.磁感线总是从磁体的N极指向S极
D.磁场中任意两条磁感线均不相交
解析 磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同,A项对;
利用碎铁屑在磁场中被磁化的性质,可显示磁感线的形状,但它排成的曲线本身不是磁感线,磁感线是假想曲线,B项错;
磁感线在磁体外部由N极指向S极,但在内部却是由S极指向N极,即磁感线是闭合曲线,C项错;
假设两条磁感线可以相交,过交点作曲线的切线,将有两个不同的方向,而同一点的磁场方向只能有一个.故任意两条磁感线均不相交,D项对.
答案 AD
第7题图
4.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φa、φb的大小关系为( )
A.φa>φb
B.φa<φb
C.φa=φb
D.无法比较
7.A 【解析】由于磁感线是闭合曲线,而穿过圆环的磁通量为合磁通量,故b“抵消”的多,故φa>φb.
5.如图是一个用均匀金属导线做成的圆环,A、B是圆环直径的两个端点,当电流I从A点流入,从B点流出时,在环中心处的磁场方向是( )
第10题图
A.在圆环所在的平面内,且指向B
B.垂直圆环平面,且指向纸外
C.垂直圆环平面,且指向纸内,
D.磁感应强度为零,无方向
10.D 【解析】电流从A流入圆环,分两条路流过圆环再在B处流出,则由安培定则判断上半圆在O点产生的磁场垂直纸
面向里;
下半圆在O点产生的磁场垂直纸面向外,又再为磁场是矢量,可叠加,上下半圆产生的磁场大小相等,方向相反,所以O点磁感应强度为零,无方向.
6.两通电
第13题图
直导线平行放置,电流分别为I1、I2,方向如图所示.在与导线垂直的平面上有a、b、c、d四点,其中a、b在导线横截面连线的延长线上,c、d在导线横截面连线的垂直平分线上.这四点的磁感应强度可能为零的是( )
A.a和bB.b和c
C.c和dD.a和d
13.A 【解析】用安培定则判断出I1、I2磁感线的方向,再用磁感应强度的矢量合成即可解出正确选项.
7.如图所示,一带负电的金属环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转,在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是( )
A.N极竖直向上 B.N极竖直向下
C.N极沿轴线向左D.N极沿轴线向右
【解析】负电荷的运动方向是电流的反方向,根据右手螺旋定则,在环形电流内部的磁场方向是水平向左,小磁针N极的指向是磁场的方向,所以N极应该沿轴线向左.
【答案】C
8.如图3-3-18所示为磁场、磁场作用力演
图3-3-18
示仪中的赫姆霍兹线圈,在线圈中心处挂上一个小磁针,且与线圈在同一平面内,则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时( )
A.小磁针N极向里转
B.小磁针N极向外转
C.小磁针在纸面内向左摆动
D.小磁针在纸面内向右摆动
选A.由安培定则可知,小磁针处的磁感线方向垂直纸面向里,所以小磁针N极将指向里,故A正确.
9.如图3-3-24所示,两个同样的导线环同轴平行悬挂,相隔一小段距离.当同时给两个线圈同方向电流时,两导线环将( )
图3-3-24
A.吸引B.排斥
C.保持静止D.边吸引边转动
选A.两环形电流等效成小磁针,根据磁极间的相互作用可知,两者相吸,A对.
10.根据安培假设的思想,认为磁场是由于运动电荷产生的,这种思想如果对地磁场也适用,而目前在地球上并没有发现相对地球定向移动的电荷,那么由此推断,地球应该( )
A.带负电B.带正电
C.不带电D.无法确定
1.答案:
A
根据地球旋转方向及地磁场的分布,地理南极是地磁场北极,地球自转方向自西向东,用右手定则可判断地球带负电.
11.关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系,正确的说法是( )
A.磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的
B.磁场方向一定与安培力方向垂直,但电流方向不一定与安培力方向垂直
C.磁场方向不一定与安培力方向垂直,但电流方向一定与安培力方向垂直
D.磁场方向不一定与电流方向垂直,但安培力方向一定既与磁场方向垂直,又与电流方向垂直
由左手定则可知,安培力方向一定既垂直于磁场方向又垂直于电流方向,但电流方向与磁场方向不一定垂直。
D
12.如图所示,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L,且∠abc=∠bcd=135°
.流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示.导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力( )
A.方向沿纸面向上,大小为(+1)ILB
B.方向沿纸面向上,大小为(-1)ILB
C.方向沿纸面向下,大小为(+1)ILB
D.方向沿纸面向下,大小为(-1)ILB
【解析】该导线可以用a和d之间的直导线长为(+1)L来等效代替,根据F=BIl,可知大小为(+1)BIL,方向根据左手定则,A正确.
【答案】A
13.如图所示,直角坐标系Oxyz处于匀强磁场中,有一条长0.6m的直导线沿Ox方向通有大小为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=0.5T
B.平行于xOy平面,B=1.0T
C.平行于yOz平面,B=0.5T
D.平行于xOz平面,B=1.0T
由左手定则可知,F垂直于I与B决定的平面,且当B与I垂直时,B的值最小.由此可以判断出选项A、C正确.
AC
14.如图所示,两根互相绝缘、垂直放置的直导线ab和cd,分别通有方向如图的电流,若通电导线ab固定小动,导线cd能自
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- 物理 感应 强度 安培力
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