版第九章磁场.docx

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版第九章磁场

第九章磁场

考试内容和要求

内容

知识点

学习水平

说明

磁场

磁场对电流的作用左手定则

磁感应强度磁通量

安培力

有关安培力的计算，仅限于电流和磁感应强度相垂直的简单情况。

用DIS研究通电螺线管的磁感应强度（学生实验）

直流电动机

测定直流电动机的效率（学生实验）

专题1磁场磁感应强度磁通量

一．磁场

______发现电流周围存在磁场（电流的磁效应），磁场的方向规定为________________的受力方向。

_______周围也存在磁场。

基本特性：

磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。

二．磁感应强度

在磁场中某处垂直于磁场方向的通电导线，受到的磁场作用力F跟电流强度I和导线长度的乘积IL的比值，叫做磁场中该处的磁感应强度，即

B＝。

磁感应强度B是一个矢量，它的大小表示磁场中某处的磁场的强弱，它的方向即该处的磁场方向。

B的国际单位：

特斯拉，简称：

特，国际符号：

T。

注意：

B＝是磁感应强度的定义式。

磁场中某处的磁感应强度的大小和方向是由磁场本身决定的，跟放在该处的通电导线无关。

【典型例题】

1．【概念辨析】关于磁感应强度，下列说法正确的是（）

（A）一小段通电导线放在B为零的位置，那么它受到的磁场力也一定为零

（B）通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度也一定为零

（C）放置在磁场中1m长的通电导线，通过1A的电流，受到的磁场力为1N，则该处的磁感应强度就是1T

（D）磁场中某处的B的方向跟电流在该处受到磁场力F的方向相同

三．磁感线

1．磁感线的特征：

（1）磁感线上任一点的切线方向表示该点的磁场方向；

（2）磁感线在空间分布的疏密程度可以表示磁场的强弱；

（3）磁感线在磁铁外部从N极出发，经过空间到达S极；在磁体内部又从S极回到N极；磁感线是封闭（或闭合）曲线；

（4）磁场中任意两条磁感线不可能相交。

2．电流周围的磁场分布

直线电流的磁场

通电螺线管的磁场

环形电流的磁场

特点

无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场越弱

与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场由S→N，管外为非匀强磁场

环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场越弱

安培定则（右手螺旋定则）

立体图

横截面图

纵截面图

3．磁体的磁感线

【典型例题】

2．【2016上海高考，右手螺旋定则】如图，一束电子沿z轴正向流动，则在图中y轴上A点的磁场方向是（）

（A）＋x方向（B）－x方向

（C）＋y方向（D）－y方向

3．【磁感线的疏密】如图所示，为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况，以O点（图中白点）为坐标原点，沿Z轴正方向磁感应强度B大小的变化最有可能为（）

ABCD

四．磁场的叠加

磁场的叠加符合平行四边形定律。

【典型例题】

4．【2007上海】取两根完全相同的长导线，用其中一根绕成如图（a）所示的螺线管，当在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，则在该螺线管内中部的磁感应强度大小为（）

（A）0（B）0.5B（C）B（D）2B

五．磁通量

磁通量所表示的是穿过磁场中某个面的磁感线条数。

Φ＝BSn＝BSsinθ

B：

匀强磁场磁感应强度；Sn：

与磁场方向垂直的平面面积；θ为B与S的夹角。

国际单位：

韦伯，简称：

韦，国际符号：

Wb。

磁感应强度等于垂直于磁场方向的单位面积上的磁通量，因此它又被称为________。

【典型例题】

5．【有效面积的理解】如图所示，匝数为N、半径为r1的圆形线圈内有匀强磁场，匀强磁场在半径为r2的圆形区域内，匀强磁场的磁感应强度B垂直于线圈平面。

通过该线圈的磁通量为（）

（A）Bπr（B）Bπr

（C）NBπr（D）NBπr

6．试回答下面各个与磁通量相关的问题：

（1）【有效面积】如图（a）所示，磁感应强度B垂直于面积SA和SB，那么，通过面积SA和SB的磁通量的关系是ΦA____ΦB。

（填“＞”、“＜”或“＝”）

（2）【磁通正负】如图（b）所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，面积为S的闭合线圈abcd垂直于磁场放置。

现将线圈绕对称轴转过180°，在这个过程中通过线圈的磁通量的变化量为________。

（3）【磁通正负】如图（c）所示，ab是水平面上一个圆形线圈的直径，在过ab的竖直平面内有一根通电直导线ef，且ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，穿过圆面积的磁通量将（）

（A）逐渐变大（B）逐渐变小（C）始终为零（D）不为零，但始终不变

课时作业1磁场磁感应强度磁通量

1．下列物理公式中属于用比值法定义物理量的是（）

（A）a＝（B）T＝（C）I＝（D）B＝

2．由磁感应强度的定义式B＝F/IL可知（）

（A）B与通电导线受到的磁场力F成正比，与电流和导线长度的乘积IL成反比

（B）磁感应强度的方向与F的方向一致

（C）该公式只适用于匀强磁场

（D）只要满足L很短、I很小的条件，该公式对任何磁场都适用

3．关于磁感线的概念，下列说法中正确的是（）

（A）磁感线是磁场中客观存在、肉眼看不见的曲线

（B）磁感线总是从磁体的N极指向磁体的S极

（C）磁感线上各点的切线方向与该点的磁场方向一致

（D）两个磁场叠加的区域，磁感线就有可能相交

4．如图所示，在水平直导线正下方，放一个可以自由转动的小磁针。

现给直导线通以向右的恒定电流，不计其他磁场的影响，则（）

（A）小磁针保持不动

（B）小磁针的N将向下转动

（C）小磁针的N极将垂直于纸面向里转动

（D）小磁针的N极将垂直于纸面向外转动

5．当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时N极指向读者的是（）

（A）（B）（C）（D）

6．【2011上海会考】

××××

如图，正方形线圈abcd的一半处于匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直。

在线圈以ab为轴旋转90°的过程中，穿过线圈的磁通量大小（）

（A）一直减小（B）先增大后减小

（C）先减小后增大（D）先不变后减小

7．【2013上海会考】如图，a、b和c三个完全相同的矩形绝缘线框与通电直导线在同一平面内，其中a关于导线左右对称，b和c的右侧平齐。

通过a、b和c三个线框的磁通量分别为Фa、Фb和Фc，则（）

（A）Фa＞Фb＞Фc（B）Фa＝Фb＝Фc

（C）Фa＜Фb＝Фc（D）Фa＜Фb＜Фc

8．如图所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为L，匝数为N，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为Φ，若线圈绕OO′轴逆时针转过60°的过程中，磁通量的变化量为ΔΦ，则关于Φ和ΔΦ的大小正确的是（）

（A），（B），

（C）BL2，（D）NBL2，

9．某长直导线中分别通以如图所示的电流，则下列说法中正确的是（）

①

②

③

④

（A）图①所示电流周围产生匀强磁场

（B）图②所示电流周围的磁场是稳定的

（C）图③所示电流周围各点的磁场方向在0～t1时间内与t1～t2时间内的方向是相反的

（D）图④所示电流周围的磁场先变强再变弱，磁场中各点的磁感强度方向不变

10．【2016上海高考】形象描述磁场分布的曲线叫做____________，通常___________的大小也叫做磁通量密度。

11．把长度为0.1m的通电直导线垂直于磁场方向放入匀强磁场中，通过导线的电流为3.0A，导线受到的磁场力为1.5×10-3N，则该匀强磁场的磁感强度为__________T。

若将导线从磁场中取走，则该处的磁感强度为____________T。

12．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、方向相反的恒定电流，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______。

专题2磁场对电流的作用（安培力）

一．磁场力的方向判定

磁场对放入其中的电流有力的作用，这是磁场的基本特性。

磁场对电流的作用力叫做安培力。

安培力的方向：

方向：

F安方向垂直于B和L所确定的平面，用左手定则判断。

解题思路

先判断外加磁场的方向

后判断磁场力的方向

磁体的磁场

电流的磁场

磁体的受力

电流的受力

记住本卷第3页的图

右手螺旋定则（本卷第2页的图）

N极所受的力F与该处的B同向；

S极所受的力F与该处的B反向。

左手定则

【典型例题】

1．【电流对磁体】如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方，并与磁针指向平行。

为了能使磁针的N极转向读者，那么这束带电粒子可能是（）。

（A）向右飞行的正离子束

（B）向左飞行的正离子束

（C）垂直纸面向外飞行的负离子束

（D）向左飞行的负离子束粒子束

2．【磁体对电流，环形线圈等效看成小磁针】如图所示，在水平条形磁铁S极的附近用绝缘丝线悬挂一个圆线圈，线圈平面与磁铁的轴线位于同一平面内，当线圈中电流方向如图所示时，线圈将如何运动？

3．【磁体对电流，牛顿第三定律】水平桌面上一条形磁铁的上方，有一根通电直导线由S极的上端平行于桌面移到N极上端的过程中，磁铁始终保持静止，导线始终保持与磁铁垂直，电流方向如图所示。

则在这个过程中，磁铁受到的摩擦力的方向和桌面对磁铁的弹力（）

（A）摩擦力始终为零，弹力大于磁铁重力

（B）摩擦力始终不为零，弹力大于磁铁重力

（C）摩擦力方向由向左变为向右，弹力大于磁铁重力

（D）摩擦力方向由向右变为向左，弹力小于磁铁重力

4．【电流对电流，推论，1998全国，多选】通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与MN平行。

关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是（）

（A）线框有两条边所受的安培力方向相同

（B）线框有两条边所受的安培力大小相同

（C）线框所受安培力的合力朝左

（D）线框所受安培力的合力朝右

二．安培力的大小

F＝BILsinθ，θ是B，I之间的夹角。

（高考只要求θ＝90°情况下的计算）

【典型例题】

5．【1999上海】在倾角为30°的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒，一匀强磁场垂直于斜面向下，如图所示。

当导体棒内通有垂直纸面向里的电流I时，导体棒恰好静止在斜面上，则磁感强度的大小为B＝_________。

6．【多选】质量为m的金属细杆置于倾角为θ的导轨上，导轨的宽度为d，杆与导轨间的动摩擦因数为μ，有电流通过杆，杆恰好静止于导轨上，在如图所示的A、B、C、D四个图中，杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是（）

7．【等效长度，2010上海】如图，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B。

当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为（）

（A）0（B）0.5BIl（C）BIl（D）2BIl

课时作业2

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