磁場的描述磁場對電流的作用

磁場的描述 磁場對電流的作用

【例1】磁體之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的．對磁場認(rèn)識正確的是( )

A．磁感線有可能出現(xiàn)相交的情況 B．磁感線總是由N極出發(fā)指向S極

C．某點磁場的方向與放在該點小磁針靜止時N極所指方向一致

D．若在某區(qū)域內(nèi)通電導(dǎo)線不受磁場力的作用，則該區(qū)域的磁感應(yīng)強度一定為零

[針對訓(xùn)練1]．地球是一個大磁體：①在地面上放置一個小磁鐵，小磁鐵的南極指向地磁場的南極；②地磁場的北極在地理南極附近；③赤道附近地磁場的方向和地面平行；④北半球地磁場方向相對地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁場方向都是和地面平行的．以上關(guān)于地磁場的描述正確的是( )

A．①②④ B．②③④ C．①⑤ D．②③

二、對磁感應(yīng)強度B的理解及磁感應(yīng)強度B的疊加

1．磁感應(yīng)強度由磁場本身決定，就像電場強度由電場本身決定一樣，跟該位置放不放通電導(dǎo)線無關(guān)，因此F

不能根據(jù)公式B＝B與F成正比，與IL成反比．

IL

2．磁感應(yīng)強度B的定義式也是其度量式，但用來測量的小段通電導(dǎo)線必須垂直放入磁場，如果小段通電導(dǎo)線平行放入磁場，則所受安培力為零，但不能說該點的磁感應(yīng)強度為零．

3．磁感應(yīng)強度是矢量，其方向為放入其中的小磁針靜止時N極的指向． 4．磁感應(yīng)強度B與電場強度E的比較

電場強度E是描述電場強弱的物理量，磁感應(yīng)強度B是描述磁場強弱的物理量．這兩個物理量比較如下表

【例2】 下列關(guān)于磁感應(yīng)強度大小的說法，正確的是( )

A．通電導(dǎo)線受磁場力大的地方磁感應(yīng)強度一定大 B．通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強度大的地方受力一定大 C．放在勻強磁場中各處的通電導(dǎo)線，受力大小和方向處處相同

D．磁感應(yīng)強度的大小和方向跟放在磁場中的通電導(dǎo)線受力的大小和方向無關(guān) 【例3】如圖3所示，兩根相互平行的長直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流I1和I2，且I1>I2；a、b、c、d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點且a、b、c與兩導(dǎo)線共面；b點在兩導(dǎo)線之間，b、d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直．磁感應(yīng)強度可能為零的點是( )

A．a(chǎn)點 B．b點 C．c點 D．d點

[針對訓(xùn)練2] 如圖所示，一根通電直導(dǎo)線垂直放在磁感應(yīng)強度為1 T的勻強磁場中，在以導(dǎo)線截面的中心為圓心，r為半徑的圓周上有a、b、c、d四個點．已知a點的實際磁感應(yīng)強度為0，則下列敘述正確的是( )

A．直導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向里

B．b2 T，方向斜向上，與B的夾角為45° C．c點的實際磁感應(yīng)強度也為0

D．d點的實際磁感應(yīng)強度與b點相同

三、安培定則的應(yīng)用及磁場方向的確定

【例4】．如圖5所示，直導(dǎo)線AB、螺線管C、電磁鐵D三者相距較遠(yuǎn)，它們的磁場互不影響，當(dāng)開關(guān)S閉合后，則小磁針的北極N(黑色一端)指示出磁場方向正確的是( )

A．a(chǎn)、c

B．b、c

C．c、d

D．a(chǎn)、d

四、安培力大小的計算及其方向的判斷 1．安培力大小

(1)當(dāng)I⊥B時，F(xiàn)＝BIL (2)當(dāng)I∥B時，F(xiàn)＝0

注意：(1)當(dāng)導(dǎo)線彎曲時，L是導(dǎo)線兩端的有效直線長度(如圖所示)

(2)對于任意形狀的閉合線圈，其有效長度均為零，所以通電后在勻強磁場中受到的安培力的矢量和為零．

2．安培力方向：用左手定則判斷，注意安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B與I決定的平面．

【例5】 如圖所示，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直．線段ab、bc和cd的長度均為L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示．導(dǎo)線段abcd所受到的磁場的作用力的合力( )

A．方向沿紙面向上，大小為B．方向沿紙面向上，大小為(C．方向沿紙面向下，大小為(D．方向沿紙面向下，大小為

2＋1)ILB 2－1)ILB ＋1)ILB 2－1)ILB

[針對訓(xùn)練3] 如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡，A為水平放置的直導(dǎo)線的截面，導(dǎo)線中無電流時磁鐵對斜面的壓力為FN1；當(dāng)導(dǎo)線中有垂直紙面向外的電流時，磁鐵對斜面的壓力為FN2，則下列關(guān)于磁鐵對斜面壓力和彈簧的伸長量的說法中正確的是( )

A．FN1FN2，彈簧的伸長量增大 D．FN1>FN2，彈簧的伸長量減小

五、安培力作用下導(dǎo)體運動方向的判定

于線圈平面，當(dāng)線圈中通入如圖方向的電流后，判斷線圈如何運動？

[針對訓(xùn)練4]. 圖中的D是置于電磁鐵兩極極間的一段通電直導(dǎo)線，電流方向垂直與直面向里。在電鍵K接通后，導(dǎo)線D所受磁場力的方向是：( ) A、豎直向上 B、豎直向下 C、水平向左 D、水平向右

[針對訓(xùn)練5]. 兩條長直導(dǎo)體桿ab和cd異面垂直相隔一小段距離，ab固定，cd可以自由活動。當(dāng)兩根導(dǎo)體桿通有如下圖所示方向電流時，導(dǎo)體桿cd將（ ）

A. 順時針轉(zhuǎn)動，同時靠近ab B. 順時針轉(zhuǎn)動，同時離開ab

C. 逆時針轉(zhuǎn)動，同時離開ab D. 逆時針轉(zhuǎn)動，同時靠近ab

六、安培力作用下通電導(dǎo)體的平衡問題

1．解決有關(guān)通電導(dǎo)體在磁場中的平衡問題，關(guān)鍵是受力分析，只不過比純力學(xué)中的平衡問題要多考慮一個安培力．

2．畫好輔助圖(如斜面)，標(biāo)明輔助方向(如B的方向、I的方向等)是畫好受力分析圖的關(guān)鍵．

3．由于安培力、電流I、磁感應(yīng)強度B的方向之間涉及到三維空間，所以在受力分析時要善于把立體圖轉(zhuǎn)化成平面圖．

【例7】如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L＝0.40 m，金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面夾角θ＝37°，在導(dǎo)軌所在的平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強度B＝0.50 T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強磁場．金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E＝4.5 V、內(nèi)阻r＝0.50 Ω的直流電源．現(xiàn)把一個質(zhì)量m＝0.040 kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止．導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點間的電阻R0

＝

2.5

Ω

，金屬導(dǎo)軌電阻不計，g取10 m/s2.已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求：

(1)通過導(dǎo)體棒的電流；

(2)導(dǎo)體棒受到的安培力大小； (3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力．

[針對訓(xùn)練6]．如圖所示，水平導(dǎo)軌間距為L＝0.5 m，導(dǎo)軌電阻忽略不計；導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m＝1 kg，電阻R0＝0.9 Ω，與導(dǎo)軌接觸良好；電源電動勢E＝10 V，內(nèi)阻r＝0.1 Ω，電阻R＝4 Ω；外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度B＝5 T，方向垂直于ab，與導(dǎo)軌平面成α＝53°角；ab與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)為μ＝0.5(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)，定滑輪摩擦不計，線對ab的拉力為水平方向，取重力加速度g＝10 m/s2，ab處于靜止?fàn)顟B(tài)．已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6.求：

(1)通過ab的電流大小和方向； (2)ab受到的安培力大��； (3)重物重力G的取值范圍．

[針對訓(xùn)練7]．如圖所示為一電流表的原理示意圖．質(zhì)量為m的均質(zhì)細(xì)金屬棒MN的中點處通過一掛鉤與一豎直懸掛的彈簧相連，絕緣彈簧勁度系數(shù)為k.在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直紙面向外．與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標(biāo)尺上的讀數(shù)，MN的長度大于ab.當(dāng)MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合，當(dāng)MN中有電流通過時，指針示數(shù)可表示電流強度．

(1)當(dāng)電流表示數(shù)為零時，彈簧伸長多少？(重力加速度為g) (2)若要電流表正常工作，MN的哪一端應(yīng)與電源正極相接？

(3)若k＝2.0 N/m，ab＝0.20 m，cb＝0.050 m，B＝0.20 T，此電流表的量程是多少？(不計通電時電流產(chǎn)生的磁場的作用)

(4)若將量程擴大2倍，磁感應(yīng)強度應(yīng)變?yōu)槎啻螅?/p>

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