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  • 2021-06-01 发布

高中物理必备知识点:磁感应强度相关

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二、安培力 磁感应强度 【要点导学】 1、本节学习磁场对通电导线的作用力(安培力)、磁感应强度的定义,通过本节学习求理 解磁感应强度 B 的定义及单位、知道匀强磁场及其磁感线分布特征、会用公式 F=BIL 解 答有 关问题、知道左手定则的内容,并会用它解答有关问题. 2、磁感应强度:将一小段通电直导线垂直磁场放置时,其受到的磁场力 F 与电流强度 I 成____、与导线的长度 L 成______,其中 F/IL 是与通电导线长度和电流强度都______的物理 量,它反映了该处磁场的______,定义 F/IL 为该处的___________.其单位为_______,方向 为该点的磁感线的_________,也是小磁针在该处静止时 N 极的_______。 3、匀强磁场:如果某个区域里磁感应强度大小_______,且______相同,这个区域里的磁 场叫做匀强磁场,匀强磁场的磁感线是一组平行 且________的直线.匀强磁场是一种理想化的模 型,大的异名磁极之间的磁场、通电螺旋管内部 (扣除边缘区域)的磁场可以近似看作匀强磁场 处理,如图 15-2-1 所示. 4、安培力的方向(左手定则):当磁场与电 流垂直时,安培力、磁场、电流构成如图 15-2-2 的三维直角坐标系.当磁场方向与电流方向不垂 直时,安培力、磁场的垂直分量、电流构成如图 15-2-2 所示的三维直角坐标系.尽管磁场与电 流方向可以不垂直,但安培力肯总是直于电流方 向、同时也垂直于磁场方向,即垂直于_____方 向和_______方向所构成的平面. 5、安培力的大小:在匀强磁场中,通电导线受到的安培力的计算公式为____________.非 匀强磁场可以看成是很多个大小、方向不同的匀强磁场的组合,通电导线在非匀强磁场中受 到的安培力,是每一小段受到的安培力的合力. 【范例精析】[来源:Zxxk.Com] 例 1、一小段通电直导线放在空间某个区域中不受到安培作用,能否说导线所在的区域的 磁感应强度为零? 解析: 根据安培力的计算公式 sinBILF  ,导致安培力等于零的可能有两种:(1) 该处的磁感应强度为零;(2)导线与磁感线平行  00 或 1800),因此不能肯定该处的磁感应 强度一定为零. 拓展: 在电场中某点电荷不受电场力,可以肯定该点的电场强度等于零;磁场力比电 场力复杂,通电导线与磁感线平行时是不受到安培力的,真实由于这一缘故,我们不能从安 培力为零来推证磁感应强度也一定为零. 例 2、 试用电流的磁场及磁场对电流的作用力的原理,证明通有同向电流的导线相互吸 引,通有异向电流的导线相互推斥力. 解析:如图 15-2-3 所示,研究 a 对b 的磁场力:(1) 根 图 15-2-1 图 15-2-2 据安培定则画出电流 a 在导线b 处产生的磁场分布图;(2)根据左手定则可知通电导线b 受到 的磁场力是向左的;(3)根据牛顿第三定律,可知通电导线 a 受到的磁场力是向左的,即通有 同向电流的平行导线相互吸引.同理可得通有异向电流的平行导线是相互推斥的. 拓展:两根平行的通电导线之间有力的作用,这是实验所证明的结论,通电导线之间的 作用力是通过磁场相互作用的.有些同学在研究两根导线之间的相互作用力时,同时画出两 根导线在空间产生的磁场是没有必要的,也是思路不清的表现,两根导线之间的作用是通过 各自的磁场对另一方作用的,不是两个磁场的相互作用。 例 3、如图 15-2-4 所示,质量为 m 的导体棒 AB 静止在水平导 轨上,导轨宽度为 L ,已知电源的电动势为 E ,内阻为 r ,导体棒 的电阻为 R ,其余接触电阻不计,磁场方向垂直导体棒斜向上与水 平面的夹角为 ,磁感应强度为 B ,求轨道对导体棒的支持力和摩 擦力. 解析:涉及安培力时的物体的平衡问题,通过对通电棒的受力分析,根据共点力平衡方 程求解.棒的受力分析图如图 15-2-5 所示[来源:Z§xx§k.Com] 由闭合电路欧姆定律 rR EI  ① 由安培力公式 BILF  ② 由共点力平衡条件 fF sin ③ mgFN  cos ④ 整理得 rR EBLf  sin ⑤ rR EBLmgN  cos ⑥ 拓展:本题是有关安培力的典型问题,必须作好受力 分析图,原题给出的是立体图是很 难进行受力分析,应画出投影图,养成良好的受力习惯是能力培养过程中的一个重要环节. 【能力训练】 1.关于磁感强度下列说法中正确的是【 】 (A)由 B=F/IL 知,磁场中某点的磁感强度的大小与 IL 的乘积成反比,与 F 成正比 (B)无论 I 的方向如何都可由 B=F/IL 求磁感强度的大小 (C)磁场中某处磁感强度方向与通电导线在该处的安培力的方向相同 (D)磁场中某点的磁感强度大小是由磁场本身因素决定的,而与有无检验电流无关 2 . 磁 感 应 强 度 单 位 是 特 斯 拉 , 1 特 斯 拉 相 当 于 【 】 [来源:学#科#网] (A) 1kg/A·s2 (B) 1kg·m/A·s2 (C)1kg·m2/s2 (D) 1kg·m2/A·s2 3.如图 15-2-6 所示,两根平行的直导线,通以大小相等、方向相反的电流,下列说法中正 确的是【 】 (A)两根导线之间不存在磁场[来源:Z&xx&k.Com] (B)两根导线之外不存在磁场 (C)两根导线之间存在磁场,方向垂直纸面向里 (D)两根导线之间存在磁场,方向垂直纸面向外 图 15-2-6 图 15-2-8 4.如图 15-2-7 所示,一根质量为 m 的金属棒 AC 用软线悬挂在磁感强度为 B 的匀强磁场 中,通入 A→C 方向的电流时,悬线张力不为零,欲使悬线张力为零,可以采用的办法是【 】 (A)不改变电流和磁场方向,适当增大电流 (B)只改变电流方向,并适当减小电流 ( C)不改变磁场和电流方向,适当减小磁感强度 (D)同时改变磁场方向,并适当增大磁感强度 5.如图 15-2-8 所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根长直导线, 导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向外的电流,则【 】 (A)磁铁对桌面压力减小,不受桌面的摩擦力作用 (B)磁铁对桌面压力减小,受到桌面的摩擦力作用 (C)磁铁对桌面压力增大,不受桌面的摩擦力作用 (D)磁铁对桌面压力增大,受到桌面的摩擦力作用 6.一根导线长 0.2m,通以 3A 的电流,在磁场中某处受到的最大的磁场力是 6×10-2N, 则该处的磁感应强度 B 的大小是____T.如果该导线的长度和电流都减小一半,则该处的 B 的 大小是______T. 7.在赤道上,地球磁场磁感应强度的大小是 0.5×10-4T,则沿东西方向、长为 20m,通 有由西向东 30A 电流的水平导线,受地磁场作用力的大小为________,方向为________。 8.在磁感应强度 B=0.3T 的匀强磁场中,放置一根长l =10cm 的直导线,导线中通过 I =2A 的电流.求以下情况,导线所受的安培力:(1)导线和磁场方向垂直;(2)导线和磁场方向 的夹角为 30°;(3)导线和磁场方向平行. 【素质提高】[来源:Zxxk.Com] 9.如图 15-2-9 所示,两根平行放置的长直导线 a 和 b 载有大小相同、方向相反的电流, a 受到的磁场力大小为 F1.当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a 受到磁场力大小变 为 F2,则此时 b 受到的磁场力大小变为 【 】 (A)F2 (B)F1-F2 (C)F1+F2 (D)2F1-F2 10.如图 15-2-10 所示, 在与水平 方向成 600 角的光 滑金 属导轨间连一电源, 在相距 1M 的 平行导轨上, 放一 重力为 3N 的金属棒 ab, 棒上通过 3A 的电流, 磁场方向竖直向上, 这时棒恰好静止. 求:(1) 匀强磁场的 B=?(2) ab 棒对导轨的压力多大? 二、安培力 磁感应强度 图 15-2-7 图 15-2-9 图 15-2-10 1.D 2.A 3.C 4.AD 5.A 6.1×10-1,1×10-1 7.3×10-2N 竖直向上 8.0.060N 0.030N 0 9.A 10.(1) 3 T (2) 6N.