磁场例题
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【例1】根据安培假说的物理思想:磁场来源于运动电荷.如果用这种思想解释地球磁场的形成,根据地球上空并无相对地球定向移动的电荷的事实.那么由此推断,地球总体上应该是:(A)
A.带负电;
B.带正电;
C.不带电;
D.不能确定
解析:因在地球的内部地磁场从地球北极指向地球的南极,根据右手螺旋定则可判断出地球表现环形电流的方向应从东到西,而地球是从西向东自转,所以只有地球表面带负电荷才能形成上述电流,故选A.
【例2】如图所示,正四棱柱abed一a'b'c'd'的中心轴线00'处有
一无限长的载流直导线,对该电流的磁场,下列说法中正确的是(AC)
A.同一条侧棱上各点的磁感应强度都相等
B.四条侧棱上的磁感应强度都相同
C.在直线ab上,从a到b,磁感应强度是先增大后减小
D.棱柱内任一点的磁感应强度比棱柱侧面上所有点都大
解析:因通电直导线的磁场分布规律是B∝1/r,故A,C正确,D错误.四条侧棱上的磁感应强度大小相等,但不同侧棱上的点的磁感应强度方向不同,故B错误
【例3】六根导线互相绝缘,所通电流都是I,排成如图10一5所示的形状,区域A、B、C、D均为相等的正方形,则平均磁感应强度最大的区域是哪些区域?该区域的磁场方向如何?
解析:由于电流相同,方格对称,从每方格中心处的磁场来定性比较即可,如在任方格中产生的磁感应强度均为B,方向由安培定则可知是向里,在A、D I
1
方格内产生的磁感应强度均为B/,方向仍向里,把各自导线产生的磁感应强度及方向均画在四个方格中,可以看出在B、D区域内方向向里的磁场与方向向外的磁场等同,叠加后磁场削弱.
【例4】一小段通电直导线长1cm,电流强度为5A,把它放入磁场中某点时所受磁场力大小为0.1N,则该点的磁感强度为()
A.B=2T; B.B≥2T; C、B≤2T ;D.以上三种情况均有可能
解析:由B=F/IL可知F/IL=2(T)当小段直导线垂直于磁场B时,受力最大,因而此时可能导线与B不垂直,即Bsinθ=2T,因而B≥2T。
说明:B的定义式B=F/IL中要求B与IL垂直,若不垂直且两者间夹角为θ,则IL在与B垂直方向分上的分量即ILsinθ,因而B=F/ILsinθ,所以F/IL=Bsin θ.则B≥F/IL。
【例5】关于磁感应强度B,下列说法中正确的是:( D )
A、磁场中某点B的大小,跟放在该点的试探电流元的情况有关
B、磁场中某点B的方向,跟该点处试探电流元所受磁场力方向一致
C、在磁场中某点试探电流元不受磁场力作用时,该点B值大小一定为零
D、在磁场中磁感线越密集的地方,磁感应强度越大
分析与解:
磁感应强度是磁场本身属性,在磁场中某处为一恒量,其大小可由B=F/IL 计算,但与试探电流元的F、I、L诸情况无关;B的方向规定为磁针N极受磁场
力的方向,与放在该处电流元受力方向并不一致;当试探电流元的方向与磁场方向平行时,虽磁感应强度不为零,但电流元受磁场力却为零;据磁感应强度大小等于磁通密度即B=φ/S可知,D选项正确
【例6】如图所示,一根通电直导线放在磁感应强度B=1T的匀
强磁场中,在以导线为圆心,半径为r的圆周上有a,b,c,d四个
点,若a点的实际磁感应强度为0,则下列说法中正确的是(AC)
A.直导线中电流方向是垂直纸面向里的
B.C点的实际磁感应强度也为0
C. d 点实际磁感应强度为2T,方向斜向下,与B夹角为450
D.以上均不正确
解析:题中的磁场是由直导线电流的磁场和匀强磁场共同形成
的,磁场中任一点的磁感应强度应为两磁场分别产生的磁感应强度的矢量和.a 处磁感应强度为0,说明直线电流在该处产生的磁感应强度大小与匀强磁场B的大小相等、方向相反,可得直导线中电流方向应是垂直纸面向里.在圆周上任一点,由直导线产生的磁感应强度大小均为B=1T,方向沿圆周切线方向,可知C 点的磁感应强度大小为2T,方向向右.d 点的磁感应强度大小为2T,方向与B 成450斜向右下方.
【例7】如图所示,A为通电线圈,电流方向如图所示,B、C为与A在同一平面
内的两同心圆,φ
B 、φ
C
分别为通过两圆面的磁通量的大小,下述判断中正确的
是()
A.穿过两圆面的磁通方向是垂直纸面向外 B.穿过两圆面的磁通方向是垂直纸面向里
C.φ
B >φ
C
D.φ
B
<φ
C
解析:由安培定则判断,凡是垂直纸面向外的磁感线都集中在是线圈内,因磁感线是闭合曲线,则必有相应条数的磁感线垂直纸面向里,这些磁总线分布在线圈是外,所以B、C两圆面都有垂直纸面向里和向外的磁感线穿过,垂直纸面向外磁感线条数相同,垂直纸面向里的磁感线条数不同,B圆面较少,c圆面较多,
但都比垂直向外的少,所以 B、C磁通方向应垂直纸面向外,φ
B >φ
C
,所以A、
C正确.
分析磁通时要注意磁感线是闭合曲线的特点和正反两方向磁总线条数的多少,不能认为面积大的磁通就大.答案:AC
【例8】如图所示边长为100cm的正方形闭合线圈置于磁场中,线圈AB、CD两边中点连线OO/的左右两侧分别存在方向相同、磁感强度大小各为B
1
=0.6T,
B
2
=0.4T的匀强磁场。若从上往下看,线圈逆时针转过370时,穿过线圈的
磁通量改变了多少?
解析:在原图示位置,由于磁感线与线圈平面垂直,因此
Φ
1=B
1
×S/2+B
2
×S/2=(0.6×1/2+0.4×1/2)Wb=0.5Wb
当线圈绕OO/轴逆时针转过370后,(见图中虚线位置):
B
·a
·b
·c
·
d