磁场复习1

图8-1-2 N

S

图8-1-4 图8-1-3 图8-1-5 图8-1-1 磁场复习一

一、磁场的描述及磁场对电流的作用

【概念辨析】判断正误，正确的划“√”，错误的=“×”．

(1)磁感线是为了形象地描述磁场而人为引入的曲线，并不是客观存在着的线．( )

(2)磁感线越密，磁场越强．( )

(3)通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零．( )

(4)安培力一定不做功．( )

【例1】下列说法正确的是（ ）

A. 若电荷在某处不受电场力作用，则该处的电场强度一定为零

B．若一小段通电直导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零

C．电场中某点的电场强度，在数值上等于一个电荷放在该点时受到的电场力与电荷本身电荷量的比值

D．磁场中某点的磁感应强度，在数值上等于一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线的长度和电流的乘积的比值

【例2】两根长直通电导线互相平行，电流方向相同.它们的截面处于一个等边三角形ABC的A和B处.如图8-1-1所示，两通电导线在C处的磁场的磁感应强度的值都是B，则C处磁场的磁感应强度大小为 ，方向为 ；若B点处的电流方向反向，则C点处磁场的磁感应强度大小为 ，方向为 。

【例3】有一个垂直纸面向里的匀强磁场，B=0.80T，磁场有理想的圆形边界，圆心为O，半径为R=1cm，如图8-1-2所示，现于纸面内先后放上圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为RA=1cm，10匝；B线圈半径为RB=2cm，1匝；C线圈半径为RC=0.5cm，1匝，求：

（1）在B减为0.40T的过程中，A和B的磁通量改变多少？

（2）当磁场转过30°角的过程中，C中磁通量改变多少？

【变式训练1】如图8-1-3所示，两同心圆环a和b，处在同一平面内，a的半径小于b的半径，条形磁铁的轴线与圆环平面垂直.则穿过两圆环的磁通量Φa与Φb的大小关系为（ ）

A．Φa＞Φb B．Φa＜Φb C．Φa＝Φb D．无法比较

【例4】如图8-1-4所示，可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流，不计通电导线的重力，仅在磁场力作用下，导线将如何移动？ （ ）

A．从左向右看顺时针转动

B．从左向右看顺时针转动90º的同时向右移动

C．从左向右看逆时针转动同时向右移动

D．从左向右看先逆时针转90º，然后向右移动

【变式训练2】互相绝缘的直导线和环形导线，分别通以如图8-1-5所示的电流I1和I2，若直导线固定不动，且沿环形导线的直径放置，则环形导线将（ ）

A. 向左移动 B. 向右移动 C. 向上移动 D. 向下移动 【例5】电磁轨道炮工作原理如图所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面得磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小与I成正比。通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的方法是（ ）

A.只将轨道长度L变为原来的2倍

B.只将电流I增加至原来的2倍

C.只将弹体质量减至原来的一半

D.将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其它量不变

【例6】如图所示，与水平面成θ角的光滑轨道间距为d，轨道上有一质量为m,电阻为R的金属棒ab，电源电动势为E，电路中其他电阻不计，ab棒静止在轨道上，当磁感强度的方向分别为：

（1）竖直向上、（2）垂直轨道平面向上、（3）水平向左时，分别求出其大小。

【同步练习】

1．如图中所示装置可演示磁场对通电导线的作用．电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆．当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动．下列说法正确的是( )

A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动

B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动

C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动

D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动

2．如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是( )

A．FN1

C．FN1>FN2，弹簧的伸长量增大 D．FN1>FN2，弹簧的伸长量减小

3．如图所示，PQ和MN为水平平行放置的金属导轨，相距L＝1 m．PM间接有一个电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω的电源和一只滑动变阻器，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝0.2 kg，棒的中点用细绳经定滑轮与物体相连，物体的质量M＝0.3 kg.棒与导轨的动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，导轨与棒的电阻不计，g取10 m/s2)，匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，方向竖直向下，为了使物体保持静止，滑动变阻器连入电路的阻值不可能是( )

A．2 Ω B．4 Ω C．5 Ω D．6 Ω

4．欧姆在探索导体的导电规律的时候，没有电流表，他利用小磁针的偏转检测电流，具体的做法是：在地磁场的作用下，处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流的时候，小磁针就会发生偏转；当通过该导线的电流为I时，发现小磁针偏转了30°，由于直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比，当他发现小磁针偏转了60°时，通过该导线的电流为( )

A．3I B．2I C．3I D．I

5．长0.2 m、通有2.5 A电流的直导线，在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况，正确的是( )

A．如果B＝2 T，F一定是1 N B．如果F＝0，B也一定为零

C．如果B＝4 T，F有可能是1 N D．如果F有最大值，通电导线一定与B平行 6．如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是( )

A．棒中的电流变大，θ角变大 B．两悬线等长变短，θ角变小

C．金属棒质量变大，θ角变大 D．磁感应强度变大，θ角变小

7．如图所示，一水平导轨处于与水平方向成45°角左上方的匀强磁场中，一根通有恒定电流的金

属棒，由于受到安培力作用而在粗糙的导轨上向右做匀速运动．现将磁场方向沿顺时针缓慢转动

至竖直向上，在此过程中，金属棒始终保持匀速运动，已知棒与导轨间的动摩擦因数为μ，则( )

A．金属棒所受摩擦力一直在减小 B．导轨对金属棒的支持力先变小后变大

C．磁感应强度先变小后变大 D．金属棒所受安培力恒定不变

8．如图所示，质量为m、长为L的导体棒电阻为R，初始时静止于光滑的水平轨道上，电源电动势为E，内阻不计。匀强磁场的磁感应强度为B，方向与轨道平面成θ角斜向上方，开关闭合后导体棒开始运动，则（ ）

A．导体棒向左运动

B．开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为BELR

C．开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为BELsin θR

D．开关闭合瞬间导体棒MN的加速度为BELsin θmR

9．如图所示，有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b，a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上，b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x.当两细棒中均通以电流强度为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止，则下列关于b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法正确的是( )

A．方向向上

B．要使a仍能保持静止，而减小b在a处的磁感应强度，可使b上移

C．大小为2mg2LI

D．若使b下移，a仍将保持静止

10．光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，右端与半径为L＝20 cm的两段光滑圆弧导轨相接，一根质量m＝60 g、电阻R＝1 Ω、长为L的导体棒ab，用长也为L的绝缘细线悬挂，如图所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5 T，当闭合开关S后，导体棒沿圆弧摆动，摆到最大高度时，细线与竖直方向成θ＝53°角，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态，导轨电阻不计，sin 53°＝0.8，g＝10 m/s2则( )

A．磁场方向一定竖直向下 B．电源电动势E＝3.0 V

C．导体棒在摆动过程中所受安培力F＝3 N D．导体棒在摆动过程中电源提供的电能为0.048 J

11．小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验，其装置如图所示．在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，此时电子测力计的读数为G1，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计．直铜条AB的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路，总阻值为R.若让铜条水平且垂直于磁场，以恒定的速率v在磁场中竖直向下运动，这时电子测力计的读数为G2，铜条在磁场中的长度为L.

(1)判断铜条所受安培力的方向，G1和G2哪个大． (2)求铜条匀速运动时所受安培力的大小和磁感应强度的大小． 12．如图所示，在倾角为θ＝30°的斜面上，固定一宽L＝0.25 m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R.电源电动势E＝12 V，内阻r＝1 Ω，一质量m＝20 g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好．整个装置处于磁感应强度B＝0.80 T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)．金属导轨是光滑的，取g＝10 m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求：

(1)金属棒所受到的安培力的大小．

(2)通过金属棒的电流的大小．

(3)滑动变阻器R接入电路中的阻值．

二、磁场对运动电荷的作用

【概念辨析】判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．

(1)带电粒子在磁场中一定会受到磁场力的作用．( )

(2)洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度方向不垂直．( )

(3)洛伦兹力不做功，但安培力却可以做功．( )

(4)根据公式T＝2πrv，说明带电粒子在匀强磁场中的运动周期T与v成反比．( )

【例1】如图所示，洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡、电子枪等部分组成。励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场。玻璃泡内充有稀薄的气体，电子枪在加速电压下发射电子，电子束通过泡内气体时能够显示出电子运动的径迹。若电子枪垂直磁场方向发射电子，给励磁线圈通电后，能看到电子束的径迹呈圆形。若只增大电子枪的加速电压或励磁线圈中的电流，下列说法正确的是( )