第三章磁場一、磁現(xiàn)象和磁場【要點導(dǎo)學(xué)】1、本節(jié)學(xué)習(xí)有關(guān)磁場的基本知識，通過回顧磁學(xué)的發(fā)展歷史和初中學(xué)過的磁學(xué)知識，應(yīng)該掌握磁場的基本概念、磁感線及其物理意義、知道磁鐵、電流和地球磁場的磁感線分布情況，并會用安培定則判定磁場方向2、基本磁學(xué)概念磁性的性質(zhì)。磁極。磁場磁體周圍空間存在_，它的基本性質(zhì)是對放在其中的磁體或電流有_的作用，一切磁相互作用都是一種非直接接觸的相互作用，必須通過_來實現(xiàn)。3、描述磁場分布的常用工具磁感線描述電場用電場線，描述流體用流線，描述磁場用磁感線。磁感線是指在磁場中引入的一系列曲線，其上每一點的_方向表示該點的磁場方向，也是小磁針靜止時_的指向磁感線在磁鐵外部由_極到_極，在磁鐵內(nèi)部由_極到_極，構(gòu)成一閉合的曲線。磁感線越密處磁場越_，磁感線越疏處磁場越_4、確定電流產(chǎn)生磁場的方向安培定則安培定則又稱為右手螺旋定則，是確定電流磁場的基本法則，不僅適用于通電直導(dǎo)線，同時也適用于通電圓環(huán)和通電螺線管對于通電直導(dǎo)線的磁場，使用時大拇指指向表示_方向，彎曲的四指方向表示_的方向；對于通電圓環(huán)或通電螺線管，彎曲的四指方向表示_方向，大拇指的指向表示螺線管內(nèi)部的_方向5、幾種常見的磁場的磁感線分布圖直線電流的磁場如圖311所示為直線電流的磁感線分布圖，右手握住直導(dǎo)線，伸直的大拇指方向與一致，彎曲的四指方向就是通電直導(dǎo)線在周圍空間產(chǎn)生的的方向通電直導(dǎo)線在周圍產(chǎn)生的磁場是不均勻分布的，垂直于直導(dǎo)線方向，離直導(dǎo)線越遠，磁場；反之越強環(huán)形電流的磁場如圖312所示，右手彎曲的四指方向與方向一致，伸直的大拇指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上磁感線的方向，大拇指指向磁的位置螺線管是由多個環(huán)形串聯(lián)而成，所以通電螺線管與環(huán)形電流的磁場的確定的方法是相同的運動電荷的磁場電流是由電荷的定向移動形成的，電流的磁場實質(zhì)是運動電荷產(chǎn)生的氫原子核外的電子由于受到庫侖力的作用，繞氫原子核做勻速圓周運動，產(chǎn)生的電流相當(dāng)于一個環(huán)形電流，由于在一個周期內(nèi)電子通過環(huán)上任意一個截面一次，根據(jù)電流強度的定義，電流強度大小為IE/T圓周運動周期滿足KE2/R2M2/T2R，判斷該環(huán)形電流的磁場方向時，必須注意，彎曲的四指必須與負電荷運動的方向相反，即指向正電荷運動的方向。地球磁場地磁場的磁感線的分布與條形磁鐵、通電螺線管的磁場相似如圖313所示，與地理南極對應(yīng)的是地磁北極，與地理北極對應(yīng)的是地磁南極（不計磁偏角時）。一對條形磁鐵組成的磁場分布（如圖314）勻強磁場如果某個區(qū)域里磁感應(yīng)強度大小_，且_相同，這個區(qū)域里的磁場叫做勻強磁場,勻強磁場的磁感線是一組平行且_的直線勻強磁場是一種理想化的模型，大的異名磁極之間的磁場、通電螺旋管內(nèi)部（扣除邊緣區(qū)域）的磁場可以近似看作勻強磁場處理，如圖315所示6、關(guān)于磁偏角指南針并不指向地球的正南和正北公元11世紀，我國科學(xué)家通過長期的觀察發(fā)現(xiàn)，指南針的指向并不是地球的正南和正北，而是略微偏離一點也就是說地的兩極和地磁的兩極并不重合，這個偏差，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中可以用磁偏角來描述如圖316所示，地理南北極與地磁南北極并不重合，地磁的北極（N極）在南半球南緯70010/和東經(jīng)150045/的地方，地磁的南極（S極）在北半球北緯70050/和西經(jīng)960的地方通過磁針靜止位置所作的豎直平面叫做地磁子午面，地磁子午面和地理子午面做夾的角度叫做磁偏角實際測量的結(jié)果指出，地球各處的磁偏角不同【范例精析】例1、做奧斯特實驗時，把小磁針放在水平的通電直導(dǎo)線的下方，通電后發(fā)現(xiàn)小磁針不動，用手撥動一下小磁針，小磁針轉(zhuǎn)動180O后靜止不動，由此可知通電直導(dǎo)線放置情況是A東西向B南北向C正西南D正西北解析由于地球磁場的作用，小磁針靜止時N極指向地球的北極，如果通電導(dǎo)線是南北方向放置的，則不論電流方向指向南還是指向北，小磁針靜止時將偏離南北方向而指向東西方向，即磁針轉(zhuǎn)動的角度接近900。如果通電導(dǎo)線是東西方向放置，通以由東向西的電流，則小磁針北極靜止時仍然指向地理的北極；如果通以由西向東的電流，則小磁針靜止時北極指向地理的南極。所以本題中的通電導(dǎo)線應(yīng)東西方向放置，答案A是正確的。拓展磁針的偏轉(zhuǎn)是由于受到磁場的作用，做奧斯特實驗時的磁針既受到地球磁場的作用，又受到通電直導(dǎo)線的磁場力的作用，如果導(dǎo)線東西方向放置（電流也是在東西方向上），則有可能出小磁針不發(fā)生新的偏轉(zhuǎn)，從而誤認為電流不能產(chǎn)生磁場，為了有效地演示電流產(chǎn)生的磁場使小磁針偏轉(zhuǎn)的效果，演示奧斯特實驗時，要求導(dǎo)線南北方向放置。例2、如圖317所示，在全自動洗衣機中，排水閥由程序控制器控制其動作的當(dāng)洗衣機進行排水和脫水工序時電磁鐵的線圈通電，使電磁鐵的鐵心2動作，牽引排水閥的活塞，排除污水牽引電磁鐵結(jié)構(gòu)如圖所示以下正確的是A若A,B初輸入交變電流，鐵心2不能吸入線圈中B若A,B初輸入交變電流，鐵心2能吸入線圈中C若某時刻輸入控制電流時，A為正，B為負,則鐵心2的B為S極D若某時刻輸入控制電流時，A為正，B為負,則鐵心2的B為N極解析只要電磁鐵通電就具有磁性，就可能吸合鐵心，因此答案B是正確的；根據(jù)初中學(xué)過的右手螺旋定則可知，若輸入控制電流時，A為正，B為負,則鐵心2的右端B為N極，答案D是正確的。拓展電磁鐵是磁性的一種應(yīng)用，常用的電磁鐵大多做成形，目的是讓它兩個磁極可以同時吸引物體巨大的電磁鐵里可以通以強大的電流，從而產(chǎn)生強大的磁場，充當(dāng)電磁起重機的提手，吸引起很重的鐵塊例3、已知電流磁場的磁感應(yīng)線方向或N、S極方向，請在圖318上標(biāo)出電流方向。解析根據(jù)安培定則，各圖中的電流方向如圖319所示。拓展應(yīng)用安培定則時，對于通電直導(dǎo)線的磁場，大母指指向表示電流的方向，彎曲的四指方向表示磁感線的環(huán)繞方向；對于通電圓環(huán)或通電螺線管，彎曲的四指方向表示電流方向，大拇指的指向表示螺線管內(nèi)部的磁感線方向例4、如圖3110所示的電路中，當(dāng)開關(guān)S斷開時，螺線管中的小磁針的N極指向如圖所示，當(dāng)開關(guān)S閉合后，試確定小磁針的N極指向。解析由于小磁針放在通電螺線管的內(nèi)部，就涉及螺線管的內(nèi)部磁場方向問題根據(jù)安培定則，螺線管的內(nèi)部磁感線方向是向左的，所以小磁針靜止時，北極應(yīng)指向左端拓展部分同學(xué)用安培定則確定了通電螺線管左端為北極后，就肯定地回答小磁針靜止時，北極應(yīng)指向右端，這是沒有區(qū)分內(nèi)磁場和外磁場的結(jié)果，是受了習(xí)慣思維的影響由于磁感線是閉合的，在內(nèi)部磁場中，磁感線由南極經(jīng)過內(nèi)部空間回到北極例5、電視機顯象管的偏轉(zhuǎn)線圈示意圖3111，此時電流方向如圖所示。試畫出線圈中心的磁場方向。答案豎直向下【能力訓(xùn)練】1首先發(fā)現(xiàn)電流產(chǎn)生磁場的科學(xué)家是C（A）牛頓（B）阿基米德（C）奧斯特（D）伏特2如圖3112所示,一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛過磁針的上方時,磁針的S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn),這一帶電粒子束可能是BCA向右飛行的正離子束B向左飛行的正離子束C向右飛行的負離子束D向左飛行的負離子束3關(guān)于磁感線的概念和性質(zhì)，以下說法中正確的是AA磁感線上各點的切線方向就是小磁針靜止時北極的指向B磁場中任意兩條磁感線有可能相交C鐵屑在磁場中的分布所形成的曲線就是實際存在的磁感線D磁感線總是從磁體的N極發(fā)出終止于磁體的S極4在圖3111中，已知下列各圖中的電流方向，請畫出相應(yīng)的磁感線。5不接觸的磁體間的相互作用力，是通過而發(fā)生的，發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的實驗是由物理學(xué)家完成的。磁場，奧斯特6如圖3112所示，可以自由轉(zhuǎn)動的小磁針靜止不動時，靠近螺線管的是小磁針的_極。若將小磁針放到螺線管內(nèi)部，小磁針指向與圖示位置時的指向相_（填“同”或“反”）。N、同7如圖3113所示通電螺線管，試標(biāo)出它的N、S極并在A螺線管內(nèi)部一點，B，C，D四點上各畫一小磁針，標(biāo)出當(dāng)它們平衡時，N極的指向。8如圖3114所示，一個電子做逆時針方向的圓周運動。請標(biāo)出圓心處產(chǎn)生的磁場方向及小磁針南極的轉(zhuǎn)動方向。9地球是一個大磁體（1）試在圖3115畫出地球磁場的磁感線大致分布圖，不考慮磁偏角（即認為磁軸和地軸重合）（2）19世紀20年代，以塞貝克（數(shù)學(xué)家）為代表的科學(xué)家已認識到溫度差會引起電流，安培考慮到地球自轉(zhuǎn)造成了太陽照射后正面與背面的溫度差，從而提出如下假設(shè)地球磁場是由地球的環(huán)形電流引起的，則該假設(shè)中的電流方向是（注磁子午線是地球磁場N極與S極在地球表面的連線）B（A）由西向東垂直磁午線（B）由東向西垂直磁子午線（C）由南向北沿磁子午線（D）由赤道向兩極沿磁子午線方向10很多礦藏資源都是共生的，也就是說好幾種礦物質(zhì)混合的一起，它們具有不同的磁性。利用這個特點，人們開發(fā)了磁選機，將混在一起的不同磁性的礦物質(zhì)分開，實現(xiàn)了磁性選礦，如圖3116為磁選機圖，試簡述其工作原理。不同成分礦物質(zhì)的不同磁性以及磁性強弱的差別，用磁鐵吸引這些物質(zhì)，那么它們所受到的吸引力就有所區(qū)別，就可以將他們分開來。二、磁感應(yīng)強度【要點導(dǎo)學(xué)】1、本節(jié)通過研究磁場對通電導(dǎo)線的作用力來定義磁感應(yīng)強度。本節(jié)中用控制變量的方法來研究磁場對通電導(dǎo)線的作用力，這是物理學(xué)研究的常用方法。通過學(xué)習(xí)應(yīng)正確理解磁感應(yīng)強度B的定義、單位、矢量性和決定因素。會用公式FBIL解答有關(guān)問題2、磁感應(yīng)強度將一小段通電直導(dǎo)線垂直磁場放置時，其受到的磁場力F與電流強度I成_、與導(dǎo)線的長度L成_，其中F/IL是與通電導(dǎo)線長度和電流強度都_的物理量，它反映了該處磁場的_，定義F/IL為該處的_其單位為_，方向為該點的磁感線的_,也是小磁針在該處靜止時N極的_。【范例精析】例1、一小段通電直導(dǎo)線放在空間某個區(qū)域中不受到安培作用，能否說導(dǎo)線所在的區(qū)域的磁感應(yīng)強度為零解析根據(jù)安培力的計算公式FBILSIN，導(dǎo)致安培力等于零的可能有兩種（1）該處的磁感應(yīng)強度為零；（2）導(dǎo)線與磁感線平行（00或1800），因此不能肯定該處的磁感應(yīng)強度一定為零拓展在電場中某點電荷不受電場力，可以肯定該點的電場強度等于零；磁場力比電場力復(fù)雜，通電導(dǎo)線與磁感線平行時是不受到安培力的，真是由于這一緣故，我們不能從安培力為零來推證磁感應(yīng)強度也一定為零例2、試比較電場強度的定義EF/Q和磁感應(yīng)強度的定義BF/IL有什么相似之處。解析電場強度和磁感應(yīng)強度都是按照比值法來定義的，它們都體現(xiàn)了比值與試探電荷（或一小段通電直導(dǎo)線）無關(guān)的本質(zhì)，比值的大小和方向完全有電場或磁場本身決定。拓展物理學(xué)中用比值法來定義的物理量很多，例如物質(zhì)的密度、物質(zhì)的比熱容、電容器的電容、導(dǎo)體的電阻等等，凡是用比值來定義的物理量遵循同樣的規(guī)律，比值與分子、分母所代表的物理量的具體大小無關(guān)，因此不能單純從數(shù)學(xué)角度來理解這些物理概念，如不能理解為電場強度E與試探電荷受到的電場力F成正比，與試探電荷的電量成反比?！灸芰τ?xùn)練】1關(guān)于磁感強度下列說法中正確的是（D）（A）由BF/IL知，磁場中某點的磁感強度的大小與IL的乘積成反比，與F成正比（B）無論I的方向如何都可由BF/IL求磁感強度的大小（C）磁場中某處磁感強度方向與通電導(dǎo)線在該處的安培力的方向相同（D）磁場中某點的磁感強度大小是由磁場本身因素決定的，而與有無檢驗電流無關(guān)2磁感應(yīng)強度單位是特斯拉，1特斯拉相當(dāng)于（A）A1KG/AS2B1KGM/AS2（C）1KGM2/S2D1KGM2/AS23關(guān)于磁感應(yīng)強度，下列說法正確的是（C）A磁感應(yīng)強度只是描述磁場的強弱的物理量B通電導(dǎo)線所受磁場力為零，該處磁感應(yīng)強度一定為零C通電導(dǎo)線所受磁場力為零，該處磁感應(yīng)強度不一定為零D放置在磁場中LM的導(dǎo)線，通過LA的電流，受到的力為1N時，該處磁感應(yīng)強度就是1T4一根導(dǎo)線長02M，通以3A的電流，在磁場中某處受到的最大的磁場力是6102N，則該處的磁感應(yīng)強度B的大小是_T如果該導(dǎo)線的長度和電流都減小一半，則該處的B的大小是_T1101，11015在赤道上，地球磁場磁感應(yīng)強度的大小是05104T，則沿東西方向、長為20M，通有由西向東30A電流的水平導(dǎo)線，受地磁場作用力的大小為_。3102N6如圖321所示，在一個盛稀硫酸的大容器中浮著一個軟木塞，在木塞中插入一片鋅片和銅片，它們的上部用一個小的銅線圈連起來，問在地磁場的作用下線圈將停在什么方向南北方向提示鋅片和銅片插入稀硫酸中，相當(dāng)于一個電池（化學(xué)中的原電池），對線圈通電，線圈相當(dāng)于一個地磁場中用下一個小磁針7電磁炮是一種理想的兵器，它的主要原理如圖322，1982年澳大利亞國立大學(xué)制成了能把22G的彈體（包括金屬桿EF的質(zhì)量）加速到10KM/S的電磁炮（常規(guī)炮彈速度約為2KM/S），若軌道寬2M，長100M，通過的電流為10A，則軌道間所加磁場的磁感應(yīng)強度為_T,磁場力的最大功率P_W（軌道摩擦不計）55T11107W三、幾種常見的磁場【要點導(dǎo)學(xué)】1、磁場的疊加磁感強度是矢量，空間某點的磁場的疊加遵循平行四邊形法則。2、安培分子電流假說安培的分子電流假說是用來解釋磁鐵為什么能產(chǎn)生磁場的，在這個假說中安培認為原子和分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部，存在一種_（也叫做分子電流），每一個_產(chǎn)生的磁場使物體微粒成為一個_，如圖331所示，利用這一假說可以很好地解釋磁化現(xiàn)象、溫度對磁性的影響。安培分子電流假說指出，磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由電荷的_產(chǎn)生的3、磁通量在勻強磁場中，如果有一個與磁感應(yīng)強度B垂直的平面，其面積為S，定義_為穿過這個平面的磁通量，單位是，簡稱，符號為。如果平面與磁感應(yīng)強度方向不垂直，如何計算穿過它的磁通量呢一種方法是考慮到磁感應(yīng)強度是矢量，可以分解為平行于平面的分量和垂直于平面的分量，如圖332所示，由于平行于平面的分量并不穿過平面，所以磁通量數(shù)值上等于垂直于平面的分量與面積的乘積，BSINSBSSIN。另一種方法是磁感應(yīng)強度不分解，將平面的面積做投影，磁通量數(shù)值上等于磁感應(yīng)強度與投影面積的乘積，BSBSSIN。不管用哪種方法來計算磁通量的值，必須保證BS中的磁感應(yīng)強度與平面垂直。4、磁通密度穿過單位面積的磁通量稱為磁通密度，根據(jù)這一定義，磁通密度與磁感應(yīng)強度數(shù)值上是等價的，即B_。磁感線越密處（磁通密度越大），磁場的磁感應(yīng)強度越大，磁感線越稀疏處，（磁通密度越?。艌龅拇鸥袘?yīng)強度越小?！痉独觥坷?、在紙面上有一個等邊三角形ABC，在B、C頂點處都通有相同電流的兩根長直導(dǎo)線，導(dǎo)線垂直于紙面放置，電流方向如圖333所示，每根通電導(dǎo)線在三角形的A點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B，則三角形A點的磁感應(yīng)強度大小為方向為若C點處的電流方向反向，則A點處的磁感應(yīng)強度大小為，方向為答案17B、水平向右，B、豎直向下例2、一根軟鐵棒被磁化是因為A軟鐵棒中產(chǎn)生了分子電流B軟鐵棒中分子電流取向雜亂無章C軟鐵棒中分子電流消失了D軟鐵棒中分子電流取向變得大致相同解析磁化結(jié)果是使材料中分子電流的取向大致相同，這是分子電流假說對于磁化現(xiàn)象的解釋，所以本題的正確選項是D拓展分子電流起源于原子核外的電子繞原子核運動而形成的環(huán)電流，因而任何材料中都存在分子電流，沒有外加磁場時，由于熱運動的緣故，分子電流取向是雜亂無章的，有了外加磁場，分子電流取向變得大致一致，從而使軟鐵產(chǎn)生了磁性【能力訓(xùn)練】1利用安培分子電流假說可以解釋下列哪些現(xiàn)象ADA永久磁鐵的磁場B直線電流的磁場C環(huán)形電流的磁場D軟鐵被磁化產(chǎn)生磁性2磁鐵在高溫下或者受到敲擊時會失去磁性，根據(jù)安培的分子電流假說，其原因是CA分子電流消失B分子電流的取向變得大致相同C分子電流的取向變得雜亂D分子電流的強度減弱3圖334是鐵棒甲與鐵棒乙內(nèi)部各分子電流取向的示意圖，甲棒內(nèi)部各分子電流取向是雜亂無章的，乙棒內(nèi)部各分子電流取向大致相同，則下面說法正確的是CA兩棒均顯磁性B兩棒均不顯磁性C甲棒不顯磁性，乙棒顯磁性D甲棒顯磁性，乙棒不顯磁性4如圖335所示，兩個同心放置的共面金屬圓環(huán)A和B，一條形磁鐵穿過圓心且與環(huán)面垂直，用穿過兩環(huán)的磁通量A和B大小關(guān)系為BAABCABD無法比較5一平面線圈用細桿懸于P點，開始時細桿處于水平位置，釋放后讓它在如圖336所示的勻強磁場中運動已知線圈平面始終與紙面垂直，當(dāng)線圈第一次通過位置B和位置C的過程中，下列對磁通量變化判斷正確的是CA一直變大B一直變小C先變大后變小D先變小后變大6如圖337所示,兩根平行的直導(dǎo)線,通以大小相等、方向相反的電流，下列說法中正確的是CA兩根導(dǎo)線之間不存在磁場B兩根導(dǎo)線之外不存在磁場C兩根導(dǎo)線之間存在磁場,方向垂直紙面向里D兩根導(dǎo)線之間存在磁場,方向垂直紙面向外7在B048T的勻強磁場中,有一個長為L1020M,寬為L2010M的矩形線圈,求下列情形通過線圈的磁通量1線圈平面與磁感方向平行；2線圈平面與磁感方向垂直；3線圈平面與磁感方向成60O角；4若題（3）中線圈的匝數(shù)為100匝,結(jié)果又如何0，96103WB48103WB，48103WB8在一個平面內(nèi)有6根彼此絕緣的通電直導(dǎo)線，電流方向如圖338所示，各導(dǎo)線的電流大小相等，、4個區(qū)域的面積相等，則垂直紙面指向紙內(nèi)磁通量最大的區(qū)域是_，垂直紙面指向紙外磁通量最大的區(qū)域是_，9如圖339所示，勻強磁場的磁感強度B20T，方向沿Z軸正方向，且AB40CM，BC30CM，AE50CM，求通過面積S1ABCD、S2BEFC、S3AEFD的磁通量1、2、3分別是、0，018WB，018WB四、磁場對通電導(dǎo)線的作用力【要點導(dǎo)學(xué)】1、本節(jié)通過控制變量的方法探究安培力的方向，得出左手定則，通過磁感應(yīng)強度的定義得出安培力的計算公式，進而拓展到磁場對通電線圈的作用效果，使大家認識磁電式電流表的工作原理。通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，應(yīng)會用公式FBIL解答有關(guān)問題、知道左手定則的內(nèi)容，并會用它解答有關(guān)問題，知道磁電式電流表的工作原理。2、安培力的方向（左手定則）當(dāng)磁場與電流垂直時，安培力、磁場、電流構(gòu)成如圖341的三維直角坐標(biāo)系當(dāng)磁場方向與電流方向不垂直時，安培力、磁場的垂直分量、電流構(gòu)成如圖所示的三維直角坐標(biāo)系盡管磁場與電流方向可以不垂直，但安培力肯總是直于電流方向、同時也垂直于磁場方向，即垂直于_方向和_方向所構(gòu)成的平面3、安培力的大小在勻強磁場中，通電導(dǎo)線受到的安培力的計算公式為_非勻強磁場可以看成是很多個大小、方向不同的勻強磁場的組合，通電導(dǎo)線在非勻強磁場中受到的安培力，是每一小段受到的安培力的合力4、磁電式電流表在磁電式電流表中，極靴和鐵質(zhì)圓柱之間構(gòu)成一個特殊的磁場分布，磁場方向沿著_，電流通過電流表的矩形線圈時，線圈的兩條邊線始終與磁感應(yīng)強度方向垂直，受到大恒定的安培力，安培力將促使線圈繞軸轉(zhuǎn)動，同時螺旋彈簧被收緊，將產(chǎn)生一個_的轉(zhuǎn)動效果，當(dāng)兩種轉(zhuǎn)動效果抵消時，指針會指在一個相應(yīng)的位置，從而指示出電流值。電流表的靈敏度很高，是指通過很小的電流時，指針就可以偏轉(zhuǎn)較大的角度。在使用電流表時，允許通過的電流一般都很小，使用時應(yīng)該特別注意?！痉独觥坷?、試用電流的磁場及磁場對電流的作用力的原理，證明通有同向電流的導(dǎo)線相互吸引，通有異向電流的導(dǎo)線相互推斥力解析如圖342所示，研究A對B的磁場力（1）根據(jù)安培定則畫出電流A在導(dǎo)線B處產(chǎn)生的磁場分布圖；（2）根據(jù)左手定則可知通電導(dǎo)線B受到的磁場力是向左的；（3）根據(jù)牛頓第三定律，可知通電導(dǎo)線A受到的磁場力是向左的，即通有同向電流的平行導(dǎo)線相互吸引同理可得通有異向電流的平行導(dǎo)線是相互推斥的拓展兩根平行的通電導(dǎo)線之間有力的作用，這是實驗所證明的結(jié)論，通電導(dǎo)線之間的作用力是通過磁場相互作用的有些同學(xué)在研究兩根導(dǎo)線之間的相互作用力時，同時畫出兩根導(dǎo)線在空間產(chǎn)生的磁場是沒有必要的，也是思路不清的表現(xiàn)，兩根導(dǎo)線之間的作用是通過各自的磁場對另一方作用的，不是兩個磁場的相互作用。例2、如圖343所示，質(zhì)量為M的導(dǎo)體棒AB靜止在水平導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬度為L，已知電源的電動勢為E，內(nèi)阻為R，導(dǎo)體棒的電阻為R，其余接觸電阻不計，磁場方向垂直導(dǎo)體棒斜向上與水平面的夾角為，磁感應(yīng)強度為B，求軌道對導(dǎo)體棒的支持力和摩擦力解析涉及安培力時的物體的平衡問題，通過對通電棒的受力分析，根據(jù)共點力平衡方程求解棒的受力分析圖如圖344所示由閉合電路歐姆定律IE/RR由安培力公式FBIL由共點力平衡條件FSINFNFCOSMG整理得FEBLSIN/RRNMGEBLCOS/ER拓展本題是有關(guān)安培力的典型問題，必須作好受力分析圖，原題給出的是立體圖是很難進行受力分析，應(yīng)畫出投影圖，養(yǎng)成良好的受力習(xí)慣是能力培養(yǎng)過程中的一個重要環(huán)節(jié)【能力訓(xùn)練】1關(guān)于安培力的說法中正確的是（C）A通電導(dǎo)線在磁場中一定受安培力的作用B安培力的大小與磁感應(yīng)強度成正比，與電流成正比，而與其他量無關(guān)C安培力的方向總是垂直于磁場和通電導(dǎo)線所構(gòu)成的平面D安培力的方向不一定垂直于通電直導(dǎo)線2下圖所示的四種情況，通電導(dǎo)體均置于勻強磁場中，其中通電導(dǎo)線不受安培力的是（C）3如圖345所示，一根質(zhì)量為M的金屬棒AC用軟線懸掛在磁感強度為B的勻強磁場中，通入AC方向的電流時，懸線張力不為零，欲使懸線張力為零，可以采用的辦法是（AD）A、不改變電流和磁場方向，適當(dāng)增大電流B、只改變電流方向，并適當(dāng)減小電流C、不改變磁場和電流方向，適當(dāng)減小磁感強度D、同時改變磁場方向，并適當(dāng)增大磁感強度4一根長直導(dǎo)線穿過載流金屬環(huán)中心且垂直與金屬環(huán)的平面，導(dǎo)線和環(huán)中的電流方向如圖346所示，那么金屬環(huán)受的力（A）A等于零B沿著環(huán)半徑向外C向左D向右5如上左3圖所示，一位于XY平面內(nèi)的矩形通電線圈只能繞OX軸轉(zhuǎn)動，線圈的四個邊分別與X、Y軸平行，線圈中電流方向如圖，當(dāng)空間加上如下所述的哪種磁場時，線圈會轉(zhuǎn)動起來（B）A方向沿X軸的恒定磁場B方向沿Y軸的恒定磁場C方向沿Z軸的恒定磁場D方向沿Z軸的變化磁場6如圖347所示的天平可用來測定磁感應(yīng)強度B天平的右臂下面掛有一個矩形線圈，寬為L，共N匝，線圈的下部懸在勻強磁場中，磁場方向垂直紙面當(dāng)線圈中通有電流I方向如圖時，在天平左、右兩邊加上質(zhì)量各為M、M的砝碼，天平平衡當(dāng)電流反向大小不變時，右邊再加上質(zhì)量為M的砝碼后，天平重新平衡由此可知（B）A、B方向垂直紙面向里，大小為MMG/NILB、B的方向垂直紙面向里，大小為MG/2NILC、B的方向垂直紙面向外，大小為MMG/NILD、B的方向垂直紙面向外，大小為MG/2NIL7如圖348所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向外的電流，則（A）A、磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用B、磁鐵對桌面壓力減小，受到桌面的摩擦力作用C、磁鐵對桌面壓力增大，不受桌面的摩擦力作用D、磁鐵對桌面壓力增大，受到桌面的摩擦力作用8在磁感應(yīng)強度B03T的勻強磁場中，放置一根長10CM的直導(dǎo)線，導(dǎo)線中通過I2A的電流求以下情況，導(dǎo)線所受的安培力1導(dǎo)線和磁場方向垂直；2導(dǎo)線和磁場方向的夾角為30；3導(dǎo)線和磁場方向平行0060N0030N09在兩個傾角均為的光滑斜面上，放有一個相同的金屬棒，分別通以電流I1和I2，磁場的磁感應(yīng)強度大小相同，方向如圖349中A、B所示，兩金屬棒均處于平衡狀態(tài)，則兩種情況下的電流強度的比值I1I2為多少COS10如圖3410所示，兩根平行放置的長直導(dǎo)線A和B載有大小相同、方向相反的電流，A受到的磁場力大小為F1當(dāng)加入一與導(dǎo)線所在平面垂直的勻強磁場后，A受到磁場力大小變?yōu)镕2，則此時B受到的磁場力大小變?yōu)椋ˋ）A、F2B、F1F2C、F1F2D、2F1F211如圖3411所示，長為L的導(dǎo)線AB放在相互平行的金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬度為D，通過的電流為I，垂直于紙面的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，則AB所受的磁場力的大小為（C）ABILBBIDCOSCBID/SINDBIDSIN12應(yīng)用通電導(dǎo)線在磁場中受力的原理，可以制成靈敏的電流天平。用電流天平可以測出通電導(dǎo)線在勻強磁場中受力大小，從而求出磁感應(yīng)強度。整個裝置如圖3412甲所示，它的橫臂（圖3412乙）能繞通過點和的軸自由轉(zhuǎn)動。軸的左右兩側(cè)臂長相等。在軸的一側(cè)，沿著橫臂的邊沿固定一條U形絕緣導(dǎo)線，這樣在天平的一端就有了一段短直線CD，它的長度是L。天平的另一端可以懸砝碼或金屬絲等輕小物體。調(diào)整天平使它平衡，把有U形導(dǎo)線的一端放入待測的磁場中，如圖3413所示，然后給U形導(dǎo)線通電，如果磁場方向和U形導(dǎo)線中的電流方向如圖所示，CD段導(dǎo)線就受到一個向下的安培力，天平因而傾斜，在天平的另一端加上適當(dāng)?shù)捻来a，使天平恢復(fù)平衡，設(shè)待測的磁感應(yīng)強度是B，U形導(dǎo)線中通過的電流強度為I，砝碼的質(zhì)量為M，試求出待測的磁感應(yīng)強度。MG/IL五、磁場對運動電荷的作用【要點導(dǎo)學(xué)】1、本節(jié)學(xué)習(xí)磁場對運動電荷的作用力（洛倫茲力），通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，應(yīng)知道洛倫茲力是安培力的微觀表現(xiàn)，會推導(dǎo)公式FQVB，并會用此公式解答有關(guān)問題，會用左手定則解答有關(guān)帶電粒子在磁場中受力方向的問題，知道電視機顯象管的工作原理。2、洛倫茲力的方向和確定安培力的方向一樣，確定洛倫茲力的方向也可以用左手定則由于電流方向規(guī)定為_定向移動的方向，所以用左手定則判斷洛倫茲力方向時，四指應(yīng)該指向_運動的方向磁場可以和電荷的運動速度方向不垂直，但洛倫茲力一定既垂直于電荷的速度方向，又垂直于磁感應(yīng)強度方向，即垂直于速度方向和磁感應(yīng)強度方向所構(gòu)成的_。3、計算洛倫茲力的公式如果電流方向與磁場方向不垂直，設(shè)磁場與電流方向的夾角等于，洛倫茲力公式為_，它表示電荷的運動方向與磁場方向在一條直線上，電荷將_磁場的作用力；當(dāng)電荷的運動方向與磁場方向垂直時，電荷受到的磁場力最大等于_。4洛倫茲力與電場力的對比電荷在電場中就會受到電場力，其大小等于_，和電荷是否運動_磁場對靜止的電荷_作用力，對運動的電荷也_有作用力，只有對運動方向與磁感應(yīng)強度方向_的電荷才有作用力電場力移動電荷時，必然伴隨著_做功，涉及到_與其它形式的能的轉(zhuǎn)化洛倫茲力移動電荷時，對電荷_做功5、電視機顯象管的工作原理電視機顯象管中的電子偏轉(zhuǎn)是利用了_。產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)電場的線圈稱為_。6、動量是矢量，大小為質(zhì)量與速率的乘積，方向為速度方向?！痉独觥坷?、一個長螺線管中通有恒定直流電，把一個帶電粒子（不計粒子重力）沿著管軸線射入管中，粒子在管中做什么運動解析通電螺管內(nèi)部的磁場是沿管軸線的，如圖351所示，即帶電粒子的速度方向與磁感線在同一直線上（速度與磁感應(yīng)強度方向之間的夾角等于00或1800），所以粒子將不受洛倫茲力，又不計粒子的重力，所以粒子將勻速直線穿過磁場區(qū)域拓展磁場對靜止的電荷無相互作用力，對運動的電荷也不一定有作用力，只有當(dāng)電荷的運動方向與磁感應(yīng)強度方向不在一直線上時才有洛倫茲力作用如果螺線管中通交變電流，電子如何運動例2、如圖352所示，一陰極射線管，左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導(dǎo)線AB時，發(fā)現(xiàn)射線的徑跡向彎曲，則（）A導(dǎo)線中的電流從A到BB導(dǎo)線中的電流從B到AC若要使電子束的徑跡向上彎曲，可以改變AB中的電流方向來實現(xiàn)D電子束的徑跡與AB中的電流方向無關(guān)解析電子在通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場中運動，無論直導(dǎo)線中的電流方向如何，電子的運動速度都是和磁感應(yīng)強度的方向是垂直的根據(jù)左手定則，由于是負電荷，四指應(yīng)指向左方，根據(jù)電子的偏轉(zhuǎn)方向可以確定磁感應(yīng)強度的方向為垂直紙面向里根據(jù)安培定則，導(dǎo)線中的電流方向為B到A如果導(dǎo)線中的電流方向相反，則其產(chǎn)生磁場方向也相反，會影響到電子的偏轉(zhuǎn)方向，所以本題的正確選項是BC拓展本題運動電荷帶負電，所以四指應(yīng)指向其運動速度方向的反方向磁感應(yīng)強度方向、粒子的速度方向中任意一個反向，都會導(dǎo)致洛倫茲力反向，如果兩個都反向，則洛倫茲力方向保持不變例3、如圖353所示，質(zhì)量為M，帶電量為Q的小球，在傾角為的光滑斜面上由靜止開始下滑，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向外，若帶電小球下滑后某個時刻對斜面的壓力恰好為零，問（1）小球帶電性質(zhì)如何（2）此時小球下滑的速度和位移分別是多大解析（1）小球沿斜面下滑，要對斜面的壓力為零，說明其受到的洛倫茲力應(yīng)垂直斜面向上，根據(jù)左右定則，四指應(yīng)與小球運動方向一致，所以小球帶正電（2）當(dāng)小球?qū)π泵鎵毫榱銜r，有MGCOSBQV得小球此時的速度為VMGCOS/BQ由于小球沿斜面方向做勻加速運動，加速度為AGSIN由勻加速運動的位移公式V22AX得XM2GCOS2/2B2Q2SIN拓展小球在運動過程中只有重力做功，機械能是守恒的，隨著速度的增加，洛倫茲力隨之增大，是一個變力，但是小球在斜面方向上的合力是恒力，所以小球做勻加速運動，故本題可以用勻變速運動來處理；當(dāng)速度達到一定值時，小球?qū)π泵娴膲毫榱?，以后小球?qū)㈦x開斜面在空中運動，所以本題的位移是小球在斜面運動的最大位移【能力訓(xùn)練】1關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力F、磁感應(yīng)強度B和粒子速度V三者方向之間的關(guān)系，下列說法正確的是B（A）F、B、V三者必定均相互垂直（B）F必定垂直于B、V，但B不一定垂直V（C）B必定垂直于F、V，但F不一定垂直于V（D）V必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B2如圖354所示是磁場B、負電荷速度V和磁場對運動電荷作用力F三者方向的相互關(guān)系圖，其中正確的是（B、F和V兩兩垂直）ABC3電子射入只存在磁場的空間區(qū)域后AB（A）動能不可能變化（B）動量一定變化（C）能作勻速直線運動（D）一定作勻變速直線運動4如圖355所示，絕緣劈兩斜面光滑且足夠長，它們的傾角分別為、（TB5電子以4106MS的速率垂直射入磁感應(yīng)強度05T的勻強磁場中，受到的磁場力為_N如果電子射入磁場時速度V與B的方向間的夾角是180，則電子受的磁場力為_N321013，06氫核和氘核以相同的動量垂直射入同一勻強磁場中，它們所受洛侖茲力大小之比為_217如圖356所示，虛線框內(nèi)空間中同時存在著勻強電場和勻強磁場，勻強電場的電力線豎直向上，電場強度E6104伏/米，勻強磁場的磁力線未在圖中畫出一帶正電的粒子按圖示方向垂直進入虛線框空間中，速度V2105米/秒如要求帶電粒子在虛線框空間做勻速運動，磁場中磁感線的方向如何磁感應(yīng)強度大小多大帶電粒子所受重力忽略不計垂直低面向外、03特8如圖357所示，在豎直平面內(nèi)有一個正交的勻強電場和勻強磁場磁感應(yīng)強度為1T，電場強度為173NC一個帶正電的微粒，Q2106C，質(zhì)量M2106KG，在這正交的電場和磁場內(nèi)恰好做勻速直線運動，則帶電粒子運動的速度大小多大方向如何20M/S，與電場強度成60斜向上9在圖358中虛線所圍的區(qū)域內(nèi)，存在電場強度為E的勻強電場和磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，已知從左方水平射入的電子，穿過這個區(qū)域時未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，設(shè)重力可以忽略不計，則在這區(qū)域中的E和B的方向可能是ABC（A）E和B都沿水平方向，并與電子運動的方向相同（B）E和B都沿水平方向，并與電子運動的方向相反（C）E豎直向上，B垂直紙面向外（D）豎直向上，B垂直紙面向里六、帶電粒子在勻強磁場中的運動【要點導(dǎo)學(xué)】1、本節(jié)學(xué)習(xí)帶電粒子垂直進入勻強磁場時的運動規(guī)律，應(yīng)學(xué)會推導(dǎo)帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑公式、周期公式，并會用它們解答有關(guān)問題。質(zhì)譜儀是帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動的應(yīng)用實例，它可以用來測定粒子的比荷。課本介紹了回旋加速器，通過學(xué)習(xí)應(yīng)了解回它的基本構(gòu)造和加速原理，知道加速器的基本用途。2、帶電粒子以垂直于磁場的速度進入磁場時，根據(jù)左定則粒子所受的洛倫茲力既垂直于_方向、又垂直于_方向，即洛倫茲力垂直于速度方向、磁感應(yīng)強度方向所構(gòu)成的平面，沒有任何力驅(qū)使粒子離開洛倫茲力和速度構(gòu)成的平面又因為洛倫茲力對帶電粒子不做功，根據(jù)動能定理，粒子的動能不變，即速度大小不變，洛倫茲力僅在不斷改變粒子的速度_，粒子做半徑公式為_,周期為_的勻速圓周運動。3、粒子的_之比叫做比荷，比荷是帶電粒子的一種基本屬性，質(zhì)譜儀是測定帶電粒子比荷的重要儀器，利用質(zhì)譜儀可以精確測定某種元素的原子量，區(qū)分同位素4、回旋加速器原理（1）由于_原因，D形金屬扁盒內(nèi)沒有電場，粒子在D形金屬扁盒內(nèi)運動時不能獲得加速，僅在磁場力作用下做_運動，周期為_（2）兩個D形金屬扁盒縫隙中存在交變的電場，只要保證粒子每次進入電場時，都是加速電場，粒子就能獲得加速粒子在磁場中轉(zhuǎn)過半圈的時間為圓周運動的半周期，這就要求交流電經(jīng)過這段時間就要改變方向一次，盡管粒子的速度越來越大，但粒子的運動周期與速度_，不計粒子通過縫隙所需要的時間，只要滿足交流電的周期與粒子作圓周運動的周期_，粒子就能不斷地獲得加速D形金屬扁盒的半徑為R，根據(jù)BQVMV2/R，粒子飛出加速器時的動能為EKMV2/2B2R2Q2/2M，它與加速電壓U無關(guān)?！痉独觥坷?、有一圓形邊界的勻強磁場區(qū)域，一束質(zhì)子流以不同的速率，由圓周上的同一點，沿半徑方向射入磁場，質(zhì)子在磁場中（）路程長的運動時間長B速率小的運動時間短C偏轉(zhuǎn)角度大的運動時間長D運動的時間有可能無限長解析質(zhì)子在圓形磁場中走過一段圓弧后離開圓形磁場區(qū)域，如圖361所示，由幾何關(guān)系可知ABO四點共圓，TANR/RBQR/MV，質(zhì)子在磁場中運動的時間為T2T/2T/,由于周期不變，所以在磁場中的運動時間與成正比當(dāng)質(zhì)子的速度較小時，對應(yīng)的較大，即運動時間較長；粒子偏轉(zhuǎn)角度大時對應(yīng)的運動時間也長，由于質(zhì)子最終將離開圓形磁場，所以在磁場中運動的時間不可能無限長，本題的正確選項是C拓展粒子在圓形磁場中的運動時間到底由什么因素決定應(yīng)養(yǎng)成配圖分析的習(xí)慣、推導(dǎo)粒子在磁場中運動時間的決定因素，在這個基礎(chǔ)上再對各個選項作出判斷。例2、粒子和氘核垂直于磁感線方向進入同一勻強磁場中，它們作勻速圓周運動的半徑相同，其原因可能是它們（）A進入磁場的初速度相同B進入磁場的初動能相同C入磁場的初動量相同D進入磁場前均由靜止起經(jīng)同一電場加速解析根據(jù)BQVMV2/R得半徑公式為RMV/BQP/QB2MEK1/2/QB，如果V相同，則RM/Q，粒子和氘核的荷質(zhì)比是相同的，所以R相同，答案A是正確的；如果初動能相同，則RM1/2/Q，由于粒子和氘核的Q2/M不相同，所以R不相同，答案B是錯誤的；如果初動量相同，則RQ，由于粒子和氘核的電量不相同，所以R不相同，答案C是錯誤的；當(dāng)進入磁場前均由靜止起經(jīng)同一電場加速時，R2MEK1/2/QB2MU/Q1/2/BM/Q1/2，顯然R相同本題的正確選項是AD拓展本題涉及的知識有動能、動量、粒子的比荷、帶電粒子在電場中的加速等，涉及的運算技能主