1、磁場(chǎng)基本性質(zhì)基礎(chǔ) 知識(shí)一、磁場(chǎng)1、磁場(chǎng)：磁場(chǎng)是存在于磁體、運(yùn)動(dòng)電荷周?chē)囊环N物質(zhì)它的基本特性是：對(duì)處于其中的磁體、電流、運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用2、磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：所有的磁現(xiàn)象都可歸結(jié)為運(yùn)動(dòng)電荷之間通過(guò)磁場(chǎng)而發(fā)生的相互作用二、磁感線為了描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與方向，人們想象在磁場(chǎng)中畫(huà)出的一組有方向的曲線1疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱2每一點(diǎn)切線方向表示該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向，也就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向3是閉合的曲線，在磁體外部由N 極至 S 極，在磁體的內(nèi)部由S 極至 N 極磁線不相切不相交。4勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線平行且距離相等沒(méi)有畫(huà)出磁感線的地方不一定沒(méi)有磁場(chǎng)5安培定則：姆指指向電流方向，四指指向磁場(chǎng)的方向注意這里的磁感線是一個(gè)個(gè)

2、同心圓，每點(diǎn)磁場(chǎng)方向是在該點(diǎn)切線方向·* 熟記常用的幾種磁場(chǎng)的磁感線：【例1】根據(jù)安培假說(shuō)的物理思想：磁場(chǎng)來(lái)源于運(yùn)動(dòng)電荷如果用這種思想解釋地球磁場(chǎng)的形成，根據(jù)地球上空并無(wú)相對(duì)地球定向移動(dòng)的電荷的事實(shí)那么由此推斷，地球總體上應(yīng)該是：（ A）A. 帶負(fù)電 ;B. 帶正電 ;C.不帶電 ;D. 不能確定解析 : 因在地球的內(nèi)部地磁場(chǎng)從地球北極指向地球的南極，根據(jù)右手螺旋定則可判斷出地球表現(xiàn)環(huán)形電流的方向應(yīng)從東到西，而地球是從西向東自轉(zhuǎn)，所以只有地球表面帶負(fù)電荷才能形成上述電流，故選A.三、磁感應(yīng)強(qiáng)度1磁場(chǎng)的最基本的性質(zhì)是對(duì)放入其中的電流或磁極有力的作用，電流垂直于磁場(chǎng)時(shí)受磁場(chǎng)力最大，電流與

3、磁場(chǎng)方向平行時(shí)，磁場(chǎng)力為零。2在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力F 跟電流強(qiáng)度I 和導(dǎo)線長(zhǎng)度l的乘積Il 的比值，叫做通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量是矢量大?。?B=F/Il （電流方向與磁感線垂直時(shí)的公式） 方向：左手定則：是磁感線的切線方向；是小磁針N 極受力方向；是小磁針靜止時(shí)N 極的指向不是導(dǎo)線受力方向；不是正電荷受力方向；也不是電流方向 單位：牛 /安米，也叫特斯拉，國(guó)際單位制單位符號(hào)T 點(diǎn)定 B 定：就是說(shuō)磁場(chǎng)中某一點(diǎn)定了，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向都是定值 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度處處相等磁場(chǎng)的疊加:空間某點(diǎn)如果同時(shí)存在兩個(gè)以上電流或磁體激發(fā)的磁場(chǎng),則該點(diǎn)

4、的磁感應(yīng)強(qiáng)度是各電流或磁體在該點(diǎn)激發(fā)的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和,滿足矢量運(yùn)算法則.1第頁(yè)【例 2】如圖所示，正四棱柱 abed 一 a'b'c'd' 的中心軸線 00' 處有一無(wú)限長(zhǎng)的載流直導(dǎo)線，對(duì)該電流的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法中正確的是（ AC ）A. 同一條側(cè)棱上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都相等B. 四條側(cè)棱上的磁感應(yīng)強(qiáng)度都相同C.在直線 ab 上，從a 到 b ，磁感應(yīng)強(qiáng)度是先增大后減小D. 棱柱內(nèi)任一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度比棱柱側(cè)面上所有點(diǎn)都大解析 : 因通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)分布規(guī)律是B 1/r ，故 A,C 正確， D 錯(cuò)誤四條側(cè)棱上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，但不同側(cè)棱上的點(diǎn)的

5、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不同，故B 錯(cuò)誤【例 3】如圖所示，兩根導(dǎo)線a、 b 中電流強(qiáng)度相同方向如圖所示，則離兩導(dǎo)線等距離的P 點(diǎn)，磁場(chǎng)方向如何？解析 ：由 P 點(diǎn)分別向a 、 b 作連線Pa 、 Pb然后過(guò)P 點(diǎn)分別做Pa 、 Pb 垂線，根據(jù)安培定則知這兩條垂線用PM 、 PN 就是兩導(dǎo)線中電流在P 點(diǎn)產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，兩導(dǎo)線中的電流在P 處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同，然后按照矢量的合成法則就可知道合磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向豎直向上，如圖所示，這也就是該處磁場(chǎng)的方向答案：豎直向上【例 4】六根導(dǎo)線互相絕緣，所通電流都是I ，排成如圖10 一 5 所示的形狀，區(qū)域A 、B、C、 D 均為相等的正方形，則平均

6、磁感應(yīng)強(qiáng)度最大的區(qū)域是哪些區(qū)域？該區(qū)域的磁場(chǎng)方向如何？解析 ：由于電流相同，方格對(duì)稱，從每方格中心處的磁場(chǎng)來(lái)定性比較即可，如I 1 在任方格中產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，方向由安培定則可知是向里，在 A 、 D 方格內(nèi)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B / ，方向仍向里，把各自導(dǎo)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度及方向均畫(huà)在四個(gè)方格中，可以看出在 B 、D 區(qū)域內(nèi)方向向里的磁場(chǎng)與方向向外的磁場(chǎng)等同，疊加后磁場(chǎng)削弱答案 ：在 A、 C 區(qū)域平均磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，在A 區(qū)磁場(chǎng)方向向里 C 區(qū)磁場(chǎng)方向向外【例 5】一小段通電直導(dǎo)線長(zhǎng)1cm ，電流強(qiáng)度為5A ，把它放入磁場(chǎng)中某點(diǎn)時(shí)所受磁場(chǎng)力大小為0 1N ，則該點(diǎn)的磁感強(qiáng)度為（）AB

7、2T； BB 2T；C、 B 2T ； D以上三種情況均有可能解析：由 B F/IL可知 F/IL 2 （ T ）當(dāng)小段直導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)B 時(shí)，受力最大，因而此時(shí)可能導(dǎo)線與B 不垂直， 即 Bsin 2T，因而 B 2T 。說(shuō)明 ：B 的定義式 B F/IL 中要求 B 與 IL 垂直，若不垂直且兩者間夾角為 ，則 IL 在與 B 垂直方向分上的分量即 ILsin ，因而 B=F/ILsin ，所以 F/IL=Bsin 則 B F/IL ?！纠?6】如圖所示，一根通電直導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在以導(dǎo)線為圓心，半徑為 r 的圓周上有a,b,c,d 四個(gè)點(diǎn)， 若 a 點(diǎn)的實(shí)際磁感

8、·c應(yīng)強(qiáng)度為 0 ，則下列說(shuō)法中正確的是（AC ）A. 直導(dǎo)線中電流方向是垂直紙面向里的B.C 點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度也為0·b·d B0C. d 點(diǎn)實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為2T ，方向斜向下，與B 夾角為 45D. 以上均不正確·a解析 : 題中的磁場(chǎng)是由直導(dǎo)線電流的磁場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)共同形成的，磁場(chǎng)中任一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)為兩磁場(chǎng)分別產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和a 處磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，說(shuō)明直線電流在該處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與勻強(qiáng)磁場(chǎng)B 的大小相等、方向相反，可得直導(dǎo)線中電流方向應(yīng)是垂直紙面向里在圓周上任一點(diǎn)，由直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B 1T ，方向沿圓周切線方向，可

9、知C 點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 2T ，方向向右 .d 點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 2T，方向與 B 成 45 0 斜向右下方四、磁通量與磁通密度1磁通量 ：穿過(guò)某一面積磁力線條數(shù)，是標(biāo)量2磁通密度B ：垂直磁場(chǎng)方向穿過(guò)單位面積磁力線條數(shù)，即磁感應(yīng)強(qiáng)度，是矢量3二者關(guān)系： B /S （當(dāng) B 與面垂直時(shí)） ， BScos ， Scos 為面積垂直于 B 方向上的投影， 是 B 與 S 法線的夾角2第頁(yè)【例 7】如圖所示，A 為通電線圈，電流方向如圖所示，B 、C 為與 A 在同一平面內(nèi)的兩同心圓， B、 C 分別為通過(guò)兩圓面的磁通量的大小，下述判斷中正確的是（）A 穿過(guò)兩圓面的磁通方向是垂直紙面向外B

10、穿過(guò)兩圓面的磁通方向是垂直紙面向里C B CD B C解析 ：由安培定則判斷，凡是垂直紙面向外的磁感線都集中在是線圈內(nèi)，因磁感線是閉合曲線，則必有相應(yīng)條數(shù)的磁感線垂直紙面向里，這些磁總線分布在線圈是外，所以B、C 兩圓面都有垂直紙面向里和向外的磁感線穿過(guò)，垂直紙面向外磁感線條數(shù)相同，垂直紙面向里的磁感線條數(shù)不同，B 圓面較少，c 圓面較多，但都比垂直向外的少，所以B 、 C 磁通方向應(yīng)垂直紙面向外，B C，所以A、 C 正確分析磁通時(shí)要注意磁感線是閉合曲線的特點(diǎn)和正反兩方向磁總線條數(shù)的多少，不能認(rèn)為面積大的磁通就大答案：AC規(guī)律方法1.磁通量的計(jì)算【例 8】如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B 2

11、0T ，指向 x 軸的正方向，且 ab=40cm ， bc=30cm ，ae=50cm ，求通過(guò)面積 Sl （ abcd ）、 S2 （ befc ）和 S3 （ aefd ）的磁通量 1、 2 、 3 分別是多少？解析 ：根據(jù) =BS 垂，且式中 S 垂 就是各面積在垂直于 B 的 yx 平面上投影的大小，所以各面積的磁通量分別為 1=BS 12 0× 40 × 30 × 10 4 0 24 Wb ； 2=0 3 1=BS 1 2 0 ×40 × 30 ×10 40 24 Wb答案： 1 0 24 Wb ， 2 0， 3 0 24

12、Wb【例 9】如圖4 所示，一水平放置的矩形閉合線圈abcd 在細(xì)長(zhǎng)磁鐵N 極附近下落，保持 bc 邊在紙外， ad 邊在紙內(nèi)，由圖中的位置經(jīng)過(guò)位置到位置，且位置和都很靠近位置，在這個(gè)過(guò)程中，線圈中的磁通量A 是增加的；B是減少的C先增加，后減少；D先減少，后增加解析：要知道線圈在下落過(guò)程中磁通量的變化情況，就必須知道條形磁鐵在磁極附近磁感線的分布情況條形磁鐵在N極附近的分布情況如圖所示，由圖可知線圈中磁通量是先減少，后增加D 選項(xiàng)正確點(diǎn)評(píng)：要知道一個(gè)面上磁通量，在面積不變的條件下，也必須知道磁場(chǎng)的磁感線的分布情況因此，牢記條形磁鐵、蹄形磁鐵、通電直導(dǎo)線、通電螺線管和通電圓環(huán)等磁場(chǎng)中磁感線的分

13、布情況在電磁學(xué)中是很必要的【例 10 】如圖所示邊長(zhǎng)為100cm 的正方形閉合線圈置于磁場(chǎng)中，線圈AB 、 CD 兩邊中點(diǎn)連線OO/的左右兩側(cè)分別存在方向相同、磁感強(qiáng)度大小各為B10 6T ， B 2=04T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。若從0上往下看，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)37 時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量改變了多少？ 1 B1 ×S/2 B2× S/2 （ 06× 1/2 0 4× 1/2 ） Wb=0 5Wb/0當(dāng)線圈繞OO 軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)37 后，（見(jiàn)圖中虛線位置）： 2 B1 ×Sn /2 B2 × Sn/2 B1 × Scos37 0 /2 B2

14、× Scos37 0 /2 0 4Wb磁通量變化量 = 2 1（ 0 4 0 5） Wb= 0 1Wb所以線圈轉(zhuǎn)過(guò)37 0 后。穿過(guò)線圈的磁通量減少了0 1Wb 2.磁場(chǎng)基本性質(zhì)的應(yīng)用【例 11 】從太陽(yáng)或其他星體上放射出的宇宙射線中含有高能帶電粒子，若到達(dá)地球，對(duì)地球上的生命將帶來(lái)危害對(duì)于地磁場(chǎng)對(duì)宇宙射線有無(wú)阻擋作用的下列說(shuō)法中，正確的是（B）A. 地磁場(chǎng)對(duì)直射地球的宇宙射線的阻擋作用在南北兩極最強(qiáng)，赤道附近最弱B. 地磁場(chǎng)對(duì)直射地球的宇宙射線的阻擋作用在赤道附近最強(qiáng)，南北兩極最弱C. 地磁場(chǎng)對(duì)宇宙射線的阻擋作用各處相同D. 地磁場(chǎng)對(duì)宇宙射線無(wú)阻擋作用解析 : 因在赤道附近帶電粒子

15、運(yùn)動(dòng)方向與地磁場(chǎng)近似垂直，而在兩極趨于平行【例 12 】超導(dǎo)是當(dāng)今高科技的熱點(diǎn)之一，當(dāng)一塊磁體靠近超導(dǎo)體時(shí)，超導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電流，對(duì)磁體3第頁(yè)有排斥作用，這種排斥力可使磁體懸浮在空中，磁懸浮列車(chē)就采用了這項(xiàng)技術(shù)，磁體懸浮的原理是（D ）超導(dǎo)體電流的磁場(chǎng)方向與磁體的磁場(chǎng)方向相同超導(dǎo)體電流的磁場(chǎng)方向與磁體的磁場(chǎng)方向相反超導(dǎo)體使磁體處于失重狀態(tài)超導(dǎo)體對(duì)磁體的磁力與磁體的重力相平衡A. B. C. D.解析 : 超導(dǎo)體中產(chǎn)生的是感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律的“增反減同”原理，這個(gè)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反，對(duì)磁體產(chǎn)生排斥作用力，這個(gè)力與磁體的重力達(dá)平衡【例 13 】 .如圖所示，用彎曲的導(dǎo)線環(huán)把一銅

16、片和鋅片相連裝在一絕緣的浮標(biāo)上，然后把浮標(biāo)浸在盛有稀硫酸的容器中，設(shè)開(kāi)始設(shè)置時(shí)，環(huán)平面處于東西方向上放手后，環(huán)平面將最終靜止在方向上解析 : 在地表附近地磁場(chǎng)的方向是大致由南向北的，此題中由化學(xué)原理可推知在環(huán)中有環(huán)形電流由等效法可假定其為一個(gè)垂直于紙面的條形磁體，而條形磁體所受ZnCu地磁場(chǎng)的力的方向是南北方向的【例 14 】普通磁帶錄音機(jī)是用一個(gè)磁頭來(lái)錄音和放音的。磁頭結(jié)構(gòu)如圖所示，在一個(gè)環(huán)形鐵芯上繞一個(gè)線圈鐵芯有個(gè)縫隙，工作時(shí)磁帶就貼著這個(gè)縫隙移動(dòng)。錄音時(shí)磁頭線圈跟微音器相連，放音時(shí)，磁頭線圈改為跟揚(yáng)聲器相連，磁帶上涂有一層磁粉，磁粉能被磁化且留下剩磁。微音器的作用是把聲音的變化轉(zhuǎn)化為電流

17、的變化；揚(yáng)聲器的作用是把電流的變化轉(zhuǎn)化為聲音的變化，根據(jù)學(xué)過(guò)的知識(shí)，把普通錄音機(jī)錄、放音的基本原理簡(jiǎn)明扼要地寫(xiě)下來(lái)。解析 :（ 1）錄音原理 :當(dāng)由微音器把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)后，電流信號(hào)流經(jīng)線圈，在鐵芯中產(chǎn)生隨聲音變化的磁場(chǎng)，磁帶經(jīng)過(guò)磁頭時(shí)磁粉被不同程度地磁化，并留下剩磁，且剩磁的變化與聲音的變化一致，這樣，聲音的變化就被記錄成磁粉不同程度的變化。即錄音是利用電流的磁效應(yīng)。（ 2）放音原理: 各部分被不同程度磁化的磁帶經(jīng)過(guò)鐵芯時(shí)，鐵芯中形成變化的磁場(chǎng)，在線圈中激發(fā)出變化的感應(yīng)電流，感應(yīng)電流經(jīng)過(guò)揚(yáng)聲器時(shí)，電流的變化被轉(zhuǎn)化為聲音的變化。這樣，磁信號(hào)又被轉(zhuǎn)化為聲音信號(hào)而播放出來(lái)。即放音過(guò)程是利用

18、電磁感應(yīng)原理?！纠?15 】磁場(chǎng)具有能量，磁場(chǎng)中單位體積所具有的能量叫做能量密度，其值為B2/2 , 式中 B 是感應(yīng)強(qiáng)度 , 是磁導(dǎo)率，在空氣中 為一已知常數(shù)為了近似測(cè)得條形磁鐵磁極端面附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，一學(xué)生用一根端面面積為A 的條形磁鐵吸住一相同面積的鐵片P，再用力將鐵片與磁鐵拉開(kāi)一段微小距離L ，并測(cè)出拉力 F ，如圖所示因?yàn)镕 所做的功等于間隙中磁場(chǎng)的能量，所以由此可得磁感應(yīng)強(qiáng)度B與F、A之間的關(guān)系為 B 解析 :在用力將鐵片與磁鐵拉開(kāi)一段微小距離L 的過(guò)程中，拉力F 可認(rèn)為N不變，因此 F 所做的功為 :W F L.F以 表示間隙中磁場(chǎng)的能量密度，則間隙中磁場(chǎng)的能量E V A L

19、22又題給條件 B /2 ，故 E A LB /2 .因?yàn)?F 所做的功等于間隙中磁場(chǎng)的能量，即W=E ，故有 F L= A LB 2/2解得 B2 FA4第頁(yè)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用基礎(chǔ)知識(shí)一、安培力1.安培力：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的作用力叫做安培力說(shuō)明 :磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線中定向移動(dòng)的電荷有力的作用，磁場(chǎng)對(duì)這些定向移動(dòng)電荷作用力的宏觀表現(xiàn)即為安培力2.安培力的計(jì)算公式：F BILsin （ 是 I 與 B 的夾角）；通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，即0 90，此時(shí)安培力有最大值；通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，即 00，此時(shí)安培力有最小值， F=0N;00B900時(shí)，安培力 F介于0和最大值之間 .3.安培力公式

20、的適用條件:公式 F BIL 一般適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中I B 的情況，對(duì)于非勻強(qiáng)磁場(chǎng)只是近似適用（如對(duì)電流元），但對(duì)某些特殊情況仍適用如圖所示，電流 I1/I2,如I1在I2處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則 I1對(duì)I2的安培力 FBI 2L，方向向左，同理I 2 對(duì) I 1，安培力向右，即同向電流相吸，異向電流相斥I 1I 2根據(jù)力的相互作用原理，如果是磁體對(duì)通電導(dǎo)體有力的作用，則通電導(dǎo)體對(duì)磁體有反作用力兩根通電導(dǎo)線間的磁場(chǎng)力也遵循牛頓第三定律二、左手定則1.用左手定則判定安培力方向的方法：伸開(kāi)左手，使拇指跟其余的四指垂直且與手掌都在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過(guò)手心，并使四指指向電流方向，這時(shí)手掌所在平

21、面跟磁感線和導(dǎo)線所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線所受安培力的方向2.安培力F 的方向既與磁場(chǎng)方向垂直，又與通電導(dǎo)線垂直,即 F 跟 BI 所在的面垂直但B 與 I 的方向不一定垂直3.安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B 、電流1 三者的關(guān)系已知I,B 的方向，可惟一確定F 的方向；已知F 、 B 的方向，且導(dǎo)線的位置確定時(shí)，可惟一確定I 的方向；已知F,1 的方向時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B 的方向不能惟一確定4.由于 B,I,F 的方向關(guān)系常是在三維的立體空間，所以求解本部分問(wèn)題時(shí)，應(yīng)具有較好的空間想象力，要善于把立體圖畫(huà)變成易于分析的平面圖，即畫(huà)成俯視圖，剖視圖，側(cè)視圖等【例1】如圖所示，一條形磁鐵放在

22、水平桌面上在其左上方固定一根與磁鐵垂直的長(zhǎng)直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線通以如圖所示方向電流時(shí)（）A 磁鐵對(duì)桌面的壓力減小，且受到向左的摩擦力作用B磁鐵對(duì)桌面的壓力減小，且受到向右的摩擦力作用C磁鐵對(duì)桌面的壓力增大，且受到向左的摩擦力作用D磁鐵對(duì)桌面的壓力增大，且受到向右的摩擦力作用解析 ：導(dǎo)線所在處磁場(chǎng)的方向沿磁感線的切線方向斜向下，對(duì)其沿水平豎直方向分解，如圖 10 15 所示對(duì)導(dǎo)線：B x 產(chǎn)生的效果是磁場(chǎng)力方向豎直向上B y 產(chǎn)生的效果是磁場(chǎng)力方向水平向左根據(jù)牛頓第三定律：導(dǎo)線對(duì)磁鐵的力有豎直向下的作用力，因而磁鐵對(duì)桌面壓力增大；導(dǎo)線對(duì)磁鐵的力有水平向右的作用力因而磁鐵有向右的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，這樣磁鐵與桌面

23、間便產(chǎn)生了摩擦力，桌面對(duì)磁鐵的摩擦力沿水平方向向左答案：C【例 2】 .如圖在條形磁鐵 N 極處懸掛一個(gè)線圈，當(dāng)線圈中通有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鲿r(shí)，線圈將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)？分析：用“同向電流互相吸引，反向電流互相排斥”最簡(jiǎn)單：螺線管的電流在正面是向下的，與線圈中的電流方向相反，互相排斥，而左邊的線圈匝數(shù)多所以線圈向右偏轉(zhuǎn)。i5第頁(yè)【例 3】電視機(jī)顯象管的偏轉(zhuǎn)線圈示意圖如右，即時(shí)電流方向如圖所示。該時(shí)刻由里向外射出的電子流將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)？解：畫(huà)出偏轉(zhuǎn)線圈內(nèi)側(cè)的電流，是左半線圈靠電子流的一側(cè)為向里，右半線圈靠電子流的一側(cè)為向外。電子流的等效電流方向是向里的，根據(jù)“同向電流互相吸引，反向電流互相排斥”，可

24、判定電子流向左偏轉(zhuǎn)。規(guī)律方法 1 。安培力的性質(zhì)和規(guī)律；公式 F=BIL 中 L 為導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，即導(dǎo)線兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度，相應(yīng)的電流方向沿L 由始端流向末端如圖所示，甲中：l /2l ，乙中： L /=d( 直徑）2R （半圓環(huán)且半徑為R)安培力的作用點(diǎn)為磁場(chǎng)中通電導(dǎo)體的幾何中心；安培力做功 :做功的結(jié)果將電能轉(zhuǎn)化成其它形式的能【例 4】如圖所示，在光滑的水平桌面上，有兩根彎成直角相同金屬棒，它們的一端均可繞固定轉(zhuǎn)軸O 自由轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端b 互相接觸，組成一個(gè)正方形線框，正方形邊長(zhǎng)為L(zhǎng) ，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直桌面向下，磁感強(qiáng)度為 B 當(dāng)線框中通以圖示方向的電流時(shí)，兩金屬棒 b 點(diǎn)的相互作用力

25、為 f 此時(shí)線框中的電流為多少？解析 ：由于對(duì)稱性可知金屬棒在O 點(diǎn)的相互作用力也為f，所以 Oa 邊和 ab 邊所受安培力的合力為2f，方向向右， 根據(jù)左手定則可知Oa 邊和 ab 邊所受安培力F1、F2 分別與這兩邊垂直，由力的合成法則可求出F1 = F 2=2fcos4502f BIL ， I=2 f BL點(diǎn)評(píng) ：本題也利用了對(duì)稱性說(shuō)明O 點(diǎn)的作用力為f，當(dāng)對(duì)左側(cè)的金屬棒作受力分析時(shí)，受到的兩個(gè)互相垂直的安培力F1、 F2（這兩個(gè)安培力大小相等為F）的合力是水平向右的，大小為2 F，與 O、b 兩點(diǎn)受到的作用力2f 相平衡?！纠?5】質(zhì)量為 m的通電細(xì)桿ab 置于傾角為 的平行導(dǎo)軌上，導(dǎo)

26、軌寬度為d，桿 ab 與導(dǎo)軌間的摩擦因數(shù)為 有電流時(shí)aB 恰好在導(dǎo)軌上靜止，如圖所示，如圖10 19 所示是沿ba 方向觀察時(shí)的四個(gè)平面圖，標(biāo)出了四種不同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向，其中桿與導(dǎo)軌間摩擦力可能為零的是（）解析 ：桿的受力情況為：答案：AB2、安培力作用下物體的運(yùn)動(dòng)方向的判斷（ 1）電流元法：即把整段電流等效為多段直線電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷整段電流所受合力方向，最后確定運(yùn)動(dòng)方向（ 2）特殊位置法：把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置后再判斷安培力方向，從而確定運(yùn)動(dòng)方向（ 3）等效法：環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵，條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流

27、或通電螺線管，通電螺線管也可以等效成很多匝的環(huán)形電流來(lái)分析6第頁(yè)（ 4）利用結(jié)論法：兩電流相互平行時(shí)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥；兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向相同的趨勢(shì)（ 5）轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法：因?yàn)殡娏髦g，電流與磁體之間相互作用滿足牛頓第三定律，這樣，定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，可先分析電流在磁體磁場(chǎng)中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，再確定磁體所受電流作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向（ 6）分析在安培力作用下通電導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的一般步驟畫(huà)出通電導(dǎo)線所在處的磁感線方向及分布情況用左手定則確定各段通電導(dǎo)線所受安培力 )據(jù)初速方向結(jié)合牛頓定律確定

28、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況(7) 磁場(chǎng)對(duì)通電線圈的作用: 若線圈面積為 S，線圈中的電流強(qiáng)度為I ，所在磁場(chǎng)的孩感應(yīng)強(qiáng)度為 B，線圈平面跟磁場(chǎng)的夾角為 ，則線圈所受磁場(chǎng)的力矩為：M=BIScos 【例6】如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E 2V ， r 0.5 , 豎直導(dǎo)軌電阻可略，金屬棒的質(zhì)量m0.1kg ， R=0.5 ，它與導(dǎo)體軌道的動(dòng)摩擦因數(shù) 0.4 ，有效長(zhǎng)度為0.2 m, 靠在導(dǎo)軌的外面，為使金屬棒不下滑，我們施一與紙面夾角為 60 0 且與導(dǎo)線垂直向外的磁場(chǎng)，（ g=10 m/s 2）求：（ 1) 此磁場(chǎng)是斜向上還是斜向下？（ 2） B 的范圍是多少？解析 :導(dǎo)體棒側(cè)面受力圖如圖所示：由平衡條件得： B

29、最小時(shí)摩擦力沿導(dǎo)軌向上，則有 FN BILcos300 mg,F N=BILsin30 0解得 B 2.34 T當(dāng) B 最大時(shí)摩擦力沿導(dǎo)軌向下，則有BILcos30 0 mg FNFN =BILsin30 0解得 B=3. 75 TB 的范圍是 2.34 T - 3. 75 T【例 7】在傾角為 的斜面上，放置一段通有電流強(qiáng)度為I, 長(zhǎng)度為 L，質(zhì)量為 m 的導(dǎo)體棒 a ，（通電方向垂直紙面向里），如圖所示，棒與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù) < tan .欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，應(yīng)加勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)應(yīng)強(qiáng)度 B 最小值是多少？如果要求導(dǎo)體棒a 靜止在斜面上且對(duì)斜面無(wú)壓力，則所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度又如何？

30、解析 :(1) 設(shè)當(dāng)安培力與斜面成 角時(shí) B 最小，則由平衡條件得：mgsin F BILcos , FN=mgcos BILsin aNmg sincosmgsincos1解得 B, 其中 tanIL cossinIL12 sin當(dāng) =900 時(shí) , Bmin mg sincos.IL12（ 2）當(dāng) FN =0 時(shí)，則 BIL mg ， BIL=mg,由左手定則知 B方向水平向左【例 8】如圖所示，abcd 是一豎直的矩形導(dǎo)線框，線框面積為S，放在磁感強(qiáng)度為B 的均勻水平磁場(chǎng)中，ab 邊在水平面內(nèi)且與磁場(chǎng)方向成600 角，若導(dǎo)線框中的電流為I，則導(dǎo)線框所受的安培力對(duì)某豎直的固定軸的力矩等于（

31、）AIBSB ?IBSC3 IBS2D由于導(dǎo)線框的邊長(zhǎng)及固定軸的位置來(lái)給出，無(wú)法確定解析 ：為便于正確找出力臂，應(yīng)將題中所給的立體圖改畫(huà)成平面俯視圖，如圖10 17 所示，設(shè)線框 ab 邊長(zhǎng)為 1 1，cd 邊長(zhǎng)為 1 2，并設(shè)豎直轉(zhuǎn)軸過(guò)圖中O 點(diǎn)（ O 點(diǎn)為任選的一點(diǎn)），ao 長(zhǎng) l ac ， bo 長(zhǎng) l bo ，則 l ac +l bo =l 1為便于分析，設(shè)電流方向沿abcda 由左手定則判斷各邊所受安培力的方向，可知ab 、 cd 邊受力與豎直轉(zhuǎn)軸平行，不產(chǎn)生力矩； ad 、 bc 兩邊所受安培力方向如圖，將產(chǎn)生力矩ad 、 bc 邊所受安培力的大小均為 F IBl 2，產(chǎn)生的力矩分

32、別為：M ad =Fl ao cos ，M bc =Flbc cos 兩個(gè)力矩的方向相同（困7第頁(yè)10 17 中均為順時(shí)針力矩），合力矩 M=M ad M bc F（ l ao l bc） cos IBScos ，將 600 代入，得M=?IBS 答案 ：B說(shuō)明 ：由此題也導(dǎo)出了單匝通電線圈在磁場(chǎng)所受磁力矩的公式M=IBScos 若為 N 匝線圈，則 M NIBScos 式中 S 為線圈包圍面積， 為線圈平面與磁場(chǎng)方向的夾角顯然，當(dāng)=0 0 時(shí)，即線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，線圈所受磁力矩最大M max NBIS ，當(dāng) 900，即線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，線圈所受磁力矩為零公式也不限于矩形線圈、

33、對(duì)稱轉(zhuǎn)軸的情況，對(duì)任意形狀的線圈任一垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸位置都適用【例 9】通電長(zhǎng)導(dǎo)線中電流I 0 的方向如圖所示，邊長(zhǎng)為2L的正方形載流線圈abcd 中的電流強(qiáng)度為 I ，方向由 a b c d線圈的 ab 邊、 cd 邊以及過(guò) ad 、bc 邊中點(diǎn)的軸線OO /都與長(zhǎng)導(dǎo)線平行當(dāng)線圈處于圖示的位置時(shí)，ab 邊與直導(dǎo)線間的距離a a 等于 2L ，且 a a 與 ad 垂ll直已知長(zhǎng)導(dǎo)線中電流的磁場(chǎng)在ab 處的磁感強(qiáng)度為B1 ，在 cd 處的磁感強(qiáng)度為B 2，則載流線圈處于此位置受到的磁力矩的大小為解析 ： ad、 bc 邊所受的磁場(chǎng)力和轉(zhuǎn)軸OO /平行，其力矩為零，ab 、 cd 邊受力的方向如

34、圖10 21 所示，大小分別為F1 B1I · 2L， F2= B 2I · 2L，F(xiàn)1、F2對(duì)轉(zhuǎn)軸 OO /的力臂分別為L(zhǎng) 和2L ，則兩力對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩為M=M 1 M 2=F lL 2L=IL2（2B122）F2B 22答案： IL 2（ 2B 12B2）3安培力的實(shí)際應(yīng)用【例 10 】在原于反應(yīng)堆中抽動(dòng)液態(tài)金屬等導(dǎo)電液時(shí)由于不允許傳動(dòng)機(jī)械部分與這些流體相接觸，常使用一種電磁泵。圖中表示這種電磁泵的結(jié)構(gòu)。將導(dǎo)管置于磁場(chǎng)中，當(dāng)電流I 穿過(guò)導(dǎo)電液體時(shí)，這種導(dǎo)電液體即被驅(qū)動(dòng)。若導(dǎo)管的內(nèi)截面積為a× h，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為L(zhǎng)，磁感強(qiáng)度為B液態(tài)金屬穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的電流為I

35、，求驅(qū)動(dòng)所產(chǎn)生的壓強(qiáng)差是多大？解答 :本題的物理情景是：當(dāng)電流I 通過(guò)金屬液體沿圖示豎直向上流動(dòng)時(shí)，電流將受到磁場(chǎng)的作用力，磁場(chǎng)力的方向可以由左手定則判斷，這個(gè)磁場(chǎng)力即為驅(qū)動(dòng)液態(tài)金屬流動(dòng)的動(dòng)力。由這個(gè)驅(qū)動(dòng)力而使金屬液體沿流動(dòng)方向兩側(cè)產(chǎn)生壓強(qiáng)差P。故有 F=BIh p=F/ah ，聯(lián)立解得pBI/a【例 11 】將兩碳棒 A,B(接電路）插盛有AgNO 3 溶液的容器中，構(gòu)成如圖電路假設(shè)導(dǎo)軌光滑無(wú)電阻，寬為 d, 在垂直導(dǎo)軌平面方向上有大小為B, 方向垂直紙面向外的磁場(chǎng)，若經(jīng)過(guò)時(shí)間t 后，在容器中收集到nL氣體（標(biāo)況），問(wèn)此時(shí)滑桿C( 質(zhì)量為 m C）的速度，寫(xiě)出A,B 棒上發(fā)生的電極反應(yīng)式（阿

36、伏加德羅常數(shù)N0）解析：由電解池電極反應(yīng)可得出通過(guò)C 棒的電荷量，求出平均電流，再由安培定則及動(dòng)量定理可得滑桿速度陰極 :Ag十 十 e=Ag 陽(yáng)極： 4OH 4e=2H2OO2 ,O 2 的摩爾數(shù)為 n/22.4,則陽(yáng)極的物質(zhì)量為n/5.6摩爾 .通過(guò) C 捧的電荷量為 qnnN 0eN0e5.65.6平均電流qnN0eIt5.6 t由 BILBILtBlqnBlN 0 emC v 得 vmCmC5.6m C【例 12 】如圖所示為利用電磁作用輸送非導(dǎo)電液體裝置的示意圖，一邊長(zhǎng)為L(zhǎng) 、截面為正方形的塑料管道水平放置，其右端面上有一截面積為A 的小噴口，噴口離地的高度為h. 管道中有一絕緣活塞

37、，在活塞的中部和上部分別嵌有兩根金屬棒a、b，其中棒 b 的兩端與一電壓表相連。整個(gè)裝置放在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)8第頁(yè)中，當(dāng)棒 a 中通有垂直紙面向里的恒定電流 I 時(shí)，活塞向右勻速推動(dòng)液體從噴口水平射出，液體落地點(diǎn)離噴口的水平距離為 s.若液體的密度為 ，不計(jì)所有阻力，求：(1) 活塞移動(dòng)的速度；(2) 該裝置的功率；(3 ）磁感應(yīng)強(qiáng)度B 的大小；(4 ）若在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)電壓表的讀數(shù)變小，試分析其可能的原因解析 :（ l ）設(shè)液體從噴口水平射出的速度為v0，活塞移動(dòng)的速度為v.v0sg2AAsg, v0 A vL , v2 v 022hLL2h2一 v2)(2）設(shè)裝置功率為P，t時(shí)間內(nèi)有m質(zhì)

38、量的液體從噴口射出m (v0,Pt ?222AA43, PA L 4A2 S 3 gm=Lv t . P=? L v (v 0一 v )1 2v042L2L2h122A22v02 L4A 2L4 A2 s 2 g(3) P=F 安 v.Lv v 02v0BILv , B332L2IL4 IhL32（ 4） U=BLv, 噴口液體的流量減少，活塞移動(dòng)速度減小，或磁場(chǎng)變小等會(huì)引起電壓表讀數(shù)變小磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用基礎(chǔ)知識(shí)一、洛侖茲力磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力1.洛倫茲力的公式: f=qvB sin ，是 V、 B 之間的夾角.9第頁(yè)2.當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向互相平行時(shí)，F(xiàn) 03.當(dāng)帶電粒子的運(yùn)

39、動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向互相垂直時(shí)，f=qvB4.只有運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中才有可能受到洛倫茲力作用，靜止電荷在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)對(duì)電荷的作用力一定為 0二、洛倫茲力的方向1.洛倫茲力F 的方向既垂直于磁場(chǎng)B 的方向，又垂直于運(yùn)動(dòng)電荷的速度v 的方向，即F 總是垂直于B 和 v所在的平面2.使用左手定則判定洛倫茲力方向時(shí)，伸出左手，讓姆指跟四指垂直，且處于同一平面內(nèi)，讓磁感線穿過(guò)手心，四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)方向（當(dāng)是負(fù)電荷時(shí)，四指指向與電荷運(yùn)動(dòng)方向相反）則姆指所指方向就是該電荷所受洛倫茲力的方向三、洛倫茲力與安培力的關(guān)系1.洛倫茲力是單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力，而安培力是導(dǎo)體中所有定向稱動(dòng)的自由電荷受到的洛倫茲

40、力的宏觀表現(xiàn)2.洛倫茲力一定不做功，它不改變運(yùn)動(dòng)電荷的速度大小; 但安培力卻可以做功四、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.不計(jì)重力的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)可分三種情況：一是勻速直線運(yùn)動(dòng)；二是勻速圓周運(yùn)動(dòng)；三是螺旋運(yùn)動(dòng)2.不計(jì)重力的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑r=mv/qB ；其運(yùn)動(dòng)周期T=2 m/qB （與速度大小無(wú)關(guān)）3.不計(jì)重力的帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)都做曲線運(yùn)動(dòng)，但有區(qū)別：帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，在電場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)（類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)）；垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則做變加速曲線運(yùn)動(dòng)（勻速圓周運(yùn)動(dòng)）【例 1】一帶電粒子以初速度V 0 垂直于勻強(qiáng)電場(chǎng)E 沿兩板中

41、線射入，不計(jì)重力，由C 點(diǎn)射出時(shí)的速度為V，若在兩板間加以垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子仍以V0 入射，恰從C 關(guān)于中線的對(duì)稱點(diǎn)D 射出，如圖所示，則粒子從 D 點(diǎn)射出的速度為多少?1·D解析 ：粒子第一次飛出極板時(shí)，電場(chǎng)力做正功，由動(dòng)能定理可得電場(chǎng)力做功為W=mV0（ V2 v0 2） /2，當(dāng)兩板間加以垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，粒子第二次飛出·C極板時(shí)， 洛侖茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功，但是粒子從與 C 點(diǎn)關(guān)于中線的對(duì)稱點(diǎn)射出，洛由動(dòng)能定理可得 W=m侖茲力大于電場(chǎng)力，由于對(duì)稱性，粒子克服電場(chǎng)力做功，等于第一次電場(chǎng)力所做的功，222（ V0V） /2， W =W 。由 式得2V2V=2V0D12D點(diǎn)評(píng) ：凡是涉及到帶電粒子的動(dòng)能發(fā)生了變化，均與洛侖茲力無(wú)關(guān)，因?yàn)槁鍋銎澚?duì)運(yùn)動(dòng)電荷永遠(yuǎn)不做功?！纠?2】如圖所示，豎直兩平行板P 、 Q，長(zhǎng)為 L ，兩板間電壓為 U ，垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電場(chǎng)和磁場(chǎng)均勻分布在兩板空間內(nèi)，今有帶電量為Q，質(zhì)量為 m 的帶正電的油滴