物理总复习磁场学.

专题一磁场高三物理第一轮复习第十章专题一磁场一.磁场性质二.磁感线-----描述空间磁场强弱和方向的假想曲线1.磁场的产生:在磁体,通电导线,运动电荷周围空间产生的特殊物质.2.磁场的方向=小磁针N极所指方向=磁感线某点的切线方向=磁感强度B的方向3.磁现象的电本质:一切磁现象都是运动电荷(电流)之间通过磁场而发生的相互作用.1.磁感线的疏密-----磁场的强弱2.磁感线某点的切线方向-------磁场的方向3.磁感线是无头无尾的闭合曲线4.磁感线不会交叉1、直线电流的磁场5.右手螺旋定则(安培定则)---判断电流周围的磁感线方向III2、环形电流的磁场环形电流相当于一个磁体SNIII3、通电螺线管的磁场通电螺线管相当于一个条形磁铁ISNI三.磁感强度B2.特点:(1)比值定义,磁感强度B是磁场的属性,与I,L无关四.电流在磁场中的受力(安培力)1.定义:B=F/IL单位:特斯拉(T)(N/Am)矢量:磁感强度B的方向=磁场方向(2)电流(导线)与磁感线垂直放置(3)电流受力F方向不是磁感强度B的方向1.安培力的大小:F=BILsin(为B与I之间的夹角)2.安培力的方向:左手定则(生力用左手；生电用右手)手心---穿过磁感线四个手指---电流方向大拇指---安培力方向3.安培力F总是垂直B,且垂直I(F垂直于由B,I组成的平面)4.解题关键:正确画出最便于分析的平面受力图五.磁通量（）1.磁通量定义:=B·S⊥（S⊥为垂直于磁感线的投影面积）2.磁通量的意义:穿过某面积的磁感线的条数(与匝数无关)3.磁通量的单位：韦伯（Wb)(1Wb=1T.1m2)4.合磁通：若穿过某面积有相反方向的磁感线。则此面积上的合磁通为相反方向抵消后的剩余磁通量5.磁通量的增量=B·S=B·S=1-26.磁通量的变化率/t(磁通量变化的快慢)(单位:伏)7.磁通密度：单位面积内的磁通量/S⊥=B磁通密度=磁感强度B例1.如图所示，B为磁感强度,I为电流强度,F为磁场对电流的作用力,(B,I,F两两垂直)下列各图正确的是IBF(A)BFI(B)BIF(C)BIF(D)BIF(E)图例答:A,C,D统一口径---方位词右左上下里外例2.画出如图所示通电导线棒ab所受的安培力方向,(画出平面受力图)若导线棒的长度为L,通过的电流为I,磁感强度B,写出安培力的大小。BIL。BIL。BILBILBILBabBabBabB例3.物理学家法拉第在研究电磁学时亲手做过许多实验,如图所示的实验就是著名的电磁旋转实验,这种现象是：如果载流导线附近只有磁铁的一极,磁铁就会围绕导线旋转;反之载流导线也会围绕单独的某一磁极旋转.这一装置实际上就成为最早的电动机.图中A为可动磁铁,B为固定导线,C为可动导线,D为固定磁铁,杯中盛有水银,下部接有电源,自上向下看,磁铁A将沿______________方向旋转,导线C将沿____________方向旋转.（填顺时针或逆时针）.ABCD逆时针顺时针例4.如图所示，在倾角为光滑斜面上，有一根通有电流I、长度为L、质量为m的导体棒，要使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感强度B的最小值为_____________，方向为______________。要使棒对斜面无压力，则匀强磁场的磁感强度B的最小值________.方向为____________。Imgsin/ILmg/IL水平向左垂直斜面向下IBBILmgNBILmgB例5.如图所示，两平行光滑导轨相距L=20cm,倾角=45°金属棒MN的质量为m=10g,电阻R=8,匀强磁场的磁感强度B=0.8T,方向竖直向下,电源的电动势=10V,内电阻r=1.当电键K闭合时,金属棒MN处于静止状态,求变阻器R1的电阻值为多少?答:R1=7R1,rKRNMBLIBILmgNB平面受力图规律小结：画平面受力图时，一般把电流（或磁场）画成剖面图例6.如图所示，两平行竖直导轨相距L=20cm,电源的电动势=2V,内电阻r=0.5.金属棒MN的质量为m=100g,电阻R=0.5,靠在导轨的外面.要使金属棒MN处于静止状态,我们施加一个与纸面夹角=37°,并与金属棒垂直且向里的匀强磁场.金属棒与导轨的摩擦系数=0.5.求(1)此磁场是斜向上还是斜向下?(2)磁感强度B的范围是多少?,rMN答:(1)斜向下(2)12.5T≥B≥2.5TmgNBILBabdcYXZOWb103cosBS41WbBS421033cos03解：例7.一个10匝矩形线圈abcd，边长ab=30cm，bc=20cm，如图所示放在OXYZ直角坐标内，线圈平面垂直Oxy平面，与OX轴，OY轴夹角分别为=30,=60。匀强磁场的磁感强度B=10-2T。试计算当磁场方向分别沿OX、OY、OZ方向时，穿过线圈磁通量各是多少？例8、在如图甲直角坐标系的四个象限中，分布图示方向的匀强磁场（磁感应强度大小都相等）一个直角扇形线框垂直于磁场放置，圆心在原点处并以过原点平行于磁场的直线为轴。沿逆时针方向匀速转动，角速度为，自线框的两直角边与+X，+Y轴重合时开始计时，则图乙中穿过线框的磁通量随时间t变化的图象正确的是：（）B••••••••xyO(甲)t2O2O2O2OtttABCD(乙）规律小结1.同向平行电流,由于相互磁场的作用,两电流相互吸引.2.反向平行电流,由于相互磁场的作用,两电流相互排斥.3.交叉电流,由于相互磁场的作用,两电流要转成相互同向平行,并相互吸引.4.通电螺线管等效于条形磁铁5.通电圆线圈等效于磁针例9.如图所示，一个固定的圆电流I1与一个可自由运动的圆电流I2，相互绝缘且垂直放置，电流方向如图，从左向右看，圆电流I2将A.不动B.顺时针转动C.逆时针转动D.向纸外平动I1I2答:C例10.如图所示，原来静止的圆形线圈通以顺时针方向的电流I1,在其直径AB上靠近B点放一根垂直于线圈平面的固定不动的长通电直电流I2，电流方向如图，在磁场作用下圆电流I1将A.静止不动B.以直径AB为轴转动C.向左移动D.向右移动I1I2AB答:BCNSIAB例11.如图所示,把一根通电直导线AB放在马蹄形磁铁的正上方,导线可以自由移动,不计重力,当导线通以向右的电流I时,导线的运动情况是:(从上向下看)A.顺时针方向转动,同时下降.B.顺时针方向转动,同时上升.C.逆时针方向转动,同时下降.D.逆时针方向转动,同时上升.答:C例12.如图所示,条形磁铁放在水平桌面上.在N极的正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里的电流I.则A.磁铁对桌面的压力减小,不受桌面的摩擦力作用.B.磁铁对桌面的压力减小,受桌面的摩擦力作用.C.磁铁对桌面的压力增大,不受桌面的摩擦力作用.D.磁铁对桌面的压力增大,受桌面的摩擦力作用.答:D注意:安培力也有反作用力SNIFF’B规律小结安培力公式F=BILsin的讨论:(1)公式中的B为通电导线所在的匀强磁场的磁感强度.(2)公式中的I为通恒定电流导线中的电流强度(3)公式中的L为通电导线在匀强磁场部分中的等效直线长度(4)公式中的为磁感强度B与电流强度I之间的夹角(5)公式中的F为通电导线在磁场中所受安培力大小.方向由左手定则判断,作用点在匀强磁场部分中的等效直线长度的中点.例13.如图所示,半径为r通电流I的圆线圈分别放置在匀强磁场B的各个位置.则受安培力F大小及方向分别为多少?××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××B××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××IIIBBF1=√2BIrF2=2BIrF3=0线圈导线截面上受的张力F4=BIrF4F4F’’3F’3例14.如图所示,质量为m的一段直导线弯成N形后放在光滑水平面上,尺寸如图所示,磁感强度为B的匀强磁场竖直向下穿过N形导线平面,当N形导线通入电流强度为I的电流的瞬间,导线的加速度a为多少?方向如何?答:mBILa2××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××LLIIIBABCD方向沿CBI’a规律小结通电线圈在磁场中受到的磁力距条件:矩形线圈长L1,宽L2,(面积为S),共N匝,通入电流强度为I的电流.放在磁感强度为B的匀强磁场中,可绕垂直于磁感线的转轴转动.最大力距Mmax(位置:线圈平面与磁感线平行.磁通量为0时)Mmax=NBIL1L2=NBIS(推广:可适用各种形状的线圈,转轴也可以在垂直于磁感线的不同位置)BIBI××××××××××××M=0I最小力距Mmin(位置:线圈平面与磁感线垂直.磁通量为最大时)Mmin=0例15.如图所示,在磁感强度B=2T的匀强磁场中,有一个匝数N=100匝,ab边长L1=50cm,bc边长L2=30cm的矩形线圈,磁感线与线圈平面成=37°角.线圈中通有I=5A的电流.求(1)线圈中的磁通量.(2)线圈ad边所受的磁场力.(3)线圈所受磁场力的磁力距.BabcdI答:(1)=BL1L2sin=0.18Wb(2)Fad=NBIL2sin=180N(方向向上)(3)M=NBIL1L2cos=120Nma(b)d(c)BFF例16.如图所示，通电线框可绕OO′轴自由转动,线框处于竖直向下的匀强磁场中,磁感强度B=1T,线框为正方形,边长L=0.5m,总重G=0.2N,当通有abcda方向的电流时,线框与竖直平面的夹角=37°,求此时的电流强度I为多少?BOO′abcdI答:I=0.15A例17.如图所示,一根均匀的长L=0.25m,质量m=0.01kg的金属杆PQ斜靠在支架上,PQ与水平面夹角=53°,从接触点N、Q引出导线与电源接通,PN长0.05m,电源电动势=6V,内电阻r=1,匀强磁场的方向与PQ所在竖直平面垂直向里,大小B=0.125T.求滑动变阻器R的电阻至少为多少值时,接触点N上恰好无压力?(金属杆电阻不计)×××××××××××××××××××××××××××××××××××PQNBR答:R=1mgBILNQ例18.如图所示,粗糙的水平桌面上放一个距形线圈,ab=cd=L1,bc=da=L2,线圈质量为m,通有电流I,方向如图,匀强磁场B的方向由西向东且向下偏,与水平面的夹角为,求当电流I超过都大时线圈能从桌面翘起?翘起的是哪一边?abcdBL1L2I答:I=mg/2BL2cosbc边翘起a(d)b(c)BBIL2BIL2mghRBI例19.如图所示，圆柱体重力为G，长度为L，半径为R，圆柱体上固定一个匝数为N的通电线圈，线圈平面恰与磁感强度B平行。求通过线圈的电流I多大时，圆柱体才能滚上高度为h的台阶？（设hR,且台阶与圆柱体接触处有足够大的摩擦)NBLRhRhGI222答：BBILBILG例20.如图所示,在水平桌面上,固定着两个圆环,它们的半径相等,环面竖直,互相平行,间距L=20cm,两环均由相同的电阻丝制成,电阻都为R1=9.在两环的最高点a,b之间接一个内阻r=0.5的电源,空间有一竖直向上的匀强磁场.磁感强度B=0.346T.一根长度等于两环间距,质量为m=0.01kg,电阻R2=1.5的导体棒水平放置于两环内侧,不计摩擦.当将棒放在其两端点与两环最低点之间的圆心角=60°时,棒恰好静止,求电源的电动势abrB答:=6mgtg/BL=15VmgBILNB例21.如图所示,通电直导线中有向上的电流I0.边长为2L的正方形通电线圈abcd的电流强度为I,方向如图,ab边,cd边都与直电流I0平行,ab边与直电流的距离为2L,且oa与ad垂直.线圈能绕中心轴OO’转动.已知直电流I0