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高三物理上册单元检测试题10.doc
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4、;对电流只是可能有力的作用,当电流和磁感线平行时不受磁场力作用)。这一点应该跟电场的基本性质相比较。3.磁场力的方向的判定 磁极和电流之间的相互作用力(包括磁极与磁极、电流与电流、磁极与电流),都是运动电荷之间通过磁场发生的相互作用。因此在分析磁极和电流间的各种相互作用力的方向时,不要再沿用初中学过的“同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引”的结论(该结论只有在一个磁体在另一个磁体外部时才正确),而应该用更加普遍适用的:“同向电流互相吸引,反向电流互相排斥”,或用左手定则判定。4.磁感线 用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线。磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向,也就是在该点小磁针
5、静止时N极的指向。磁感线的疏密表示磁场的强弱。 磁感线是封闭曲线(和静电场的电场线不同)。 要熟记常见的几种磁场的磁感线: 地球磁场 通电直导线周围磁场 通电环行导线周围磁场 安培定则(右手螺旋定则):对直导线,四指指磁感线方向;对环行电流,大拇指指中心轴线上的磁感线方向;对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。5.磁感应强度 (条件是匀强磁场中,或L很小,并且LB )。 磁感应强度是矢量。单位是特斯拉,符号为T,1T=1N/(Am)=1kg/(As2)6.磁通量 如果在磁感应强度为B的匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面,其面积为S,则定义B与S的乘积为穿过这个面的磁通量,用表示。是标量
6、,但是有方向(进该面或出该面)。单位为韦伯,符号为Wb。1Wb=1Tm2=1Vs=1kgm2/(As2)。可以认为穿过某个面的磁感线条数就是磁通量。在匀强磁场磁感线垂直于平面的情况下,B=/S,所以磁感应强度又叫磁通密度。在匀强磁场中,当B与S的夹角为时,有=BSsin。二、安培力 (磁场对电流的作用力)1.安培力方向的判定用左手定则。用“同性相斥,异性相吸”(只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时)。用“同向电流相吸,反向电流相斥”(反映了磁现象的电本质)。可以把条形磁铁等效为长直螺线管(不要把长直螺线管等效为条形磁铁)。SNI例1. 如图所示,可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流,不计通
7、电导线的重力,仅在磁场力作用下,导线将如何移动?解:先画出导线所在处的磁感线,上下两部分导线所受安培力的方向相反,使导线从左向右看顺时针转动;同时又受到竖直向上的磁场的作用而向右移动(不要说成先转90后平移)。分析的关键是画出相关的磁感线。例2. 条形磁铁放在粗糙水平面上,正中的正上方有一导线,通有图示方向的电流后,磁铁对水平面的压力将会(增大、减小还是不变?)。水平面对磁铁的摩擦力大小为。NSFFF /F解:本题有多种分析方法。画出通电导线中电流的磁场中通过两极的那条磁感线(如图中粗虚线所示),可看出两极受的磁场力的合力竖直向上。磁铁对水平面的压力减小,但不受摩擦力。画出条形磁铁的磁感线中通
8、过通电导线的那一条(如图中细虚线所示),可看出导线受到的安培力竖直向下,因此条形磁铁受的反作用力竖直向上。把条形磁铁等效为通电螺线管,上方的电流是向里的,与通电导线中的电流是同向电流,所以互相吸引。S N例3. 如图在条形磁铁N极附近悬挂一个线圈,当线圈中通有逆时针方向的电流时,线圈将向哪个方向偏转?解:用“同向电流互相吸引,反向电流互相排斥”最简单:条形磁铁的等效螺线管的电流在正面是向下的,与线圈中的电流方向相反,互相排斥,而左边的线圈匝数多所以线圈向右偏转。(本题如果用“同名磁极相斥,异名磁极相吸”将出现判断错误,因为那只适用于线圈位于磁铁外部的情况。)i例4. 电视机显象管的偏转线圈示意
9、图如右,即时电流方向如图所示。该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转?解:画出偏转线圈内侧的电流,是左半线圈靠电子流的一侧为向里,右半线圈靠电子流的一侧为向外。电子流的等效电流方向是向里的,根据“同向电流互相吸引,反向电流互相排斥”,可判定电子流向左偏转。(本题用其它方法判断也行,但不如这个方法简洁)。2.安培力大小的计算F=BLIsin(为B、L间的夹角)高中只要求会计算=0(不受安培力)和=90两种情况。例5. 如图所示,光滑导轨与水平面成角,导轨宽L。匀强磁场磁感应强度为B。金属杆长也为L ,质量为m,水平放在导轨上。当回路总电流为I1时,金属杆正好能静止。求:B至少多大?这时B的方
10、向如何?若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上,应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止?B解:画出金属杆的截面图。由三角形定则得,只有当安培力方向沿导轨平面向上时安培力才最小,B也最小。根据左手定则,这时B应垂直于导轨平面向上,大小满足:BI1L=mgsin, B=mgsin/I1L。当B的方向改为竖直向上时,这时安培力的方向变为水平向右,沿导轨方向合力为零,得BI2Lcos=mgsin,I2=I1/cos。(在解这类题时必须画出截面图,只有在截面图上才能正确表示各力的准确方向,从而弄清各矢量方向间的关系)。Bhs例6. 如图所示,质量为m的铜棒搭在U形导线框右端,棒长和框宽均为L
11、,磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下。电键闭合后,在磁场力作用下铜棒被平抛出去,下落h后的水平位移为s。求闭合电键后通过铜棒的电荷量Q。解:闭合电键后的极短时间内,铜棒受安培力向右的冲量Ft=mv0而被平抛出去,其中F=BIL,而瞬时电流和时间的乘积等于电荷量Q=It,由平抛规律可算铜棒离开导线框时的初速度,最终可得。OMNabR例7. 如图所示,半径为R、单位长度电阻为的均匀导体环固定在水平面上,圆环中心为O,匀强磁场垂直于水平面方向向下,磁感应强度为B。平行于直径MON的导体杆,沿垂直于杆的方向向右运动。杆的电阻可以忽略不计,杆于圆环接触良好。某时刻,杆的位置如图,aOb=2,速度为v,
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