磁场期末复习.pptx
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1、一、一、磁场及其产生磁场及其产生1磁磁场场是是存存在在于于磁磁体体或或电电流流周周围围的的一一种种特特殊殊物物质质.磁磁体体和和磁磁体体之之间间、磁磁体体和和电电流流之之间间、电电流流和和电电流流之之间间的的相相互互作作用用力力靠靠磁磁场场传传递递.磁磁场场的的基基本本性性质质是是:对对放放入入其其中中的的磁磁体体或或电电流流产生力的作用产生力的作用.2磁场的产生:电流或磁体都可以产生磁场磁场的产生:电流或磁体都可以产生磁场.3磁场的方向:放在磁场中某一点的小磁针磁场的方向:放在磁场中某一点的小磁针北北极受力的极受力的方向,即小磁针静止时北极所指的方向就是这一点的方向,即小磁针静止时北极所指的
2、方向就是这一点的磁场磁场方方向向.4磁现象的电本质:磁体、电流和运动电荷的磁场都产磁现象的电本质:磁体、电流和运动电荷的磁场都产生于生于电荷的运动电荷的运动,并通过磁场而相互作用,并通过磁场而相互作用.二、磁感线二、磁感线第1页/共66页1.在磁场中画一系列曲线,使曲线上任一点的切线方向在磁场中画一系列曲线,使曲线上任一点的切线方向都跟都跟该点的磁场方向该点的磁场方向一致,这些曲线即为磁感线一致,这些曲线即为磁感线.2.特点特点(1)磁感线上任一点的切线方向都跟该点的磁场方向一)磁感线上任一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致;致;(2)磁感线是为了描述磁场而引入的,实际并不存在;)磁感线是为了
3、描述磁场而引入的,实际并不存在;(3)磁感线在磁体(或通电螺线管)外部由)磁感线在磁体(或通电螺线管)外部由N极指向极指向S极,在磁体(或通电螺线管)内部由极,在磁体(或通电螺线管)内部由S极指向极指向N极极,组成一条,组成一条封闭的曲线;封闭的曲线;(4)磁感线的)磁感线的疏密程度疏密程度可以表示磁场的强弱;可以表示磁场的强弱;(5)任何两条磁感线不相交,也不相切)任何两条磁感线不相交,也不相切.第2页/共66页3.几种典型磁场的磁感线几种典型磁场的磁感线(1)条形磁铁与)条形磁铁与U U形磁铁,如图形磁铁,如图54-1所示所示.(2)直直线线电电流流的的磁磁场场:无无磁磁极极,非非匀匀强强
4、,距距导导线线越越远远处处磁场磁场越弱越弱,如图,如图54-2所示所示.图图54-2图图54-1第3页/共66页(3)通电螺线管的磁场:两端分别是)通电螺线管的磁场:两端分别是N极和极和S极;管内极;管内一般为一般为匀强磁场匀强磁场,磁感线的方向由,磁感线的方向由S极指向极指向N极;管外为极;管外为非匀非匀强强磁场,磁感线的方向由磁场,磁感线的方向由N极指向极指向S极,如图极,如图54-3所示所示.(4)地磁场(如图)地磁场(如图54-4所示)的主要特点:所示)的主要特点:图图54-4图图54-3第4页/共66页地磁场的北极在地理地磁场的北极在地理南极南极附近,地磁场的南极在地理附近,地磁场的
5、南极在地理北极北极附近;附近;在地表以上空间,地磁场的水平分量总是从地理南极在地表以上空间,地磁场的水平分量总是从地理南极指向地理北极,而竖直分量则南北相反,在南半球垂直地面指向地理北极,而竖直分量则南北相反,在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下向上,在北半球垂直地面向下.三、安培定则三、安培定则1.直线电流的磁场直线电流的磁场磁感线是一族以导线为轴心的同心圆磁感线是一族以导线为轴心的同心圆.若以右手握住导线,若以右手握住导线,让伸直的大拇指指向电流的方向,则弯曲的四指所指的方向让伸直的大拇指指向电流的方向,则弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向就是磁感线的环绕方向.离导线越远,磁场
6、离导线越远,磁场越弱越弱.2.通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场类似与条形磁铁的磁场类似.右手握住螺线管,让弯曲的四右手握住螺线管,让弯曲的四第5页/共66页指指向电流的方向,则伸直的大拇指所指的方向为螺线管中指指向电流的方向,则伸直的大拇指所指的方向为螺线管中心轴心轴线上的磁场方向线上的磁场方向.通电螺线管内部可以看成通电螺线管内部可以看成匀强匀强磁场磁场.3环形电流的磁场环形电流的磁场可视为单匝螺线管,方法与螺线管相同可视为单匝螺线管,方法与螺线管相同.四、磁感应强度四、磁感应强度1意义:是描述磁场强弱的物理量,是描述磁场力的性意义:是描述磁场强弱的物理量,是描述磁场力的性质
7、的物理量,它由磁场本身决定质的物理量,它由磁场本身决定.2大小:,其中大小:,其中F F为与磁场垂直的一小段通电直导为与磁场垂直的一小段通电直导线受到的安培力,线受到的安培力,L L为该段导线的长度,为该段导线的长度,I I为该段导线中的电为该段导线中的电流流.3方向:磁感应强度为方向:磁感应强度为矢量矢量,方向与该点的磁场方向相,方向与该点的磁场方向相同同.第6页/共66页1由磁感应强度的定义式B可知,下列说法正确的是()A磁感应强度B与磁场力F成正比,与电流元IL成反比B同一段通电导线垂直于磁场放在不同磁场中,所受的磁场力F与磁感应强度B成正比C公式B只适用于匀强磁场D只要满足L很短,I很
8、小的条件,B对任何磁场都适用E可用来量度磁感应强度的大小,但B是由磁场本身因素决定的,与I、L、F无关2、在磁场中某一点,已经测出一段0.5 cm长的导线中通入0.01 A电流时,受到的安培力为5.0106 N,则下列说法正确的是()A该点磁感应强度大小一定是0.1 TB该点磁感应强度大小一定不小于0.1 TC该点磁感应强度大小一定不大于0.1 TD该点磁感应强度的方向即为导线所受磁场力的方向第7页/共66页3 3.在正方形的四个顶点处分别放有电流方向垂直纸面向里或在正方形的四个顶点处分别放有电流方向垂直纸面向里或向外的通电直导线向外的通电直导线,如图所示如图所示,通电电流强度大小分别为通电电
9、流强度大小分别为I1、I2、I3、I4,(I1-I3)(I2-I4)0,已知距导线相同距离处的磁感应强度已知距导线相同距离处的磁感应强度B与电流与电流I成正比成正比.则正方形中心则正方形中心O处的磁感应强度可用图中的处的磁感应强度可用图中的四条有向线段中的哪一条来表示()四条有向线段中的哪一条来表示()A.B1B.B2C.B3D.B4 D第8页/共66页4单位:特斯拉(单位:特斯拉(T).1 .五、安培力五、安培力1.安培力的大小安培力的大小(1)当通电直导线与磁场垂直时:)当通电直导线与磁场垂直时:F=BIL;(2)当通电直导线与磁场平行时:)当通电直导线与磁场平行时:F=0.2.安培力的方
10、向可以用左手定则判定安培力的方向可以用左手定则判定左手定则:伸开左手,使大拇指与其余四指垂直,并且左手定则:伸开左手,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线都跟手掌在一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线穿过穿过手手心,并使伸开的心,并使伸开的四指四指指向电流的方向,那么指向电流的方向,那么大拇指大拇指所指的方所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.3.注意事项注意事项(1)安培力的方向总是垂直于安培力的方向总是垂直于B、I所决定的平面,即一所决定的平面,即一第9页/共66页4、如图所示,一重为G1的通电圆环置于水
11、平桌面,环中电流方向为顺时针方向(从上往下看),在环的正上方用轻绳悬挂一条形磁铁,磁铁的中心轴线通过圆环中心,磁铁的上端为N极,下端为S极,磁铁自身重为G2,则下列关于圆环对桌面压力F,磁铁对轻绳拉力F的大小正确的是()A、FG1,FG2B、FG1,FG2C、FG1,FG2D、FG1,FG2D第10页/共66页5、一个可自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置,且两个线圈的圆心重合,当两线圈中通以如图所示的电流时,则从左向右看,线圈L1将:()A.不动 B.顺时针转动C.逆时针转动 D.向纸外平动C第11页/共66页6、一根长直导线穿过通有恒定电流的金属圆环的中心且垂直于环的平面
12、,导线和环中电流方向如下图所示。金属环受到的磁场力为()A沿圆环的半径向外 B沿圆环的半径向内 C水平向左 D等于零D第12页/共66页7.如如图图所所示示,在在平平面面M内内放放有有一一半半径径为为r的的半半圆圆形形导导线线,导导线线中中所所通通的的电电流流为为I1,在在半半圆圆线线圈圈圆圆心心O处处垂垂直直平平面面M放放一一长长直直导导线线,导导线线中中通通以以向向上上的的电电流流I2.已已知知长长直直导导线线在在半半圆圆形形导导线线处处产产生生的的磁磁感感应应强强度度为为B,则半圆形导线所受的安培力的大小是(),则半圆形导线所受的安培力的大小是()A.2BI1r B.2BI1r C.BI
13、1r D.0D第13页/共66页8、如图所示,一个闭合线圈套在条形磁铁靠近N极的一端,当线圈内通以图示方向的电流I时,下列说法中正确的是()线圈圆面将有被拉大的倾向 线圈圆面将有被压小的倾向线圈将向S极一端平移线圈将向N极一端平移A B C D B第14页/共66页第15页/共66页9.如图所示,直角坐标系如图所示,直角坐标系Oxyz处于匀强磁场中,处于匀强磁场中,有一条长有一条长0.6 m的直导线沿的直导线沿Ox方向通有大图小为方向通有大图小为9A的电流,受到的安培力沿的电流,受到的安培力沿Oz方向,大小为方向,大小为2.7N,则,则该磁场可能的方向和磁感应强度该磁场可能的方向和磁感应强度B
14、的最小值为()的最小值为()A.平行于平行于xOy平面,平面,B=0.5 TB.平行于平行于xOy平面,平面,B=1.0 TC.平行于平行于yOz平面,平面,B=0.5 TD.平行于平行于xOz平面,平面,B=1.0 TAC第16页/共66页10.在在xOy平平面面中中有有一一通通电电直直导导线线ab与与Ox、Oy轴轴相相交交,导导线线中中的的电电流流方方向向如如图图所所示示.该该区区域域有有匀匀强强磁磁场场,通通电电直直导导线线所所受受磁磁场场力力的的方方向向与与Oz轴轴的的正正方方向向相相同同,该该磁磁场的磁感应强度的方向可能是()场的磁感应强度的方向可能是()A.沿沿x轴负方向轴负方向B
15、.沿沿y轴负方向轴负方向C.沿沿z轴正方向轴正方向D.沿沿z轴负方向轴负方向【解析】当电流方向与磁场方向不垂直时,可以将磁感应强度进行分解,分解为与电流方向垂直的分量和与电流方向平行的分量.根据左手定则,手心应与磁感应强度垂直电流方向的分量垂直.当磁感应强度的方向为x轴负方向或y轴负方向时,都有与电流垂直的分量,根据左手定则判定,受力方向都沿z轴正方向,如图乙所示.第17页/共66页11.图示的装置中,劲度系数较小的金属轻弹簧下端恰好图示的装置中,劲度系数较小的金属轻弹簧下端恰好浸到水银面,电源电动势足够大浸到水银面,电源电动势足够大.当闭合开关当闭合开关S后,弹簧将后,弹簧将()A.保持静止
16、保持静止 B.收缩收缩C.变长变长 D.不断上下振动不断上下振动【解析】在开关闭合的瞬间,有电流流过弹簧,弹簧可以看成由很多匝环形电流组成,每一匝环形电流相当于一个小的条形磁铁,由右手螺旋定则可以判断出各匝相互吸引.弹簧收缩后脱离水银,弹簧中无电流,各匝不再相互吸引,弹簧恢复原长,又与水银接触;接触,通电,再又重复上述过程.故弹簧不断上下振动.第18页/共66页12.如图甲所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其左上方如图甲所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其左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,用面向里的电流,用FN表
17、示磁铁对桌面的压力,表示磁铁对桌面的压力,f 表示桌面表示桌面对磁铁的摩擦力,则导线通电后与通电前相比对磁铁的摩擦力,则导线通电后与通电前相比()A.FN 减小,减小,f=0B.FN 减小减小,f0、方向向左、方向向左C.FN 增大,增大,f=0D.FN 增大,增大,f0、方向向左、方向向左【解析】画出条形磁铁周围的磁感线,由左手定则可知长直导线的受力方向为左上方向;由牛顿第三定律可知条形磁铁的受力方向为右下方向,如图乙所示.故选项D第19页/共66页13.如图甲所示,用粗细均匀的电阻丝折成平面三角形框如图甲所示,用粗细均匀的电阻丝折成平面三角形框架置于光滑水平面上,架置于光滑水平面上,三边的
18、长度分别为三边的长度分别为3L、4L和和5L,长度为,长度为L的电阻丝的电阻为的电阻丝的电阻为r,框架与一电动势为,框架与一电动势为E、内阻不计的电源相连接,整个系统处于方向垂直于框架内阻不计的电源相连接,整个系统处于方向垂直于框架平面、磁感应强度为平面、磁感应强度为B的匀强磁场,则甲框架受到的安的匀强磁场,则甲框架受到的安培力的合力为(培力的合力为()A.0B.,方向,方向bdC.,方向,方向dbD.,方向,方向bd第20页/共66页【解析解析】由题意知,通过由题意知,通过ac边的电流为:边的电流为:由由abc的电流的电流故框架的受力情况如图乙所示故框架的受力情况如图乙所示.则:则:,方向,
19、方向bd,方向,方向bc,方向,方向ba由平行四边形定则知,由平行四边形定则知,Fab、Fbc的合力与的合力与Fac同向,大同向,大小为,如图丙所示小为,如图丙所示.故框架受到的安培力的合力为:故框架受到的安培力的合力为:,方向,方向bd.【答案答案】D乙乙丙丙第21页/共66页第22页/共66页质量为m的金属导体棒置于倾角为的导轨上,棒与导轨间的动摩擦因数为,当导体棒通以垂直纸面向里的电流时,恰能在导轨上静止。如图所示的四个图中,标出了四种可能的匀强磁场方向,其中棒与导轨间的摩擦力可能为零的是 ()第23页/共66页11.图示为等臂电流天平,可以用来测量匀强图示为等臂电流天平,可以用来测量匀
20、强磁场的磁感应强度磁场的磁感应强度.它的右臂挂着匝数它的右臂挂着匝数n=9的矩形的矩形线圈,线圈的水平边长为线圈,线圈的水平边长为l,处于匀强磁场内,磁,处于匀强磁场内,磁感应强度的大小为感应强度的大小为B、方向与线圈平面垂直、方向与线圈平面垂直.当线当线圈中通过电流圈中通过电流I时,调节砝码使两臂达到平衡时,调节砝码使两臂达到平衡.然然后使电流反向、大小不变,这时需要在左盘中后使电流反向、大小不变,这时需要在左盘中增加质量为增加质量为m的砝码,才能使两臂再次达到新的平衡的砝码,才能使两臂再次达到新的平衡.(1)导出用已知量和可测量量)导出用已知量和可测量量n、m、l、I表达表达B的计算的计算
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