【正文】 南北方向【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。b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（ ），從a到b，磁感應(yīng)強(qiáng)度是先增大后減小解析: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(chēng)，從每方格中心處的磁場(chǎng)來(lái)定性比較即可，如I1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、D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．D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（ ） A．B＝2T； B．B≥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Bsinθ＝2T，因而B(niǎo)≥2T。b39。 。： 磁場(chǎng) 類(lèi)型：復(fù)習(xí)課目的要求：重點(diǎn)難點(diǎn)： 教 具：過(guò)程及內(nèi)容：第1課 磁場(chǎng)基本性質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí) 一、磁場(chǎng)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．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．磁感線不相切不相交。c39。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θ，則IL在與B垂直方向上的分量即ILsinθ，因而B(niǎo)=F/ILsinθ，所以F/IL=Bsinθ．則B≥F/IL。c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)。 即錄音是利用電流的磁效應(yīng)。FN【例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B2/2μ,式中B是感應(yīng)強(qiáng)度,μ是磁導(dǎo)率，在空氣中μ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)為不變，因此F所做的功為:W＝F△L. 以ω表示間隙中磁場(chǎng)的能量密度，則間隙中磁場(chǎng)的能量E＝ωV＝ωA△L 又題給條件ω＝B2/2μ，故E＝A△LB2/2μ.因?yàn)镕所做的功等于間隙中磁場(chǎng)的能量，即W=E，故有F△L= A△LB2/2μ解得高考熱身電學(xué)大課堂Ｐ198第2課散 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用基礎(chǔ)知識(shí) 一、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．：F＝BILsinθ（θ是I與B的夾角）；通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，即θ＝900，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θ＝00，此時(shí)安培力有最小值，F(xiàn)=0N。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”，可判定電子流向左偏轉(zhuǎn)。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=IBScosθ．若為N匝線圈，則M＝NIBScosθ．式中S為線圈包圍面積，θ為線圈平面與磁場(chǎng)方向的夾角．顯然，當(dāng)θ=00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Mmax＝NBIS，當(dāng)θ＝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、對(duì)稱(chēng)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I0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ala等于2L，且ala與ad垂直．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B2，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邊受力的方向如圖10—21所示，大小分別為F1＝B1I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)。整個(gè)裝置放在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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，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?。?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., (2）設(shè)裝置功率為P，Δt時(shí)間內(nèi)有△m質(zhì)量的液體從噴口射出,PΔt＝189。由 ①②③式得VD=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。則各個(gè)方向都有速率為vm的α粒子．當(dāng)A、B板加了電壓后，A、B兩板間的電場(chǎng)阻礙α粒子到達(dá)A板，其方向是垂直兩板并由A板指向B板。磁感強(qiáng)度B＝0．332 T，方向垂直于紙面向里，在O處有一放射源 S，可沿紙面向各個(gè)方向射出速率均為v=3．2106m/s的α粒子．已知α粒子的質(zhì)量m= 6．6410－27 kg，電量q=3．2 10－19 C．（1）畫(huà)出α粒子通過(guò)磁場(chǎng)空間做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心的軌跡．（2）求出α粒子通過(guò)磁場(chǎng)空間的最大偏轉(zhuǎn)角θ．（3）再以過(guò)O點(diǎn)并垂直紙面的直線為軸旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)區(qū)域，能使穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域且偏轉(zhuǎn)角最大的α粒子射到正方向的y軸上，則圓形磁場(chǎng)直徑OA至少應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)多大的角度β．解析：（l）α粒子的速度相同，在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑相同，均由洛侖茲力提供向心力 f= qvB=mv2／r，r＝mv／Qb=20cm 所以α粒子的圓心與S（即O點(diǎn)）的距離均為r，其圓心的軌跡為以S為圓心、以20cm為半徑的一段圓弧，如圖所示．（2）由于α粒子的軌道半徑r大于磁場(chǎng)區(qū)域的半徑R，α粒子最長(zhǎng)的軌跡所對(duì)應(yīng)的弦為2R=r=20cm時(shí)，α粒子在磁場(chǎng)中最大的偏轉(zhuǎn)角的軌跡就是α粒子在磁場(chǎng)中最長(zhǎng)的軌跡線，由于最長(zhǎng)的軌跡線的弦長(zhǎng)與其軌跡半徑相等，所以偏轉(zhuǎn)角的最大值為θ=600（3）由（2）中可知α粒子的最大偏轉(zhuǎn)角為600；且所對(duì)的弦為OA，故α粒子在磁場(chǎng)軌跡的入射點(diǎn)O和出射點(diǎn)A與其軌跡圓心O1的連線和OA組成一個(gè)正三角形，也就是α粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)與x軸正方向的夾角γ＝300，如圖所示．要使偏轉(zhuǎn)角最大的α粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)能打在y軸的正方向上，則α粒子與x軸的正方向夾角γ/＞900，則OA繞過(guò)O點(diǎn)的水平軸至少要轉(zhuǎn)過(guò)β=γ/一γ＝600．點(diǎn)評(píng)：帶電粒子在磁場(chǎng)中的軌跡不大于半圓時(shí)，要使帶電粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角最大，就是要求帶電粒子在磁場(chǎng)中的軌跡線愈長(zhǎng)（由于半徑確定），即所對(duì)應(yīng)的弦愈長(zhǎng)．在圓形磁場(chǎng)中，只有直徑作為軌跡的弦長(zhǎng)最長(zhǎng)．所以要求帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的入射點(diǎn)、離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的出射點(diǎn)的連線為圓形磁場(chǎng)區(qū)域的直徑．這是本題的難點(diǎn)。再討論粒子穿出B2條件：又設(shè)粒子以某一的速度穿出了B1后在B2中穿過(guò)時(shí)其圓軌跡又剛好與P相切，如圖所示，粒子在B1中的運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)的圓心角為θ，那么：，粒子在B2運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為：由幾何知識(shí)得：R－Rsinθ=L2 所以有： 解得：，所以當(dāng)粒子的速度時(shí)就可以穿出B1和B2。mv2選擇器中:v=E/B1偏轉(zhuǎn)場(chǎng)中:d＝2r，qvB2＝mv2/r比荷:質(zhì)量作用：主要用于測(cè)量粒子的質(zhì)量、比荷、研究同位素．如圖所示組成：兩個(gè)D形盒，大型電磁鐵，高頻振蕩交變電壓，兩縫間可形成電壓U作用：電場(chǎng)用來(lái)對(duì)粒子（質(zhì)子、氛核,a粒子等）加速，磁場(chǎng)用來(lái)使粒子回旋從而能反復(fù)加速．高能粒子是研究微觀物理的重要手段．要求：粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期等于交變電源的變化周期．關(guān)于回旋加速器的幾個(gè)問(wèn)題：(1)回旋加速器中的D形盒，它的作用是靜電屏蔽，使帶電粒子在圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只處在磁場(chǎng)中而不受電場(chǎng)的干擾，以保證粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)‘(2)回旋加速器中所加交變電壓的頻率f,與帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的頻率相等:(3)回旋加速器最后使粒子得到的能量，可由公式來(lái)計(jì)算，在粒子電量，、質(zhì)量m和磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定的情況下，回旋加速器的半