专题(六)磁场.doc

高三第二轮复习：专题部分（六） 奉贤区曙光中学物理组专题（六）磁场、电磁感应（1） 地球磁场 通电直导线周围磁场 通电环行导线周围磁场一、磁感强度B和电流I的关系：右手螺旋定则（安培定则）NaM OI1I20图1二、磁感强度B的叠加：B是矢量，合成时满足平行四边形定则。例1、（2008松江）半径为r，电流为I1的通电圆环圆心O处的磁感强度为B，在圆环下距环心a处水平放置一根电流为I2的无限长直导线MN时，圆环圆心O处的磁感强度变为零。设圆环平面和长直导线在同一竖直平面内，如图1所示，根据对称性，直导线电流I2在导线下方O处的磁感强度的大小为 ，方向 。三.安培力的合成：满足平行四边形定则。4、如图所示，两根平行放置的长直导线和载有大小相同方向相反的电流，受到的磁场力大小为，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，受到的磁场力大小变为，则此时受到的磁场力大小变为-（ ）（A） （B） （C） （D）5、如图所示，A为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图。当圆盘高速绕中心轴OO转动时，通电直导线所受磁场力的方向是-（ ）A、竖直向上 B、竖直向下 C、水平向里 D、水平向外6、如图所示，闭合导线aba中通入电流I方向如图，匀强磁场B垂直纸面向里，且与闭合导线平面垂直，直导线ab长为L，则闭合导线受到的安培力大小是 ，弯曲导线ab受到的安培力的大小是 ，方向 ，直导线ab受到的安培力大小是 ，方向 。四、安培力作用下的通电导线平衡7、如图10-2，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与磁场垂直，现给导线中通以垂直于纸面向外的电流，则下列说法正确的是：-（ ）A磁铁对桌面的压力减小B磁铁对桌面的压力增大C磁铁对桌面的压力不变D以上说法都不可能8、质量为m的通电细杆ab置于倾角为的导轨上，导轨宽度为d，杆ab与导轨间的动摩擦因数为。有电流时，ab恰好能在导轨上静止，如图所示，它的四个侧视图中标出四种可能的匀强磁场方向，其中杆ab又与导轨之间的摩擦力可能为零的图是-（ ）（a）图（b）图（c）图（d）图 A、B、C、D、9、下图所示的天平可用来测定磁感应强度。天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为l，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I(方向如图)时，在天平左、右两边加上质量各为m、m的砝码，天平平衡。当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡。由此可知-( )OO / / /B(A)磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为(m-m)g/NIl(B)磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg/2NIl(C)磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为(m-m)g/NIl(D)磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为mg/2NIl10、如图所示，质量为60g的金属棒长为L1=20cm，棒两端与长为L2=30cm的细软金属线相连，吊在磁感应强度B=0.5T、竖直向上的匀强磁场中。当金属棒中通过稳恒电流I后，金属棒向纸外摆动，摆动过程中的最大偏角=60（取g=10m/s2），求：（1）金属棒中电流大小和方向；（2）金属棒在摆动过程中动能的最大值五、安培力作用下的通电导线（线框）的运动11、如图10-1所示，螺线管两端加上交流电压，沿着螺线管轴线方向有一电子射入，则该电子在螺线管内将做：-（ ）A加速直线运动 B匀速直线运动C匀速圆周运动 D简谐运动12、如图所示，原来静止的圆形通电线圈通以逆时针方向的电流I，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直导线，通过如图所示的方向的电流I，在磁场力作用下圆线圈将-（ ）A、向左运动； B、向右运动C、以直径AB为轴运动； D、静止不动13、如图，O为圆心，KN、LM是半径分别为ON、OM的同心圆，若O处垂直纸面放置一载流直导线，电流垂直纸面向外。用一条导线围成如图所示回路KLMN，当回路中沿图示方向通以电流时，此回路将-（ ）A、向左平动B、在纸面向绕过O点垂直于纸面的轴转动C、KL边向外，MN边向里运动D、KL边向里，MN边向外运动专题（六）磁场、电磁感应（2）一、磁通量及磁通量的变化1、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：=BS。（B与S不垂直，存在夹角时，=BSsin）它的大小与线圈的匝数n多少无关。是标量，但是有方向（进该面或出该面）。单位为韦伯，符号为Wb。2、磁通量的变化量磁通量的变化=2-1有多种形式，主要有：S、不变，B改变，这时=BSsinB、不变，S改变，这时=SBsinB、S不变，改变，这时=BS(sin2-sin1)当B、S、中有两个或三个一起变化时，就要分别计算1、2，再求2-1了。abcacbMNS例1、如图所示，矩形线圈沿a b c在条形磁铁附近移动，试判断穿过线圈的磁通量如何变化？如果线圈M沿条形磁铁轴线向右移动，穿过该线圈的磁通量如何变化？3、磁通量的变化率/t（即单匝线圈的电动势大小）二、感应电流的产生及方向判断1、产生条件：闭合回路中磁通量发生变化时；或闭合回路的一部分在磁场中作切割磁感线运动时。2、方向判断：（1）楞次定律：适用于一切情况下； （2）右手定则：一般适用于有明显切割现象时；例2、如图所示，有两个同心导体圆环。内环中通有顺时针方向的电流，外环中原来无电流。当内环中电流逐渐增大时，外环中有无感应电流？方向如何？NSv0M例3、如图所示，闭合导体环固定。条形磁铁S极向下以初速度v0沿过导体环圆心的竖直线下落过程，导体环中的感应电流方向如何？a db cO1O2例4、如图所示，O1O2是矩形导线框abcd的对称轴，其左方有垂直于纸面向外的匀强磁场。以下哪些情况下abcd中有感应电流产生？方向如何？A.将abcd 向纸外平移 B.将abcd向右平移 C.将abcd以ab为轴转动60 D.将abcd以cd为轴转动60c a d bL2 L1例5、如图所示装置中，cd杆原来静止。当ab 杆做如下那些运动时，cd杆将向右移动？A.向右匀速运动 B.向右加速运动C.向左加速运动 D.向左减速运动a b例6、如图所示，水平面上有两根平行导轨，上面放两根金属棒a、b。当条形磁铁如图向下移动时（不到达导轨平面），a、b将如何移动？a b例7、 如图所示，绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a、b。将条形磁铁沿它们的正中向下移动（不到达该平面），a、b将如何移动？例8、图4中A、B为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置，A线圈中通有如图（a）所示的交流电i，则（ ）A. 在t1到t2时间内A、B两线圈相吸B. 在t2到t3时间内A、B两线圈相斥C. t1时刻两线圈间作用力为零D. t2时刻两线圈间吸力最大例9、一磁棒自远处匀速沿一圆形线圈的轴线运动，并穿过线圈向远处而去，如图6所示，则下列图7四图中，较正确反映线圈中电流i与时间t关系的是（线圈中电流以图6示箭头为正方向）：-（ ）三、法拉第电磁感应定律1、定义式：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，即，在国际单位制中可以证明其中的k=1，所以有。对于n匝线圈有。（平均值）2、导体切割磁感线时产生感应电动势大小的计算式：E=BLV（高考只要求B与V垂直的情况）（一）电磁感应中的动力学问题9(2004北京理综)如图1所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为L。M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下。导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。（1）由b向a方向看到的装置如图2所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；（2）在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；（3）求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值。10（2005上海物理）如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长。电阻不计的平行金属导轨相距1m，导轨平面与水平面成=37角，下端连接阻值为R的电阻。匀强磁场方向与导轨平面垂直。质量为0.2kg。电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25。求：(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；(2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小；(3)在上问中，若R2，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小与方向(g=10ms2，sin3706， cos3708) 【例2】 如图2所示，两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内，它们之间的距离为=0.2m，在导轨的一端接有阻值为R=0.5的电阻，在x0处有一与水平面垂直的均匀磁场，磁感强度B=0.5T。一质量为m=01kg的金属杆垂直放置在导轨上，并以v0=2m/s的初速度进入磁场，在安培力和一垂直于杆的水平外力F的共同作用下作匀变速直线运动，加速度大小为a=2m/s2，方向与初速度方向相反，设导轨和金属杆的电阻都可以忽略，且接触良好。求：（1）电流为零时金属杆所处的位置；（2）电流为最大值的一半时施加在金属杆上外力F的大小和方向；（3）保持其他条件不变，而初速度v0取不同值，求开始时F的方向与初速度v0取值的关系。【例3】 如图5所示，在水平面上有一个固定的两根光滑金属杆制成的37角的导轨AO和BO，在导