知识讲解_磁场及其描述

第 1 页 共 13 页 磁场及其描述 【学习目标】 1．了解磁现象，理解电流的磁效应及其伟大意义。 　　2．通过磁的相互作用现象，知道磁场的存在和磁场的基本性质。 　　3．了解地磁场的分布以及地磁场对地球生命及人类活动的意义。 　　4．理解磁感线的意义，能够熟练地运用安培定则确定电流的磁场方向。 　　5．理解磁场的方向；理解磁感应强度的定义、磁通量的定义和计算方法；理解匀强磁场的特点以及 在匀强磁场中磁通量的计算。 　　 【要点梳理】 【高清课程：磁场及其描述 第 1 节磁现象】 要点一、磁现象 要点诠释： 1．磁性、磁体 　　物质具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性。 　　具有磁性的物体叫磁体。 2．磁极 　　磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极。任何磁体都有两个磁极，一个叫南极（又称 S 极），另一个叫北极（又称 N 极）。 3．磁极间的相互作用 　　同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 4．磁化、磁性材料 　　变无磁性物体为有磁性物体叫磁化，变有磁性物体为无磁性物体叫退磁。 　　磁性材料可分为软磁性材料和硬磁性材料。磁化后容易去掉磁性的物质叫软磁性材料，不容易去磁的 物质叫硬磁性材料。一般来讲软磁性材料剩磁较小，硬磁性材料剩磁较大。 　　软磁性材料可应用于需被反复磁化的场合，例如振片磁头、计算机记忆元件、电磁铁等；硬磁性材料 可应用于制作永久磁铁。 要点二、电流的磁效应 要点诠释： 1．电流对小磁针的作用 　　1820 年，丹麦物理学家奥斯特发现，导线通电后，其下方与导线平行的小磁针发生偏转，如图所示。 　　　　　　　　　　 　　说明：在做奥斯特实验时，为排除地球磁场的影响，小磁针应南北放置，通电导线也应南北放置。 2．磁铁对通电导线的作用 　　如图所示，磁铁会对通电导线产生力的作用，使导体棒偏转。 　　　　　　　　　　 3．电流和电流间的相互作用第 2 页 共 13 页 　　如图所示，有互相平行而且距离较近的两条导线，当导线中分别通以方向相同和方向相反的电流时， 观察到发生的现象是：同向电流相吸，异向电流相斥。 　　　　　　　　　　 　　 【高清课程：磁场及其描述 第 2 节：磁场】 要点三、磁场 要点诠释： 1．定义 　　磁体或电流周围存在一种特殊物质，能够传递磁体与磁体、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互 作用，这种特殊的物质叫磁场。 说明：所有的磁作用都是通过磁场发生的，磁场和电场一样，是物质存在的另一种形式，是客观存在 的。 2．磁场的基本性质 　　对放入其中的磁极、电流或运动电荷产生力的作用。 3．磁场的产生 　　（1）永磁体周围存在磁场； 　　（2）电流周围存在磁场——电流的磁效应； 　　（3）运动的电荷周围存在磁场——磁现象的电本质。 　　　　电流是大量运动电荷形成的，所以运动电荷周围空间也有磁场。静止电荷周围空间没有磁场。 4．磁场的方向 　　在磁铁周围的不同位置放置一些小磁针，发现小磁针静止时，指向各不相同如图所示，这表明磁场中 不同位置力的作用方向不同，因此磁场具有方向性。 　　　　　　　　　　 　　 　　 　　物理学上规定：小磁针静止时 N 极所指的方向为该点的磁场的方向。 要点四、磁现象的电本质 要点诠释： 1．安培分子电流假说的内容 　　安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质 微粒都成为微小的磁体，分子的两侧相当于两个磁极。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 2．安培假说对有关磁现象的解释 　　（1）磁化现象：一根软铁棒，在未被磁化时，内部各分子电流的取向杂乱无章，它们的磁场互相抵第 3 页 共 13 页 消，对外不显磁性；当软磁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流取向变得大致相同时，两端显示较强的 磁性作用，形成磁极，软铁棒就被磁化了。 　　（2）磁体的消磁：磁体的高温或猛烈敲击，即在激烈的热运动或机械运动影响下，分子电流取向又 变得杂乱无章，磁体磁性消失。 3．磁现象的电本质 　　磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由运动的电荷产生的。 　　说明： 　　①根据物质的微观结构理论，原子由原子核和核外电子组成，原子核带正电，核外电子带负电，核外 电子在库仑引力作用下绕核高速旋转，形成分子电流。在安培生活的时代，由于人们对物质的微观结构尚 不清楚，所以称为“假说”。但是现在，“假设”已成为真理。 　　②分子电流假说揭示了电和磁的本质联系，指出了磁性的起源：一切磁现象都是由运动的电荷产生的。 要点五、地球的磁场 要点诠释： 1．地磁场 　　地球本身是一个磁体，附近存在的磁场叫地磁场，地磁的南极在地球北极附近，地磁的北极在地球的 南极附近。地磁体周围的磁场分布与条形磁铁周围的磁场分布情况相似。指南针放在地球周围的指南针静 止时能够指南北，就是受到了地磁场作用的结果。 2．磁偏角 　　地球的地理两极与地磁两极并不重合，磁针并非准确地指南或指北，其间有一个交角，叫地磁偏角， 简称磁偏角。 　　说明： 　　①地球上不同点的磁偏角的数值是不同的。 　　②磁偏角随地球磁极缓慢移动而缓慢变化。 　　③地磁轴和地球自转轴的夹角约为 11°。 要点六、磁感应强度 要点诠释： 1．磁感应强度的方向 　　（1）磁感应强度 　　描述磁场强弱和方向的物理量，用符号“B”表示。 　　（2）磁感应强度的方向 　　磁感应强度的方向即磁场的方向：小磁针静止时 N 极所指的方向为该点的磁感应强度的方向，简称为 磁场的方向。 2．磁感应强度的大小 　　（1）电流元 　　①定义：物理学中把很短一段通电导线中的电流 I 与导线长度 L 的乘积 IL 叫作电流元。 　　②理解：孤立的电流元是不存在的，因为要使导线中有电流，就必须把它连到电源上。 　　（2）磁感应强度 　　①定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线，受到的磁场力的作用 F，跟电流 I 和导线长度 L 的 乘积 IL 的比值，叫作通电直导线所在处的磁场的磁感应强度。 　　②物理意义：磁感应强度是描述磁场力的性质的物理量。 　　③公式：B=F / IL。 　　④单位：在国际单位单位中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号是 T。即 。 　　⑤B 是矢量，其方向就是磁场方向，即小磁针静止时 N 极所指的方向。 　　说明： 　　①磁感应强度是反映磁场性质的物理量，是由磁场自身决定的，与是否引入电流无关，与引入的电流 是否受力无关，因为通电导线取不同方向时，其受力大小不尽相同，在定义磁感应强度时，式中 F 是直导 线垂直磁场时受到的磁场力。第 4 页 共 13 页 　　②磁感应强度的方向是该处磁场的方向，而不是 F 的方向。 【典型例题】 类型一、认识、利用磁现象 例 1、 铁棒 A 能吸引小磁针，铁棒 B 能排斥小磁针，若将铁棒 A 靠近铁棒 B 时，下述说法中正确的是 （ ） A．A、B 一定相互吸引 B．A、B 一定相互排斥 C．A、B 间可能无磁场力作用 D．A、B 可能相互吸引，也可能相互排斥 【答案】D 【解析】 磁体可以使原来没有磁性的铁棒磁化而吸引铁棒，也可以是因为两个磁体的异名磁极相互吸引， 这是吸引的两种情况，而排斥只有两个磁体间才可能发生． 小磁针本身有磁性，能够吸引没有磁性的铁棒，故铁棒 A 可能有磁性，也可能没有磁性．铁棒 B 能排 斥小磁针，说明铁棒 B 一定有磁性．若 A 无磁性，当 A 靠近 B 时，在 B 的磁场作用下 A 也会被磁化而发 生相互的吸引作用；若 A 有磁性，则 A、B 两磁体都分别有北极和南极，当它们的同名磁极互相靠近时， 互相排斥，当异名磁极互相靠近时，互相吸引，这说明不论 A 有无磁性，它们之间总有磁场的作用，故正 确答案为 D． 【总结升华】无论磁针的哪一个磁极靠近铁棒时，都会把铁棒磁化，并且是相互吸引的．铁棒磁化后，靠 近磁针某端的磁极与磁针的该端互为异名磁极． 举一反三 【变式】新民晚报曾报道一则消息，“上海雨点鸽从内蒙古放飞后，历经 20 余天，返回上海市区鸽巢”， 信鸽的这种惊人的远距离辨认方向的本领，实在令人称奇．人们对信鸽有高超的认路本领的原因提出了如 下猜想： A．信鸽对地形地貌有极强的记忆力 B．信鸽能发射并接收某种超声波 C．信鸽能发射并接收某种次声波 D．信鸽体内有某种磁性物质，它能借助地磁场辨别方向 那么信鸽究竟靠什么辨别方向呢?科学家曾做过这样一个实验：把几百只训练有素的信鸽分成两组，在一 组信鸽的翅膀下各缚一块小磁铁，而在另一组信鸽的翅膀下各缚一块大小相同的铜块，然后把它们带到离 鸽舍一定距离的地方放飞，结果绝大部分缚铜块的信鸽飞回鸽舍，而缚磁铁的信鸽全部飞散了．科学家的 实验支持了上述哪种猜想（ ） 【答案】 D 【解析】这是一道要求从阅读材料的过程中收集信息、分析处理信息的应用类题．因为信鸽所缚的小磁铁 所产生的磁场扰乱了它体内磁性物质产生的磁场，所以缚磁铁的一组信鸽全部飞散，即 D 项正确． 类型二、电流的磁效应——奥斯特实验 例 2、奥斯特实验说明了（ ） A．磁场的存在 B．磁场的方向性 C．电流可以产生磁场 D．磁体间有相互作用 【答案】 C 【解析】 本题考查了电流的磁效应及奥斯特实验．奥斯特实验中电流能使静止的小磁针发生偏转，说明 电流周围能产生磁场．故正确答案为 C． 【总结升华】（1）做奥斯特实验时应注意地磁场的影响．地磁场使静止的小磁针指向南北方向，所以直导 线应南北水平放置，小磁针要平行地放在导线正下方或正上方． （2）奥斯特实验只证明了电流周围产生磁场即发生了电流的磁效应，揭示了电与磁的联系，但该 实验却没有说明磁场的方向性和磁体间的相互作用，这是本题的易错点． 举一反三 【变式】指南针是我国古代的四大发明之一。当指南针静止时，其 N 极指向如图虚线(南北向)所示，第 5 页 共 13 页 若某一条件下该指南针静止时 N 极指向如图实线(N 极北偏东向)所示。则以下判断正确的是(　　) A．可能在指南针上面有一导线东西放置，通有东向西的电流 B．可能在指南针上面有一导线东西放置，通有西向东的电流 C．可能在指南针上面有一导线南北放置，通有北向南的电流 D．可能在指南针上面有一导线南北放置，通有南向北的电流 【答案】C 【解析】若某一条件下该指南针静止时 N 极指向题图实线(N 极北偏东向)所示，则有一指向东方的磁 场，可能在指南针上面有一导线南北放置，通有北向南的电流，选项 C 正确。 类型三、对磁场的理解 例 3、以下说法中正确的是（ ） A．磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的 B．电流与电流间的相互作用是通过电场产生的 C．磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的 D．磁场和电场是同一种物质 【答案】A 【解析】电流能产生磁场，在电流的周围就有磁场存在，不论是磁极与磁极间还是电流与电流间、磁极与 电流间，都有相互作用的磁场力．磁场是一种特殊物质，它的基本特点是对放入磁场中的磁极、电流有磁 场力的作用；而电场是电荷周围存在的一种特殊物质，其最基本的性质是对放入电场中的电荷有电场力的 作用，它不会对放入电场中的磁极产生力的作用，因此，磁场和电场是两种不同的物质，各自具有其本身 的特点． 【总结升华】（1）注意磁场与电场的区别；（2）理解磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间的作用 都是通过磁场发生的． 举一反三 【变式 1】两个完全相同的圆形线圈，如图所示，穿在一根绝缘的光滑水平横杆上，分别通以方向相同的 电流，I1、I2，则（ ） A．两线圈互相吸引 B．两线圈互相排斥 C．两线圈静止 D．两线圈先吸引后排斥 【答案】A 【解析】磁场的基本性质是对放入其中的磁极或电流产生力的作用．通电导体周围能够产生磁场，图中每 个通电导线分别处于对方的磁场之中，受到磁场力的作用．由实验得知：同向电流相吸，异向电流相 斥．故正确答案为 A． 【总结升华】 奥斯特实验证明了电流周围产生磁场，揭示了电流的磁效应，进一步实现说明了电流 间的相互作用是通过磁场发生的，同向电流相互吸引，异向电流相互排斥． 【变式 2】家用照明电路中的火线和零线是相互平行的，当用电器工作火线和零线都有电流时，它们将（　 ）第 6 页 共 13 页 　　A．相互吸引 　 B．一会儿吸引，一会儿排斥　　 C．相互排斥 　 D．彼此不发生相互作用 【答案】C 【解析】火线与零线虽然都连接用电器，且相互平行，但是当用电器正常工作时，流过它们的电流方向相 反，并且时刻相反。再根据电流产生磁场，磁场对电流有作用力来判断，因通过火线和零线的电流方向总 是相反的，根据平行导线中通以同向电流时相互吸引，通以反向电流时相互排斥的结论可以得出 C 选项正 确。 类型四、地球的磁场 例 4、（2016 北京卷）中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋， 则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。结合上 述材料，下列说法不正确的是 A.地理南、北极与地磁场的南、北极不重合 B.地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近 C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 D.地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用 【答案】C 【解析】根据题意可得，地理南北极与地磁场存在一个夹角，为磁偏角，故两者不重合，A 正确；地 磁南极在地理的北极附近，地磁北极在地理南极附近，B 正确；由于地磁场磁场方向沿磁感线切线方向， 故只有赤道处才与地面平行，C 错误；在赤道处磁场方向水平，而射线是带电的粒子，运动方向垂直磁场 方向，射向赤道的粒子会受到磁场力作用，D 正确； 【总结升华】 认识地磁场，掌握地磁场的特点是分析该类题目的关键． 　举一反三 【变式】为了解释地球的磁性，19 世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流 I 引起的。在 下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是（ ） 　　　　　　 【答案】B 【解析】主要考查安培定则和地磁场分布。地理的南极是地磁场的 N 极，根据地磁场分布和安培定则判断 可知正确答案是 B。第 7 页 共 13 页 类型五、对磁感应强度的理解 例 5、有关磁感应强度的下列说法中，正确的是(　　) A．磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量 B．若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零 C．若有一小段长为 L，通以电流为 I 的导体，在磁场中某处受到的磁场力为 F，则该处磁感应强度的大小 一定是 D．由定义式 可知，电流强度 I 越大，导线 L 越长，某点的磁感应强度就越小 【答案】A 【解析】磁感应强度的引入目的就是用来描述磁场强弱，因此选项 A 是正确的；当通电导体与磁场方 向平行时，不受磁场力的作用，该点的磁感应强度并不一定为零，B 选项是错误的；磁感应强度是与电流 I 和导线长度 L 无关的物理量，且 中的 B、F、L 相互垂直，所以选项 C、D 皆是错误的 【总结升华】 磁感应强度 是反映磁场的力的性质的物理量，是采用比值的方法来定义的，该公 式是定义式而不是决定式，磁场中各处的 B 值是确定的，与放入该点的检验电流的大小、方向等无关．实 验表明：磁场力方向是与磁场方向垂直的，在这一点上磁场与电场是不一样的． 类型六、 对磁感应强度方向的理解 例 6、下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是（ ） A．某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向 B．小磁针 N 极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向 C．垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向 D．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向 【答案】 BD 【解析】 本题考查对磁感应强度方向的理解．磁场中某点磁感应强度的方向表示该点的磁场的方向，磁 场方向也就是小磁针 N 极受力的方向．但电流受力的方向不代表磁感应强度和磁场的方向． 【总结升华】（1）磁感应强度的方向和小磁针 N 极受力方向相同，但绝非电流的受力方向． （2）磁场中某点磁感应强度的大小和方向是确定的，和小磁针、电流的存在与否无关． 类型七、磁感应强度的矢量性 例 7、磁感应强度为矢量，它可以分解为几个分量． （1）如果北半球某处地磁场的磁感应强度大小为 B，与水平方向的夹角为 ，那么该处地磁场的磁感 应强度的水平分量和竖直分量各为多大？ （2）如果地理南、北极和地磁北、南极是重合的，那么在赤道上空磁场的竖直分量是多大？在极地 上空地磁场的水平分量是多大？ 【答案】 （1）B 水平=Bcos B 竖直=Bsin （2）B 竖直=0 B 水平=0 【解析】 本题从矢量角度考查了对磁感应强度的理解．因为磁感应强度大小为 B，与水平方向的夹角 为 ，所以地磁场的磁感应强度的水平分量和竖直分量分别为：B水平=Bcos ，B 竖直=Bsin ．在赤道上空， 因为 =0°，故有 B 竖直=0；在极地上空，因为 =90°，故有 B 水平=0． 【总结升华】（1）磁感应强度的合成与分解遵守矢量的平行四边形法则． （2）为了描述磁场强弱，我们引入了磁感应强度这个新的物理量．而新课标更注重规律探究的过程， 对磁感应强度概念的学习可以结合电场强度的定义来加深理解． 类型八、 对定义式 的理解及应用 例 8、物理学中，通过引入检验电流来了解磁场力的特性，对检验电流的要求是（ ） IL F IL FB = IL FB = FB IL = θ θ θ θ θ θ θ θ FB IL =第 8 页 共 13 页 A．将检验电流放入磁场，测量其所受的磁场力 F，导线长度 L，通电电流，应用公式 ，即可 测得磁感应强度 B B．检验电流不宜太大 C．利用检验电流，运用公式 ，只能应用于匀强磁场 D．只要满足长度 L 很短，电流很小，将其垂直放入磁场的条件，公式 对任何磁场都适用． 【答案】BD 【解析】本题从检验电流受外力的角度来分析和考查了磁感应强度的定义式 ． 用检验电流来了解磁场，要求检验电流对原来磁场的影响很小，可以忽略，所以导体长度 L 应很短， 电流应很小，当垂直放置时，定义式 适用于所有磁场，选项 B、D 正确． 【总结升华】 检验电荷与检验电流是角来检验电场或磁场的工具，所以不能对原磁场情况影响太大，在 非匀强场中，越小越短越能准确反映该住呈的情况． 举一反三 【变式】长 10 cm 的通电直导线，通以 1 A 的电流，在磁场强弱、方向都一样的空间（匀强磁场）中某处 受到的磁场力为 0.4 N，则该磁场的磁感应强度为（ ） A．等于 4 T B．大于或等于 4 T C．小于或等于 4 T D．上述说法都错误 【答案】B 【解析】本题较深层次地考查了对磁感应强厦的定义式 的理解及应用．注意定义式中电流应为垂 直于磁场方向的电流．题目中没有给出导线如何放置，若导线与磁场垂直，则由磁感应强度的定义式得出 ．若导线放置时没有与磁场垂直，此时受磁场力为 0.4 N，若把此导线与磁场垂直 放置时，受到的磁场力将大于 0.4 N，根据磁感应强度定义式 可知，此处磁感应强度将大于 4 T， 所以答案应选 B. 【总结升华】（1）据给定的磁场力（或磁感应强度）求出磁感应强度（磁场力）时，应理解公式 成立的条件，切忌不加分析盲目套用公式. （2）导线与磁场垂直时，受到的磁场力最大，此时，满足 F=BIL。导线与磁场方向平行时，导线在 磁场中不受力． FB IL = FB IL = FB IL = FB IL = FB IL = FB IL = 0.4 T 4T0.1 1 FB IL = = =× FB IL = FB IL =第 9 页 共 13 页 【巩固练习】 一、选择题： 1．下列说法中正确的是（ ） A．任何磁体都具有 N 极和 S 极两个磁极 B．奥斯特实验说明了电流周围存在着磁场 C．通电导体之间也存着相互作用，它们是通过电场发生作用的 D．地磁场的 N 极与地理的南极重合，地磁场的 S 极与地理的北极重合 2．（2016 西城教研）对磁感应强度的理解有如下几种说法，其中正确的是（ ） A．磁感应强度和磁场力 F 成正比，和检验电流元 IL 成反比 B．在检验电流元不受磁场力处，磁感应强度必为零 C．磁感应强度的方向也就是检验电流元所受磁场力的方向 D．磁场中各点磁感应强度大小和方向是一定的，与检验电流元 IL 无关 3．下列关于地磁场的描述中正确的是（ ） A．指南针总是指向南北，是因为受到了地磁场的作用 B．地磁两极与地理两极完全重合 C．地球周围的地磁场的磁感线是从地磁南极出发到地磁北极 D．我国宋代学者沈括正确找到了地磁场产生的原因 4．以下说法正确的是（ ） A．只有两个磁铁相互接触时，才能发生相互作用 B．把一根条形磁铁从中间折断，则被分开的两部分只有 N 极或 S 极 C．极光现象与地球的磁场有关 D．人们代步的电动自行车中应存在磁体 5．如果你看过中央电视台体育频道的围棋讲座就会发现，棋子在竖直放置的棋盘上可以移动，但不会掉 下来．原来，棋盘和棋子都是由磁性材料制成．棋子不会掉落是因为（ ） A．质量小，重力可以忽略不计 B．受到棋盘对它向上的摩擦力 C．棋盘对它的吸引力与重力平衡 D．它一方面受到棋盘的吸引。另一方面还受到空气的浮力 6．磁性水雷是用一个可绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的 磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是（ ） A．磁体的吸铁性 B．磁极间的相互作用规律 C．电荷间的相互作用规律 D．磁场对电流的作用原理 7．关于磁场的方向，下列说法中正确的是（ ） A．磁场的方向就是该点磁感应强度的方向 B．与放在该点的小磁针北极受到的磁场力方向相同 C．与放在该点的小磁针静止时北极所指的方向相同 D．与放在该点的极短的通电导线所受力的方向相同 8．关于 ，下列正确说法的是（ ）FB IL =第 10 页 共 13 页 A．磁感强度 B 与通电导体所受安培力成正比 B．磁感强度 B 与通电导体长度和电流强度的乘积成反比 C．公式表明磁感强度 B 的方向与通电导体的受力方向一致 D．以上说法都不对 9．下列关于磁场力、磁感应强度的说法中正确的是（ ） A．通电导体不受磁场力作用的地方一定没有磁场 B．将 I、L 相同的通电导体放在同一匀强磁场的不同位置，受磁场力一定相同 C．通电导线所受磁场力的方向就是磁感应强度的方向 D．以上说法都不正确 10．下列说法中正确的是（ ） A．电荷在某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零 B．一小段通电导线在某处不受安培力的作用，则该处磁感应强度一定为零 C．把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱 D．把一小段通电导线放在磁场中某处，所受的磁场力与这段通电导线的长度和电流的乘积的比值表 示该处磁场的强弱 11．将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，下列图象能正确反映各量间关系的是（ ） 12．（2016 福建模拟）如图为条形磁铁部分磁感应分布示意图，P、Q 是同一条磁感线上的两点，关于这 两点的磁感应强度，下列判断正确的是（ ） A．P、Q 两点的磁感应强度相同 B．P 点的磁感应强度比 Q 点的大 C．P 点的磁感应强度方向由 P 指向 Q D．Q 点的磁感应强度方向由 P 指向 Q 13．有一段导线长 1cm，通过 5A 的电流，把它置于某磁场中时，受到的磁场力 0.1N，则该点的磁感应强 度 B 不可能值为（　　） A．1T B．5T C．2T D．2.5T 二、填空题： （2015 广元校级月考）在匀强磁场中，有一段 5cm 的导线和磁场垂直．当导线通过的电流是 1A 时， 受磁场力的作用是 0.1N，那么磁感应强度 B= T；现将导线长度增大为原来的 3 倍，通过电流减小为 原来的一半，那么磁感应强度 B= T，如果把该通电导体拿走，那么该处磁感应强度 B= T． 三、计算题： 1．磁场中放一与磁场方向垂直的电流元，通入的电流是 2.5 A，导线长 1 cm，它受到的安培力为 5×10－2 N．问： （1）这个位置的磁感应强度是多大？ （2）如果把通电导线中的电流增大到 5 A 时，这一点的磁感应强度是多大？第 11 页 共 13 页 （3）如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否可以肯定这里没有磁场？ 2．如图所示，竖直向下的匀强磁场中，用两条竖直线悬吊一水平通电直导线，导线长为 L，质量为 m，通 入电流 I 后，悬线偏离竖直方向 且保持静止，已知导线受到的磁场力方向水平，求磁场的磁感应强度． 【答案与解析】 一、选择题： 1．AB 2．【答案】D 【解析】 为比值定义法，B 与 F、I、L 均无关，由磁场本身性质决定，所以磁场中各点磁感应强度 大小和方向是一定的，当磁感应强度 B 的方向与导线方向平行时，通电导线不受磁场力作用，但该处磁感 应强度不一定为零，故 A、B 错误，D 正确；磁感应强度的方向与检验电流元所受磁场力的方向垂直，故 C 错误。 3．A 解析：地球是一个巨大的磁体，地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近．在地球周围存在着 地磁场，地磁场的磁感线从地磁北极出发到地磁南极．磁针指向南北，就是因为受到地磁场的作用．我国 宋代学者沈括最早准确记录了磁针所指南北方向不是地球的正南正北方向的现象． 4．CD 解析：磁体的周围存在一种特殊的物质——磁场，磁体间不接触时也可以通过磁场发生相互作用，故 A 错．无论将磁铁分得多么小，它总有 N 极和 S 极，迄今为止，还没有发现只有 N 极或 S 极的磁单极子存 在（这一点与电荷不同），故 B 错．极光现象是地磁场将射向地球的带电粒子偏转到地球的两极，带电粒 子与大气相互作用而发出的光，故 C 正确．电动自行车的电动机中一定有磁体存在，故 D 正确． 5．B 解析：棋子受力如图所示，磁性棋子受到棋盘的吸引力而对棋盘产生压力，棋盘对棋子有向外的弹力．重 力使得棋子有向下滑动的趋势，而棋子受到棋盘向上的静摩擦力，此力和重力平衡，使得棋子不会滑下 来．由于空气浮力远小于重力，故可忽略不计． 6．B 解析：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．当军舰接近磁性水雷时，磁体间的相互作用引起小磁针的 转动，与铁制引芯相吸引，接通电路，引起爆炸． 7．ABC 解析：磁场的方向是磁场中小磁针 N 极的受力方向或静止时小磁针 N 极所指的方向，不是导线在磁场中 受力的方向，故 A、B、C 正确，D 错误． 8．D θ FB IL =第 12 页 共 13 页 解析：磁感应强度 ，采用的比值定义法，具有比值定义法的共性，磁感应强度 B 与通电导体所受 安培力、通电导体长度和电流强度均无关，由磁场本身决定，故 AB 错误；磁感应强度的方向是该处磁场 的方向，而不是电导体的受力的方向，C 错；故选 D 9．D 解析：正确理解 的物理含义及成立条件，搞清 B 与 F 的关系，就可以顺利求解本题．B 只由磁场 本身决定，而 F 则与 及 的夹角都有关． 10．AC 解析：电荷在电场中一定受电场力作用，且电场中某点的电场的强弱可由电荷所受电场力与电荷量的比值 来表示，这就是电场强度的定义．但通电导线在磁场中的受力情况不仅与磁场强弱及电流大小、导线长短 有关，还与导线放置的方向有关． 11．BC 解析：由 或 知：匀强磁场中 B 恒定不变，故 B 对 D 错．B、 一定，且 F 与 成正比，故 C 对 A 错． 12．【答案】D 【解析】磁感线的疏密表示磁场强弱，故 Q 点的磁感应强度大于 P 点的磁感应强度，故 AB 错误；磁感应 强度的方向为该点磁感线的切线方向，两点的磁感应强度方向均由 Q 指向 P，故 D 正确，C 错误；故选 D 13．A 解析：根据公式 （θ 表示电流方向与磁场方向的夹角）可得 ，当 时磁 感应强度最小为 ，所以 A 不可能． 二、填空题： 1．2；2；2 解析：由磁感应强度的定义式 ，由此可知该出的磁感应强度为 2T，这与导线的 放置、长短、电流大小等因素无关，即该处的磁感应强度由磁场本身决定．则导线长度增大为原来的 3 倍， 通过电流减小为原来的一半，磁感应强度不变，仍为 2T；把该通电导体拿走，磁感应强度也为 2T． 三、计算题： 1．（1）2 T （2）2 T（3）不能肯定 解析：（1）由磁感应强度的定义式得： ． （2）磁感应强度 B 是由磁场和空间位置（点）决定的，和导线的长度 L、电流 I 的大小无关，所以该 点的磁感应强度是 2 T． （3）如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，则有两种可能：①该处没有磁场；②该处有磁场，但 通电导线与磁场方向平行． 2． 解析：本题综合运用了通电导线在磁场中受力及平衡的知识，要正确把握物理情景，从力的关系入手分 析．分析导线的受力情况如图所示，由平衡条件知， ．根据磁感应强度的定义式得 ． FB IL = FB Il = B I、 、l B I、 、 FB Il = F BIl= l I sinF BIL θ= sin FB IL θ = 90θ = ° min 2TB = 0.1 T 2T1 0.05 FB Il = = =× 2 2 5 10 N 2T2.5A 1 10 m FB IL − − ×= = =× × tanmgB IL θ= F mgtanθ= tanF mgB IL IL θ= =第 13 页 共 13 页