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O第八章磁场O[明考情·高效备考]O【想一想】O如图所示，在水平放置的条形磁铁中央套有一个有弹性的线圈．O(1)线圈中有磁场吗？若将小磁针放在磁铁的上方，小磁针的N极指向哪个方向？O(2)线圈内磁场的强弱和线圈的情况有关吗？O(3)若使线圈的面积变大，穿过线圈的磁通量怎样变化？O提示：(1)有右方(2)无关，由磁铁的磁性决定O(3)变小，因为磁通量有正、负第1单元磁场的描述磁场对电流的作用O基础探究磁场、磁感应强度、磁通量O(3)方向：小磁针静止时的指向．O(4)单位：，符号T.【填一填】1．磁场(1)基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用．(2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向．2．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场强弱和方向．(2)定义式：(通电导线垂直于磁场)．N极特斯拉B＝FILO3．磁通量O(1)公式：Φ＝.O(2)适用条件：①匀强磁场；②S是垂直磁场并在磁场中的有效面积．O(3)单位：韦伯(韦)，符号：Wb,1Wb＝1T·m2.BSO【想一想】O如图所示，一通电导线的下方放置一个与导线平行的小磁针．O(1)若导线中通过如图所示的电流，会发现什么现象？为什么？O(2)稳定时，小磁针的S极会指向哪个方向？O提示：(1)小磁针会转动，因为电流的周围存在磁场．O(2)小磁针的S极转向读者．磁感线、几种常见的磁场分布O【填一填】O1．磁感线：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的方向跟这点的磁场方向一致．O2．条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布(如图所示)切线O3．电流的磁场磁感线分布O4.磁感线的特点O(1)磁感线上某点的方向就是该点的磁场方向．O(2)磁感线的疏密定性地表示磁场的，在磁感线较密的地方磁场较；在磁感线较疏的地方磁场较．O(3)磁感线是曲线，没有起点和终点．在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极．O(4)同一磁场的磁感线不，、不相切．O(5)磁感线是假想的曲线，客观上不存在．切线强弱强弱闭合中断不相交O【想一想】O通电导线处在磁场中，导线一定受安培力吗？如何放置才能使导线在磁场中受力最大？安培力的方向怎样判定？O提示：不一定，垂直磁感线放置，左手定则判断．O【填一填】O1．安培力的大小O(1)F＝BILsinθ(θ为B与I之间的夹角)O(2)磁场和电流垂直时：F＝.O(3)磁场和电流平行时：F＝0.O2．安培力的方向O(1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向的方向，这时所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力BIL电流拇指O(2)安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于决定的平面．(注意：B和I可以有任意夹角)B和IO基础自测O1．下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是()OA．磁感线可以形象地描述各点磁场的方向OB．磁感线是磁场中客观存在的线OC．磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止OD．实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线O解析：磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，但它不是客观存在的线，可用细铁屑模拟．在磁铁外部磁感线由N极到S极，但内部是由S极到N极，故只有选项A正确．O答案：AO2．关于磁通量的说法正确的是()OA．磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量OB．磁通量越大，磁感应强度越大OC．穿过某一面的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零OD．磁通量就是磁感应强度O解析：磁通量是标量，没有方向，故A不对；由Φ＝BS知Φ是由B和S两个因素决定，Φ大，有可能是由于S较大造成的，B错；由Φ＝BS⊥知，当线圈平面与磁场平行时，S⊥＝0，Φ＝0，但磁感应强度B不为零，故C对；磁通量和磁感应强度是两个不同的物理量，故D不对．O答案：CO3．在磁场中某区域的磁感线如图所示，则()OA．a、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBbOB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBbOC．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大OD．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小O解析：因为磁场中磁感线的疏密表示磁场的强弱，所以BaBb，B正确，A错误；由于通电导线的方向与磁场的方向的关系未知，因此同一通电导线放在a、b两处受力大小无法判断，C、D均错误．O答案：BO答案：C4．两个完全相同的通电圆环，A、B的圆心O重合、圆面相互垂直，通电电流相同，电流方向如图所示，设每个圆环在其圆心O处独立产生的磁感应强度为B0，则O处的磁感应强度大小为()A．0B．2B0C.2B0D．无法确定解析：由安培定则可知A在圆心处产生的磁感应强度垂直于纸面向里，B在圆心处产生的磁感应强度竖直向下，两者垂直，所以合磁感应强度大小B＝B20＋B20＝2B0，C选项正确．O【互动探究】O1．电荷在电场中一定受静电力，电流在磁场中一定受安培力吗？O2．静电力与电场强度在同一直线上，安培力与磁感应强度在同一直线上吗？O【核心突破】O1．磁感应强度是反映磁场性质的物理量，是用比值法定义的．O2．匀强磁场：磁感应强度处处相同，磁感线是一组平行且等间距的直线．对磁感应强度的理解3．磁感应强度B与电场强度E的比较O【典例1】下列说法中正确的是()OA．电荷在某处不受静电力的作用，则该处电场强度可能为零OB．一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零OC．表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在该点时受到的静电力与检验电荷本身电荷量的比值OD．表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值O[思路点拨]解此题的关键是正确理解电场和磁场的特性及电场强度和磁感应强度的定义．O[答案]C[自主解答]电场和磁场有一个明显的区别是：电场对放入其中的电荷有力的作用，磁场对通电导线有力的作用的条件是磁场方向不能和电流方向平行，因此A、B错．同理根据电场强度的定义式E＝F/q可知C正确．而同样用比值定义法定义的磁感应强度则应有明确的说明，即B＝FIL中I和B的方向必须垂直，故D错．1．下列说法中正确的是()A.由B＝FIL可知，磁感应强度B与一小段通电直导线受到的磁场力F成正比B．一小段通电导线所受磁场力的方向就是磁场方向C．一小段通电导线在某处不受磁场力。该处磁感应强度一定为零D．磁感应强度为零处，一小段通电导线在该处不受磁场力O答案：D解析：磁感应强度是反映磁场基本属性的物理量，一旦磁场确定，各处的磁感应强度B也就客观地确定了，选项A认为磁场某处的磁感应强度的值随通电导线受力情况而变，是没有深刻理解B＝FIL的意义，故A错．磁感应强度B的方向一定和磁场力方向垂直，B选项错．当通电导线与磁场平行时，导线就不受磁场力，故C选项错，磁感应强度为零，则通电导线一定不受磁场力，D正确．O【互动探究】O1．应用安培定则判断电流磁场时“大拇指”和“四指”的指向分别代表什么？O2．两个电流在某处产生的磁场的磁感应强度B1、B2不在同一直线上，如何求该点的磁感应强度B?安培定则的应用和磁场的叠加O【核心突破】O1．安培定则的应用O在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”．O2.磁场的叠加O磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解．O[特别提醒]两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的．O【典例2】如图，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流．a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等．关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是()OA．O点处的磁感应强度为零OB．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反OC．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同OD．a、c两点处磁感应强度的方向不同O[思路探究](1)根据安培定则对导线M和N产生的磁感线方向进行判断：O①导线M：________；O②导线N：________.O(2)磁场的合成遵从____________________．O[自主解答]由安培定则可知，两导线产生的磁场的磁感线如图所示，由图可知，两导线在O点产生的磁场均竖直向下，合磁感应强度一定不为零，选项A错；由安培定则，两导线在a、b两处产生的磁场方向均竖直向下，由于对称性，电流M在a处产生磁场的磁感应强度等于电流N在b处产生磁场的磁感应强度，同时电流M在b处产生磁场的磁感应强度等于电流N在a处产生磁场的磁感应强度，所以a、b两处磁感应强度大小相等方向相同，选项B错；根据安培定则，两导线在c、d两处产生的磁场的矢量和均与导线连线方向垂直，竖直向下，且O产生的磁场的磁感应强度相等，由平行四边形定则可知，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，选项C正确；a、c两处磁感应强度的方向均竖直向下，选项D错．O[答案]CO(2014年芜湖模拟)有两根长直导线a、b互相平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图．在图示的平面内，O点为两根导线连线的中点，M、N为两根导线附近的两点，它们在两导线的中垂线上，且与O点的距离相等．若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I，则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是()OA．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同OB．M点的磁感应强度大于N点的OC．在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零OD．在线段MN上只有一点的磁感应强度为零O解析：由磁感应强度的矢量合成可知，M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反(如图所示)．在线段MN上只有一点的磁感应强度为零，该点为O点，O点左侧磁感应强度方向向下，右侧磁感应强度方向向上．O答案：DO【互动探究】O1．左手定则和右手螺旋定则的区别是什么？O2．若一段电流放在另一段电流的附近，如何判断它们的受力情况？O【核心突破】O1．判断安培力作用下导体棒运动的基本思路：O判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向．安培力作用下导体运动情况的判定2．常用方法归纳O【典例3】如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是()OA．FN1FN2，弹簧的伸长量减小OB．FN1＝FN2，弹簧的伸长量减小OC．FN1FN2，弹簧的伸长量增大OD．FN1FN2，弹簧的伸长量减小O[思路探究](1)导线中无电流时，磁铁受到几个力的作用？试分析各力的大小．O(2)导线中无电流和通电后相比较，受力情况发生变化了吗？O[自主解答]采用“转换研究对象法”；由于条形磁铁的磁感线是从N极出发到S极，所以可画出磁铁在导线A处的一条磁感线，此处磁感应强度O方向斜向左下方，如图，导线A中的电流垂直纸面向外，由左手定则可判断导线A必受斜向右下方的安培力，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力的方向是斜向左上方，所以磁铁对斜面的压力减小，FN1FN2.同时，由于导线A比较靠近N极，安培力的方向与斜面的夹角小于90°，所以电流对磁铁的作用力有沿斜面向下的分力，使得弹簧弹力增大，可知弹簧的伸长量增大，所以正确选项为C.O[答案]CO3．如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)()OA．顺时针方向转动，同时下降OB．顺时针方向转动，同时上升OC．逆时针方向转动，同时下降OD．逆时针方向转动，同时上升O解析：首先用电流元法，把直线电流等效为AO′、O′O、OB三段(O′O段极短)电流元，由于O′O段电流元方向与该处磁场方向相反，所以不受安培力作用；A