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第2章 打开电磁联系的大门
直线电流的磁场
电流的安培定则{环形电流的磁场
通电螺线管的磁场
磁效应
奥斯特发现的重大意义
磁感应强度
磁场的描述
磁感线—磁通量
开电磁联系的大
判定方法:左手定则
方向推论:安培力总垂直于B和1
决定的平面
的磁场对通电导线的
作用力(安培力)1大F=B适用于B⊥的情况
当B∥1时F=0
电报
应用
电话
知识体系·网络构建
宏观把握·理清脉络
判定方法:左手定则
方向{推论:洛伦兹力总垂直于B、v
打磁场对运动电荷的
决定的平面
电作用力(洛伦兹力)
磁
大小/B⊥垂直:=qVB
联
B∥v平行:f=0
系
分离放射线
大洛伦兹力质谱仪
j的应用磁流体发电机
回旋加速器
》专题归纳整合提升
归纳整合·深度升华本章优化总结
磁通量的基本概念
1．在磁场中穿过垂直于磁感线的单位面积的磁感线条数等于该处的磁感应强度，称为磁通量，计算公式为Φ＝BS(此公式只适用于B与S垂直的情况)．
2．磁通量，只有大小，没有方向，是标量，但磁通量有正负．
3．合磁通问题
若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当计算这个面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的磁通量．
如图所示，大圆导线环A中通有电流I，方向如图，另在导线环所在的平面画了一个圆B，它的一半面积在A环内，一半面积在A环外，试判断圆B内的磁场方向．
[解析] 在A环内部磁场方向垂直纸面向里，A环外部磁场方向垂直纸面向外，由于磁感线不能交叉，所以在A的内部及外部磁感线条数相等，由于A的外部面积比内部面积大的多，那么B内>B外．B圆面一半在A内，一半在A外，可得B内S>B外S，由于穿过的方向不同．抵消后，剩余的是垂直于纸面向里穿的磁感线，故B圆面内总的磁通量是垂直纸面向里的．
[答案] 垂直纸面向里
通电导线或线圈在安培力作用下的运动方向的判断
常用的方法：(1)电流元分析法：把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定则判断每小段电流元所受的安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力方向，最后确定运动的方向．
(2)等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条形磁铁可等效为环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或小磁铁．
(3)特殊位置分析法：把通电导体转到一个便于分析的特殊位置后判断其所受安培力的方向，从而确定运动方向．
(4)转换研究对象法：因为电流之间、电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律，这样分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后用牛顿第三定律，再确定磁体所受电流作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向．
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(从上往下看)( )
A．顺时针方向转动，同时下降
B．顺时针方向转动，同时上升
C．逆时针方向转动，同时下降
D．逆时针方向转动，同时上升
[解析] 先画出磁铁在电流处产生的磁感线方向，本题主要用电流元法和特殊位置法，即在N、S上方，在电流上选取一段微小电流，分析其受力，以确定导体转动，再将电流转到特殊位置再确定其平动．
[答案] A
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- 3 -章末过关检测(二)
(时间：90分钟，满分：100分)
【物理】说明：
1．本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．
2．考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔答题．密封线内不准写答案．
第Ⅰ卷(共50分)
一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分．在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错、多选或不答的得0分)
1．下列实验，表明电子在磁场中偏转的是( )
答案：C
2．关于磁场和磁感线，下列说法正确的是( )
A．两磁感线空隙处不存在磁场
B．磁感线可以形象地描述各磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致
C．磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止的
D．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的
解析：选B．磁感线是为了形象描述磁场而假设的一组有方向的闭合的曲线，实际上并不存在，所以选项C、D不正确．磁感线上每一点切线方向表示磁场方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱，小磁针静止时北极受力方向、北极指向均为磁场方向，所以选项B正确．磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，故两磁感线间的空隙处也存在磁场，A项错误．
3．如图所示，小磁针放置在螺线管轴线的左侧．当螺线管通以恒定电流时，不计其他磁场的影响，小磁针静止时N极的指向是( )
A．向左 B．向右
C．向上 D．向下
解析：选A．开关闭合后，螺线管中电流如题图所示，由安培定则可判断磁场方向，由此知小磁针向左指．
4．以下说法正确的是( )
A．公式B＝表明，磁感应强度B与通电导线所受磁场力F成正比，与通电导线长度l和电流强度I的乘积成反比
B．由公式F＝BIl可知，在磁场中某点通电导线所受磁场力F与通电导线长度l和导线中电流强度I的乘积成正比
C．公式B＝只能用来量度磁场中某点的磁感应强度的大小，不能决定磁感应强度
D．垂直于磁场方向的通电直导线在磁场中某点所受磁场力的大小与磁感应强度的大小成正比，与通电导线长度l和电流强度I的乘积成正比
解析：选CD．磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与该点是否放通电导体，如何放置导体，以及导体中的电流I、长度l、所受安培力F均无关，同时只有当导体与磁场垂直时，F＝BIl才成立，故C、D正确．
5．如图所示，电流强度为I的一段通电直导线处于匀强磁场中，受到的安培力为F，图中正确标示I和F方向的是( )
解析：选AC．由左手定则知，A、C符合要求，所以选项A、C正确．
6．
如图所示，竖直长导线通以恒定电流I，一闭合线圈MNPQ与导线在同一平面内，当线圈从图示位置向右逐渐远离导线时，穿过线圈的磁通量将( )
A．变大 B．变小
C．不变 D．先变大，后变小
答案：B
7．如图所示，一导体棒放置在处于匀强磁场中的两条平行金属导轨上，并与金属导轨组成闭合回路．当回路中通有电流时，导体棒受到安培力作用．要使安培力增大，可采用的方法有( )
A．增大磁感应强度
B．减小磁感应强度
C．增大电流
D．减小电流
解析：选AC．本题考查安培力的计算，由F＝BIL知A、C正确．
8．带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是( )
A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同
B．如果把＋q改为－q，且速度反向、大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变
C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直
D．粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能不变
解析：选BD．洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒子速度的方向有关，如当粒子速度与磁场垂直时f＝qvB；当粒子速度与磁场平行时f＝0．由于洛伦兹力的方向永远与粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同时，洛伦兹力的方向也不同，所以A选项错误．将＋q改为－q且速度反向时所形成的电流方向与原＋q运动形成的电流方向相同，由左手定则可知洛伦兹力方向不变，再由f＝qvBsin θ知大小不变，所以B选项正确．电荷进入磁场时的速度可以与磁场方向成任意夹角，所以C选项错误．洛伦兹力总与速度方向垂直，因此，洛伦兹力不做功，粒子动能不变，故D选项正确．
9．两个粒子带电荷量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动( )
A．若速度相等，则半径必相等
B．若质量相等，则周期必相等
C．若动能相等，则半径必相等
D．若动能相等，则周期必相等
解析：选B．带电粒子在洛伦兹力作用下做圆周运动的半径r＝＝，周期T＝，题中条件q、B为定值，则动能大小相等时因质量不一定相等，故半径不一定相等，质量相等时周期必相等．
10．目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图表示它的发电原理：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体来说呈中性)沿图中所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就聚集了电荷．在磁极配置如图中所示的情况下，下述说法正确的是( )
A．A板带正电
B．有电流从b经用电器流向a
C．金属板A、B间的电场方向向下
D．等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力
解析：选BD．由左手定则判定B板带正电，故A错误，B正确，C错误．离子偏转的原因是离子受洛伦兹力大于所受电场力，故D正确．
第Ⅱ卷(共50分)
二、填空题(本题共2小题，每小题6分，共12分．把答案填在题中横线上)
11．
如图所示，两根相互平行的长直导线位于图中纸面内，导线中通有大小相等、方向相反的电流，则导线a所受的安培力Fa的方向向________，导线b所受的安培力Fb的方向向________．
解析：根据安培定则知导线a右侧电流a形成的磁场垂直纸面向外，由左手定则知导线b受导线a对导线b的安培力方向向右，由牛顿第三定律知Fa方向向左．
答案：左 右
12．阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是________．若在图所示的阴极射线管中部加入垂直于纸面向里的磁场，阴极射线将________(填“向上”“向下”“向里”“向外”)偏转．
解析：阴极射线即为电子流．当电子流穿过垂直纸面向里的磁场时，将受到洛伦兹力的作用而向下偏转(注意电流方向与电子流方向相反)．
答案：电子 向下
三、计算题(本题共3小题，共38分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(12分)带电粒子A(质量为m，电荷量为q)和带电粒子B(质量为4m，电荷量为2q)垂直磁感线射入同一匀强磁场中(不计重力)．
(1)若以相同的速度射入，则轨道半径之比RA∶RB为多少？周期之比TA∶TB为多少？
(2)若以相同的动能射入，则轨道半径之比RA∶RB为多少？周期之比TA∶TB为多少？
解析：R＝ T＝ (2分)
(1)若v相同，则＝＝，＝＝． (4分)
(2)若Ek相同，R＝＝ (2分)
则＝＝，＝＝． (4分)
答案：(1)1∶2 1∶2 (2)1∶1 1∶2
14．(12分)在磁感应强度是4．0×10－2 T的匀强磁场里，有一条与磁场方向垂直，长8 cm的通电导线ab(如图所示)，通电导线ab所受的安培力是1．0×10－2 N，方向垂直纸面指向外，求导线中电流的大小和方向．
解析：由F＝BIl得
I＝＝ A＝3．125 A， (8分)
由左手定则判定电流方向由b到a． (4分)
答案：3．125 A b→a
15．(14分)如图所示，一矩形线圈abdc有50匝，有一半放在具有理想边界的匀强磁场中，磁感应强度B＝0．1 T，线圈可绕ab边或cd边转动，已知ac＝20 cm，cd＝10 cm，求：
(1)在图中位置处的磁通量；
(2)由图中位置绕ab边转过60°角位置处的磁通量；
(3)由图中位置绕cd边转过60°角位置处的磁通量．
解析：(1)由磁通量的公式得
Φ1＝BS＝0．1×0．1×0．1 Wb＝10－3 Wb． (5分)
(2)线圈绕ab转过60°后，虽然与磁场的夹角变了，但其投影面积没有变，或者说穿过线圈的磁感线的条数没有变，所以Φ2＝Φ1＝10－3 Wb． (5分)
(3)线圈绕cd转过60°后，ab的投影恰好在图中虚线位置，穿过线圈的磁通量为零，即Φ3＝0． (4分)
答案：见解析
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