2021版物理全能大一轮复习人教版讲义：9.1 磁场及其对电流的作用
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第九章 磁 场
第1讲 磁场及其对电流的作用
必备知识
一、磁场、磁感应强度
1.磁场:
(1)定义:磁场是磁体、电流周围存在的一种特殊物质。
(2)基本性质:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。
(3)方向:小磁针的N极所受磁场力的方向。
2.磁感应强度:
(1)定义式:B=(通电导线垂直于磁场)。
(2)方向:小磁针静止时N极的指向。
二、磁感线与安培定则
1.磁感线:在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。
2.安培定则:
(1)通电直导线:右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。
(2)环形电流:让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向。
三、安培力的大小与方向
1.安培力的方向:左手定则
(1)伸出左手,让拇指与其余四指垂直,并且都在同一个平面内。
(2)让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流方向。
(3)拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
左手定则的使用:
如图,①表示电流的方向,②表示磁场的方向,③表示安培力的方向。
2.安培力的大小:F=BILsin θ(θ为磁场方向与电流方向的夹角)
(1)当磁场与电流垂直时,F=BIL。
(2)当磁场与电流平行时,F=0。
基础小题
1.判断下列题目的正误。
(1)小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向。 ( )
(2)磁场中的一小段通电导体在该处受力为零,此处B一定为零。 ( )
(3)由定义式B=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。( )
(4)磁感线是真实存在的。 ( )
(5)通电线圈可等效成条形磁铁,它周围的磁感线起始于线圈一端,终止于线圈的另一端。 ( )
(6)安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直,又跟电流方向垂直。 ( )
提示:(1)√。磁场中某点磁感应强度的方向表示该点磁场的方向,磁场方向也就是小磁针N极受力的方向。
(2)×。当B∥I时,F=0,可见,通电导体受力为零,此处的磁感应强度B不一定为零。
(3)×。公式B=是磁感应强度的比值定义式,磁感应强度的大小由磁场自身决定,与电流I和导线长度L无关。
(4)×。磁感线是为了形象描述磁场画出的假想线。
(5)×。磁感线是闭合曲线,没有起点和终点。
(6)√。安培力的方向既垂直于磁场方向,又垂直于电流方向,即垂直于磁场与电流决定的平面。
2.(多选)相互靠近的两条直导线互相垂直,如图所示,两导线中电流I1>I2,要使A点的磁场增强且方向垂直纸面向里,则应 ( )
A.保持I1不变,增强I2
B.保持I2不变,增强I1
C.I1和I2都增强
D.增强I1,减弱I2
【解析】选B、D。电流I1和电流I2在A点产生的磁场方向相反,由于I1>I2,所以A点的合磁感应强度方向垂直纸面向里。为使A点磁场增强,必须使I1的磁场增强或减弱I2的磁场,所以B、D正确。
3.(2019·大连模拟)如图所示,AC是四分之一圆弧,O为圆心,D为圆弧中点,A、D、C处各有一垂直纸面的通电直导线,电流大小相等,方向垂直纸面向里,整个空间还存在一个大小为B的匀强磁场,O处的磁感应强度恰好为零。如果将D处电流反向,其他条件都不变,则O处的磁感应强度大小为 ( )
A.2(-1)B B.2(+1)B
C.2B D.0
【解析】选A。O点的实际磁感应强度是A、D、C处电流产生磁感应强度与空间大小为B的磁感应强度的矢量和,O处的磁感应强度恰好为零,则A、C与空间磁场的矢量和一定与D单独产生磁感应强度等大反向,根据合成可得:D电流产生磁感应强度BD=;所以将D处电流反向,其他条件都不变,O处磁感应强度:B′=2BD=2(-1)B,B、C、D错误,A正确。
4.(教材改编题)如图所示为电流天平,可以用来测量匀强磁场的磁感应强度,它的右臂挂着矩形线圈,匝数为n,线圈的水平边长为L,处于匀强磁场内,匀强磁场的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时,调节砝码使两臂达到平衡,然后使电流反向,大小不变,这时需要在左盘中增加质量为m的砝码,才能使两臂再次达到新的平衡。则用重力加速度g和n、m、L、I表示的B的表达式为( )
A. B.
C. D.
【解析】选A。电流方向改变前,由平衡条件得
m1g=m2g-nBIL,同理,电流方向改变后,
(m+m1)g=m2g+nBIL
解以上两式得B=
故A正确。
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