第十章 磁场
一、复习要求
内容 要求 知道磁场、磁感线、电流的磁场；会画条形磁铁、直导线、通电螺线管磁场 磁场对电流的作用 周围的磁感线；会用右手螺旋定则来判断磁场方向；知道磁场对电流有力的作用 左手定则 知道磁场力垂直于电流和磁场所在的平面，理解左的定则，会用它来判断磁场力的方向 理解磁感应强度的概念，知道它是矢量，能将它与电场强度类比，能利用定义式进行简单计算机会用DIS研究螺线管的磁感应强度分布 理解磁通量的概念，能理解磁感应强度与磁通量的关系，会进行简单计算；知道磁通量是标量，能理解其正负号的物理意义 知道直流电动机的基本结构和工作原理，知道它是将电能向机械能转化的机器，会计算电动机的效率；会用实验测定直流电动机的效率 超出基础型课程要求 磁感应强度 磁通量 直流电动机 运用安培力公式的相关计算 磁力矩 二、指导复习 1．疑难解析 ⑴磁感线
磁感线是首尾相接的曲线，各条线之间不能相交，画磁感线时有时不必画出磁体内部的磁感线。如图所示是条形和蹄形磁体的完整磁体的完整的磁感线图。磁感线是有方向的曲线，描绘时一定要画出方向（磁体内部从S指向N，在磁体外部从N指向S）。
图（b）中小磁针的指向应是该处磁感线的切线方向，若画成始终指向磁极，便是不正确的（如图中虚线磁针）。 ⑵磁场的方向的判定
直线电流磁场：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟螺线管中的电流方向一致，伸直大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。
通电螺线管磁场：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟螺线管中的电流方向一致，伸直大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。 ⑶磁通量Φ
Φ描述某一面积内磁场的性质。Φ的大小取决于B与S两个因素，等于磁感应强度与垂直磁场方向放置的平面面积的乘积，即Φ＝BS。它是标量，但有穿入穿出之分，通常用正负号区别磁场从平面穿入穿出的磁通量。 ⑷磁感应强度B
磁感应强度是描述磁场强弱程度的物理量，它描述磁场“力”的性质，即某种物体在磁场中会受到作用力。以将小段通电导线垂直放在磁场中受力来定义磁感应强度，通电导线所受的力F除了与磁场有关外，还与电流I、导线的长度L的有关，因此要用F/IL的值来定义。正如定义电场强度用E＝F/q一样，这时电场强度与放入电场中的检验电荷q无关，对磁场中某一确定的位置，B就有一个确定的值。I不同，L不同，在通电导线受力F也不同，但F与IL的比值是一定的，这样就能正确反映磁场的力的性质。 ⑸磁场对电流作用力方向的判断
当电流与磁场平行时没有作用力，只有电流与磁场之间有一定夹角时（在学业水平考试只讨论电流与磁场相互垂直的情况）才有作用力，磁场力总是垂直于电流和磁场所
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在的平面，磁场力的方向可以用左手定则来判断。
通常有以下几种表示磁场力方向的图形，如图所示。
其中（a）图是立体图中的表示方向，（b）图是沿导线方向看时的平面图的表示方法，而在图（c）中，从侧面看时无法用箭头来表示受力的方向故磁场力应写明“垂直纸面向外”，（d）图是俯视图中的表示方向。 ⑹直流电动机的效率
电动机是将电能转化为机械能的装置，同于存在能量的损耗，总有一部分电能转变为内能等其他形式的能。若输入电能为ΔE入，输出机械能为ΔE出，损失的能量为ΔE损，则有ΔE入=ΔE出+ΔE损，由于功是能量转化的量度，则可写作：W
入
=W出+W损。
根据P＝W/t，可得到：P入=P出+P损。
电动机的效率可表示为：η＝W出/W入= P出/P入。
直流测定效率的最简单的方法是：通过电动机的转轴直接提升重物做功，测得重物做匀速运动而上升的高度h和时间t，用mgh/t得到输出功率，用电流与电压的乘积IU得到输入功率，于是测得效率η＝mgh/UIt。 解题示例
例1、 如图所示，试根据电流产生的磁场方向确定导线或线圈中的电流方向。
例2如图所示，用特制的弹簧测力计将单匝线框悬挂在匀强磁场中，线框长为10cm，宽为2cm（引线a、b与电源相接），线框平面与磁场相垂直。线框通电前弹簧测力计的示数为0.2N，通以2A的电流后，弹簧测力计的示数变为0.22N，求：磁场的磁感应强度为多大？如果通电后线框在磁场中的长度为5cm，那么线框中的磁通量为多大？ 例3、 如图所示，已知电流的方向和磁场方向，在图中表示出磁场力的方向
例4．两根平等放置在水平桌面上导线，当两根导线中通以相同方向电流时，它们之间的磁场力是_________力，当两根导线中通以相反方向电流时，它们之间的磁场力是______力。（均选填“排斥”或“吸引”）
例5．电动机是把___________能转化为________能的装置，电动机的________-与_________之比叫做电动机的效率，由于电动机运行中总有__________，所以其效率不可能达到____%。
例6．在如图所示的情况中，小磁针静止，则电源a端为______极。在螺线管中的c点放一小磁针，它的N极受力方向为__________。
例7．如图所示，放在马蹄形磁铁两极之间的导体棒ab，当通有自b到a的电流时受到向右的安培力作用，则磁铁的上端是_______极。如磁铁上端是S极，导体棒中的电流方向自a到b，则导体棒受到的安培力方向__________。
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一、选择题
1．下列单位中不能作为磁感应强度的单位的是（ ）
A．Wb/m2 B．N/(A·m) C．N/(C·m) D．kg/(s2·A)
2．在磁场中某点，有一段通电导体，则下面说法中正确的是（ ） A．通电导体在磁场某点处所受力为零，该点处磁感应强度必为零 B．该点磁感应强度大小，跟这段导体中的电流强度成反比
C．若该点磁感应强度不为零，而这段通电导体受力为零，说明导体中电流方向一定与磁场方向平行 D．该点磁场方向、导体中电流方向和通电导体受力方向，三者一定相互垂直
3．关于电流的磁场，下列说法中正确的是（ ）
A．直线电流的磁场，只分布在垂直于导线的某一个平面上 B．直线电流的磁感线是一些同心圆，磁感线的疏密是均匀的 C．通电直螺线管的磁感线分布与条形磁铁相同，在管内无磁场
D．直线电流、环形电流、通电螺线管，它们的磁场方向都可以用右手螺旋定则判定
4．下列物理量中属于标量的是（ ）
A．磁通量 B、磁场力 C、电场强度 D、磁感应强度
5．如图所示，左侧的水平台面上固定着条形磁铁，右侧固定着一螺线管。则下列判断中正确的是（ ） A．螺线管内的磁场方向向左，磁铁受到的磁力向左 B．螺线管内的磁场方向向左，磁铁受到的磁力向右 C．螺线管内的磁场方向向右，磁铁受到的磁力向左 D．螺线管内的磁场方向向右，磁铁受到的磁力向右
6．如图所示，正方形线圈abcd的一半处于匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直。在线圈以ab为轴转动900的过程中，穿过线圈的磁通量大小（ ）
A．一直减小 B、先增大后减小 C．先减小后增大 D、先不变后减小
7．均匀U形金属框abcd置于匀强磁场中，如图所示。它可以绕AB轴转动。若导线中电流方向是由B到A，欲使导线平面往纸外转出角α后达到平衡，则磁场方向应是（ ）
A．竖直向上 B．竖直向下 C．水平向右 D．垂直纸面向里
8．两条导线互相垂直，如图所示，但相隔一小段距离，其中AB是固定的，另一条CD能自由转动，当两条导线中通入图示方向直流电流时，CD导线的运动情况是（ ） A．逆时针转动，同时靠近AB B．逆时针转动，则时远离AB C．顺时针转动，同时靠近AB D．顺时针转动，同时远离AB
9．质量为m的导体杆ab水平地放在倾角为θ、相距为d的两根彼此平行的固定导轨上，如图所示，通以电流I，可用加磁场的办法使导体杆ab保持静止，同时与导轨间的摩擦力为零。侧视图中标出了四种匀强磁场的方向，其中正确可行的是（ ）
b B B B B I a b a(b) a(b) a a(b) a(b) θ 第9题图
θ A
θ B
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θ D
I c C
10．如图所示，a、b和c三个完全相同的矩形绝缘线框与通电直导线在同一平面内，其中a关于导线左右对称，b与c的右侧平齐。通过a、b和c三个线框的磁通量分别为?a、?b和?c，则（ ） （A）?a＞?b＞?c
（B）?a＝?b＝?c （C）?a＜?b＝?c （D）?a＜?b＜?c
11．关于磁感应强度，下列说法中正确的是（ ） A．由B＝F/IL可知，B与F成正比，与IL成反比
B．由B＝F/IL可知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明此处一定无磁场 C．通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强
D．磁感应强度的方向就是该处小磁针N极的受力方向
12．关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是（ ）
A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种物质 B．磁感线只能表示磁场的方向
C．磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止
D．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线
13．如图所示，面积为0.1m2的圆形绕圈内有一个匀强磁场，线圈平面与磁场方向垂直，已知磁感应强度为2×10-2T，磁场范围的横截面是个面积为0.2m2的圆，则穿过线圈的磁通量为（ ） A．0 B．1×10-2Wb C．0.4×10-2Wb D．0.2Wb
14．如图所示，在两根平行直导线中，通以方向相反的电流I1和I2，且I1＞I2，设两导线所受磁场力的大小分别为F1和F2，则两导线（
）
I1 I2
（A）相互吸引，且F1＞F2 （B）相互排斥，且F1＞F2
（C）相互吸引，且F1＝F2 （D）相互排斥，且F1＝F2
15．图5所示的磁场中，有三个面积相同且相互平行的线圈S1、S2和S3，穿过S1、S2和S3的磁通量分别为φ1、φ2和φ3，下列判断正确的是（ ） A．φ1最大 B．φ2最大 C．φ3最大 D．φ1 =φ2=φ3
16.在如图所示的电路中，电池均相同，当电键S分别置于a、b两处时，导线MM’与NN’之间的安培力的大小为（ ） A.相互吸引，fa＞fb B.相互排斥，fa＞fb C.相互吸引，fa＜fb D.相互排斥，fa＜fb
二、填空题
17．磁感线是_______（选填“闭合”或“不闭合”）的曲线，在磁体_____部，磁感线从S极到N极，磁感线较________处表示磁场较强。
18．一根长为20cm的通电导线，电流为0.1A，处于匀强磁场中，方向与磁场垂直，受到的磁场力为4×10-3N，则磁感应强度为__________；若电流增大到0.2A，此时磁感应强度为_____________。
19．面积是0.5m2的闭合导线环处于磁感应强度为0.4T的匀强磁场中，当导线环面与磁场平行时，穿过环面的磁通量是___________Wb，当导线环面与磁场垂直时，穿过环面的磁通量是__________Wb。 20．简单的直流电动机由定子和_____子两部分组成，其中一个是永久磁铁，那么另一个就是__________。安装在电动机转轴上用来改变电流方向的装置叫___________，它必须通过_________与电源相连接。
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第十章磁场(合格考复习)#(精选.)
