人教版高二物理（選修31）3.3　幾種常見的磁場典型例題深度分析（含解析）

人教版高二物理（選修3-1）第三章磁場3.3幾種常見的磁場典型例題深度分析【例1】一細長的小磁針，放在一螺線管的軸線上，N極在管內(nèi)，S極在管外。若此小磁針可左右自由移動，則當螺線管通以圖所示電流時，小磁針將怎樣移動？解析：正確解題思路是：當螺線管通電后，根據(jù)右手螺旋定則判定出管內(nèi)、外磁感線方向如圖所示，管內(nèi)外a、b兩處磁場方向向右，管內(nèi)b處磁感線分布較密，管處a處磁感線分布較稀。根據(jù)磁場力的性質(zhì)知：小磁針N極在b處受力方向向右，且作用力較大；小磁針S極在a處受力向左，且作用力較小，因而小磁針所受的磁場力的合力方向向右。點評：“同名磁極相斥、異名磁極相吸”只適合于磁體間外部相互作用的情形，適用情形存在局限性；而磁場力的性質(zhì)：“磁體N極受力方向與所在處磁場方向相同”對于磁極間內(nèi)部或外部作用總是普遍適用的.【例2】如圖所示，一束帶電粒子沿水平方向飛過小磁針的上方，并與磁針指向平行，能使小磁針的N極轉向讀者，那么這束帶電粒子可能是_A.向右飛行的正離子束B.向左飛行的正離子束C.向右飛行的負離子束D.向左飛行的負離子束解析：小磁針的N極指向讀者，說明小磁針所在處的磁場方向是指向讀者，由安培定則可確定出帶電粒子形成的電流方向向左，這向左的電流可能是向左飛行的正離子形成，也可能是向右飛行的負離子形成，故正確答案為B、C答案：BC對安培分子電流假說的理解【例3】關于磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，下列說法中正確的是_A.磁與電緊密聯(lián)系，有磁必有電，有電必有磁B.不管是磁體的磁場還是電流的磁場都起源于電荷的運動C.永久磁鐵的磁性不是由運動電荷產(chǎn)生的D.根據(jù)安培假說可知，磁體內(nèi)分子電流總是存在的，因此，任何磁體都不會失去磁性解析：磁與電是緊密聯(lián)系的，但“磁生電”“電生磁”都有一定的條件，運動的電荷產(chǎn)生磁場，但一個靜止的點電荷的周圍就沒有磁場，分子電流假說揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，磁鐵的磁場和電流的磁場一樣都是由運動電荷產(chǎn)生的，磁體內(nèi)部只有當分子電流取向大體一致時，就顯示出磁性，當分子電流取向不一致時，就沒有磁性，所以本題的正確答案為B。答案：B【例1】關于磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，下列說法中錯誤的是（ ）A、 磁體隨溫度升高磁性增強 B、安培分子電流假說揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)B、 所有磁現(xiàn)象的本質(zhì)都可歸結為電荷的運動D、一根軟鐵不顯磁性，是因為分子電流取向雜亂無章【解析】安培分子電流假設告訴我們:物質(zhì)微粒內(nèi)部,存在一種環(huán)形電流，即分子電流。分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，當分子電流的取向一致時，整個物體體現(xiàn)磁性，若分子電流取向雜亂無章，那么整個物體不顯磁性。當磁體的溫度升高時，分子無規(guī)則運動加劇，分子電流取向變得不一致，磁性應當減弱?！敬鸢浮緼【例2】兩圓環(huán)A、B同心放置且半徑RARB，將一條形磁鐵置于兩環(huán)圓心處，且與圓環(huán)平面垂直，如圖所示，則穿過A、B兩圓環(huán)的磁通量的大小關系為（ ）A、AB B、A=B C、AB D、無法確定【解析】磁通量可形象地理解為穿過某一面積里的磁感線的條數(shù)，而沿相反方向穿過同一面積的磁通量一正、一負，要有抵消。本題中，條形磁鐵內(nèi)部的所有磁感線，由下往上穿過A、B兩個線圈，而在條形磁體的外部，磁感線將由上向下穿過A、B線圈，不難發(fā)現(xiàn)，由于A線圈的面積大，那么向下穿過A線圈磁感線多，也即磁通量抵消掉多，這樣穿過A線圈的磁通量反而小?！纠?】如圖所示，通有恒定電流的導線MN與閉合金屬框共面，第一次將金屬框由平移到第二次將金屬框繞ab邊翻轉到，設先后兩次通過金屬框的磁通量變化分別為和，則（ ）A、 B、= C、 D、不能判斷【解析】導體MN周圍的磁場并非勻強磁場，靠近MN處的磁場強些，磁感線密一些，遠離MN處的磁感線疏一些，當線框在I位置時，穿過平面的磁通量為，當線圈平移至位置時,磁能量為，則磁通量的變化量為=-，當?shù)骄€框翻轉到位置時，磁感線相當于從“反面”穿過原平面，則磁通量為-，則磁通量的變化量是=+所以【答案】C【例1】如圖3-3-4表示一個通電螺線管的縱截面，ABCDE在此縱截面內(nèi)5個位置上的小磁針是該螺線管通電前的指向，當螺線管通入如圖所示的電流時，5個小磁針將怎樣轉動？圖3-3-4思路分析：判斷小磁針的偏轉方向的主要依據(jù)是磁感線的方向.因小磁針最終靜止下來時N極的指向就是該點的磁感線的切向方向.根據(jù)安培定則，畫出螺線管通電后的磁感線，結合小磁針在磁場中靜止時所指的方向進行判定.注意螺線管內(nèi)部小磁針不能簡單地利用磁極間的作用規(guī)律判定.答案：A、C兩處小磁針N極向右轉；B、D、E處小磁針N極向左轉，最后如圖3-3-5所示.圖3-3-5溫馨提示：（1）如何判定通電導線周圍的小磁針的轉動方向？ 認清小磁針所在位置.弄清小磁針是在通電直導線的上方還是下方，左側還是右側；是在通電螺線管的內(nèi)部還是外部，是在螺線管的軸線上還是在螺線管的某一側. 認清小磁針能繞什么樣的軸轉動. 根據(jù)已知的電流方向，利用安培定則判定小磁針所在處的磁場方向(即小磁針所在處的磁感線的切線方向). 由于小磁針N極所受磁場力的方向與所在處的磁場方向相同，所以小磁針的N極將沿著小于180的角旋轉，直到N極的指向與所在點的磁場方向相同為止.在說明小磁針的轉動方向時，必須說明是從什么方向觀察的，而且觀察的方向應垂直于小磁針的旋轉平面.【例2】如圖3-3-6甲所示是三根平行直導線的截面圖，若它們的電流大小都相同，且ab=ac=ad，則a點的磁感應強度的方向是( )圖3-3-6A.垂直紙面指向紙里 B.垂直紙面指向紙外C.沿紙面由a指向b D.沿紙面由a指向d思路分析：空間存在三根通電直導線，每根導線都會在其周圍產(chǎn)生磁場，而磁感應強度是一個矢量，所以a點的磁感應強度應為b、c、d三根導線在a點所產(chǎn)生的磁感應強度的疊加.通電直導線磁場的磁感線為同心圓，所以可畫出三根導線在a點所產(chǎn)生的磁感應強度，如圖3-3-6乙所示.根據(jù)對稱性，b、d兩根導線在a點所產(chǎn)生的磁感應強度大小相等、方向相反，則a點的磁感應強度方向就是c導線在a點產(chǎn)生的磁感應強度方向.答案：D溫馨提示：每根導線在a點產(chǎn)生的磁感應強度大小相等，關鍵是確定每根導線在a處產(chǎn)生的磁感應強度的方向，由矢量合成法則求合磁感應強度.【例3】如圖3-3-7所示，兩塊軟鐵放在螺線管軸線上，當螺線管通電后，兩軟鐵將(填“吸引”“排斥”或“無作用力”)，A端將感應出 極.圖3-3-7思路分析：當螺線管通電后，螺線管中的磁場使兩根軟鐵棒磁化，兩棒的左端同為N極，右端同為S極，兩棒相互吸引，A端磁化出S極.答案：吸引 S【例4】如圖3-3-8所示，線圈平面與水平方向成角，磁感線豎直向下，設磁感應強度為B，線圈面積為S，則穿過線圈的磁通量=_.圖3-3-8思路分析：線圈平面與磁感應強度B方向不垂直，不能直接用