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)_第1頁
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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,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,根據右手螺旋定則判定出管內、外磁感線方向如圖所示,管內外a、b兩處磁場方向向右,管內b處磁感線分布較密,管處a處磁感線分布較稀。根據磁場力的性質知: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:“磁體N極受力方向與所在處磁場方向相同”對于磁極間內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】關于磁現象的電本質,下列說法中正確的是_A.磁與電緊密聯系,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生的D.根據安培假說可知,磁體內分子電流總是存在的,因此,任何磁體都不會失去磁性解析:磁與電是緊密聯系的,但“磁生電”“電生磁”都有一定的條件,運動的電荷產生磁場,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象的電本質,磁鐵的磁場和電流的磁場一樣都是由運動電荷產生的,磁體內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】關于磁現象的電本質,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象的電本質B、 所有磁現象的本質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:物質微粒內部,存在一種環(huán)形電流,即分子電流。分子電流使每個物質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。【答案】A【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,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,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。【例3】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=-,當到線框翻轉到位置時,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點所產生的磁感應強度,如圖3-3-6乙所示.根據對稱性,b、d兩根導線在a點所產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點產生的磁感應強度方向.答案:D溫馨提示:每根導線在a點產生的磁感應強度大小相等,關鍵是確定每根導線在a處產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

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