物理粵教版選修3-1第三章磁場(chǎng)第三節(jié)

第三節(jié)探究安培力[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道安培力的概念，會(huì)用左手定則判斷安培力的方向，會(huì)用公式F＝BIL計(jì)算安培力的大小.2.理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向.3.知道勻強(qiáng)磁場(chǎng)以及勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線分布特點(diǎn).4.知道磁通量的概念，會(huì)根據(jù)公式Φ＝BS計(jì)算磁通量．一、安培力的方向[導(dǎo)學(xué)探究]按照如圖1所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．圖1(1)上下交換磁極的位置以改變磁場(chǎng)方向，導(dǎo)線受力的方向是否改變？(2)改變導(dǎo)線中電流的方向，導(dǎo)線受力的方向是否改變？仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說(shuō)明安培力的方向與磁場(chǎng)方向、電流方向有怎樣的關(guān)系？答案(1)受力的方向改變(2)受力的方向改變安培力的方向與磁場(chǎng)方向、電流方向的關(guān)系滿足左手定則[知識(shí)梳理]1．安培力：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力．2．安培力的方向判定(1)左手定則：如圖2所示，伸開(kāi)左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)．把手放入磁場(chǎng)中讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開(kāi)的四指指向電流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向．圖2(2)說(shuō)明：①F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B、I決定的平面．②磁場(chǎng)方向和電流方向不一定垂直．用左手定則判斷安培力方向時(shí)，磁感線只要從手心進(jìn)入即可，不一定垂直穿過(guò)手心．[即學(xué)即用]判斷下列說(shuō)法的正誤．(1)通電導(dǎo)線所受安培力的方向與磁場(chǎng)的方向垂直．(√)(2)通電導(dǎo)線所受安培力的方向與直線電流的方向垂直．(√)(3)應(yīng)用左手定則時(shí)，四指指向電流方向，拇指指向安培力方向．(√)(4)若電流和磁場(chǎng)方向都變?yōu)榕c原來(lái)反向，則安培力的方向也變?yōu)榕c原來(lái)反向．(×)二、安培力的大小[導(dǎo)學(xué)探究]在如圖3所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，由導(dǎo)線所擺動(dòng)的角度大小可以比較導(dǎo)線所受安培力的大?。畬?shí)驗(yàn)時(shí)，電路接通“2、3”或“1、4”來(lái)改變導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度，電流的大小由外部電路控制．圖3(1)保持導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度不變，改變電流大小，導(dǎo)線受力情況如何變化？(2)保持電流不變，改變導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度，導(dǎo)線受力情況如何變化？(3)通電導(dǎo)線受力與哪些因素有關(guān)？答案(1)電流越大，導(dǎo)線受力越大．(2)通電導(dǎo)線越長(zhǎng)，導(dǎo)線受力越大．(3)實(shí)驗(yàn)表明，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)力的大小，既與導(dǎo)線的長(zhǎng)度L成正比，又與導(dǎo)線中的電流I成正比，即與I和L的乘積成正比，用公式表示為F＝BIL，式中B為比例系數(shù)．[知識(shí)梳理]1．磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)定義：當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，通電導(dǎo)線所受安培力F跟電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL的比值叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度，公式B＝eq\f(F,IL).(2)單位：特斯拉，簡(jiǎn)稱特，符號(hào)是T.由力F、電流I和長(zhǎng)度L的單位決定，1T＝1eq\f(N,A·m).(3)方向：磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是磁場(chǎng)的方向，即靜止時(shí)小磁針N極所指的方向，不是(填“也是”或“不是”)通電導(dǎo)線受力的方向．(4)說(shuō)明：①磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量，它是用比值法定義的物理量，由磁場(chǎng)自身決定，與是否放置導(dǎo)線及導(dǎo)線是否受力及受力大小無(wú)關(guān)(填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)．②因?yàn)橥妼?dǎo)線取不同方向時(shí)，其受力大小不相同，故在定義磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，式中F是指通電直導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)放置時(shí)受到的磁場(chǎng)力．2．勻強(qiáng)磁場(chǎng)(1)定義：如果磁場(chǎng)的某一區(qū)域里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同，這個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)．(2)產(chǎn)生：距離很近的兩個(gè)異名磁極之間；通電螺線管內(nèi)中間部分．3．通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向放置時(shí)，安培力F＝BIL，平行于磁場(chǎng)方向放置時(shí)F＝0.[即學(xué)即用]判斷下列說(shuō)法的正誤．(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與電流成反比，與其受到的磁場(chǎng)力成正比．(×)(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小等于通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力的大小F與電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積的比值．(×)(3)一通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中某處不受安培力，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定是零．(×)(4)若磁場(chǎng)一定，導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流也一定的情況下，導(dǎo)線平行于磁場(chǎng)時(shí)，安培力最大，垂直于磁場(chǎng)時(shí)，安培力最?。?×)三、磁通量[導(dǎo)學(xué)探究](1)如圖4，平面S在垂直于磁場(chǎng)方向上的投影面積為S′.若有n條磁感線通過(guò)S′，則通過(guò)面積S的磁感線有多少條？圖4(2)若磁場(chǎng)增強(qiáng)，即B增大，通過(guò)面積S的磁感線條數(shù)是否增多？答案(1)n條(2)B增大時(shí)，通過(guò)S的磁感線條數(shù)增多[知識(shí)梳理]對(duì)磁通量的理解(1)定義：勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B與和磁場(chǎng)方向垂直的平面面積S的乘積，叫做穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量，簡(jiǎn)稱磁通．(2)表達(dá)式：Φ＝BS.單位：韋伯，簡(jiǎn)稱韋，符號(hào)是Wb，1Wb＝1_T·m2.適用條件：①勻強(qiáng)磁場(chǎng)；②磁感線與平面垂直．(3)說(shuō)明：①磁通量可用穿過(guò)某一平面的磁感線條數(shù)表示；若磁感線沿相反方向穿過(guò)同一平面，則磁通量等于穿過(guò)平面的磁感線的凈條數(shù)(磁通量的代數(shù)和)．②當(dāng)平面與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，穿過(guò)平面的磁通量可用平面在垂直于磁場(chǎng)B的方向的投影面積進(jìn)行計(jì)算，即Φ＝BS⊥＝BScos_θ(如圖5)．圖5(4)引申：B＝eq\f(Φ,S)，因此磁感應(yīng)強(qiáng)度B又叫磁通密度．[即學(xué)即用]判斷下列說(shuō)法的正誤．(1)磁通量不僅有大小，而且有方向，所以是矢量．(×)(2)磁通量越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大．(×)(3)穿過(guò)某一面積的磁通量為零，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零．(√)(4)磁通量就是磁感應(yīng)強(qiáng)度．(×)一、安培力的方向1．安培力的方向既與磁場(chǎng)方向垂直，又與電流方向垂直，即安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)和電流所決定的平面．2．當(dāng)電流方向跟磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，安培力的方向仍垂直于電流與磁場(chǎng)所決定的平面，所以仍可用左手定則來(lái)判斷安培力的方向，只是磁感線不再垂直穿過(guò)手心，而是斜穿過(guò)手心．例1畫(huà)出圖6中各磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的安培力的方向．圖6答案如圖所示解析無(wú)論B、I是否垂直，安培力總是垂直于B與I決定的平面，且滿足左手定則．二、磁感應(yīng)強(qiáng)度例2關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說(shuō)法正確的是()A．由B＝eq\f(F,IL)可知，B與F成正比，與IL成反比B．通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中某點(diǎn)，該點(diǎn)就有磁感應(yīng)強(qiáng)度，如果將通電導(dǎo)線拿走，該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就變?yōu)榱鉉．通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力不為零的地方一定存在磁場(chǎng)，通電導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力的地方一定不存在磁場(chǎng)(即B＝0)D．磁場(chǎng)中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身決定答案D解析磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(F,IL)只是一個(gè)定義式，而不是決定式；磁感應(yīng)強(qiáng)度B是由磁場(chǎng)本身的性質(zhì)決定的，與放不放通電導(dǎo)線無(wú)關(guān)．故選D.1．磁感應(yīng)強(qiáng)度決定于磁場(chǎng)本身，與是否放入導(dǎo)體及導(dǎo)體中電流大小、長(zhǎng)度都無(wú)關(guān)．2．因?yàn)榘才嗔Υ笮∨c導(dǎo)線放置方向有關(guān)，所以定義式B＝eq\f(F,IL)中的F為導(dǎo)體垂直放入磁場(chǎng)時(shí)受到的安培力．例3在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0、方向向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一根長(zhǎng)通電直導(dǎo)線，電流的方向垂直于紙面向里．如圖7所示，a、b、c、d是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點(diǎn)，在這四點(diǎn)中()圖7A．b、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等C．c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最小D．b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最大答案C解析如圖所示，由矢量疊加原理可求出各點(diǎn)的合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，可見(jiàn)b、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，但方向不同，A項(xiàng)錯(cuò)誤；a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，B、D項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確．磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，當(dāng)空間存在幾個(gè)磁體或電流時(shí)，每一點(diǎn)的磁場(chǎng)為各個(gè)磁體或電流在該點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的矢量和.磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加時(shí)遵循平行四邊形定則.三、安培力的大小1．安培力的大小同一通電導(dǎo)線，按不同方式放在同一磁場(chǎng)中，受力情況不同，如圖8所示．圖8(1)如圖甲，I⊥B，此時(shí)安培力最大，F(xiàn)＝ILB.(2)如圖乙，I∥B，此時(shí)安培力最小，F(xiàn)＝0.(3)如圖丙，當(dāng)I與B成θ角時(shí)，把磁感應(yīng)強(qiáng)度B分解，如圖丁所示．此時(shí)F＝ILBsinθ.2．公式F＝BIL或F＝BILsinθ中，L為導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度，若導(dǎo)線彎曲，則L等于連接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度，如圖9；相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端．圖9例4如圖10所示，一根導(dǎo)線位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其中AB＝BC＝CD＝DE＝l，且∠C＝120°、∠B＝∠D＝150°.現(xiàn)給這根導(dǎo)線通入由A至E的恒定電流I，則導(dǎo)線受到磁場(chǎng)作用的合力大小為()圖10A．2eq\r(3)BIl B．(2＋eq\f(\r(3),2))BIlC．(2＋eq\r(3))BIl D．4BIl答案C解析據(jù)題圖和幾何關(guān)系求得AE間的距離為：L等＝(2＋eq\r(3))l.據(jù)安培力公式得F＝BIL等＝(2＋eq\r(3))BIl，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確．針對(duì)訓(xùn)練如圖11所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放有下列各種形狀的通電導(dǎo)線，電流為I，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則各導(dǎo)線所受到的安培力分別為：圖11FA＝________，F(xiàn)B＝________，F(xiàn)C＝________，F(xiàn)D＝________.答案BILcosαeq\r(2)BILeq\r(2)BIR0四、對(duì)磁通量的認(rèn)識(shí)和計(jì)算1．磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)，若磁感線從某一面上穿入時(shí)，磁通量為正值，則磁感線從此面穿出時(shí)為負(fù)值．2．若同時(shí)有磁感線沿相反方向穿過(guò)同一平面且正向磁通量為Φ1，反向磁通量為Φ2，則穿過(guò)該平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2.圖12例5如圖12所示，框架面積為S，框架平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直，則穿過(guò)線框平面的磁通量為多少？若使框架繞OO′軸轉(zhuǎn)過(guò)60°角，則穿過(guò)線框平面的磁通量為多少？若從初始位置轉(zhuǎn)過(guò)90°角，則穿過(guò)線框平面的磁通量為多少？若從初始位置轉(zhuǎn)過(guò)180°角，則穿過(guò)線框平面的磁通量變化了多少？答案BSeq\f(1,2)BS02BS解析在圖示位置時(shí)，磁感線與線框平面垂直，Φ＝BS.當(dāng)線框繞OO′軸轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)可以將原圖改畫(huà)成從上面向下看的俯視圖，如圖所示．Φ＝BS⊥＝BS·cos60°＝eq\f(1,2)BS.轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，線框由與磁感線垂直變?yōu)榕c磁感線平行，Φ＝0.線框轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí)，磁感線仍然垂直穿過(guò)線框，只不過(guò)穿過(guò)方向改變了．因而Φ1＝BS，Φ2＝－BS，ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－2BS.即磁通量變化了2BS.1．如圖13所示，其中A、B圖已知電流方向及其所受安培力的方向，試判斷磁場(chǎng)方向．C、D圖已知磁場(chǎng)方向及其對(duì)電流作用力的方向，試判斷電流方向．圖13答案A圖磁場(chǎng)方向垂直紙面向外；B圖磁場(chǎng)方向在紙面內(nèi)垂直F向下；C、D圖電流方向均垂直于紙面向里．2．長(zhǎng)度為L(zhǎng)、通有電流為I的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流方向與磁場(chǎng)方向分別如圖所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，對(duì)于下列各圖中，導(dǎo)線所受安培力的大小計(jì)算正確的是()答案A解析A圖中，導(dǎo)線不和磁場(chǎng)垂直，將導(dǎo)線投影到垂直磁場(chǎng)方向上，故F＝BILcosθ，A正確；B圖中，導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直，故F＝BIL，B錯(cuò)誤；C圖中，導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直，故F＝BIL，C錯(cuò)誤；D圖中，導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直，故F＝BIL，D錯(cuò)誤．3．科考隊(duì)進(jìn)入某一磁礦區(qū)域后，發(fā)現(xiàn)指南針原來(lái)指向正北的N極逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)30°(如圖14所示)，設(shè)該位置地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度水平分量為B，則磁礦所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度水平分量最小時(shí)的值為()圖14A.eq\f(B,2) B．BC．2B D.eq\f(\r(3)B,2)答案A解析由題可知，磁礦所產(chǎn)生的磁場(chǎng)使原來(lái)指向正北的N極逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)30°，根據(jù)三角形定則可知：磁礦所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度水平分量最小時(shí)方向與圖中虛線垂直(如圖所示)，則大小為Bsin30°＝eq\f(B,2).4．如圖15所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的n匝正方形線框abcd內(nèi)部有一邊長(zhǎng)為eq\f(L,2)的正方形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.下列說(shuō)法正確的是()圖15A．穿過(guò)線框abcd的磁通量為BL2 B．穿過(guò)線框abcd的磁通量為nBL2C．穿過(guò)線框abcd的磁通量為eq\f(BL2,4) D．穿過(guò)線框abcd的磁通量為eq\f(nBL2,4)答案C一、選擇題(1～8題為單選題，9～10題為多選題)1．下列有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度的說(shuō)法中，正確的是()A．磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來(lái)表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量B．若有一小段通電導(dǎo)體在某點(diǎn)不受磁場(chǎng)力的作用，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C．若有一小段長(zhǎng)為L(zhǎng)、通以電流I的導(dǎo)體，在磁場(chǎng)中某處受到的磁場(chǎng)力為F，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小一定是eq\f(F,IL)D．由定義式B＝eq\f(F,IL)可知，電流I越大，導(dǎo)線L越長(zhǎng)，某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就越小答案A解析引入磁感應(yīng)強(qiáng)度的目的就是用來(lái)描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的，因此選項(xiàng)A正確；磁感應(yīng)強(qiáng)度是與電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L無(wú)關(guān)的物理量，且B＝eq\f(F,IL)中的B、F、L相互垂直，所以選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤．2．圖1為某同學(xué)設(shè)計(jì)的研究磁場(chǎng)對(duì)通電金屬棒作用的實(shí)驗(yàn)裝置．當(dāng)接通開(kāi)關(guān)時(shí)，有電流通過(guò)金屬棒，觀察到金屬棒向左運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是()圖1A．此時(shí)通過(guò)金屬棒的電流是由電源經(jīng)b流向aB．若調(diào)換U形磁鐵的磁極，則金屬棒仍向左運(yùn)動(dòng)C．若調(diào)換流經(jīng)金屬棒的電流方向，則金屬棒仍向左運(yùn)動(dòng)D．若同時(shí)調(diào)換U形磁鐵的磁極和流經(jīng)金屬棒的電流方向，則金屬棒仍向左運(yùn)動(dòng)答案D3．如圖2，在xOy平面中有一通電直導(dǎo)線與Ox、Oy軸相交，導(dǎo)線中電流方向如圖所示．該區(qū)域有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，通電直導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向與Oz軸的正方向相同．該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向可能是()圖2A．沿z軸正方向B．沿z軸負(fù)方向C．沿x軸正方向D．沿y軸負(fù)方向答案D解析由電流方向、受力方向，根據(jù)左手定則可以判斷出，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向沿y軸的負(fù)方向，或者沿x軸的負(fù)方向都是可以的，故D是正確的．4.如圖3所示，把一根通電的硬直導(dǎo)線ab用輕繩懸掛在通電螺線管正上方，直導(dǎo)線中的電流方向由a向b.閉合開(kāi)關(guān)S瞬間，導(dǎo)線a端所受安培力的方向是()圖3A．向上B．向下C．垂直紙面向外D．垂直紙面向里答案D解析根據(jù)安培定則可知，開(kāi)關(guān)閉合后，螺線管產(chǎn)生的磁極N極在右側(cè)．根據(jù)左手定則可知，a端受力應(yīng)垂直紙面向里，選項(xiàng)D正確．5．如圖4所示，用天平測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度．下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長(zhǎng)MN相等，將它們分別掛在天平的右臂下方．線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)．若磁場(chǎng)發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是()圖4答案A解析四個(gè)線圈在磁場(chǎng)中的等效長(zhǎng)度不同，A線圈等效長(zhǎng)度最大，根據(jù)F＝BIL，A所受磁場(chǎng)力最大，當(dāng)磁場(chǎng)變化時(shí)，A線圈對(duì)應(yīng)的天平最容易失去平衡．6.如圖5所示，三根通電長(zhǎng)直導(dǎo)線P、Q、R互相平行且通過(guò)正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，三條導(dǎo)線中通入的電流大小相等，方向垂直紙面向里；通過(guò)直導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(kI,r)，I為通電導(dǎo)線的電流大小，r為距通電導(dǎo)線的垂直距離，k為常量；則通電導(dǎo)線R受到的磁場(chǎng)力的方向是()圖5A．垂直R，指向y軸負(fù)方向B．垂直R，指向y軸正方向C．垂直R，指向x軸正方向D．垂直R，指向x軸負(fù)方向答案A7．如圖6所示，水平導(dǎo)軌接有電源，導(dǎo)軌上固定有三根導(dǎo)體棒a、b、c，長(zhǎng)度關(guān)系為c最長(zhǎng)，b最短，將c彎成一直徑與b等長(zhǎng)的半圓，將裝置置于向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在接通電源后，三導(dǎo)體棒中有等大的電流通過(guò)，則三導(dǎo)體棒受到的安培力大小關(guān)系為()圖6A．Fa＞Fb＞Fc B．Fa＝Fb＝FcC．Fb＜Fa＜Fc D．Fa＞Fb＝Fc答案D解析設(shè)a、b兩棒的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)a和Lb，c的直徑為d.由于導(dǎo)體棒都與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，則：a、b、c三棒所受的安培力大小分別為：Fa＝BILa；Fb＝BILb＝BId；c棒所受的安培力與長(zhǎng)度為d的直導(dǎo)體棒所受的安培力大小相等，則有：Fc＝BId；因?yàn)長(zhǎng)a＞d，則有：Fa＞Fb＝Fc.8．如圖7，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且與磁場(chǎng)方向(垂直于紙面向里)垂直．線段ab、bc和cd的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，且∠abc＝∠bcd＝135°.流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示．導(dǎo)線段abcd所受到的磁場(chǎng)的作用力的合力()圖7A．方向沿紙面向上，大小為(eq\r(2)＋1)ILBB．方向沿紙面向上，大小為(eq\r(2)－1)ILBC．方向沿紙面向下，大小為(eq\r(2)＋1)ILBD．方向沿紙面向下，大小為(eq\r(2)－1)ILB答案A解析將導(dǎo)線分為三段直導(dǎo)線，根據(jù)左手定則分別判斷出各段所受安培力的方向，根據(jù)F＝ILB計(jì)算出安培力的大小，再求合力．導(dǎo)線所受合力F合＝ILB＋2BILsin45°＝(eq\r(2)＋1)ILB，方向沿紙面向上．9.兩根通電的長(zhǎng)直導(dǎo)線平行放置，電流分別為I1和I2，電流的方向如圖8所示．在與導(dǎo)線垂直的平面上有a、b、c、d四點(diǎn)，其中a、b在導(dǎo)線橫截面連線的延長(zhǎng)線上，c、d在導(dǎo)線橫截面連線的垂直平分線上．導(dǎo)體中的電流在這四點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的是()圖8A．a(chǎn)點(diǎn) B．b點(diǎn)C．c點(diǎn) D．d點(diǎn)答案AB解析兩導(dǎo)線在a、b兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反，磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零，兩導(dǎo)線在c、d兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向成一夾角不共線，磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零．故選A、B.10.如圖9所示是等腰直角三棱柱，其平面ABCD為正方形，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，它們按圖示方式放置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，則下列說(shuō)法中正確的是()圖9A．穿過(guò)ABCD平面的磁通量大小為B0L2B．穿過(guò)BCFE平面的磁通量大小為eq\f(\r(2),2)B0L2C．穿過(guò)ADFE平面的磁通量大小為零D．穿過(guò)ABCD平面的磁通量大于穿過(guò)BCFE平面的磁通量答案BC解析根據(jù)Φ＝BS⊥，因此穿過(guò)ABCD平面的磁通量Φ＝B0L2cos45°＝eq\f(\r(2),2)B0L2，A錯(cuò)誤；平面BCFE⊥B0，而B(niǎo)C＝L，CF＝Lcos45°＝eq\f(\r(2),2)L，所以平面BCFE的面積S＝BC·CF＝eq\f(\r(2),2)L2，因而Φ′＝B0S＝eq\f(\r(2),2)B0L2，B正確，D錯(cuò)誤．二、非選擇題11．地球上某地地磁感應(yīng)強(qiáng)度B的水平分量Bx＝1.8×10－5T，豎直分量By＝5.4×10－5T．求：(1)地磁場(chǎng)B的大小及它與水平方向的夾角α；(2)在水平面2.0m2的面積內(nèi)地磁場(chǎng)的磁通量Φ.答案(1)5.7×10－5Tarctan3(2)1.08×10－4Wb解析(1)由矢量合成法則可知B＝eq\r(B\o\al(2,x)＋B\o\al(2,y))＝eq\r(1.8×10－52＋5.4×10－52)T≈5.7×10－5Ttanα＝eq\f(By,Bx)＝3，則α＝arctan3.(2)Φ＝ByS＝5.4×10－5×2.0Wb＝1.08×10－4Wb.12.如圖10，一長(zhǎng)為10cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水