磁场基本性质

认识磁场

一．磁感应强度,及其认识：

1、磁场：磁场是存在于磁体、运动电荷周围的一种物质．

它的基本特性是：对处于其中的磁体、电流、运动电荷有力的作用．

2、磁现象的电本质：所有的磁现象都可归结为运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用．

1.首先用实验得出磁与电联系的科学家是( ) A、安培 B、牛顿

C、奥斯特 D、法拉弟

2.关于磁场方向的说法，下列叙述正确的是( ) A．.小磁针N极的指向 B．小磁针S极的受力方向 C．小磁针N极的受力方向 D．以上说法都不对

3.磁体和________________周围都存在磁场，磁场对磁极和___________都有力的作用，我们规定在磁场中任意一点，小磁针___________极受力方向为该点的磁场方向。 奥斯特实验说明( )

A．通电导体的周围存在着磁场 B．导体的周围存在磁场 C．磁体的周围存在着磁场 D．磁场对电流有力的作用

4.关于磁场和磁感线的描述，正确的说法是： A、磁感线从磁体的N极出发，终止于S极

B、磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向 C、沿磁感线方向，磁场逐渐减弱

D、在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小

5.以下说法中正确的是( )

A．磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的 B．电流与电流间的相互作用是通过电场产生的

C．磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场共同产生的 D．磁场和电场是同一种物质

6.下列关于磁场的说法中正确的是( )

A．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质 B．磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的 C．磁极与磁极间是直接发生作用的

D．磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生

7.下列说法正确的是( )

A．只有磁极周围空间存在磁场

B．相互接触的两个磁体之间没有磁场力的作用

C．磁体对电流有力的作用，电流对磁体没有力的作用

D．磁体和电流之间力的作用是相互的，都是通过磁场产生力的作用

F

8.由定义式B＝( )

IL

A．随IL的乘积的增大而减小 B．随F的增大而增大

C．与F成正比，与IL成反比

D．与F及IL无关，由F和IL的比值确定

9.下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是( )

A．某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向 B．小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向

C．垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向 D．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向

10.有关磁感应强度的下列说法中，正确的是( ) A．磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量

B．若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零

C．若有一小段长为L，通以电流为I的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F，则该处磁

F

感应强度的大小一定是

IL

F

D．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

IL

11.下列说法中正确的是( ) A.磁感线可以表示磁场的方向和强弱

B.磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极 C.磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场

D.放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的N极一定指向通电螺 线管的S极

12.两根长直通电导线互相平行，电流方向相同.它们的截面处于一个等边三角形ABC的A和B处.如图所示，两通电导线在C处的磁场的磁感应强度的值都是B，则C处磁场的总磁感应强度是( )

A.2B C.0

B.B D.3B

13.如图所示为三根通电平行直导线的断面图。若它们的电流大小都相同，且ab=ac=ad，则a点的磁感应强度的方向是（ ） A. 垂直纸面指向纸里 B. 垂直纸面指向纸外 C. 沿纸面由a指向b D. 沿纸面由a指向d

14.超导是当今高科技的热点之一，当一块磁体靠近超导体时，超导体中会产生强大的电流，16.对磁体有排斥作用，这种排斥力可使磁体悬浮在空中，磁悬浮列车就采用了这项技术，磁体悬浮的原理是（ ）

①超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同． ②超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反． ③超导体使磁体处于失重状态．

④超导体对磁体的磁力与磁体的重力相平衡． A.①③ B.①④ C.②③ D.②④

15.关于磁现象的电本质，下列说法中正确的是 [ ] A．有磁必有电荷，有电荷必有磁

B．一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁 场而发生的相互作用

C．除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷或电流产生的

D．根据安培的分子环流假说，在外界磁场作用下，物体内部分子电流取向大致相同时， 物体就被磁化，两端形成磁极

二．磁感线：

为了描述磁场的强弱与方向，人们想象在磁场中画出的一组有方向的曲线． 1．疏密表示磁场的强弱．

2．每一点切线方向表示该点磁场的方向，也就是磁感应强度的方向．

3．是闭合的曲线，在磁体外部由N极至S极，在磁体的内部由S极至N极．磁线不相切不相交。

4．匀强磁场的磁感线平行且距离相等．没有画出磁感线的地方不一定没有磁场．

5．安培定则：姆指指向电流方向，四指指向磁场的方向．注意这里的磁感线是一个个同心 圆，每点磁场方向是在该点切线方向· *熟记常用的几种磁场的磁感线：

磁感线：是在磁场中画出的一些有方向的________，在这些________上，每一点的磁场方向都在该点的切线方向上．

磁感线的基本特性：

(1)磁感线的疏密程度表示磁场的________．

(2)磁感线不相交、不相切、不中断、是闭合曲线；在磁体外部，从______指向______；在磁体内部，由______指向________．

(3)磁感线是为了形象描述磁场而假想的物理模型，在磁场中并不真实存在，不可认为有磁感线的地方才有磁场，没有磁感线的地方没有磁场．

1.关于磁感线的下列说法中，正确的是( ) A.磁感线是磁场中客观存在的有向线.

B.磁感线起始于永久磁体的N极而终止于S极。 C.磁感线上箭头所指的方向就是磁场的方向。 D.磁感线上某点的切线方向表示该点磁场方向。 2.关于磁感线的描述，下列说法中正确的是( )

A．磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该 点静止时北极所指的方向一致

B．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的 C．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场 D．两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交

3.关于磁感线的认识下列说法正确的是( ) A．磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极 B．磁感线可以表示磁场的强弱和方向

C．磁场中某点磁场的方向，即为该点的磁感线的切线方向 D．沿磁感线的方向，磁感应强度减弱

三．磁通量：

在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通。用字母Φ表示磁通量。 Φ=BS⊥ 单位：Wb

1.一矩形线圈面积S＝10-2m2，它和匀强磁场方向之间的夹角θ1＝30°，穿过线圈的磁通量Ф＝1×10Wb，则磁场的磁感强度B______；若线圈以一条边为轴的转180°，则穿过线圈的磁能量的变化为______；若线圈平面和磁场方向之间的夹角变为θ2＝0°，则Ф＝______．

2.如图10-4所示，水平放置的扁平条形磁铁，在磁铁的左端正上方有一线框，线框平面与磁铁垂直，当线框从左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的过程中，穿过它的磁通量的变化是： [ ]

A．先减小后增大 B．始终减小 C．始终增大

D．先增大后减小

3.如图所示，A为通电线圈，电流方向如图所示，B、C为与A在同一平面内的两同心圆，φB、φC分别为通过两圆面的磁通量的大小，下述判断中正确的是（ ） A．穿过两圆面的磁通方向是垂直纸面向外 B．穿过两圆面的磁通方向是垂直纸面向里 C．φB＞φC D．φB＜φC

4.如图4所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁N极附近下

落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，且位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近位置Ⅱ，在这个过程中，线圈中的磁通量（ ） A．是增加的； B．是减少的 C．先增加，后减少； D．先减少，后增加

5.如图所示，匀强磁场的磁感强度B＝2．0T，指向x轴的正方向，且ab=40cm，bc=30cm，ae=50cm，求通过面积Sl（abcd）、S2（befc）和S3（aefd）的磁通量φ1、φ2、φ3分别是多少？

解析：根据φ=BS垂，且式中S垂就是各面积在垂直于B的yx平面上投影的大小，所以各面积的磁通量分别为

φ1=BS1＝2．0×40×30×10＝0．24 Wb；φ2=0 φ3＝φ1=BS1＝2．0×40×30×10－4＝0．24 Wb 答案：φ1＝ 0． 24 Wb， φ2＝0， φ3＝ 0．24 Wb

四．地磁场：

1.关于地磁场，下列叙述正确的是(

)

－4

3

A．地球的地磁两极和地理两极重合

B．我们用指南针确定方向，指南的一极是指南 针的北极 C．地磁的北极与地理的南极重合 D．地磁的北极在地理的南极附近

2.地球是一个大磁体：①在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地磁场的南极；②地磁场的北极在地理南极附近；③赤道附近地磁场的方向和地面平行；④地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的．以上关于地磁场的描述正确的是( )

A．①②④ B．②③④ C．①④ D．②③

3.从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有高能带电粒子，若到达地球，对地球上的生命将带来危害．对于地磁场对宇宙射线有无阻挡作用的下列说法中，正确的是（ ） A.地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在南北两极最强，赤道附近最弱 B.地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强，南北两极最弱

C.地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处相同 D.地磁场对宇宙射线无阻挡作用

4.下列说法正确的是( )

A．磁体上磁性最强的部分叫磁极，任何磁体都有两个磁极 B．磁体与磁体之间的相互作用是通过磁场而发生的

C．地球的周围存在着磁场，但地磁的两极与地理的两极并不重合，其间有一个交角这就是 磁偏角，磁偏角的数值在地球上不同地点是相同的 D．在地球表面各点磁场强弱相同

五．安培分子电流假说： 1.如图1所示，质量为m的回形针系在细线下端被磁铁吸引保持静止，此时细绳与竖直方向的夹角为θ，则下列说法中正确的是( )

A．回形针静止时受到的磁体对它的磁力大小为mgtan θ

mg

B．回形针静止时受到的细线的拉力大小为cos θ

C．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会儿发现回形针不被磁铁吸引了．原因是回形针加 热后，分子电流排列无序了

D．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会儿发现回形针不被磁铁吸引了．原因是回形针加

安培的分子环流假设，可用来解释 [ ] A．两通电导体间有相互作用的原因 B．通电线圈产生磁场的原因 C．永久磁铁产生磁场的原因

D．铁质类物体被磁化而具有磁性的原因

二，磁场对电流的作用

一．安培力：

1.安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力．

说明:磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用，磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力．

2.安培力的计算公式：F＝BILsinθ（θ是I与B的夹角）；通电导线与磁场方向垂直时，即θ＝900，此时安培力有最大值；通电导线与磁场方向平行时，即θ＝00，此时安培力有最小值，F=0N;0＜B＜90时，安培力F介于0和最大值之间.

3.安培力公式的适用条件:

①公式F＝BIL一般适用于匀强磁场中I⊥B的情况，对于非匀强磁场只是近似适用（如对电流元），但对某些特殊情况仍适用． 如图所示，电流I1//I2,如I1在I2处磁场的磁感应强度为B，则I1对I2的安培力F＝BI2L，方向向左，同理I2对I1，安培力向右，即同向电流相吸，异向电流相斥．

②根据力的相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有反作用力．两根通电导线间的磁场力也遵循牛顿第三定律．

I1

I2

二、左手定则

1.用左手定则判定安培力方向的方法：伸开左手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同 一平面内，让磁感线垂直穿过手心，并使四指指向电流方向，这时手掌所在平面跟磁感线 和导线所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向．

2.安培力F的方向既与磁场方向垂直，又与通电导线垂直,即F跟BI所在的面垂直．但B与 I的方向不一定垂直．

3.安培力F、磁感应强度B、电流1三者的关系

①已知I,B的方向，可惟一确定F的方向；

②已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可惟一确定I的方向；

③已知F,1的方向时，磁感应强度B的方向不能惟一确定．

4.由于B,I,F的方向关系常是在三维的立体空间，所以求解本部分问题时，应具有较好的空间想象力，要善于把立体图画变成易于分析的平面图，即画成俯视图，剖视图，侧视图等．

1.安培定则：(1)判定直线电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系时，安培定则表述为：用______握住导线 ，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是________的环绕方向；(2)判定环形电流和通电螺线管的电流方向和磁感线方向之间的

关系时要统一表述为：让弯曲的四指所指方向跟________方向一致，大拇指所指的方向就是环形电流或通电螺线管________磁感线的方向(这里把环电流看作是一匝的线圈)．

2.把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作关于安培力的方向，下列说法中正确的是：( ) A安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同。

B安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直。 C安培力的方向一定跟电流的方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直。 D安培力的方向，即跟磁感应强度方向垂直，又跟电流方向垂直。

3.如图所示，直导线处于足够大的匀强磁场中，与磁感线成θ=30°角，导线中通过的电流为I，为了增大导线所受的磁场力，可采取下列四种办法，其中正确的是( )

A.增大电流I B.增加直导线的长度

C.使导线在纸面内顺时针转30° D.使导线在纸面内逆时针转60°

4.在赤道处沿东西方向放置一根直导线，导线中电子定向运动的方向是从东向西，则导线受到地磁场作用力的方向是 A．向东 B．向北

C．向上 D．向下

不 用。形

5.两个相同的圆形线圈，通以方向相同但大小不同的电流I1和I2，如图所示。先将两个线圈固定在光滑绝缘杆上，问释放后它们的运动情况是（ ） A、相互吸引，电流大的加速度大 B、相互吸引，加速度大小相等 C、相互排斥，电流大的加速度大 D、相互排斥，加速度大小相等

6.一根长为L的细铝棒用两个劲度系数为k的弹簧水平地悬吊在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，当棒中通以向右的电流I时，弹簧缩短Δx，若通以向左的电流，也是大小等于I时，弹簧伸长Δx，则磁感应强度B值为( )

kΔx2kΔxkIL2ILA. B. C. D.ILILΔxkΔx

7.如图所示，两根垂直纸面、平行且固定放置的直导线M和N，通有同向等值电流；沿纸面与直导线M、N等距放置的另一根可自由移动的通电导线ab，则通电导线ab在安培力作用下运动的情况是( ) A.沿纸面逆时针转动 B.沿纸面顺时针转动

C.a端转向纸外，b端转向纸里 D.a端转向纸里，b端转向纸外

8.如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在它的左上方固定一直导线，导线与磁场垂直，若给导线通以垂直于纸面向里的电流，则（ ） A、磁铁对桌面压力增大 B、磁场对桌面压力减小

C、桌面对磁铁没有摩擦力 D、桌面对磁铁摩擦力向右

9.如图10-1，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与磁场垂直，现给导线中通以垂直于纸面向外的电流，则下列说法正确的是： [ ]

A．磁铁对桌面的压力减小 B．磁铁对桌面的压力增大 C．磁铁对桌面的压力不变 D．以上说法都不可能

10.如图所示,有一通电导线放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由移动,当导线通过电流I时,从上往下看,导线的运动情况是( )

A.顺时针方向转动,同时下降 B.顺时针方向转动,

同时上升

C.逆时针方向转动,同时下降 D.逆时针方向转动,同时上升

11.如图所示，一根长直导线穿过有恒定电流的金属环的中心且垂直圆环的平面。导线和圆环中的电流方向如图中所示，则环受到的磁场力为（ ） A. 沿环半径向外 B. 没环的半径向内 C. 水平向左 D. 等于零

12.质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的平行导轨上，导轨宽度为d，杆

ab与导轨间的摩擦因数为μ．有电流时aB恰好在导轨上静止，如图所示，如图10—19所示是沿ba方向观察时的四个平面图，标出了四种不同的匀强磁场方向，其中杆与导轨间摩擦力可能为零的是（ ）

13长为L的导线ab斜放（夹角为θ）在水平轨道上，轨道平行间距为d，通过ab的电流强度为I，匀强磁场的磁感应强度为B，如图所示，则 导线ab所受安培力的大小为（ ）

A、ILB B、ILBsinθ C、IdB/sinθ D、IdB/cosθ

14.有一小段通电导线，长为1cm，电流强度为5A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1 则该点的磁感应强度B 可能（ ）

A、等于2T； B、小于等于2T； C、大于2T； D、以上情况都有可能；

15.在两个倾角均为α光滑斜面上，放有一个相同的金属棒，分别通有电流I1和I2，磁场的磁感强度大小相同，方向如图中所示，两金属棒均处于平衡状态，则两种情况下的电流强度之比I1：I2为

16.如图所示,在垂直于纸面的磁场B中,通有电流I的导线长为L,与水平方向夹角为α,则这根通电导线受到的安培力是______.

17.一根长2m的直导线，通有2安的电流，把它放在B=0.4T的匀强磁场中，并与磁场方向垂直，求导线所受的安培力有多大？

18.如下图所示，在倾角为θ的光滑斜面上有一根水平方向的通电直导线恰好静止不动。已知直导线长为l，质量为m，通过的电流为I，方向如图所示，整个装置处在匀强磁场中，则匀强磁场的磁感强度的最小值B1是多少？它的方向是什么？如果还要使静止在斜面上的通电直导线对斜面无压力，则匀强磁场的磁感强度的最小值B2是多少？，它的方向是什么？

19.如图6所示，ab，cd为两根相距2m的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，通以5A的电流时，棒沿导轨作匀速运动；当棒中电流增加到8A时，棒能获得2m/s2的加速度，求匀强磁场的磁感强度的大小；

20.如图7所示，通电导体棒AC静止于水平导轨上，棒的质量为m长为l，通过的电流强度为I，匀强磁场的磁感强度B的方向与导轨平面成θ角，求导轨受到AC棒的压力和摩擦力各为多大？