高二物理磁场北师大版 (2)知识精讲.pdfVIP

高二物理磁场北师大版

【本讲教育信息】

一.教学内容：

磁场

二.重点、难点：

1.安培力：

2.有固定转动轴的通电线框所受的安培力力矩

若线框所围面积为S，其中通过的电流强度为I，转轴与匀强磁场方向垂直，当线圈

注意：线圈受到的磁力矩与线框的形状以及转轴的具体位置无关。

3.磁电式电表工作原理：

线圈通电时，要受到安培力矩M，必然要绕转动轴转动，结果螺旋弹簧被卷紧，产

生了反抗力矩，这种螺旋弹簧有一特点，它产生的反抗力矩与被扭转的角度成正比，

即

对电表而言，n、B、S、k是不变的，所以指针转过的角度与所通过的电流强度成正

比。

4.磁通量：

（1）定义：

【典型例题】

例1.质量为m、长度为l的导体棒MN静止于水平导轨上，通过MN的电流为I，匀

强磁场的磁感强度为B，其方向与导轨平面成θ角斜向上，如图所示，求MN受到的

支持力和摩擦力。

解析：由于MN静止，根据如图所示的导体棒MN的受力分析图，可得：

说明：解决通电导体的平衡问题关键是正确进行受力分析。要注意安培力既与导线

垂直又与磁感线垂直，但B与I可以成任意夹角。

3

例2.如图所示，高0.8m的水平平台的导轨上放有长0.1m、质量为3×10kg的可

动导体棒ab，B＝0.5T的匀强磁场竖直向上穿过导轨平面，接通电源后，ab在磁场

力作用下将飞离平台，在短暂的过程中有0.03C的电量通过ab，试求ab落地时离

开平台的水平距离为多少？

解析：在通电瞬间，有电流流过ab棒，在磁场中受安培力，获得一个冲量，ab棒

离开平台做平抛运动至落地。

在短暂时间内设时间为△t

例3.在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd，其对称轴OO与磁感

线垂直，线圈面积为S，通电电流为I，求：

（1）在图示位置穿过线圈的磁通量及线框的磁力矩。

（2）在安培力矩作用下转过θ角时，穿过线圈的磁通量及线圈的磁力矩。

解析：（1）初始线圈与磁场平行

为计算磁力矩方便，应画出俯视图：

则ad、bc中的电流与B平行

（2）线圈在安培力矩作用下将顺时针转动（俯视），转过θ角时

由左手定则可以判断：ad与bc受力方向相反，且在一条直线上，故二力平衡。

讨论：（1）线圈处在匀强磁场中，处在任意位置，线圈的合力均为0，但力矩不一

定为零。

（4）若为N匝线圈，线圈平面与磁场成θ角时

例4.如图所示，两同心圆环A和B，处在同一平面内，B的半径小于A的半径，一

条

（）

解析：本题考查磁通量的概念，需要注意的是穿过一个闭合面的磁感线既有从正面

穿过，也有从背面穿过，磁通量是指净磁感线条数，等量两面穿磁感线互相抵消。

对A、B两闭合面而言，条形磁铁内部由S到N极的磁感线全部向上穿过，但磁铁外

部由N到S极向下反向穿过的，由于A环大，反向穿过磁感线多，抵消的多，故

例5.如图所示，平行金属导轨与水平面的夹角α＝37°，处于B＝1T、方向垂直斜

面向上的匀强磁场中。质量m＝10g，有效长度L＝10cm的金属杆，与导轨的摩擦因

数为μ＝0.5，电源电动势E＝2V。试分析：当变阻器阻值R为何值时，金属杆可以

静止在斜面上（其余电阻不计，设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力）。

思路：金属杆受到安培力（F）沿斜面向上：

解：当处于滑动的临界状态，即静摩擦力达到最大值时，根据平衡条件和欧姆定律

则电阻的最小值和最大值为：

小结：为了使金属杆静止在斜轨上且不受摩擦力，变阻器的阻值又应调到多大？（提

【模拟试题】

1.根据安培假说的思想，认为磁场是由于运动电荷产生的，这种思想如果对地磁场

也适用，而目前在地球上并没有发现相对地球定向移动的电荷，那么由此推断，地

球应该（）

A.带负电B.带正电

C.不带电D.无法确定

2.如图所示，边长为0.2m的正方形导线框，其电阻为0.04Ω，线框的一半处在按

B＝2tT规律均匀变化的磁场中保持静止，当t＝2s时线框所受安培力的大小为

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