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高二物理磁场答案和相关例题

2026-06-02 12:01:00综合与其它631

高二物理磁场部分的练习题和答案较多,这里为您提供一道例题以及相关答案,以供参考。wiI物理好资源网(原物理ok网)

例题:在磁感应强度为B的匀强磁场中,半径为R的圆线圈最多能绕其直径垂直于磁感应强度的轴转多少圈?wiI物理好资源网(原物理ok网)

答案:设线圈的匝数为n,线圈的电阻为R,当线圈以角速度ω转动时,线圈中产生的感应电动势为E=nBSω。wiI物理好资源网(原物理ok网)

线圈中产生的感应电流为I=E/R=nBSω/R。wiI物理好资源网(原物理ok网)

线圈所受的力矩为M=IL2R=nBSωR2L2。wiI物理好资源网(原物理ok网)

其中L为线圈的长度,由几何关系可知L=πR/2。wiI物理好资源网(原物理ok网)

因此,线圈所受的最大力矩为Mmax=nπBSR2。wiI物理好资源网(原物理ok网)

当线圈以最大力矩转动时,其转速最大,即角速度ωmax=MmaxL=nπBSR。wiI物理好资源网(原物理ok网)

因此,线圈转动的圈数为n'=ωmaxT=πBSR/2πf=πBR2D/4f,其中T为周期,D为直径。wiI物理好资源网(原物理ok网)

所以,线圈最多能绕其直径垂直于磁感应强度的轴转圈数为n'=nπBSR/4f。wiI物理好资源网(原物理ok网)

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高二物理磁场部分知识点总结:wiI物理好资源网(原物理ok网)

1. 磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量,其定义采用了比值定义法,是磁场中各点情况(磁场方向、大小、方向三者缺一不可)的客观量。wiI物理好资源网(原物理ok网)

2. 磁感应强度的方向就是该点磁场的方向,在磁场中由小量元磁场通量可以定义磁感应强度。wiI物理好资源网(原物理ok网)

例题:wiI物理好资源网(原物理ok网)

【例1】(20xx·全国卷)一质量为m的通电直导线,放在磁感应强度为B的匀强磁场中,导线与磁场垂直,导线的长度为L,受到的安培力为F,则下列说法正确的是( )wiI物理好资源网(原物理ok网)

A.安培力的方向竖直向上wiI物理好资源网(原物理ok网)

B.安培力的大小为BILwiI物理好资源网(原物理ok网)

C.若将导线转动一个角度使二者的方向一致,则安培力的大小发生变化wiI物理好资源网(原物理ok网)

D.若磁场随时间变化,则安培力的大小可能发生变化wiI物理好资源网(原物理ok网)

【分析】wiI物理好资源网(原物理ok网)

本题考查了安培力的大小和方向。通电导线在磁场中的受力方向,由左手定则来确定;而大小则是运用比值法来定义的,可以由$F = BIL$来求解。wiI物理好资源网(原物理ok网)

【解答】wiI物理好资源网(原物理ok网)

A.根据左手定则可知,安培力的方向垂直于B与I所决定的平面,故A错误;wiI物理好资源网(原物理ok网)

B.根据安培力的大小公式$F = BIL$可知,安培力的大小与导线放置的磁感应强度、电流以及导线放置的方向有关,故B正确;wiI物理好资源网(原物理ok网)

CD.若将导线转动一个角度使二者的方向一致,则安培力的大小不变,故C错误;若磁场随时间变化,则安培力的大小可能发生变化,故D正确。wiI物理好资源网(原物理ok网)

故选BD。wiI物理好资源网(原物理ok网)

高二物理磁场部分常见问题如下:wiI物理好资源网(原物理ok网)

1. 磁场的基本物理量及其方向关系是什么?wiI物理好资源网(原物理ok网)

2. 磁场对通电导线的作用力(安培力)的大小、方向有什么规律?wiI物理好资源网(原物理ok网)

3. 磁场对运动电荷的作用力(洛伦兹力)的大小、方向有什么规律?wiI物理好资源网(原物理ok网)

4. 什么是磁感应强度?它的方向与电流元所受安培力方向有什么关系?wiI物理好资源网(原物理ok网)

5. 磁感应强度的定义式是什么,如何用它来定义磁感应强度的方向?wiI物理好资源网(原物理ok网)

6. 磁场中某点的磁感应强度是否一定垂直于该点的磁感线的切线方向?wiI物理好资源网(原物理ok网)

7. 如何用左手定则判断磁场中某点的磁场方向、电流方向和安培力(或洛伦兹力)的方向关系?wiI物理好资源网(原物理ok网)

针对以上问题,可以参考以下例题:wiI物理好资源网(原物理ok网)

例1:一个电流元在磁场中运动时,其受到的安培力为F,通过测量得到B=0.5T,I=2A,v=2m/s,求该电流元所受的安培力的大小和方向。wiI物理好资源网(原物理ok网)

解:根据安培力公式F=BIL,可求得该电流元所受的安培力大小为F=0.5×2×2N=2N。由于磁场方向与电流元所受安培力的方向垂直,因此可以根据左手定则来判断安培力的方向。wiI物理好资源网(原物理ok网)

例2:一个通电导线在匀强磁场中运动时,受到的安培力为零。如果增大电流强度和导线的运动速度,安培力的大小和方向会发生什么变化?wiI物理好资源网(原物理ok网)

解:根据安培力公式F=BIL,当增大电流强度和导线的运动速度时,安培力的大小和方向可能会增大或减小,也可能改变原来的方向。具体来说,如果原来电流方向与磁场方向平行,增大速度时安培力可能增大或减小;如果原来电流方向与磁场方向垂直,增大速度时安培力一定增大。wiI物理好资源网(原物理ok网)

对于磁场部分的知识点,还需要掌握磁感线、磁通量、磁偏转等概念,以及在带电粒子在磁场中的运动问题。wiI物理好资源网(原物理ok网)

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