高二物理磁场习题和相关例题如下:
习题:
1. 一段通电导线,放置在匀强磁场中,如果磁场垂直于电流的方向,此时导线受到安培力,试问:
(a) 当电流增大时,安培力如何变化?
(b) 导线与磁场方向的夹角为多少时,安培力最大?
2. 两个质量相等的小球A和B,分别固定在轻杆的两端,杆的质量不计且可以绕O点在竖直平面内转动。开始时,杆处于水平位置,然后由静止开始释放,则杆的角速度增大时,哪个球对杆的拉力先减小?
3. 一条形磁铁从高处落下时,其运动方向与磁感应强度B垂直。一条通电导线放在磁铁的正下方,并与之在同一平面内。试问:
(a) 当磁铁落下时,导线中的电流方向如何?
(b) 假设磁铁落下时与导线相撞并立即停止,那么磁铁落下多少次?
例题:
4. 一条长直导线通有电流I后放置在匀强磁场中,导线受到安培力作用。试问:
(a) 如果电流增大,安培力将如何变化?
(b) 如果磁场增强,安培力将如何变化?
解答:
1.
(a)当电流增大时,安培力也增大。因为磁场强度B与电流I成正比,而磁场增强导致安培力增大。
(b)当导线与磁场方向的夹角为90度时,安培力最大。此时导线受到垂直于导线方向的安培力作用。
2.
(a)当角速度增大时,两个球对杆的拉力都会减小。因为随着角速度的增大,杆的转动半径增大,根据公式F = Mω²可知,两个球对杆的拉力都会减小。
(b)当角速度增大时,球A对杆的拉力先减小。因为球A的质量大于球B的质量,所以球A对杆的拉力变化更快。
3.
(a)当磁铁落下时,根据左手定则可知,导线中的电流方向垂直于纸面向外。
(b)磁铁落下时与导线相撞并立即停止,说明磁铁在每个位置都会停下来。由于磁铁的运动轨迹是圆周运动,所以磁铁会经过导线两次、四次、六次等等。因此磁铁落下会与导线相撞四次。
4.
(a)如果电流增大,根据公式F = BIL可知,安培力会增大。因为B、I、L均与安培力成正比,电流增大导致BIL增大,所以安培力增大。
(b)如果磁场增强,根据公式F = BILsinθ可知,安培力可能增大、减小或不变。因为当θ减小时,安培力与电流方向垂直;当θ增大时,安培力与电流方向平行;只有当θ为90度时,安培力才与电流垂直且最大。因此需要根据实际情况来判断安培力的变化情况。
高二物理磁场习题及解答
一、选择题
1. 在磁感应强度为B的匀强磁场中,一矩形线圈由ab和cd两部分组成,线圈平面与磁场方向垂直,ab边长为L,线圈在磁场中以角速度ω匀速转动,ab边进入磁场时开始计时,线圈中感应电动势的瞬时值表达式为e = BωLsinωt,则( )
A. 线圈每转一圈,感应电流的方向改变两次
B. 线圈转动的角速度为ω
C. 线圈转动的周期为T = 2πω
D. 线圈转动的周期为T = 2π√(L/B)
【分析】
根据电动势的瞬时表达式可知电动势最大值,再根据峰值与有效值的关系求有效值;再根据交流电的周期与角速度的关系求周期。
【解答】
A.由$e = Bomega Lsinomega t$可知,感应电流的最大值为$I = frac{Bomega L}{2}$,故感应电流方向改变两次,故A正确;
B.线圈转动的角速度$omega = frac{2pi}{T}$,故B错误;
CD.线圈转动的周期$T = frac{2pi}{omega} = frac{2pi}{frac{2pi}{L}} = 2pi L$,故C错误,D正确。
故选AD。
二、填空题
2. 一条形磁铁从图示位置开始沿逆时针方向转动时,穿过线圈的磁通量将______(填“增大”、“减小”或“不变”),线圈中产生的感应电流方向将______(填“改变”或“不改变).
【分析】
当条形磁铁沿逆时针方向转动时,穿过线圈的磁通量将减小;根据楞次定律判断感应电流的方向.
【解答】
减小;改变.
高二物理磁场常见问题
一、磁场的基本性质
磁场的基本性质,是指它对放入其中的小磁针有磁力的作用。
例题:在磁场中某一点,小磁针北极受力的方向与该点磁场方向一致。
二、磁感线
磁感线是为了形象地描述磁场而假想的线,实际并不存在。
例题:在磁体外部,磁感线从磁体北极出来,回到南极;在磁体内部,从南极到北极。
三、磁场的方向
磁场的方向是指小磁针静止时北极所指的方向。
例题:在磁场中某点,小磁针北极静止时所指的方向为该点的磁场方向。
四、地磁场
地球是一个巨大的磁体,地球周围存在着地磁场。地磁场的北极在地理南极附近,地磁场的南极在地理北极附近。
例题:指南针静止时指南的一极是指南针的南极(也叫S极),指北的一极是指南针的北极(也叫N极)。
五、电流的磁场
通电导体的周围存在磁场,这种现象叫做电流的磁效应。通电螺线管是电磁铁的一种。通电时,它周围产生磁场;断电时,磁场消失。通电螺线管的极性跟电流方向有关,可用安培定则来判断。
例题:安培定则:用右手握住螺线管,让四指指向螺线管中电流的方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的北极(也叫N极)。
以上是高二物理磁场部分的一些常见问题,通过这些问题的解答和练习,可以更好地理解和掌握磁场的相关知识。同时,还需要注意理解概念和规律的本质,加强实验操作和运用所学知识解决实际问题的能力。