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第5章　初識電磁場與電磁波
本章復(fù)習(xí)提升
易混易錯練
易錯點(diǎn)1　不能正確理解定義式B=的含義
1.下列說法正確的是 (　　)
A.B=只是定義式,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小取決于場源以及在磁場中的位置,而與F、I、L以及通電導(dǎo)線在磁場中的方向無關(guān)
B.通電導(dǎo)線在某點(diǎn)不受磁場力的作用,則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零
C.磁場中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以這樣測定:一小段通電導(dǎo)線放在該點(diǎn)時受到的磁場力F與該導(dǎo)線的長度L、通過的電流I乘積的比值,即B=
D.通電導(dǎo)線所受磁場力的方向就是磁場的方向
易錯點(diǎn)2　不能正確運(yùn)用安培定則
2.下列各圖中,已標(biāo)出電流及電流產(chǎn)生磁場的方向,其中正確的是 (　　)
　　　　　　　　　
　　　　
易錯點(diǎn)3　對磁通量的計算公式Φ=BS理解
不深
3.如圖所示,在條形磁鐵外套有A、B兩個大小不同的圓環(huán),穿過A環(huán)的磁通量ΦA(chǔ)與穿過B環(huán)的磁通量ΦB相比較 (　　)
A.ΦA(chǔ)>ΦB　　　　B.ΦA(chǔ)<ΦB
C.ΦA(chǔ)=ΦB　　　　D.不能確定
易錯點(diǎn)4　影響磁通量的因素不明確
4.(多選)如圖所示,在水平面上有兩條平行導(dǎo)電導(dǎo)軌MN、PQ,導(dǎo)軌間距離為l,勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌所在的平面(紙面)向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,兩根金屬桿1、2放在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌垂直,它們分別以速度v1、v2朝同一方向做勻速直線運(yùn)動。下列情形能使回路中有電流通過的是 (　　)
A.v1=v2
B.v1>v2
C.v1D.以上情形都不能
5.如圖所示,直導(dǎo)線MN豎直放置并通以向上的電流I,矩形金屬線框abcd與MN處在同一平面,邊ab與MN平行,則 (　　)
A.線框向左平移時,線框中有感應(yīng)電流
B.線框豎直向上平移時,線框中有感應(yīng)電流
C.線框以MN為軸轉(zhuǎn)動時,線框中有感應(yīng)電流
D.MN中電流突然變小時,線框中沒有感應(yīng)電流
思想方法練
一、結(jié)論法
1.下列給出了四幅與感應(yīng)電流產(chǎn)生條件相關(guān)的情景圖,判斷正確的是 (　　)
　　　
A.圖甲,水平直導(dǎo)線中電流逐漸減小時,其正下方的水平金屬圓線圈中有感應(yīng)電流
B.圖乙,正方形金屬線圈以虛線為軸勻速轉(zhuǎn)動時,線圈中無感應(yīng)電流
C.圖丙,矩形導(dǎo)線框以其任何一條邊為軸轉(zhuǎn)動時,線框中都有感應(yīng)電流產(chǎn)生
D.圖丁,正方形導(dǎo)線框加速離開同一平面內(nèi)的條形磁體時,線框中無感應(yīng)電流產(chǎn)生
2.為了解釋地球的磁性,19世紀(jì)安培假設(shè):地球的磁場是由繞過地心軸的環(huán)形電流I引起的。在下列四個圖中,正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是 (　　)
二、矢量合成法
3.如圖所示,四根相互平行的通有電流均為I的長直導(dǎo)線a、b、c、d,放在正方形的四個頂點(diǎn)上。每根通電直導(dǎo)線單獨(dú)存在時,正方形中心O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小都是B,則四根通電導(dǎo)線同時存在時O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向?yàn)?(　　)
A.2B,方向向左　　　　B.2B,方向向下
C.B,方向向右　　　　D.B,方向向上
4如圖所示,完全相同的甲、乙兩個環(huán)形電流同軸平行放置,甲的圓心為O1,乙的圓心為O2,在兩環(huán)圓心的連線上有a、b、c三點(diǎn),其中aO1=O1b=bO2=O2c,此時a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1,b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2。當(dāng)把環(huán)形電流乙撤去后,c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 (　　)
A.B1-　　B.B2-　　C.B2-B1　　D.
5.(多選)(2022廣東惠州期末)如圖,兩根平行長直導(dǎo)線相距2l,通有大小相等、方向相同的恒定電流;a、b、c是導(dǎo)線所在平面內(nèi)的三點(diǎn),左側(cè)導(dǎo)線與它們的距離分別為、l和3l。關(guān)于這三點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度,下列判斷正確的是 (　　)
A.a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的大
B.b、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等
C.a、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同
D.b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零
答案與分層梯度式解析
第5章　初識電磁場與電磁波
本章復(fù)習(xí)提升
易混易錯練
1.A 2.D 3.A 4.BC 5.A
1.A　B=只是定義式,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小取決于場源以及在磁場中的位置,選項A正確;通電導(dǎo)線在某點(diǎn)不受磁場力的作用,可能是直導(dǎo)線與磁場方向平行,該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零,選項B錯誤;磁場中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以這樣測定:一小段通電導(dǎo)線放在該點(diǎn)時受到的最大的磁場力F與該導(dǎo)線的長度L、通過的電流I乘積的比值,即B=,選項C錯誤;通電導(dǎo)線所受磁場力的方向與磁場的方向是垂直的,選項D錯誤。故選A。
錯解分析　有的同學(xué)只記住了磁感應(yīng)強(qiáng)度的公式,忽視了公式的適用條件,B=為磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式,B與F、I、L無比例關(guān)系。解決方法是要理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的決定因素和公式的適用條件。磁場在某位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度與通過導(dǎo)線的電流大小、導(dǎo)線的長短無關(guān),與導(dǎo)線是否受磁場力以及磁場力的大小也無關(guān)。即使不放入通電導(dǎo)線,磁感應(yīng)強(qiáng)度也照樣存在,故不能說B與F成正比或B與IL成反比。
2.D　根據(jù)安培定則可知,只有D正確。
錯解分析　判斷電流產(chǎn)生的磁場方向需用安培定則,使用安培定則時,手指指向有區(qū)別:一是拇指指向電流方向,一是拇指指向環(huán)形導(dǎo)線軸線上的磁場方向。其實(shí)它們的本質(zhì)是一樣的,環(huán)形電流磁場方向的判定方法是直線電流磁場方向判定方法的延伸和歸納,環(huán)形電流磁場方向完全可以用直線電流磁場方向的判定方法作出判定,只需把環(huán)形電流等分為無數(shù)段直線電流。同理,通電螺線管的磁場亦是如此。
3.A　穿過A、B環(huán)的磁感線條數(shù)應(yīng)該這樣粗略計算,用磁鐵內(nèi)的磁感線條數(shù)減去磁鐵外每個環(huán)中的磁感線條數(shù)(因?yàn)榇盆F內(nèi)、外磁感線的方向相反)。很明顯,磁鐵外部的磁感線穿過B環(huán)的條數(shù)比穿過A環(huán)的多,故穿過B環(huán)的凈磁感線條數(shù)比穿過A環(huán)的凈磁感線條數(shù)少,所以ΦA(chǔ)>ΦB。故A正確,B、C、D錯誤。
錯解分析　求解穿過圓環(huán)的磁通量時,求的是合磁通量。若磁感線由正、反兩面穿過圓環(huán),則磁通量是相互抵消后剩余的部分。
4.BC　只要兩桿速度不同,穿過閉合回路的磁通量就會變化,回路中就會有感應(yīng)電流。選項A中,v1=v2,閉合回路的面積不變,在勻強(qiáng)磁場中磁通量也不會變,所以回路中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生;選項B中,v1>v2,兩金屬桿1、2間距離減小,回路面積減小,磁通量減少,在回路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流;同理,選項C中,回路的磁通量增加,也會產(chǎn)生感應(yīng)電流。所以選項B、C正確。
錯解分析　此題磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,只要閉合回路的面積變化,導(dǎo)致磁通量變化,就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。
5.A　由于導(dǎo)線周圍的磁場不均勻,線框向左平移時,通過線框的磁通量增加,線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流,故A正確;線框豎直向上平移及以MN為軸轉(zhuǎn)動時,磁通量不發(fā)生變化,無感應(yīng)電流,故B、C錯誤;MN中電流突然變小時,線框所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化,線框中磁通量變化,則有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故D錯誤。故選A。
錯解分析　此題中金屬線框有效面積不變,導(dǎo)線周圍的磁場不均勻,線框向左平移時,磁感應(yīng)強(qiáng)度變化,故磁通量變化,就會有感應(yīng)電流產(chǎn)生。
思想方法練
1.D 2.B 3.A 4.A 5.AD
1.D　圖甲金屬圓形線圈水平放置在通電直導(dǎo)線的正下方,則直線電流產(chǎn)生的磁場穿過線圈的磁通量為零,即使減小通過導(dǎo)線的電流,圓線圈中也不會有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故A錯誤;圖乙正方形金屬線圈繞豎直虛線轉(zhuǎn)動的過程中,回路磁通量發(fā)生變化,有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故B錯誤;圖丙線框以豎直邊為軸旋轉(zhuǎn)時,線框中的磁通量始終為零,線框中磁通量也就不變化,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,故C錯誤;圖丁,正方形導(dǎo)線框加速離開同一平面內(nèi)的條形磁體時,磁感線與線框平面平行,回路磁通量始終為零,線框中無感應(yīng)電流產(chǎn)生,故D正確。故選D。
方法點(diǎn)津　結(jié)論法是指利用已知的規(guī)律、定理或推導(dǎo)出的一些正確的結(jié)論進(jìn)行解題的方法。判斷電路中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流時,先明確電路是否是閉合電路,然后判斷穿過回路的磁通量是否發(fā)生變化。對于A圖,必須要弄清楚通電直導(dǎo)線周圍的磁感線分布情況,而對于立體圖,往往還需要將立體圖轉(zhuǎn)換為平面圖,如轉(zhuǎn)換為俯視圖、側(cè)視圖等。
2.B　根據(jù)地磁場分布和安培定則判斷可知正確選項是B。
3.A　根據(jù)安培定則可知四根通電導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向:a導(dǎo)線由b→d,大小為B;c導(dǎo)線由b→d,大小為B;b導(dǎo)線由c→a,大小為B;d導(dǎo)線由c→a,大小為B。則根據(jù)平行四邊形定則可知,四根通電導(dǎo)線同時存在時O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B,方向水平向左。故選A。
4.A　甲、乙兩環(huán)在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同,則兩環(huán)在b點(diǎn)分別產(chǎn)生的場強(qiáng)大小為,兩環(huán)在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1,甲環(huán)在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為,兩環(huán)在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同,則乙環(huán)在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1-,由于乙環(huán)在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度與甲環(huán)在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,則當(dāng)把環(huán)形電流乙撤去后,c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1-,故A正確,B、C、D錯誤。
5.AD　由安培定則可以判斷,a、c兩處的磁場是兩電流在a、c處產(chǎn)生的磁場疊加,但a距離兩導(dǎo)線比c近,故a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的大,選項A正確;由右手定則可以知,a處的磁場方向垂直紙面向里,c處的磁場方向垂直紙面向外,C錯;b與兩條導(dǎo)線的距離相等,故兩磁場疊加為零,D正確,B錯誤。
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