磁场 作业2
带电粒子在匀强磁场中偏转(直线和平行边界)
V
V
②平行边界
×××××× ××××××
×××××× ××××××
+
②平行边界
×××××× ×××××× ×××××× ××××××
+
②平行边界
×××××× ×××××× ×××××× ××××××
+
②平行边界
存在临界条件
带电粒子垂直射入有界匀强磁场 ①直线边界
进出磁场具有对称性
射入射出速度相同 圆心角等于=偏向角 一个中心,两个基本点 ②平行边界
Ɵ Ɵ
+
各带电粒子的圆轨迹有一个公共切点 各圆的圆心分布在同一条直线上 各带电粒子做匀速圆周运动的周期相等 速率大,半径大;但射出速度相同,偏转角度相同
①直线边界
3)沿某一方向射入速率为V的带电粒子,则粒子在 匀强磁场中运动的周期为多少?
2
V BqV m R ×××××× ×××××× × × × × × × × × × × × × R mV qB ×××××× ××××××
+
2R 2m T V qB
(2 2 ) 2m t T (1 ) 2 qB
①直线边界
2)在同一平面内沿某一方向发射速率不同的同种 带电粒子,有下列特点:
×××××× ×××××× ×××××× ×××××× ×××××× ×××××× ××××××Ɵ ××××××
一个中心----即确定圆心
两个基本点---即射入点和射出点
2:如图所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度 为B的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以 速度V进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与 x轴正方向成120°角，若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴 的最大距离为a，（1）该粒子带正电还是负电?（2）该粒子 的荷质比为多少? (3) 磁场中运动的时间？
大学物理B作业2-磁学(含答案)
b
a cc
I
I⊙
____________________________________(对环路c)．
11. 一带电粒子平行磁感线射入匀强磁场，则它作________________运动．一带电粒子垂直磁 感线射入匀强磁场，则它作________________运动．一带电粒子与磁感线成任意交角射入匀强磁场， 则它作______________运动。
I
(D) 线圈中感应电流方向不确定。
［
］
7. 一导体圆线圈在均匀磁场中运动，能使其中产生感应电流的一种情况是： ［
］
(A) 线圈绕自身直径轴转动，轴与磁场方向平行。
(B) 线圈绕自身直径轴转动，轴与磁场方向垂直。
(C) 线圈平面垂直于磁场并沿垂直磁场方向平移。
(D) 线圈平面平行于磁场并沿垂直磁场方向平移。
i
小为B =________________，方向_________________________．
14. 已知磁感应强度 B 2.0Wb/m2 的均匀磁场，方向沿x轴 正方向，如图所示.试求：
(1) 通过图中abcd面的磁通量；(2) 通过图中befc面的磁通 量；(3) 通过图中aefd面的磁通量.
B
n
2. 距一根载有电流为3×104 A的电线1 m处的磁感强度的大小为：
(A) 3×10-5 T．
(B) 6×10-3 T．
(C) 1.9×10-2T．
(D) 0.6 T．
(已知真空的磁导率0 =4×10-7 T·m/A)
［
］
uuv v n
3. 关于磁场安培环路定理 ÑL B1 dl 0 Ii ，下列说法正确的是： i 1
9. 5.00×10-5 T ;
大学物理磁场作业(二)习题与解答
1、如图所示，半圆形线圈半径为R ，通有电流I ，在磁场B 的作用下从图示位置转过30°时，它所受磁力矩的大小和方向分别为（ (4)）（1）214R IB π，沿图面垂直向下；（2）214R IB π，沿图面垂直向上； （3）234R IB π，沿图面垂直向下；（4）234R IB π。
沿图面垂直向上。
2、如图所示，载流为I 2的线圈与载流为I 1的长直导线共面，设长直导线固定，则圆线圈在磁场力作用下将（ (1)）（1）向左平移；（2）向右平移；（3）向上平移；（4）向下平移。
3、质子和α粒子质量之比为1:4，电量之比为1:2，它们的动能相同，若将它们引进同一均匀磁场，且在垂直于磁场的平面内作圆周运动，则它们的回转半径之比为（(2) ）（1）1:4； （2）1:1； （3）1:2； （4）124、如图所示，a 、c 处分别放置无限长直载流导线，P 为环路L 上任一点，若把a 处的载流导线移至b 处，则（(4) ）（1）L B dl •⎰变，p B 变； （2）L B dl •⎰变，p B 不变； （3）L B dl •⎰不变，p B 不变； （4）LB dl •⎰不变，p B 变5、如图所示，ab 导线与无限长直导线GE 共面，ab 延长线与GE 交于O 点成45°，若分别通以电流I 1=20 A ，I 2=10 A ，ab 长92L = cm ，a 端距GE 为d=1 cm ，求ab 在图示位置时所受GE 产生的磁场作用力F 。
解答：此题直接运用无限长直导线磁场公式以及通电直导线和磁场作用公式即可。
2F I dl B =⨯⎰，其方向为垂直于ab 向左上，其大小如下计算：设ab 上dl 长度距GE 为r ，则有2()]2dl d r d dr =-=，r 的取值范围很明显是[0.01,0.1]。
于是有 0.10122224I F BI dl I dr r μπ==⎰⎰，代入相关数值并且积分得到， 41.310F N -=⨯。
第十二章 电磁感应电磁场(二)作业答案
一. 选择题[ A ] 1 (基础训练4)、两根很长的平行直导线，其间距离为a ，与电源组成闭合回路，如图12-18．已知导线上的电流为I ，在保持I 不变的情况下，若将导线间的距离增大，则空间的(A) 总磁能将增大． (B) 总磁能将减少．(C) 总磁能将保持不变．(D) 总磁能的变化不能确定【解答】212m W L I =，距离增大，φ增大，L 增大， I 不变，m W 增大。
[ D ]2（基础训练7）、如图12-21所示．一电荷为q 的点电荷，以匀角速度作圆周运动，圆周的半径为R ．设t = 0 时q 所在点的坐标为x 0 = R ，y 0 = 0 ，以i 、j分别表示x 轴和y 轴上的单位矢量，则圆心处O 点的位移电流密度为： (A)i t R q ωωsin 42π (B) j t Rq ωωcos 42π (C) k R q 24πω (D) )cos (sin 42j t i t Rq ωωω-π 图 12-21 【解答】设在0—t 的时间内，点电荷转过的角度为ωt ，此时，点电荷在O 点产生的电位移矢量为0D E ε=, ()222000cos sin ,444rqR q q E e ti tj R R R R ωωπεπεπε=-=-=-+ 式中的r e 表示从O 点指向点电荷q 的单位矢量。
()2sin cos 4d dD q J ti tj dt R ωωωπ∴==-。
[ C ] 3 (基础训练8)、 如图12-22，平板电容器(忽略边缘效应)充电时，沿环路L 1的磁场强度H 的环流与沿环路L 2的磁场强度H 的环流两者，必有： (A) >'⎰⋅1d L l H ⎰⋅'2d L l H . (B) ='⎰⋅1d L l H ⎰⋅'2d L l H .(C) <'⎰⋅1d L l H ⎰⋅'2d L l H. (D) 0d 1='⎰⋅L l H .【解答】全电流是连续的，即位移电流和传导电流大小相等、方向相同。
高中物理--《磁场对运动电荷的作用力》教案、教学设计
《磁场对运动电荷的作用力》教案、教学设计人教版选修3一、教学目标【知识与技能】1.知道什么是洛伦兹力，会判断方向；2.明白安培力到洛伦兹力大小的推理过程；3.能够简单解释极光与电视显像。
【过程与方法】1.通过对安培力微观本质的猜测，培养联想和猜测能力；2.通过公式推导，培养逻辑推理能力。
【情感态度与价值观】通过激发好奇心和求知欲，学会科学的思维方式，体会到物理知识在实际中的应用，激发追求科学的热情。
二、教学重难点【重点】洛伦兹力方向的判断和大小计算【难点】洛伦兹力计算公式的推导过程三、教学方法探究法、讲授法、讨论法四、教学过程环节一：导入新课观看极光视频，思考极光原理，从而引出新课。
环节二：新课讲授我们猜想：磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的力的宏观表现，用阴极管射线实验验证。
1. 磁场对运动电荷存在作用力简单进行实验介绍，之后演示①在没有外磁场时，电子束沿直线运动，说明电子不受力的作用。
②将磁铁靠近电子射线管，发现电子束发生了偏转。
说明电子受到力的作用。
结论：磁场对运动电荷有力的作用，猜想成立。
磁场对运动电荷有力的作用叫洛伦兹力。
通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现。
2.洛伦兹力方向与大小由安培力猜想洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。
（强调：四指指向是负电荷运动的反方向）实验验证：进一步观察电子束垂直进入磁场时的偏转，并改变磁场方向。
验证洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。
接下来建立如教材图3.5—3的物理模型，通过一系列公式推导伦兹力的大小。
①时间t内的通过截面的粒子数②q与电流I的关系③匀强磁场中垂直导线受到的安培力④每个电荷所受的洛伦兹力公式F洛=qvB的适用条件（V⊥B），当v∥B时，F洛=0；v与B既不垂直，又不平行时，洛伦兹力的大小？（类比安培力得出F洛=qvBsinθ）特点：只改变力的方向，不改变大小，对运动电荷不做功。
3.应用极光:来自外太空的带电粒子在射向地球时，受到地磁场对它的作用，使这些带点粒子螺旋状地运动到了两极，与两极的高层大气发生作用，产生各种各样的光线。
人教版初中物理九年级上册磁现象 磁场(第二课时)-课后练习
课后练习
1.图中两个图分别画出了两个磁极间的磁感线。
请你在图中标出磁极的名称，并画出位于图中A点和B点的小磁针静止时北极所指的方向。
2.做实验并进行观察，地球上指南针静止时N极所指的是地理的北方还是南方？你认为地磁的北极位于地理北极附近还是地理南极附近？为什么？
【课后练习参考答案】
1.
2. 将小磁针放在桌面上，小磁针的N极指向地理的北极。
因为地球本身就是一个大磁体，地球的地磁北极位于地理的南极附近，异名磁极相互吸引。
高考经典课时作业8-2 磁场对运动电荷的作用
高考经典课时作业8-2 磁场对运动电荷的作用（含标准答案及解析）时间：45分钟 分值：100分1． 一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场．粒子的一段径迹如图所示．径迹上的每一小段都可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电量不变)．从图中情况可以确定( ) A ．粒子从a 到b ，带正电 B ．粒子从a 到b ，带负电 C ．粒子从b 到a ，带正电 D ．粒子从b 到a ，带负电2．(2012·高考北京卷)处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圆周运动．将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值( ) A ．与粒子电荷量成正比 B ．与粒子速率成正比 C ．与粒子质量成正比 D ．与磁感应强度成正比3．(2012·高考大纲全国卷)质量分别为m 1和m 2、电荷量分别为q 1和q 2的两粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动．已知两粒子的动量大小相等．下列说法正确的是( ) A ．若q 1＝q 2，则它们做圆周运动的半径一定相等 B ．若m 1＝m 2，则它们做圆周运动的半径一定相等 C ．若q 1≠q 2，则它们做圆周运动的周期一定不相等 D ．若m 1≠m 2，则它们做圆周运动的周期一定不相等4．(2013·常州模拟)1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖．若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列说法中正确的是( )A ．该束带电粒子带负电B ．速度选择器的P 1极板带正电C ．在B 2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大D ．在B 2磁场中运动半径越大的粒子，比荷qm越小5．(2013·福建宁德市5月质检)如图所示，在圆形区域内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，ab 是圆的一条直径．一带电粒子从a 点射入磁场，速度大小为2v ，方向与ab 成30°时恰好从b 点飞出磁场，粒子在磁场中运动的时间为t ；若仅将速度大小改为v ，则粒子在磁场中运动的时间为(不计带电粒子所受重力)( )A ．3t B.32tC.12t D ．2t6．(2013·吉林通化市调研)如图所示，有一个正方形的匀强磁场区域abcd ，e 是ad 的中点，f 是cd 的中点，如果在a 点沿对角线方向以速度v 射入一带负电的带电粒子，恰好从e 点射出，则( )A ．如果粒子的速度增大为原来的二倍，将从d 点射出B ．如果粒子的速度增大为原来的三倍，将从f 点射出C ．如果粒子的速度不变，磁场的磁感应强度变为原来的二倍，也将从d 点射出D ．只改变粒子的速度使其分别从e 、d 、f 点射出时，从e 点射出所用时间最短7．(2013·北京西城区模拟)如图所示，在x 轴上方的空间存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B ，许多相同的离子，以相同的速率v ，由O 点沿纸面向各个方向(y >0)射入磁场区域．不计离子所受重力，不计离子间的相互影响．图中曲线表示离子运动的区域边界，其中边界与y 轴交点为M ，边界与x 轴交点为N ，且OM ＝ON ＝L .由此可判断( )A ．这些离子是带负电的B ．这些离子运动的轨道半径为LC ．这些离子的比荷为q m ＝vLBD ．当离子沿y 轴正方向射入磁场时会经过N 点8．一电子以与磁场垂直的速度v 从P 处沿PQ 方向进入长为d 、宽为h 的匀强磁场区域，从N 点射出，如图所示，若电子质量为m ，电荷量为e ，磁感应强度为B ，则( ) A ．h ＝dB ．电子在磁场中运动的时间为dvC ．电子在磁场中运动的时间为PNv D ．洛伦兹力对电子做的功为Be v h9．比荷为em的电子以速度v 0沿AB 边射入边长为a 的等边三角形的匀强磁场区域中，如图所示，为使电子从BC 边穿出磁场，磁感应强度B 的取值范围为( )A ．B >3m v 0eaB ．B <3m v 0eaC ．B >2m v 0eaD ．B <2m v 0ea10．如图所示，以ab 为边界的两匀强磁场的磁感应强度为B 1＝2B 2＝B ，现有一质量为m 、带电荷量＋q 的粒子从O 点以初速度v 沿垂直于ab 方向发射．在图中作出粒子的运动轨迹，并求出粒子发射后第7次穿过直线ab 时所经历的时间、路程及离开点O 的距离．(粒子重力不计)11．如图所示，在一个圆形区域内，两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域Ⅰ、Ⅱ中，A2A4与A1A3的夹角为60°.一质量为m、带电荷量为＋q的粒子以某一速度从Ⅰ区的边缘点A1处沿与A1A3成30°角的方向射入磁场，随后该粒子以垂直于A2A4的方向经过圆心O进入Ⅱ区，最后再从A4点处射出磁场．已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t，求Ⅰ区和Ⅱ区中磁感应强度的大小(忽略粒子重力)．12．如右图所示，一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B 的匀强磁场，在ad边中点O，垂直于磁场射入一速度方向跟ad边夹角θ＝30°、大小为v0的带正电粒子．已知粒子质量为m，电荷量为q，ad边长为L，ab边足够长，粒子重力不计，求：(1)粒子能从ab边上射出磁场的v0大小范围；(2)如果带电粒子不受上述v0大小范围的限制，求粒子在磁场中运动的最长时间．标准答案及解析：1.解析：垂直于磁场方向射入匀强磁场的带电粒子受洛伦兹力作用，使粒子做匀速圆周运动，半径R ＝m vqB.由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量减小，磁感应强度B 、带电荷量q 不变．又据E k ＝12m v 2知，v 在减小，故R 减小，可判定粒子从b 向a 运动；另据左手定则，可判定粒子带正电，C 选项正确． 答案：C2．解析：粒子仅在磁场力作用下做匀速圆周运动有q v B ＝m ·v 2R ，得R ＝m v qB，周期T ＝2πRv ＝2πm qB ，其等效环形电流I ＝q T ＝q 2B2πm ，故D 选项正确． 答案：D3．解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即q v B ＝m v 2r，得轨道半径r ＝m v qB ＝pqB ，已知两粒子动量大小相等，若q 1＝q 2，则r 1＝r 2，A 项正确；若m 1＝m 2，r 与1q 有关，B 项错误；带电粒子在磁场中运动的周期T ＝2πm qB ＝2πpqB v ，因此运动周期T ∝m q 或1q v ，若m 1≠m 2，但m 1q 1＝m 2q 2，周期T 可相等，D 项错误；若q 1≠q 2，但q 1v 1＝q 2v 2，周期T 也可相等，C 项错误． 答案：A4．解析：根据左手定则可确定粒子带正电，A 错误；由速度选择器中电场力和洛伦兹力方向相反知，P 1板带正电，B 正确；根据q v B ＝m v 2r ， r ＝m vqB，故可以确定C 错误、D 正确．答案：BD5．解析：当速度为2v 时，速度方向的偏向角为60°，时间t ＝16T .当速度大小改为v 时，R ′＝m v qB ＝12R ，画出速度为v 时的运动轨迹，由几何关系可知其圆心角为120°，t ′＝13T ＝2t .答案：D 6．解析：作出示意图如图所示，根据几何关系可以看出，当粒子从d 点射出时，轨道半径增大为原来的二倍，由半径公式R ＝m vqB可知，速度也增大为原来的二倍，A 项正确，显然C 项错误；当粒子的速度增大为原来的四倍时，才会从f 点射出，B 项错误；据粒子的周期公式T ＝2πmqB，可见粒子的周期与速度无关，在磁场中的运动时间取决于其轨迹圆弧所对应的圆心角，所以从e 、d 射出时所用时间相等，从f 点射出时所用时间最短． 答案：A 7．解析：根据左手定则，离子带正电，A 项错误；由题图可知，粒子轨道半径为12L ，B 项错误；再根据q v B ＝m v 212L ，q m ＝2v LB ，C 项错误；由于ON ＝L ，粒子半径为12L ，ON 恰好为粒子做圆周运动的直径，故D 项正确． 答案：D 8．解析：过P 点和N 点作速度的垂线，两垂线的交点即为电子在磁场中做匀速圆周运动时PN 的圆心O ，由勾股定理可得(R －h )2＋d 2＝R 2，整理知d ＝2Rh －h 2，而R ＝m veB ，故d ＝2m v h eB－h 2，所以A 错误．由带电粒子在有界磁场中做匀速圆周运动，得t ＝PN v ，故B 错误、C 正确．又由于洛伦兹力方向和粒子运动的速度方向总垂直，对粒子永远也不做功，故D 错误． 答案：C 9．解析：电子进入磁场后向上偏，刚好从C 点沿切线方向穿出是临界条件，要使电子从BC 边穿出，其运动半径应比临界半径大，由R ＝m vqB可知，磁感应强度应比临界值小，如图，由几何关系可得，半径R ＝a 2sin 60°，又e v 0B ＝m v 20R ，解得B ＝3m v 0ea，B 选项正确． 答案：B 10．解析：带电粒子在磁场中运动时满足Bq v ＝m v 2r ，即r ＝m vqB所以粒子在两匀强磁场中的半径满足r 2＝2r 1 其轨迹如图所示．粒子在磁场中运动的周期为T ＝2πr v ＝2πmBq由图知粒子第7次穿过直线ab 时所经历的时间为t ＝2T 1＋32T 2＝10πmBq.由图知粒子第7次穿过直线ab 时所经历的路程为s ＝4πr 1＋3πr 2＝10πm vBq由图知粒子第7次穿过直线ab 时离开点O 的距离为OP ＝2r 2＝4m vBq.答案：轨迹见解析图 10πm Bq 10πm v Bq 4m vBq11．解析：设粒子的入射速度为v ，已知粒子带正电，故它在磁场中先顺时针做圆周运动，再逆时针做圆周运动，最后从A 4点射出，用B 1、B 2、R 1、R 2、T 1、T 2分别表示在磁场Ⅰ区和Ⅱ区中的磁感应强度、轨道半径和周期q v B 1＝m v 2R 1，q v B 2＝m v 2R 2，T 1＝2πR 1v ＝2πm qB 1，T 2＝2πR 2v ＝2πmqB 2设圆形区域的半径为r ，如图所示，已知带电粒子过圆心且垂直A 2A 4进入Ⅱ区磁场．连接A 1A 2，△A 1OA 2为等边三角形，A 2为带电粒子在Ⅰ区磁场中运动轨迹的圆心，其轨迹的半径R 1＝A 1A 2＝OA 2＝r 圆心角∠A 1A 2O ＝60°，带电粒子在Ⅰ区磁场中运动的时间为t 1＝16T 1带电粒子在Ⅱ区磁场中运动轨迹的圆心在OA 4的中点，即R 2＝12r在Ⅱ区磁场中运动的时间为t 2＝12T 2带电粒子从射入到射出磁场所用的总时间t ＝t 1＋t 2由以上各式可得B 1＝5πm 6qt ，B 2＝5πm3qt答案：5πm 6qt 5πm 3qt12．如右图所示，一足够长的矩形区域abcd 内充满方向垂直纸面向 里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad 边中点O ，垂直于磁场射入一速度方向跟ad 边夹角 θ＝30°、大小为v 0的带正电粒子．已知粒子质量为m ，电荷量为q ，ad 边长为L ，ab 边足够长，粒子重力不计，求： (1)粒子能从ab 边上射出磁场的v 0大小范围；(2)如果带电粒子不受上述v 0大小范围的限制，求粒子在磁场中运动的最长时间．解析：(1)若粒子速度为v 0，由q v 0B ＝m v 20R ，则R ＝m v 0qB若轨迹与ab 边相切，如图所示，设此时相应速度为v 01，则R 1＋R 1sin θ＝L2将R 1＝m v 01qB 代入上式可得v 01＝qBL3m若轨迹与cd 边相切，设此时粒子速度为v 02，则R 2－R 2sin θ＝L2将R 2＝m v 02qB 代入上式可得v 02＝qBLm所以粒子能从ab 边上射出磁场的v 0应满足qBL 3m <v 0≤qBLm.(2)粒子在磁场中经过的弧所对的圆心角越大，在磁场中运动的时间也越长．由图可知，在磁场中运动的半径r ≤R 1时，运动时间最长，弧所对的圆心角为(2π－2θ)．所以最长时间为t ＝(2π－2θ)m qB ＝5πm3qB.答案：(1)qBL 3m <v 0≤qBL m (2)5πm3qB。
作业答案2
第二章思考题2-1 直流电机的主要部件是什么？各有什么作用？答：直流电机的主要包括定子、转子定子部分：包括主磁极、换向磁极、机座、电刷装置1）主磁极：建立主磁通，包括： 铁芯：由低碳钢片叠成绕组：由铜线绕成2）换向磁极：改善换向，包括： 铁芯： 中大型由低碳钢片叠成。
小型由整块锻钢制成。
绕组：由铜线绕成。
3）机座：固定主磁极、换向磁极、端盖等，同时构成主磁路的一部分，用铸铁、铸钢或钢板卷成。
4）电刷装置：引出（或引入）电流，电刷由石墨等材料制成。
转子部分：包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器1） 电枢铁心：构成主磁路，嵌放电枢绕组。
由电工钢片叠成。
2） 电枢绕组：产生感应电动势和电磁转矩，实现机—电能量转换。
由铜线绕成。
3） 换向器：换向用，由铜片围叠而成。
2-2 在直流电机中，为什么要用电刷和换向器，它们起到什么作用？答：在直流发电机中，电刷和换向器起到整流的作用，将电枢绕组中的交流电整流成出线端的直流电。
直流电动机中，起到逆变的作用，将端口的输入的直流电变成电枢绕组中的交变电流。
2-5 公式nC E e a Φ=和a T I C T Φ=中的Φ应是什么磁通？答：公式中的Φ为每个极面下的气隙磁通，也即主磁通，它由励磁磁动势和电枢磁动势共同产生的.2-7 “直流电机实质上是一台装有换向装置的交流电机”，你怎样理解这句话？答：无论是直流发电机还是直流电动机，它们在电枢绕组内的电流均为交流（而电刷两端的外电路均为直流），故直流电机实为一台交流电机。
这种交（内电路）、直（外电路）流的转换就是靠换向装置来实现的。
发电机交流（内电路） 直流（外电路）电动机因此说，直流电机实质上是一台带有换向装置的交流电机。
2-9 直流电机的电枢电动势和电磁转矩的大小取决于哪些物理量，这些量的物理意义如何？答：电枢电动势n C E e a Φ= 其中，C e 是电机的电动势常数apNC e 60=，它的大小决定于电枢绕组导体总根数N 、主磁极对数 p 及并联支路数2a ，Φ是每个极面下的磁通，n 是电机转速。
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几种常见的磁场练习1.如图所示为电流产生磁场的分布图，正确的分布图是( )A. ①③ B. ②③C. ①④ D. ②④2.下列关于磁通量的论述中正确的是( ) 3题A. 磁感应强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大B. 匀强磁场中，穿过线圈的磁感线条数越多，则磁通量越大C. 穿过线圈的磁通量为零的地方，磁感应强度一定为零D. 磁感应强度越大的地方，线圈的面积越大，则穿过线圈的磁通量越大3.有一束电子流沿x轴正方向高速运动，如图所示，电子流在z轴上的P点所产生的磁场方向是沿( )A. 沿y轴正方向B. 沿y轴负方向C. 沿z轴正方向D. 沿z轴负方向4. (多选)关于匀强磁场，以下说法正确的是( )A. 磁感应强度的大小处处相等的磁场就是匀强磁场B. 匀强磁场各处的磁感线疏密相同C. 匀强磁场各处磁感线互相平行D. 通电螺线管外部磁场可看做匀强磁场5. (多选)关于安培假说解释的一些现象，下列说法中正确的是( )A. 磁与电紧密联系，有磁必有电，有电必有磁B. 不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动C. 对外显示磁性的物质的分子电流取向大致相同D. 磁体内分子电流总是存在的，因此，任何磁体都不会失去磁性6.如图所示，放在通电螺线管内部中间处的小磁针静止时N极指向右，则可判定电源的极性和小磁针P的N极的指向为( )A. 电源的左端为正极，P的N极指向左端B. 电源的左端为负极，P的N极指向左端C. 电源的左端为正极，P的N极指向右端D. 电源的左端为负极，P的N极指向右端7. 为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。
在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是( )68.如图，有一条通有恒定电流的长直导线，在其右侧有一个闭合的矩形线圈abcd，线圈的ab边与导线之间隔开一段距离且与直导线平行。
开始时直导线与矩形线圈共面，现让矩形线圈绕其某边转动，在转动90°的过程中，直导线中电流产生的磁场穿过矩形线圈的磁通量的变化情况是( )A. 绕ab边转动时，磁通量一直减小到零B. 绕ab边转动时，磁通量先减小后增大C. 绕cd边转动时，磁通量一直减小到零D. 绕cd边转动时，磁通量先减小后增大9. 取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图甲所示的螺线管，当该螺线管中通以电流大小为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B。
若将另一根长导线对折后绕成如图乙所示的螺线管，并通以电流大小也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为( )A. 0 B. 0.5B C. B D. 2B10. 铁环上绕有绝缘的通电导线，电流方向如图所示，则铁环中心O 处的磁场方向为( )A. 向下B. 向上C. 垂直于纸面向里D. 垂直于纸面向外11.如图，两根相互平行的长直导线过纸面上的M 、N 两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。
a 、O 、b 在M 、N 的连线上，O 为MN 的中点，c 、d 位于MN 的中垂线上，且a 、b 、c 、d 到O 点的距离均相等。
关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是( )A. O 点处的磁感应强度为零B. a 、b 两点处的磁感应强度大小相等，方向相反C. c 、d 两点处的磁感应强度大小相等，方向相同D. a 、c 两点处磁感应强度的方向不同12. (多选)如图所示是等腰直角三棱柱，其中底面abcd 为正方形，边长为L ，它们按图示位置放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B ，下面说法中正确的是( ) A. 通过abcd 平面的磁通量大小为L 2·B B. 通过dcfe 平面的磁通量大小为22L 2·B C. 通过abfe 平面的磁通量大小为零 D. 通过整个三棱柱的磁通量为零 通电导线在磁场中受力练习1．关于通电导线所受安培力F 的方向，磁场B 的方向和电流I 的方向之间的关系，下列说法正确的是( )A ．F 、B 、I 三者必须保持相互垂直 B ．F 必须垂直B 、I ，但B 、I 可以不相互垂直C ．B 必须垂直F 、I ，但F 、I 可以不相互垂直D ．I 必须垂直F 、B ，但F 、B 可以不相互垂直2．一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图所示．在导线以其中心点为轴转动90°的过程中，导线受到的安培力( ) A ．大小不变，方向不变B ．由零增大到最大，方向时刻改变C ．由最大减小到零，方向不变D ．由零增大到最大，方向不变3．(多选)如下图所示，F 是磁场对通电直导线的作用力，其中正确的示意图是( )4．如图所示，A 为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如右图．当圆盘高速绕中心轴OO ′转动时，通电直导线所受磁场力的方向是( )A ．竖直向上B ．竖直向下C ．水平向里D ．水平向外5．如图所示，直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如果直导线可以自由地运动，且通以从a 到b 的电流，则导线ab 受磁场力后的运动情况( )A ．从上向下看，顺时针转动并靠近螺线管B ．从上向下看，顺时针转动并远离螺线管C ．从上向下看，逆时针转动并远离螺线管D ．从上向下看，逆时针转动并靠近螺线管6．(多选)如图所示的三维空间内，匀强磁场方向沿x 方向，在平面xOz 内有一通电直导线，若它所受的安培力方向沿＋y 方向，则( )A ．该通电导线一定不会沿平行Ox 方向放置B ．该通电导线一定平行Oz 方向放置C ．无论通电导线怎样放置，它总受到＋y 方向的安培力D ．沿＋x 方向观察导线中的电流方向，应该为向右方向7．如图所示，用细绳悬于O 点的可自由转动的通电导线AB 放在蹄形磁铁的上方，当导线中通以图示方向电流时，从上向下看，AB 的转动方向及细绳中张力变化的情况为( )A ．AB 顺时针转动，张力变大 B ．AB 逆时针转动，张力变小C ．AB 顺时针转动，张力变小D ．AB 逆时针转动，张力变大8．如图所示，O为圆心，KN和LM是半径分别为ON、OM的同心圆弧，在O处垂直纸面有一载流直导线，电流方向垂直纸面向外，用一根导线围成如图KLMN所示的回路，当回路中沿图示方向通过电流时(电源未在图中画出)，此时回路( )A．将向左平动B．将向右平动C．将在纸面内绕通过O点并垂直纸面的轴转动D．KL边将垂直纸面向外运动，MN边垂直纸面向里运动[超越自我·提升练]9．如图所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流强度为I，磁感应强度为B，求各导线所受到的安培力．F A＝________ F B＝________ F C＝________ F D＝________ F E＝________10．如图所示，一根长为L的细铝棒用两根劲度系数为k的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中．当电流I方向向右时，两根弹簧缩短；当I的方向向左时，两弹簧伸长，并且相对于平衡位置伸长、缩短的长度都是Δl，则磁场的磁感应强度为多少？11．如图3－4－18所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m，质量为6×10－2 kg的通电直导线，电流I＝1 A，方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T，方向竖直向上的磁场中，设t＝0，B ＝0，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零？(g取10 m/s2)12．如图3－4－19所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离L＝0.5 m，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，垂直于导轨放置的ab棒的质量m＝1 kg，系在ab棒中点的水平绳跨过定滑轮与重量G＝3 N的物块相连．已知ab棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，电源的电动势E＝10 V、内阻r＝0.1 Ω，导轨的电阻及ab棒的电阻均不计．要想ab棒处于静止状态，R应在哪个范围内取值？(g取10 m/s2)图3－4－19磁场补充练习11、如图所示，在通电螺线管的周围和内部分别放置了四个相同的小磁针a 、b 、c 、d ，图中表示它们静止时N 极（阴影部分）的指向，其中正确的是（ ） A ．a B ．b C ．c D ．d2、如图所示的螺线管正上方放置一小磁针，当闭合开关S 后，小磁针的指向如图所示，其中黑色的那一端为小磁针的N 极，下列判断正确的是（ ）A ．电源左端为正、右端为负，线圈左端为N 极，右端为S 极B ．电源左端为负、右端为正，线圈左端为N 极，右端为S 极C ．电源左端为负、右端为正，线圈左端为S 极，右端为N 极D ．电源左端为正、右端为负，线圈左端为S 极，右端为N 极3、所示，在等边三角形的三个顶点a 、b 、c 处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中均通有大小相等的恒定电流，方向垂直纸面向里．过c 点的导线所受安培力的方向是（ ）．A ．与ab 边平行，竖直向上B ．与ab 边平行，竖直向下C ．与ab 边垂直，指向左边D ．与ab 边垂直，指向右边4、条形磁铁放在光滑的水平面上，以条形磁铁中央位置正上方的某点为圆心，水平固定一铜质圆环，不计空气阻力，以下判断中正确的是( )A ．给磁铁水平向右的初速度，磁铁在向右运动的过程中做减速运动B ．给磁铁水平向右的初速度，圆环将受到向左的磁场力C ．释放圆环，环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁的重力大D ．释放圆环，下落过程中环的机械能不守恒5、如图示，MN 、PQ 为水平放置的平行导轨，通电导体棒ab 垂直放置,在导轨上，已知导体棒的质量m=1kg 、长L=2.0m ，通过的电流I=5.0A ，方向如图所示，导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=．当加一竖直向上的匀强磁场时，导体棒水平向右运动，随着磁感应强度的增大，导体棒运动的加速度增大；若减小磁感应强度方向与速度方向的夹角，当该夹角减小到某一值θ时，无论怎样增大磁感应强度，导体棒ab 均不会运动，则θ为（ ）A ．30°B ．45°C ．60°D ．90°6、下列关于磁感应强度大小的说法，正确的是（ ） A ．放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同B ．通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大C ．通电导线受磁场力大的地方磁感应强度不一定大D ．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向有关7、如图所示，质量为m 、长为L 的直导线用两根轻质绝缘细线悬挂于同一水平线上O 、 O ’两点，并处于匀强磁场中．当导线中通以沿x 正方向的电流I ，且导线保持静止时，细线与竖直方向的夹角为θ，则磁感应强度的最小值和方向是( )A ．tan mg IL θ，z 正向B ．mg IL ，y 正向C ．sin mg IL θ，沿悬线斜向上D ．sin mg ILθ，沿悬线斜向下 8、通电导体棒水平放置在绝缘斜面上，整个装置置于匀强磁场中，导体棒能保持静止状态．以下四种情况中导体棒与斜面间一定存在摩擦力的是（ ）A ．B ．C ．D ．9、如右图所示，在长载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A 、B ，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两根可自由滑动的导体棒ab 和cd 。