Question

17．在北半球，水平放置的小磁針，靜止時(shí)北極所指的方向是地磁場(chǎng)B_e（指水平分量，下同）的方向．如果放一塊磁鐵在磁針附近，則小磁針除受地磁場(chǎng)的作用外，還受到磁鐵磁場(chǎng)B_m的作用，它靜止的方向是磁鐵磁場(chǎng)與地磁場(chǎng)的合矢量B的方向．
依據(jù)矢量合成的知識(shí)，可以利用一個(gè)小磁針估測(cè)條形磁鐵周圍某些特殊點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B_m．
（1）如圖所示是某課外興趣小組在測(cè)量條形磁鐵軸線上某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖，圖中需要測(cè)量的量是小磁針N極的方向與地球磁場(chǎng)B_e方向之間的夾角θ；需要通過查資料獲得的量是地球的磁場(chǎng)的水平分量B_e；待測(cè)點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B_m=B_etanθ．
（2）此法除了軸線外，還能測(cè)條形磁鐵什么方位的磁感應(yīng)強(qiáng)度．當(dāng)小磁針沿條形磁鐵的軸線離磁鐵很近時(shí)不能測(cè)量條形磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度，這是因?yàn)榇宋恢么盆F的磁場(chǎng)B_m遠(yuǎn)大于地磁場(chǎng)B_e；當(dāng)小磁針放置在條形磁鐵正中央的上方離磁鐵很近時(shí)不能測(cè)量條形磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度，這是因?yàn)榇宋恢么盆F的磁場(chǎng)B_m地遠(yuǎn)小于磁場(chǎng)B_e．因此不能運(yùn)用矢量合成法則得出B_m．（最后二空填：遠(yuǎn)大于、等于、遠(yuǎn)小于）

Answer 1

分析 （1）空間任何一點(diǎn)的磁場(chǎng)是地磁場(chǎng)與條形磁鐵磁場(chǎng)的疊加，根據(jù)平行四邊形定則求B_m．
（2）D、C兩點(diǎn)處條形磁鐵的磁場(chǎng)也可以用這種方法確定，但G處由于磁場(chǎng)太強(qiáng)，不能用這種方法確定磁感應(yīng)強(qiáng)度．
（3）地磁場(chǎng)存在磁偏角，會(huì)有較大的誤差．

解答 解：（1）該點(diǎn)地磁場(chǎng)向北，條形磁鐵的磁場(chǎng)向東，根據(jù)平行四邊形定則得：B_m=B_etanθ
所以該圖中需要測(cè)量的物理量是小磁針N極的方向與地球磁場(chǎng)B_e方向之間的夾角θ；要通過查資料獲得的量是地球的磁場(chǎng)的水平分量B_e．
（2）用這種方法還可以測(cè)出條形磁鐵的中部?jī)蓚?cè)到達(dá)磁場(chǎng)．用這種方法不能測(cè)出離N極很近的點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，其原因是該處磁場(chǎng)太強(qiáng)，遠(yuǎn)大于地磁場(chǎng)B_e；
當(dāng)小磁針放置在條形磁鐵正中央的上方離磁鐵很近時(shí)不能測(cè)量條形磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度，這是因?yàn)榇宋恢么盆F的磁場(chǎng)B_m地 遠(yuǎn)小于 磁場(chǎng)B_e．因此不能運(yùn)用矢量合成法則得出B_m．
故答案為：（1）小磁針N極的方向與地球磁場(chǎng)B_e方向之間的夾角θ，地球的磁場(chǎng)的水平分量B_e，B_etanθ；（2）遠(yuǎn)大于，遠(yuǎn)小于．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵要知道磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，應(yīng)按平行四邊形定則進(jìn)行合成，了解地磁場(chǎng)的方向特點(diǎn)．