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1、 地球与太阳的磁极将于地球与太阳的磁极将于 2012年发生颠倒年发生颠倒北极与南极磁场发生颠倒的过程即为磁极北极与南极磁场发生颠倒的过程即为磁极颠倒。这一现象导致颠倒。这一现象导致(dozh)的最坏结果，的最坏结果，将让地球磁场的磁力为零高斯（高斯为磁将让地球磁场的磁力为零高斯（高斯为磁感应单位），如果此时再遇上周期为感应单位），如果此时再遇上周期为 11年的太阳两极磁场颠倒，地球上所有动物年的太阳两极磁场颠倒，地球上所有动物（包括人类）的免疫系统将大为降低；地（包括人类）的免疫系统将大为降低；地球的外壳会发生更多的火山喷发，地震，球的外壳会发生更多的火山喷发，地震，泥石流等现象；地球磁气圈将
2、被减弱，来泥石流等现象；地球磁气圈将被减弱，来自太阳的宇宙辐射就会增大，最终可能对自太阳的宇宙辐射就会增大，最终可能对人类造成辐射灾难；一些小行星将朝地球人类造成辐射灾难；一些小行星将朝地球方向飞来；地球的重力也会发生变化方向飞来；地球的重力也会发生变化第一页，共15页。与地磁场有关的物理与地磁场有关的物理(wl)问题问题（一）地磁场的分布（一）地磁场的分布(fnb)A)赤道：赤道：B）水平分量）水平分量(fn ling)：C）竖直分量）竖直分量(fn ling)：南半球：指向高空南半球：指向高空北半球：指向地球表面北半球：指向地球表面平行于地球表面由南指向北平行于地球表面由南指向北由南指向北
3、由南指向北第二页，共15页。假说：地球的磁场是怎样假说：地球的磁场是怎样(znyng)形成形成的？的？1.十九世纪二十年代，以塞贝克十九世纪二十年代，以塞贝克(数学家数学家)为代表的科学为代表的科学家已认识到：温度差会引起电流。安培考虑到地球自转家已认识到：温度差会引起电流。安培考虑到地球自转造成了太阳照射造成了太阳照射(zhosh)后正面与背面的温度差，从而后正面与背面的温度差，从而提出如下假设：地球磁场是绕地球的环形电流引起的，提出如下假设：地球磁场是绕地球的环形电流引起的，则该假设中的电流的方向是则该假设中的电流的方向是( )A.由西向东垂直磁子午线由西向东垂直磁子午线B.由东向西垂直磁
4、子午线由东向西垂直磁子午线C.由南向北沿磁子午线方向由南向北沿磁子午线方向D.由赤道向两极沿磁子午线方向由赤道向两极沿磁子午线方向注：磁子午线是地球磁场注：磁子午线是地球磁场N极与极与S极在地球表面的连线极在地球表面的连线B第三页，共15页。2根据安培假设的思想，认为磁场是由于运动根据安培假设的思想，认为磁场是由于运动电荷产生电荷产生(chnshng)的，这种思想如果对地磁的，这种思想如果对地磁场也适用，而目前在地球上并没有发现相对地球场也适用，而目前在地球上并没有发现相对地球定向移动的电荷，那么由此可断定地球应该定向移动的电荷，那么由此可断定地球应该:A.带负电带正电带负电带正电C.不带电无
5、法确定不带电无法确定A第四页，共15页。表现表现:如何显示如何显示(xinsh)地磁场的作地磁场的作用用?1.小磁针小磁针(czhn)2.通电通电(tng din)导线导线3.3.运动电荷运动电荷运动电荷运动电荷4.是否产生感应电流或感应电动势是否产生感应电流或感应电动势指南针指南针第五页，共15页。3.已知地磁场的水平分量为已知地磁场的水平分量为e，利用这一值可以测定，利用这一值可以测定某一弱磁场的磁感应强度，如图所示的通电线圈中央某一弱磁场的磁感应强度，如图所示的通电线圈中央一点磁感应强度。实验方法：一点磁感应强度。实验方法：先将未通电线圈平面先将未通电线圈平面沿南北方向沿南北方向(fng
6、xing)放置，中央放一枚小磁针，下放置，中央放一枚小磁针，下面有量角器，此时磁针极指向北方；面有量角器，此时磁针极指向北方；给线圈通电，给线圈通电，此时小磁针极指向北偏东此时小磁针极指向北偏东角后静止。由此可以知道角后静止。由此可以知道线圈中电流方向线圈中电流方向(fngxing)（自东向西看）是（自东向西看）是_（填（填“顺顺”或或“逆逆”）时针方向）时针方向(fngxing)的，的，线圈中央的磁感应强度线圈中央的磁感应强度=_. 北东南北西东逆逆逆逆第六页，共15页。4.在赤道处沿东西方向放置一根直导线，导线中电子定在赤道处沿东西方向放置一根直导线，导线中电子定向运动向运动(yndng)
7、的方向是从东向西，则导线受到地磁的方向是从东向西，则导线受到地磁场作用力的方向是（场作用力的方向是（ ）A向东向东B向北向北C向上向上 D向下向下C第七页，共15页。6.6.从太阳或其它星体上放射出的宇宙射线中都含有大量的高能从太阳或其它星体上放射出的宇宙射线中都含有大量的高能从太阳或其它星体上放射出的宇宙射线中都含有大量的高能从太阳或其它星体上放射出的宇宙射线中都含有大量的高能带电粒子，这些高能带电粒子到达地球会对地球上的生命带来带电粒子，这些高能带电粒子到达地球会对地球上的生命带来带电粒子，这些高能带电粒子到达地球会对地球上的生命带来带电粒子，这些高能带电粒子到达地球会对地球上的生命带来危
8、害，但是由于地球周围存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线危害，但是由于地球周围存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线危害，但是由于地球周围存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线危害，但是由于地球周围存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动中带电粒子的运动中带电粒子的运动中带电粒子的运动(yndng)(yndng)方向，对地球上的生命起到保护方向，对地球上的生命起到保护方向，对地球上的生命起到保护方向，对地球上的生命起到保护作用，如图所示，那么（作用，如图所示，那么（作用，如图所示，那么（作用，如图所示，那么（ ）A.A.地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处都相同地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处都相同地磁场对宇
9、宙射线的阻挡作用各处都相同地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处都相同B.B.地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最强，赤道附近最弱两极最强，赤道附近最弱两极最强，赤道附近最弱两极最强，赤道附近最弱C.C.地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最弱，赤道附近
10、最强两极最弱，赤道附近最强两极最弱，赤道附近最强两极最弱，赤道附近最强D.D.地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带电粒子地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带电粒子地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带电粒子地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带电粒子向两极偏转向两极偏转向两极偏转向两极偏转C第八页，共15页。第九页，共15页。7.来自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向来自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电子在进入地球周围的空赤道上空的某一点，则这些电子在进入地球周围的空间时，将间时，将 （）（）A竖直竖直(sh zh)向
11、下沿直线射向地面向下沿直线射向地面B相对于预定地面向东偏转相对于预定地面向东偏转C相对于预定点稍向西偏转相对于预定点稍向西偏转 D相对于预定点稍向北偏转相对于预定点稍向北偏转C第十页，共15页。第十一页，共15页。 图为杭州某校操场上，两同学相距图为杭州某校操场上，两同学相距L为为10m左右，左右，在东偏北、西偏南在东偏北、西偏南11的沿垂直于地磁场方向的两的沿垂直于地磁场方向的两个位置上，面对面将一并联铜芯双绞线，像甩跳绳个位置上，面对面将一并联铜芯双绞线，像甩跳绳一样摇动，并将线的两端分别接在灵敏电流计上，一样摇动，并将线的两端分别接在灵敏电流计上，双绞线并联后的电阻双绞线并联后的电阻R约
12、为约为2，绳摇动的频率配合，绳摇动的频率配合节拍器的节奏，保持节拍器的节奏，保持(boch)在频率为在频率为2Hz左右。左右。如果同学摇动绳子的最大圆半径如果同学摇动绳子的最大圆半径h约为约为1m，电流计，电流计读数的最大值读数的最大值I约为约为3mA， 试估算地磁场的磁感应强度的数量级为试估算地磁场的磁感应强度的数量级为_；数学表达式；数学表达式B=_。（由。（由R、I、L、f、h等已知量表示）等已知量表示）10-5 T第十二页，共15页。8.图为地磁场磁感线的示意图图为地磁场磁感线的示意图.在北半球地磁场的竖直在北半球地磁场的竖直分量向下分量向下.飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞机
13、在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变飞行高度不变.由于地磁场的作用，金属由于地磁场的作用，金属(jnsh)机翼机翼上有电势差上有电势差.设飞行员左方机翼末端处的电势为设飞行员左方机翼末端处的电势为U，右方机翼末端处的电势为右方机翼末端处的电势为U，则，则A.若飞机从西往东飞，若飞机从西往东飞，U比比U高高B.若飞机从东往西飞，若飞机从东往西飞，U比比U高高C.若飞机从东往西飞，若飞机从东往西飞，U比高比高D.若飞机从西往东飞，若飞机从西往东飞，U2比比U1高高图3ACAC第十三页，共15页。9.一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的
14、方向竖直的方向竖直(sh zh)向上，磁感应强度为向上，磁感应强度为B。顺着地。顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动。螺磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为，远轴端为b，如图所示，则，如图所示，则 a点电势和点电势和b点电势点电势 哪点高哪点高?BB B点电势点电势点电势点电势(dinsh)(dinsh)高高高高第十四页，共15页。10.10.据报道，据报道，据报道，据报道，19921992年年年年7 7月，美国月，美国月，美国月，美国“ “阿特兰蒂斯阿特兰蒂斯阿特兰蒂斯阿特兰蒂斯” ”号航天飞机进行了一项卫星悬号航天飞机进
15、行了一项卫星悬号航天飞机进行了一项卫星悬号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验，实验取得了部分成功。航天飞机在赤道上空离地面约绳发电实验，实验取得了部分成功。航天飞机在赤道上空离地面约绳发电实验，实验取得了部分成功。航天飞机在赤道上空离地面约绳发电实验，实验取得了部分成功。航天飞机在赤道上空离地面约3000Km3000Km处由东向西飞行，相对地面速度大约处由东向西飞行，相对地面速度大约处由东向西飞行，相对地面速度大约处由东向西飞行，相对地面速度大约6.5103m/s6.5103m/s，从航天飞机上向地心方，从航天飞机上向地心方，从航天飞机上向地心方，从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星，携带一根长
16、向发射一颗卫星，携带一根长向发射一颗卫星，携带一根长向发射一颗卫星，携带一根长20km20km，电阻为，电阻为，电阻为，电阻为800800的金属悬绳，使这根悬绳的金属悬绳，使这根悬绳的金属悬绳，使这根悬绳的金属悬绳，使这根悬绳与地磁场垂直，作切割磁感线运动。假设这一范围内的地磁场是均匀的，磁与地磁场垂直，作切割磁感线运动。假设这一范围内的地磁场是均匀的，磁与地磁场垂直，作切割磁感线运动。假设这一范围内的地磁场是均匀的，磁与地磁场垂直，作切割磁感线运动。假设这一范围内的地磁场是均匀的，磁感应强度为感应强度为感应强度为感应强度为410-5T410-5T，且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相
17、同。，且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相同。，且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相同。，且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相同。根据理论设计根据理论设计根据理论设计根据理论设计(shj)(shj)，通过电离层（由等离子体组成）的作用，悬绳可产，通过电离层（由等离子体组成）的作用，悬绳可产，通过电离层（由等离子体组成）的作用，悬绳可产，通过电离层（由等离子体组成）的作用，悬绳可产生约生约生约生约3A3A的感应电流，试求：的感应电流，试求：的感应电流，试求：的感应电流，试求： 金属悬绳中产生的感应电动势金属悬绳中产生的感应电动势金属悬绳中产生的感应电动势金属悬绳中产生的感
18、应电动势计算时认为金属绳是刚性的并比较绳的两端，即航天飞机端与卫星端电势计算时认为金属绳是刚性的并比较绳的两端，即航天飞机端与卫星端电势计算时认为金属绳是刚性的并比较绳的两端，即航天飞机端与卫星端电势计算时认为金属绳是刚性的并比较绳的两端，即航天飞机端与卫星端电势哪个高？哪个高？哪个高？哪个高？ 悬绳两端的电压悬绳两端的电压悬绳两端的电压悬绳两端的电压航天飞机绕地球运行一圈，悬绳输出的电能（已知地球半径为航天飞机绕地球运行一圈，悬绳输出的电能（已知地球半径为航天飞机绕地球运行一圈，悬绳输出的电能（已知地球半径为航天飞机绕地球运行一圈，悬绳输出的电能（已知地球半径为6400km6400km） 第十五页，共15页。
