Question

17．在北半球，水平放置的小磁針，靜止時北極所指的方向是地磁場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的作用外，還受到磁鐵磁場B_m的作用，它靜止的方向是磁鐵磁場與地磁場的合矢量B的方向．
依據(jù)矢量合成的知識，可以利用一個小磁針估測條形磁鐵周圍某些特殊點的磁感應強度B_m．
（1）如圖所示是某課外興趣小組在測量條形磁鐵軸線上某一點的磁感應強度時得出的實驗結果圖，圖中需要測量的量是小磁針N極的方向與地球磁場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的水平分量B_e；待測點的磁感應強度B_m=B_etanθ．
（2）此法除了軸線外，還能測條形磁鐵什么方位的磁感應強度．當小磁針沿條形磁鐵的軸線離磁鐵很近時不能測量條形磁鐵的磁感應強度，這是因為此位置磁鐵的磁場B_m遠大于地磁場B_e；當小磁針放置在條形磁鐵正中央的上方離磁鐵很近時不能測量條形磁鐵的磁感應強度，這是因為此位置磁鐵的磁場B_m地遠小于磁場B_e．因此不能運用矢量合成法則得出B_m．（最后二空填：遠大于、等于、遠小于）

Answer 1

分析 （1）空間任何一點的磁場是地磁場與條形磁鐵磁場的疊加，根據(jù)平行四邊形定則求B_m．
（2）D、C兩點處條形磁鐵的磁場也可以用這種方法確定，但G處由于磁場太強，不能用這種方法確定磁感應強度．
（3）地磁場存在磁偏角，會有較大的誤差．

解答 解：（1）該點地磁場向北，條形磁鐵的磁場向東，根據(jù)平行四邊形定則得：B_m=B_etanθ
所以該圖中需要測量的物理量是小磁針N極的方向與地球磁場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的水平分量B_e．
（2）用這種方法還可以測出條形磁鐵的中部兩側到達磁場．用這種方法不能測出離N極很近的點處的磁感應強度，其原因是該處磁場太強，遠大于地磁場B_e；
當小磁針放置在條形磁鐵正中央的上方離磁鐵很近時不能測量條形磁鐵的磁感應強度，這是因為此位置磁鐵的磁場B_m地 遠小于 磁場B_e．因此不能運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B_e方向之間的夾角θ，地球的磁場的水平分量B_e，B_etanθ；（2）遠大于，遠小于．

點評 解決本題的關鍵要知道磁感應強度是矢量，應按平行四邊形定則進行合成，了解地磁場的方向特點．