Question

17．在北半球，水平放置的小磁针，静止时北极所指的方向是地磁场B_e（指水平分量，下同）的方向．如果放一块磁铁在磁针附近，则小磁针除受地磁场的作用外，还受到磁铁磁场B_m的作用，它静止的方向是磁铁磁场与地磁场的合矢量B的方向．
依据矢量合成的知识，可以利用一个小磁针估测条形磁铁周围某些特殊点的磁感应强度B_m．
（1）如图所示是某课外兴趣小组在测量条形磁铁轴线上某一点的磁感应强度时得出的实验结果图，图中需要测量的量是小磁针N极的方向与地球磁场B_e方向之间的夹角θ；需要通过查资料获得的量是地球的磁场的水平分量B_e；待测点的磁感应强度B_m=B_etanθ．
（2）此法除了轴线外，还能测条形磁铁什么方位的磁感应强度．当小磁针沿条形磁铁的轴线离磁铁很近时不能测量条形磁铁的磁感应强度，这是因为此位置磁铁的磁场B_m远大于地磁场B_e；当小磁针放置在条形磁铁正中央的上方离磁铁很近时不能测量条形磁铁的磁感应强度，这是因为此位置磁铁的磁场B_m地远小于磁场B_e．因此不能运用矢量合成法则得出B_m．（最后二空填：远大于、等于、远小于）

Answer 1

分析 （1）空间任何一点的磁场是地磁场与条形磁铁磁场的叠加，根据平行四边形定则求B_m．
（2）D、C两点处条形磁铁的磁场也可以用这种方法确定，但G处由于磁场太强，不能用这种方法确定磁感应强度．
（3）地磁场存在磁偏角，会有较大的误差．

解答 解：（1）该点地磁场向北，条形磁铁的磁场向东，根据平行四边形定则得：B_m=B_etanθ
所以该图中需要测量的物理量是小磁针N极的方向与地球磁场B_e方向之间的夹角θ；要通过查资料获得的量是地球的磁场的水平分量B_e．
（2）用这种方法还可以测出条形磁铁的中部两侧到达磁场．用这种方法不能测出离N极很近的点处的磁感应强度，其原因是该处磁场太强，远大于地磁场B_e；
当小磁针放置在条形磁铁正中央的上方离磁铁很近时不能测量条形磁铁的磁感应强度，这是因为此位置磁铁的磁场B_m地 远小于 磁场B_e．因此不能运用矢量合成法则得出B_m．
故答案为：（1）小磁针N极的方向与地球磁场B_e方向之间的夹角θ，地球的磁场的水平分量B_e，B_etanθ；（2）远大于，远小于．

点评 解决本题的关键要知道磁感应强度是矢量，应按平行四边形定则进行合成，了解地磁场的方向特点．