2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場學(xué)案

《2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場學(xué)案（137頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第九章 磁場 [全國卷5年考情分析] 基礎(chǔ)考點(diǎn) ?？伎键c(diǎn) 命題概率 ?？冀嵌? 通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向(Ⅰ) 洛倫茲力、洛倫茲力的方向(Ⅰ) 洛倫茲力公式(Ⅱ) 以上3個(gè)考點(diǎn)未曾獨(dú)立命題 磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線(Ⅰ) '17Ⅲ卷T18(6分) '15Ⅱ卷T18(6分) 獨(dú)立命題概率40% (1)電流的磁場及安培定則的應(yīng)用 (2)安培力、洛倫茲力的理解及應(yīng)用 (3)帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動問題 (4)帶電粒子在有界磁場中的多解與臨界問題 (5)帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動問題 (6)洛倫茲力在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用 安培力、安培力

2、的方向(Ⅰ) '17Ⅰ卷T19(6分) '17Ⅱ卷T21(6分) '15Ⅰ卷T24(12分) 綜合命題概率60% 勻強(qiáng)磁場中的安培力(Ⅱ) '14Ⅰ卷T15(6分) 獨(dú)立命題概率30% 質(zhì)譜儀和回旋加速器(Ⅰ) '16Ⅰ卷T15(6分) 綜合命題概率30% 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(Ⅱ) '17 Ⅰ卷T16(6分)，Ⅱ卷T18(6分)，Ⅲ卷T24(12分) 獨(dú)立命題概率100% 綜合命題概率100% '16 Ⅱ卷T18(6分)，Ⅲ卷T18(6分) '15 Ⅰ卷T14(6分)，Ⅱ卷T19(6分) '14 Ⅰ卷T16(6分)，Ⅱ卷T20(6分) '

3、13 Ⅰ卷T18(6分)，Ⅱ卷T17(6分) 第1節(jié)磁場的描述__磁場對電流的作用 (1)磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，跟放在該點(diǎn)的試探電流元的情況無關(guān)。(√) (2)磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，跟放在該點(diǎn)的試探電流元所受磁場力的方向一致。(×) (3)垂直磁場放置的線圈面積減小時(shí)，穿過線圈的磁通量可能增大。(√) (4)小磁針N極所指的方向就是該處磁場的方向。(×) (5)在同一幅圖中，磁感線越密，磁場越強(qiáng)。(√) (6)將通電導(dǎo)線放入磁場中，若不受安培力，說明該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。(×) ◎物理學(xué)史判斷 1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)電流可以使周圍的小磁

4、針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，稱為電流的磁效應(yīng)。(√) 1．電流不受安培力(電荷不受洛倫茲力)，不能說明該處沒有磁場，這一點(diǎn)與電場不同，電荷在電場中一定受電場力作用。 2．安培力可以做功，而洛倫茲力永不做功。 3．解題中常用到的二級結(jié)論： (1)安培力方向一定垂直電流與磁場方向決定的平面，即同時(shí)有FA⊥I，F(xiàn)A⊥B。 (2)通電線圈在勻強(qiáng)磁場中所受磁場力沒有平動效應(yīng)，只有轉(zhuǎn)動效應(yīng)。 (3)安培力的沖量I＝BLq?！　? 突破點(diǎn)(一)　對磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解 1．磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場強(qiáng)度E的比較 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 電場強(qiáng)度E 物理意義 描述磁場強(qiáng)弱的物理量 描述電場強(qiáng)弱的物理量 定義式

5、 B＝(L與B垂直) E＝ 方向 磁感線切線方向，小磁針N極受力方向(靜止時(shí)N極所指方向) 電場線切線方向，正電荷受力方向 大小決定因素 由磁場決定，與電流元(F、I、L)無關(guān) 由電場決定，與檢驗(yàn)電荷無關(guān) 場的疊加 合磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和 合電場強(qiáng)度等于各電場的電場強(qiáng)度的矢量和 2.常見磁體的磁感線 3.地磁場的特點(diǎn) (1)在地理兩極附近磁場最強(qiáng)，赤道處磁場最弱。 (2)地磁場的N極在地理南極附近，地磁場的S極在地理北極附近。 (3)在赤道平面(地磁場的中性面)附近，距離地球表面相等的各點(diǎn)，地磁場的強(qiáng)弱程度相同，且方向水平。 [題點(diǎn)

6、全練] 下列關(guān)于磁場或電場的說法正確的是________。 ①通電導(dǎo)線受磁場力大的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大 ②通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度大的地方受力一定大 ③放在勻強(qiáng)磁場中各處的通電導(dǎo)線，受力大小和方向處處相同 ④磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小跟放在磁場中的通電導(dǎo)線受力的大小無關(guān) ⑤電荷在某處不受電場力的作用，則該處電場強(qiáng)度為零 ⑥一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力作用，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零 ⑦檢驗(yàn)電荷在電場中某點(diǎn)受到的電場力與檢驗(yàn)電荷本身電荷量的比值表征該點(diǎn)電場的強(qiáng)弱 ⑧通電導(dǎo)線在磁場中某點(diǎn)受到的磁場力與導(dǎo)線長度和電流乘積的比值表征該點(diǎn)磁場的強(qiáng)弱 ⑨地磁場在地球表面附近大小是不變的 ⑩地磁場的

7、方向與地球表面平行 ?磁場中某點(diǎn)磁場的方向?yàn)榉旁谠擖c(diǎn)的小磁針N極所指的方向 ?地磁場的N極與地理南極完全重合 答案：④⑤⑦ 突破點(diǎn)(二)　安培定則的應(yīng)用與磁場的疊加 1．電流的磁場及安培定則 直線電流的磁場 通電螺線管的磁場 環(huán)形電流的磁場 安培定則 立體圖 橫截面圖 特點(diǎn) 無磁極，非勻強(qiáng)，距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱 兩側(cè)是N極和S極，與條形磁體的磁場類似，管內(nèi)可看作勻強(qiáng)磁場，管外是非勻強(qiáng)磁場 兩側(cè)是N極和S極，圓環(huán)內(nèi)側(cè)，離導(dǎo)線越近，磁場越強(qiáng)；圓環(huán)外側(cè)離圓環(huán)越遠(yuǎn)，磁場越弱 2．安培定則的應(yīng)用 在運(yùn)用安培定則時(shí)應(yīng)分清“因”和“果

8、”，電流是“因”，磁場是“果”，既可以由“因”判斷“果”，也可以由“果”追溯“因”。 原因(電流方向) 結(jié)果(磁場方向) 直線電流的磁場 大拇指 四指 環(huán)形電流的磁場 四指 大拇指 3．磁場的疊加 磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量，合成與分解遵循平行四邊形定則。 [題點(diǎn)全練] 1．(2018·臨沂模擬)如圖所示，圓環(huán)上帶有大量的負(fù)電荷，當(dāng)圓環(huán)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動時(shí)，a、b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉(zhuǎn)動，以下說法正確的是(　　) A．a(chǎn)、b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn) B．b的N極向紙外轉(zhuǎn)，而a、c的N極向紙里轉(zhuǎn) C．b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn)，而a的N極向紙外轉(zhuǎn) D．b的N極向紙里轉(zhuǎn)，而a、c

9、的N極向紙外轉(zhuǎn) 解析：選B　由于圓環(huán)帶負(fù)電荷，故當(dāng)圓環(huán)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動時(shí)，等效電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，由安培定則可判斷環(huán)內(nèi)磁場方向垂直紙面向外，環(huán)外磁場方向垂直紙面向內(nèi)，磁場中某點(diǎn)的磁場方向即是放在該點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)N極的指向，所以b的N極向紙外轉(zhuǎn)，a、c的N極向紙里轉(zhuǎn)。 2．(2018·德州模擬)指南針是我國古代的四大發(fā)明之一。當(dāng)指南針靜止時(shí)，其N極指向如圖中虛線(南北向)所示，若某一條件下該指南針靜止時(shí)N極指向如圖實(shí)線(N極指向北偏東)所示。則以下判斷正確的是(　　) A．可能在指南針上面有一導(dǎo)線東西放置，通由東向西的電流 B．可能在指南針上面有一導(dǎo)線東西放置，通由西向東的電流 C．

10、可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置，通由北向南的電流 D．可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置，通由南向北的電流 解析：選C　若指南針靜止時(shí)N極指向北偏東方向，則有一指向東的磁場，由安培定則知，可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置，通有由北向南的電流，故C正確。 3．[多選](2017·全國卷Ⅰ)如圖，三根相互平行的固定長直導(dǎo)線L1、L2和L3兩兩等距，均通有電流I，L1中電流方向與L2中的相同，與L3中的相反。下列說法正確的是(　　) A．L1所受磁場作用力的方向與L2、L3所在平面垂直 B．L3所受磁場作用力的方向與L1、L2所在平面垂直 C．L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小

11、之比為1∶1∶ D．L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為∶∶1 解析：選BC　由安培定則可判斷出L2在L1處產(chǎn)生的磁場(B21)方向垂直L1和L2的連線豎直向上，L3在L1處產(chǎn)生的磁場(B31)方向垂直L1和L3的連線指向右下方，根據(jù)磁場疊加原理，L3和L2在L1處產(chǎn)生的合磁場(B合1)方向如圖1所示，根據(jù)左手定則可判斷出L1所受磁場作用力的方向與L2和L3所在平面平行，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；同理，如圖2所示，可判斷出L3所受磁場(B合3)作用力的方向(豎直向上)與L1、L2所在平面垂直，選項(xiàng)B正確；同理，如圖3所示，設(shè)一根長直導(dǎo)線在另一根導(dǎo)線處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，根據(jù)幾何

12、知識可知，B合1＝B，B合2＝B，B合3＝B，由安培力公式F＝BIL可知L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為1∶1∶，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。 突破點(diǎn)(三)　判定安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動 1．判定導(dǎo)體運(yùn)動情況的基本思路 判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動或運(yùn)動趨勢，首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁場磁感線分布情況，然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況，進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動方向或運(yùn)動趨勢的方向。 2．五種常用判定方法 電流元法 分割為電流元安培力方向―→整段導(dǎo)體所受合力方向―→運(yùn)動方向 特殊位置法 在特殊位置―→安培力方向―→運(yùn)動方向 等效法 環(huán)形電流小磁針 條

13、形磁鐵通電螺線管多個(gè)環(huán)形電流 結(jié)論法 同向電流互相吸引，反向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢 轉(zhuǎn)換研究對象法 定性分析磁體在電流磁場作用下如何運(yùn)動或運(yùn)動趨勢的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動方向 [典例]　一個(gè)可以自由運(yùn)動的線圈L1和一個(gè)固定的線圈L2互相絕緣垂直放置，且兩個(gè)線圈的圓心重合，如圖所示。當(dāng)兩線圈中通以圖示方向的電流時(shí)，從左向右看，線圈L1將(　　) A．不動　　　　　　　　 B．順時(shí)針轉(zhuǎn)動 C．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動 D．在紙面內(nèi)平動

14、 (一)方法選擇 (1)如果通電導(dǎo)體為環(huán)形電流，則選用等效法較簡單。 (2)如果只是判斷兩個(gè)通電導(dǎo)體之間的相互作用情況，可選用結(jié)論法。 (3)如果通電導(dǎo)體為直導(dǎo)線，則可選用電流元法和特殊位置法。 (二)方法應(yīng)用 基礎(chǔ)解法：(電流元法)　把線圈L1沿水平轉(zhuǎn)動軸分成上下兩部分，每一部分又可以看成無數(shù)段直線電流元，電流元處在L2產(chǎn)生的磁場中，根據(jù)安培定則可知各電流元所在處的磁場方向向上，由左手定則可得，上半部分電流元所受安培力均指向紙外，下半部分電流元所受安培力均指向紙內(nèi)，因此從左向右看線圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動。 能力解法一：(等效法)　把線圈L1等效為小磁針，該小磁針剛好處于環(huán)形電流I2

15、的中心，小磁針的N極應(yīng)指向該點(diǎn)環(huán)形電流I2的磁場方向，由安培定則知I2產(chǎn)生的磁場方向在其中心處豎直向上，而L1等效成小磁針后，轉(zhuǎn)動前，N極指向紙內(nèi)，因此小磁針的N極應(yīng)由指向紙內(nèi)轉(zhuǎn)為向上，所以從左向右看，線圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動。 能力解法二：(結(jié)論法)　環(huán)形電流I1、I2之間不平行，則必有相對轉(zhuǎn)動，直到兩環(huán)形電流同向平行為止。據(jù)此可得，從左向右看，線圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動。 [集訓(xùn)沖關(guān)] 1.[結(jié)論法]如圖所示，一通電金屬環(huán)固定在絕緣的水平面上，在其左端放置一可繞中點(diǎn)O自由轉(zhuǎn)動且可在水平方向自由移動的豎直金屬棒，中點(diǎn)O與金屬環(huán)在同一水平面內(nèi)，當(dāng)在金屬環(huán)與金屬棒中通有圖中所示方向的電流時(shí)，則(　　

16、) A．金屬棒始終靜止不動 B．金屬棒的上半部分向紙面外轉(zhuǎn)，下半部分向紙面里轉(zhuǎn)，同時(shí)靠近金屬環(huán) C．金屬棒的上半部分向紙面里轉(zhuǎn)，下半部分向紙面外轉(zhuǎn)，同時(shí)靠近金屬環(huán) D．金屬棒的上半部分向紙面里轉(zhuǎn)，下半部分向紙面外轉(zhuǎn)，同時(shí)遠(yuǎn)離金屬環(huán) 解析：選B　由通電金屬環(huán)產(chǎn)生的磁場特點(diǎn)可知，其在金屬棒的上半部分產(chǎn)生有水平向左的磁場分量，由左手定則可判斷金屬棒上半部分受到方向向外的安培力，故向紙面外轉(zhuǎn)；同理可判斷金屬棒的下半部分向紙面里轉(zhuǎn)。當(dāng)金屬棒 開始轉(zhuǎn)動到轉(zhuǎn)至水平面時(shí)，由同向電流相吸，反向電流相斥可知，金屬棒在靠近金屬環(huán)，B正確。 2．[特殊位置法](2018·成都檢測)一直導(dǎo)線平行于通電螺線

17、管的軸線放置在螺線管的上方，如圖所示，如果直導(dǎo)線可以自由地運(yùn)動且通以由a到b的電流，則關(guān)于導(dǎo)線ab受磁場力后的運(yùn)動情況，下列說法正確的是(　　) A．從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管 B．從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動并遠(yuǎn)離螺線管 C．從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動并遠(yuǎn)離螺線管 D．從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管 解析：選D　由安培定則可判定通電螺線管產(chǎn)生的磁場方向，導(dǎo)線等效為Oa、Ob兩電流元，由左手定則可判定兩電流元所受安培力的方向，Oa向紙外，Ob向紙里，所以從上向下看導(dǎo)線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)過90°時(shí)再用左手定則可判定導(dǎo)線所受磁場力向下，即導(dǎo)線在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動的同時(shí)還要靠近螺線管，D對。 3.[轉(zhuǎn)換

18、研究對象法][多選]如圖所示，臺秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時(shí)臺秤讀數(shù)為F1，現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一導(dǎo)體棒，當(dāng)導(dǎo)體棒中通以方向如圖所示的電流后，臺秤讀數(shù)為F2，則以下說法正確的是(　　) A．彈簧長度將變長 B．彈簧長度將變短 C．F1>F2 D．F1FN2，即臺秤示數(shù)F1>F2，在水平方向上，由于F′有向左的分力，磁鐵壓縮彈簧，所以彈簧長

19、度變短。 突破點(diǎn)(四)　安培力作用下的平衡、加速問題 1．安培力 公式F＝BIL中安培力、磁感應(yīng)強(qiáng)度和電流兩兩垂直，且L是通電導(dǎo)線的有效長度。 2．通電導(dǎo)線在磁場中的平衡和加速問題的分析思路 (1)選定研究對象。 (2)變?nèi)S為二維，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I；如圖所示。 (3)列平衡方程或牛頓第二定律方程進(jìn)行求解。 [典例]　(2015·全國卷Ⅰ)如圖，一長為10 cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場中；磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1 T，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕

20、緣。金屬棒通過開關(guān)與一電動勢為12 V的電池相連，電路總電阻為 2 Ω。已知開關(guān)斷開時(shí)兩彈簧的伸長量為0.5 cm；閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時(shí)相比均改變了0.3 cm。重力加速度大小取10 m/s2。判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量。 [解析]　依題意，開關(guān)閉合后，電流方向從b到a，由左手定則可知，金屬棒所受的安培力方向豎直向下。 開關(guān)斷開時(shí)，兩彈簧各自相對于其原長伸長了Δl1＝0.5 cm。由胡克定律和力的平衡條件得 2kΔl1＝mg① 式中，m為金屬棒的質(zhì)量，k是彈簧的勁度系數(shù)，g是重力加速度的大小。 開關(guān)閉合后，金屬棒所受安培力

21、的大小為 F＝BIL② 式中，I是回路電流，L是金屬棒的長度。兩彈簧各自再伸長了Δl2＝0.3 cm，由胡克定律和力的平衡條件得 2k(Δl1＋Δl2)＝mg＋F③ 由歐姆定律有 E＝IR④ 式中，E是電池的電動勢，R是電路總電阻。 聯(lián)立①②③④式，并代入題給數(shù)據(jù)得 m＝0.01 kg。⑤ [答案]　安培力的方向豎直向下，金屬棒的質(zhì)量為0.01 kg [易錯(cuò)提醒] (1)本題中安培力的方向易判斷錯(cuò)誤。 (2)開關(guān)閉合后，彈簧的伸長量為(0.5＋0.3)cm，不是0.3 cm或(0.5－0.3)cm。 (3)金屬棒所受彈簧的彈力為2kx而不是kx。 [集訓(xùn)沖關(guān)] 1

22、．(2018·青島期末)一通電直導(dǎo)體棒用兩根絕緣輕質(zhì)細(xì)線懸掛在天花板上，靜止在水平位置(如正面圖)?，F(xiàn)在通電導(dǎo) 體棒所處位置加上勻強(qiáng)磁場，使導(dǎo)體棒能夠靜止在偏離豎直方向θ角(如側(cè)面圖)的位置。如果所加磁場的強(qiáng)弱不同，則磁場方向的范圍是(以下選項(xiàng)中各圖均是在側(cè)面圖的平面內(nèi)畫出的，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小未按比例畫)(　　) 解析：選C　要使導(dǎo)體棒能夠靜止在偏離豎直方向θ角(如側(cè)面圖)的位置，則安培力的范圍是由豎直向上順時(shí)針轉(zhuǎn)到沿細(xì)線向下，可以豎直向上，但不能沿細(xì)線向下。再由左手定則可知磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是由水平向右順時(shí)針轉(zhuǎn)到垂直于細(xì)線向下，但不能沿垂直于細(xì)線向下。所以C圖正確。 2.(2018·

23、晉中摸底)如圖所示為電流天平，可以用來測量勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為n，線圈的水平邊長為L，處于勻強(qiáng)磁場內(nèi)，勻強(qiáng)磁場的方向與線圈平面垂直。當(dāng)線圈中通過電流I時(shí)，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達(dá)到平衡，然后使電流反向，大小不變，這時(shí)需要在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼，才能使兩臂再次達(dá)到新的平衡。 (1)若線圈串聯(lián)一個(gè)電阻R連接到電壓為U的穩(wěn)定電源上，已知線圈電阻為r，當(dāng)線圈中通過電流I時(shí)，請用題給的物理量符號表示出電阻R的大小。 (2)請用重力加速度g和n、m、L、I導(dǎo)出B的表達(dá)式。 解析：(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律可得I＝ 解得R＝－r。 (2)根據(jù)平衡條件有：mg＝2nBIL

24、 得B＝。 答案：(1)－r　(2)B＝ 綜合問題——練轉(zhuǎn)換思維 安培力和重力、彈力、摩擦力一樣，會使通電導(dǎo)體在磁場中平衡、轉(zhuǎn)動、加速，也會涉及做功問題。解答時(shí)一般要用到動能定理、能量守恒定律等。安培力作用下的功能關(guān)系 (一)周期性變化的安培力做功問題 1．[多選](2014·浙江高考)如圖甲所示，兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置，間距為L，其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。垂直于導(dǎo)軌水平對稱放置一根均勻金屬棒。從t＝0時(shí)刻起，棒上有如圖乙所示的持續(xù)交變電流I，周期為T，最大值為Im，圖甲中I所示方向?yàn)殡娏髡较?。則金屬棒(　　) A．一直向右移動 B．速度隨時(shí)間周期性變

25、化 C．受到的安培力隨時(shí)間周期性變化 D．受到的安培力在一個(gè)周期內(nèi)做正功 解析：選ABC　由左手定則可知，金屬棒一開始向右做勻加速運(yùn)動，當(dāng)電流反向以后，金屬棒開始做勻減速運(yùn)動，經(jīng)過一個(gè)周期速度變?yōu)?，然后重復(fù)上述運(yùn)動，所以選項(xiàng)A、B正確；安培力F＝BIL，由圖像可知前半個(gè)周期安培力水平向右，后半個(gè)周期安培力水平向左，不斷重復(fù)，選項(xiàng)C正確；一個(gè)周期內(nèi)，金屬棒初、末速度相同，由動能定理可知安培力在一個(gè)周期內(nèi)不做功，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 (二)電磁炮中的功能關(guān)系 2.電磁炮是一種理想的兵器，它的主要原理如圖所示，利用這種裝置可以把質(zhì)量為2.0 g的彈體(包括金屬桿EF的質(zhì)量)加速到6 km/s。若

26、這種裝置的軌道寬2 m，長為100 m，通過的電流為10 A，求軌道間所加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和磁場力的最大功率。(軌道摩擦不計(jì)) 解析：電磁炮在安培力的作用下，沿軌道做勻加速運(yùn)動。因?yàn)橥ㄟ^100 m的位移加速至6 km/s，利用動能定理可得F安s＝ΔEk，即BILs＝mv2－0 代入數(shù)據(jù)可得B＝18 T。 運(yùn)動過程中，磁場力的最大功率為 P＝Fvm＝BILvm＝2.16106 W。 答案：18 T　2.16106 W (三)安培力作用下的平拋問題 3.如圖所示，在水平放置的光滑平行導(dǎo)軌一端架著一根質(zhì)量m＝0.04 kg的金屬棒ab，導(dǎo)軌另一端通過開關(guān)與電源相連。該裝置放

27、在高h(yuǎn)＝20 cm的絕緣墊塊上。當(dāng)有豎直向下的勻強(qiáng)磁場時(shí)，接通開關(guān)金屬棒ab會被拋到距導(dǎo)軌右端水平位移s＝100 cm處。試求開關(guān)接通后安培力對金屬棒做的功。(g取10 m/s2) 解析：在接通開關(guān)到金屬棒離開導(dǎo)軌的短暫時(shí)間內(nèi)，安培力對金屬棒做的功為W，由動能定理得：W＝mv2 設(shè)平拋運(yùn)動的時(shí)間為t，則豎直方向：h＝gt2 水平方向：s＝vt 聯(lián)立以上三式解得：W＝0.5 J。 答案：0.5 J 安培力做功的特點(diǎn)和實(shí)質(zhì) (1)安培力做功與路徑有關(guān)，這一點(diǎn)與電場力不同。 (2)安培力做功的實(shí)質(zhì)是能量轉(zhuǎn)化。 ①安培力做正功時(shí)，將電源的能量轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能或其他形式的能。

28、②安培力做負(fù)功時(shí)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能或其他形式的能。　　 (一)普通高中適用作業(yè) [A級——基礎(chǔ)小題練熟練快] ★1.磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則(　　) A．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba＞Bb B．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba＜Bb C．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大 D．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小 解析：選A　磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，安培力的大小跟該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小、I、L和導(dǎo)線放置的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的夾角有關(guān)，故C、D錯(cuò)誤；由a、b兩處磁感線的疏密程度可判斷出Ba>Bb，所以A正確，B錯(cuò)

29、誤。 ★2．(2018·溫州模擬)關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中所受的安培力，下列說法正確的是(　　) A．安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線 B．安培力的方向總是垂直于磁場的方向 C．安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角無關(guān) D．將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话? 解析：選B　根據(jù)左手定則可知，安培力方向與磁場和電流組成的平面垂直，即與電流和磁場方向都垂直，故A錯(cuò)誤，B正確；磁場與電流不垂直時(shí)，安培力的大小為F＝BILsin θ，則安培力的大小與通電導(dǎo)線和磁場方向的夾角有關(guān)，故C錯(cuò)誤；將直導(dǎo)線在垂直于磁場的方向的平面內(nèi)從中點(diǎn)折成直角，安培力的大小變?yōu)樵瓉淼模蔇錯(cuò)

30、誤。 3.(2018·濟(jì)寧模擬)圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長直導(dǎo)線，其橫截面位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如圖所示。一帶正電的粒子從正方形中心O點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動，它所受洛倫茲力的方向是(　　) A．向上　　B．向下　　　C．向左　　　D．向右 解析：選B　帶電粒子在磁場中受洛倫茲力，磁場為4根長直導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的合磁場，根據(jù)安培定則，a在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向?yàn)樗较蜃?，b在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向?yàn)樨Q直向上，c在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向?yàn)樗较蜃螅琩在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向豎直向下，所以合磁場方向水平向左。根據(jù)左手定則，帶正電粒子在合磁場中所受洛倫茲力方向向下

31、，故B正確。 4.[多選](2018·廣州模擬)在同一平面內(nèi)有①、②、③三根等間距平行放置的長直導(dǎo)線，通入的電流強(qiáng)度分別為1 A、2 A、1 A，②的電流方向?yàn)閏→d且受到安培力的合力方向水平向右，則(　　) A．①的電流方向?yàn)閍→b B．③的電流方向?yàn)閑→f C．①受到安培力的合力方向水平向左 D．③受到安培力的合力方向水平向左 解析：選BCD　根據(jù)“同向電流相互吸引，異向電流相互排斥”，因②的電流方向?yàn)閏→d且受到安培力的合力方向水平向右，可知①的電流方向?yàn)閎→a，③的電流方向?yàn)閑→f，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；①受到②③的排斥力，故安培力的合力方向水平向左，選項(xiàng)C正確；③受到②的吸

32、引力和①的排斥力，因②的吸引力大于①的排斥力，故③受到安培力的合力方向水平向左，選項(xiàng)D正確。 ★5.如圖所示，用絕緣細(xì)線懸掛一個(gè)導(dǎo)線框，導(dǎo)線框是由兩同心半圓弧導(dǎo)線和兩直導(dǎo)線ab、cd(ab、cd在同一條水平直線上)連接而成的閉合回路，導(dǎo)線框中通有圖示方向的電流，處于靜止?fàn)顟B(tài)。在半圓弧導(dǎo)線的圓心處沿垂直于導(dǎo)線框平面的方向放置一根長直導(dǎo)線P。當(dāng)P中通以方向向外的電流時(shí)(　　) A．導(dǎo)線框?qū)⑾蜃髷[動 B．導(dǎo)線框?qū)⑾蛴覕[動 C．從上往下看，導(dǎo)線框?qū)㈨槙r(shí)針轉(zhuǎn)動 D．從上往下看，導(dǎo)線框?qū)⒛鏁r(shí)針轉(zhuǎn)動 解析：選D　當(dāng)P中通以方向向外的電流時(shí)，由安培定則可知長直導(dǎo)線P產(chǎn)生的磁場方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。由左

33、手定則可判斷出ab所受的安培力方向垂直紙面向外，cd所受的安培力方向垂直紙面向里，故從上往下看，導(dǎo)線框?qū)⒛鏁r(shí)針轉(zhuǎn)動，D正確。 6．(2018·鄭州模擬)如圖所示，兩根無限長導(dǎo)線均通以恒定電流I，兩根導(dǎo)線的直線部分和坐標(biāo)軸非常接近，彎曲部分是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心的、半徑相同的一段圓弧，規(guī)定垂直于紙面向里的方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度的正方向，已知直線部分在原點(diǎn)O處不形成磁場，此時(shí)兩根導(dǎo)線在坐標(biāo)原點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，下列四個(gè)選項(xiàng)中均有四根同樣的、通以恒定電流I的無限長導(dǎo)線，O處磁感應(yīng)強(qiáng)度也為B的是(　　) 解析：選A　由磁場的疊加可知A圖中四根導(dǎo)線在O處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；B圖中四根導(dǎo)線在O處的合磁感

34、應(yīng)強(qiáng)度為2B；C圖中，O處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為－2B；D圖中，O處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為－B。 7.(2018·煙臺模擬)在地球赤道上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，用磁傳感器測得赤道上P點(diǎn)地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0。將一條形磁鐵固定在P點(diǎn)附近的水平面上，讓N極指向正北方向，如圖所示，此時(shí)用磁傳感器測得P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1；現(xiàn)將條形磁鐵以P點(diǎn)為軸旋轉(zhuǎn)90°，使其N極指向正東方向，此時(shí)用磁傳感器測得P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小應(yīng)為(可認(rèn)為地磁南、北極與地理北、南極重合)(　　) A．B1－B0　　　　　　　 B．B1＋B0 C. D. 解析：選D　設(shè)條形磁鐵在P點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B′，當(dāng)N極指向正北方時(shí)，

35、B1＝B0＋B′，解得B′＝B1－B0，當(dāng)N極指向正東方時(shí)，P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝＝＝，D正確。 [B級——中檔題目練通抓牢] ★8．(2018·福建漳州八校聯(lián)考)如圖所示，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌CD、EF間距為L，與電動勢為E0的電源相連，質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置構(gòu)成閉合回路，回路平面與水平面成θ角，回路其余電阻不計(jì)。為使ab棒靜止，需在空間施加的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值及其方向分別為(　　) A.，水平向右 B.，垂直于回路平面向上 C.，豎直向下 D.，垂直于回路平面向下 解析：選D　對金屬棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如圖所示；從圖可以看出，當(dāng)安培力

36、沿斜面向上時(shí)，安培力最小，故安培力的最小值為：FA＝mgsin θ，故磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為B＝＝，根據(jù)歐姆定律，有E0＝IR，故B＝，故D正確。 9．[多選](2018·肇慶模擬)如圖甲所示，電流恒定的通電直導(dǎo)線MN，垂直平放在兩條相互平行的水平光滑長導(dǎo)軌上，電流方向由M指向N，在兩軌間存在著豎直磁場，取垂直紙面向里的方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度的正方向，當(dāng)t＝0時(shí)導(dǎo)線恰好靜止，若B按如圖乙所示的余弦規(guī)律變化，下列說法正確的是(　　) A．在最初的一個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線在導(dǎo)軌上往復(fù)運(yùn)動 B．在最初的一個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線一直向左運(yùn)動 C．在最初的半個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線的加速度先增大后減小 D．在最初的半個(gè)周期

37、內(nèi)，導(dǎo)線的速度先增大后減小 解析：選AD　當(dāng)t＝0時(shí)，由左手定則可知，MN受到向右的作用力，根據(jù)F安＝BLI，由于B最大，故此時(shí)的安培力最大，則MN的加速度最大，隨著時(shí)間的延長，磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，故加速度減小，而MN的速度在增大，當(dāng)B＝0時(shí)，加速度為0，速度最大，當(dāng)B反向時(shí)，安培力也會反向，則加速度也反向，MN做減速運(yùn)動，到半個(gè)周期時(shí)，MN減速到0，此時(shí)的加速度反向最大，然后MN再反向運(yùn)動，到一個(gè)周期時(shí)MN又回到原出發(fā)的位置，故在最初的一個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線在導(dǎo)軌上往復(fù)運(yùn)動，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；在最初的半個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線的加速度先減小后增大，而其速度則是先增大后減小，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 10．

38、[多選](2018·河北定州中學(xué)模擬)如圖所示，在兩磁極之間放一培養(yǎng)皿，磁感線垂直培養(yǎng)皿，皿內(nèi)側(cè)壁有環(huán)狀電極A，中心有電極K，皿內(nèi)裝有電解液，若不考慮電解液和培養(yǎng)皿之間的阻力，當(dāng)通以如圖所示電流時(shí)，則(　　) A．電解液將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)流動 B．電解液靜止不動 C．若將滑動變阻器的滑片向左移動，則電解液旋轉(zhuǎn)流動將變慢 D．若將磁場的方向和電流的方向均變?yōu)楹驮瓉硐喾矗瑒t電解液轉(zhuǎn)動方向不變 解析：選AD　電解液中當(dāng)通以如題圖所示電流時(shí)，將電解液看成無數(shù)個(gè)幅條狀導(dǎo)體組成，每根導(dǎo)體中電流從環(huán)邊緣流向K，由左手定則判斷可知，電解液所受的安培力方向沿順時(shí)針，因此電解液將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)流動，故A正確，B錯(cuò)

39、誤；若將滑動變阻器的滑片向左移動，其有效電阻減小，電路中電流增大，由F＝BIL知，電解液所受的安培力增大，則電解液旋轉(zhuǎn)流動將變快，故C錯(cuò)誤；若將磁場的方向和電流的方向均變?yōu)楹驮瓉硐喾?，由左手定則可知安培力方向不變，則電解液轉(zhuǎn)動方向不變，故D正確。 ★11．(2018·南昌十所省重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖所示，用三條細(xì)線懸掛的水平圓形線圈共有n匝，線圈由粗細(xì)均勻、單位長度的質(zhì)量為2.5 g 的導(dǎo)線繞制而成，三條細(xì)線呈對稱分布，穩(wěn)定時(shí)線圈平面水平，在線圈正下方放有一個(gè)圓柱形條形磁鐵，磁鐵中軸線OO′垂直于線圈平面且通過其圓心O，測得線圈的導(dǎo)線所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.5 T，方向與豎直線成30°角，要使

40、三條細(xì)線上的張力為零，線圈中通過的電流至少為(　　) A. 0.1 A　　　　　　　　　　 B. 0.2 A C. 0.05 A D. 0.01 A 解析：選A　設(shè)線圈的半徑為r，則線圈的質(zhì)量m＝2nπr×2.5×10－3 kg，磁場的水平分量為Bsin 30°，線圈受到的安培力為：F＝Bsin 30°×I×2nπr，由于線圈所受向上的安培力等于線圈的重力，則 2nπr×2.5×10－3×10＝Bsin 30°×I×2nπr， 解得：I＝0.1 A，選項(xiàng)A正確。 12.(2018·淮北模擬)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以測量磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。用絕緣輕質(zhì)絲線把底部長為L、電阻為R、

41、質(zhì)量為m的“U”形線框固定在力敏傳感器的掛鉤上，并用輕質(zhì)導(dǎo)線連接線框與電源，導(dǎo)線的電阻忽略不計(jì)。當(dāng)有拉力F作用于力敏傳感器的掛鉤上時(shí)，拉力顯示器可以直接顯示力敏傳感器所受的拉力。當(dāng)線框接入恒定電壓為E1時(shí)，拉力顯示器的示數(shù)為F1；接入恒定電壓為E2時(shí)(電流方向與電壓為E1時(shí)相反)，拉力顯示器的示數(shù)為F2。已知 F1>F2，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為(　　) A．B＝ B．B＝ C．B＝ D．B＝ 解析：選B　當(dāng)線框接入恒定電壓為E1時(shí)，拉力顯示器的示數(shù)為F1，則F1＝mg＋BL; 接入恒定電壓為E2時(shí)(電流方向與電壓為E1時(shí)相反)，拉力顯示器的示數(shù)為F2，則F2＝mg－BL；聯(lián)立解得B＝

42、，選項(xiàng)B正確。 13. (2018·唐山五校聯(lián)考)如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系的第一象限分布著非勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于紙面向里，沿y軸方向磁場分布是不變的，沿x軸方向磁感應(yīng)強(qiáng)度與x滿足關(guān)系B＝kx，其中k是一恒定的正數(shù)，由粗細(xì)均勻的同種規(guī)格導(dǎo)線制成的正方形線框ADCB邊長為a，A處有一極小開口AE，整個(gè)線框放在磁場中，且AD邊與y軸平行，AD邊與y軸距離為a，線框A、E兩點(diǎn)與一電源相連，穩(wěn)定時(shí)流入線框的電流為I，關(guān)于線框受到的安培力情況，下列說法正確的是(　　) A．整個(gè)線框受到的合力方向與BD連線垂直 B．整個(gè)線框沿y軸方向所受合力為0 C．整個(gè)線框在x軸方向所受合力為k

43、a2I，沿x軸正向 D．整個(gè)線框在x軸方向所受合力為ka2I，沿x軸正向 解析：選B　根據(jù)左手定則可知，DC邊和BE邊受的安培力大小相等，方向相反，AD邊受的安培力水平向左，大小為F1＝BIL＝ka·I·a＝ka2I，CB邊受的安培力水平向右，大小為F2＝B′IL＝k·2a·I·a＝2ka2I，整個(gè)線框受的安培力水平向右，大小為F2－F1＝ka2I，A、C、D錯(cuò)誤，B正確。 [C級——難度題目自主選做] 14.(2018·渭南質(zhì)檢)如圖所示，電源電動勢為3 V，內(nèi)阻不計(jì)，兩個(gè)不計(jì)電阻的金屬圓環(huán)表面光滑，豎直懸掛在等長的細(xì)線上，金屬環(huán)面平行，相距1 m，兩環(huán)分別與電源正負(fù)極相連?，F(xiàn)將一質(zhì)

44、量為0.06 kg、電阻為1.5 Ω的導(dǎo)體棒輕放在環(huán)上，導(dǎo)體棒與環(huán)有良好電接觸。兩環(huán)之間有方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.4 T的勻強(qiáng)磁場。當(dāng)開關(guān)閉合后，導(dǎo)體棒上滑到某位置靜止不動，試求在此位置上棒對每一個(gè)環(huán)的壓力為多少？若已知環(huán)半徑為0.5 m，此位置與環(huán)底的高度差是多少？ 解析：棒受的安培力F＝BIL， 棒中電流為I＝，代入數(shù)據(jù)解得F＝＝0.8 N， 對棒受力分析如圖所示(從右向左看)，兩環(huán)支持力的總和為2FN＝， 代入數(shù)據(jù)解得FN＝0.5 N。 由牛頓第三定律知，棒對每一個(gè)環(huán)的壓力為0.5 N， 由圖中幾何關(guān)系有tan θ＝＝＝，得θ＝53°， 棒距環(huán)底的高度為h＝r(1－c

45、os θ)＝0.2 m。 答案：0.5 N　0.2 m (二)重點(diǎn)高中適用作業(yè) [A級——保分題目巧做快做] 1.(2018·濟(jì)寧模擬)圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長直導(dǎo)線，其橫截面位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如圖所示。一帶正電的粒子從正方形中心O點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動，它所受洛倫茲力的方向是(　　) A．向上　　　　　　　 B．向下 C．向左 D．向右 解析：選B　帶電粒子在磁場中受洛倫茲力，磁場為4根長直導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的合磁場，根據(jù)安培定則，a在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向?yàn)樗较蜃螅琤在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向?yàn)樨Q直向上，c在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向?yàn)樗?/p>

46、平向左，d在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向豎直向下，所以合磁場方向水平向左。根據(jù)左手定則，帶正電粒子在合磁場中所受洛倫茲力方向向下，故B正確。 2.[多選](2018·廣州模擬)在同一平面內(nèi)有①、②、③三根等間距平行放置的長直導(dǎo)線，通入的電流強(qiáng)度分別為1 A、2 A、1 A，②的電流方向?yàn)閏→d且受到安培力的合力方向水平向右，則(　　) A．①的電流方向?yàn)閍→b B．③的電流方向?yàn)閑→f C．①受到安培力的合力方向水平向左 D．③受到安培力的合力方向水平向左 解析：選BCD　根據(jù)“同向電流相互吸引，異向電流相互排斥”，因②的電流方向?yàn)閏→d且受到安培力的合力方向水平向右，可知①的電流方向?yàn)閎→

47、a，③的電流方向?yàn)閑→f，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；①受到②③的排斥力，故安培力的合力方向水平向左，選項(xiàng)C正確；③受到②的吸引力和①的排斥力，因②的吸引力大于①的排斥力，故③受到安培力的合力方向水平向左，選項(xiàng)D正確。 ★3.法拉第電動機(jī)原理如圖所示。條形磁鐵豎直固定在圓形水銀槽中心，N極向上。一根金屬桿斜插在水銀中，桿的上端與固定在水銀槽圓心正上方的鉸鏈相連。電源負(fù)極與金屬桿上端相連，與電源正極連接的導(dǎo)線插入水銀中。從上往下看，金屬桿(　　) A．向左擺動 B．向右擺動 C．順時(shí)針轉(zhuǎn)動 D．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動 解析：選D　由左手定則知，圖示位置金屬桿所受安培力方向與金屬桿垂直向里，從上往下看，金

48、屬桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，D正確。 4．(2018·鄭州模擬)如圖所示，兩根無限長導(dǎo)線均通以恒定電流I，兩根導(dǎo)線的直線部分和坐標(biāo)軸非常接近，彎曲部分是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心的、半徑相同的一段圓弧，規(guī)定垂直于紙面向里的方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度的正方向，已知直線部分在原點(diǎn)O處不形成磁場，此時(shí)兩根導(dǎo)線在坐標(biāo)原點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，下列四個(gè)選項(xiàng)中均有四根同樣的、通以恒定電流I的無限長導(dǎo)線，O處磁感應(yīng)強(qiáng)度也為B的是(　　) 解析：選A　由磁場的疊加可知A圖中四根導(dǎo)線在O處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；B圖中四根導(dǎo)線在O處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B；C圖中，O處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為－2B；D圖中，O處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為－B。 ★5.如

49、圖所示，把一根通電的硬直導(dǎo)線ab，用輕繩懸掛在通電螺線管正上方，直導(dǎo)線中的電流方向由a向b。閉合開關(guān)S瞬間，導(dǎo)線a端所受安培力的方向是(　　) A．向上 B．向下 C．垂直紙面向外 D．垂直紙面向里 解析：選D　根據(jù)右手定則可知，開關(guān)閉合后，縲線管產(chǎn)生的磁極N極在右側(cè)。根據(jù)左手定則可知，a端受力垂直紙面向里，選項(xiàng)D正確。 6.(2018·煙臺模擬)在地球赤道上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，用磁傳感器測得赤道上P點(diǎn)地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0。將一條形磁鐵固定在P點(diǎn)附近的水平面上，讓N極指向正北方向，如圖所示，此時(shí)用磁傳感器測得P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1；現(xiàn)將條形磁鐵以P點(diǎn)為軸旋轉(zhuǎn)90°，使其N極指向正

50、東方向，此時(shí)用磁傳感器測得P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小應(yīng)為(可認(rèn)為地磁南、北極與地理北、南極重合)(　　) A．B1－B0 B．B1＋B0 C. D. 解析：選D　設(shè)條形磁鐵在P點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B′，當(dāng)N極指向正北方時(shí)，B1＝B0＋B′，解得B′＝B1－B0，當(dāng)N極指向正東方時(shí)，P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝＝＝，D正確。 ★7.(2018·開封模擬)如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長為L、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒。當(dāng)導(dǎo)體棒中的恒定電流I垂直于紙面向里時(shí)，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可將導(dǎo)體棒置于勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向在紙面內(nèi)由豎直向上逆時(shí)針轉(zhuǎn)至水平向左的過

51、程中，關(guān)于B的大小的變化，正確的是(　　) A．逐漸增大　　　　　　　　 B．逐漸減小 C．先增大后減小 D．先減小后增大 解析：選D　對導(dǎo)體棒受力分析，受重力G、支持力FN和安培力FA，三力平衡，合力為零，將支持力FN和安培力FA合成，合力與重力相平衡，如圖所示，從圖中可以看出，安培力FA先變小后變大，由于FA＝BIL，其中電流I和導(dǎo)體棒的長度L均不變，故磁感應(yīng)強(qiáng)度先變小后變大，故D正確。 8.(2018·淮北模擬)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以測量磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。用絕緣輕質(zhì)絲線把底部長為L、電阻為R、質(zhì)量為m的“U”形線框固定在力敏傳感器的掛鉤上，并用輕質(zhì)導(dǎo)線連接線框與電源，導(dǎo)線

52、的電阻忽略不計(jì)。當(dāng)有拉力F作用于力敏傳感器的掛鉤上時(shí)，拉力顯示器可以直接顯示力敏傳感器所受的拉力。當(dāng)線框接入恒定電壓為E1時(shí)，拉力顯示器的示數(shù)為F1；接入恒定電壓為E2時(shí)(電流方向與電壓為E1時(shí)相反)，拉力顯示器的示數(shù)為F2。已知 F1>F2，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為(　　) A．B＝ B．B＝ C．B＝ D．B＝ 解析：選B　當(dāng)線框接入恒定電壓為E1時(shí)，拉力顯示器的示數(shù)為F1，則F1＝mg＋BL; 接入恒定電壓為E2時(shí)(電流方向與電壓為E1時(shí)相反)，拉力顯示器的示數(shù)為F2，則F2＝mg－BL；聯(lián)立解得B＝，選項(xiàng)B正確。 9. (2018·唐山五校聯(lián)考)如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系的第

53、一象限分布著非勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于紙面向里，沿y軸方向磁場分布是不變的，沿x軸方向磁感應(yīng)強(qiáng)度與x滿足關(guān)系B＝kx，其中k是一恒定的正數(shù)，由粗細(xì)均勻的同種規(guī)格導(dǎo)線制成的正方形線框ADCB邊長為a，A處有一極小開口AE，整個(gè)線框放在磁場中，且AD邊與y軸平行，AD邊與y軸距離為a，線框A、E兩點(diǎn)與一電源相連，穩(wěn)定時(shí)流入線框的電流為I，關(guān)于線框受到的安培力情況，下列說法正確的是(　　) A．整個(gè)線框受到的合力方向與BD連線垂直 B．整個(gè)線框沿y軸方向所受合力為0 C．整個(gè)線框在x軸方向所受合力為ka2I，沿x軸正向 D．整個(gè)線框在x軸方向所受合力為ka2I，沿x軸正向 解析：選B　根據(jù)

54、左手定則可知，DC邊和BE邊受的安培力大小相等，方向相反，AD邊受的安培力水平向左，大小為F1＝BIL＝ka·I·a＝ka2I，CB邊受的安培力水平向右，大小為F2＝B′IL＝k·2a·I·a＝2ka2I，整個(gè)線框受的安培力水平向右，大小為F2－F1＝ka2I，A、C、D錯(cuò)誤，B正確。 [B級——拔高題目穩(wěn)做準(zhǔn)做] ★10.[多選](2018·湖南長沙長郡中學(xué)模擬)如圖所示，同一平面內(nèi)有兩根平行的無限長直導(dǎo)線1和2，通有大小相等、方向相反的電流，a、b兩點(diǎn)與兩導(dǎo)線共面，a點(diǎn)在兩導(dǎo)線的中間且與兩導(dǎo)線的距離均為r，b點(diǎn)在導(dǎo)線2右側(cè)，與導(dǎo)線2的距離也為r?，F(xiàn)測得a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，已知距

55、一無限長直導(dǎo)線d處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝，其中k為常量，I為無限長直導(dǎo)線的電流大小，下列說法正確的是(　　) A．b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B．若去掉導(dǎo)線2，b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 C．若將導(dǎo)線1中電流大小變?yōu)樵瓉淼?倍，b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0 D．若去掉導(dǎo)線2，再將導(dǎo)線1中電流大小變?yōu)樵瓉淼?倍，a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小仍為B0 解析：選BD　根據(jù)B＝，可知a點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度B0＝＋＝，則：＝B0，根據(jù)右手螺旋定則，此時(shí)b點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為：Bb＝－＝＝B0，方向向外，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若去掉導(dǎo)線2，b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為：Bb′＝＝B0，故選項(xiàng)B正確；若將導(dǎo)線1中電流大小變?yōu)樵瓉淼?倍，b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)

56、度為Bb″＝－＝＝B0，方向向外，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若去掉導(dǎo)線2，再將導(dǎo)線1中電流大小變?yōu)樵瓉淼?倍，a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為Bb″＝＝B0，故選項(xiàng)D正確。 11.[多選](2018·肇慶模擬)如圖甲所示，電流恒定的通電直導(dǎo)線MN，垂直平放在兩條相互平行的水平光滑長導(dǎo)軌上，電流方向由M指向N，在兩軌間存在著豎直磁場，取垂直紙面向里的方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度的正方向，當(dāng)t＝0時(shí)導(dǎo)線恰好靜止，若B按如圖乙所示的余弦規(guī)律變化，下列說法正確的是(　　) A．在最初的一個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線在導(dǎo)軌上往復(fù)運(yùn)動 B．在最初的一個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線一直向左運(yùn)動 C．在最初的半個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線的加速度先增大后減小 D．在最初的

57、半個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線的速度先增大后減小 解析：選AD　當(dāng)t＝0時(shí)，由左手定則可知，MN受到向右的作用力，根據(jù)F安＝BLI，由于B最大，故此時(shí)的安培力最大，則MN的加速度最大，隨著時(shí)間的延長，磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，故加速度減小，而MN的速度在增大，當(dāng)B＝0時(shí)，加速度為0，速度最大，當(dāng)B反向時(shí)，安培力也會反向，則加速度也反向，MN做減速運(yùn)動，到半個(gè)周期時(shí)，MN減速到0，此時(shí)的加速度反向最大，然后MN再反向運(yùn)動，到一個(gè)周期時(shí)MN又回到原出發(fā)的位置，故在最初的一個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線在導(dǎo)軌上往復(fù)運(yùn)動，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；在最初的半個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)線的加速度先減小后增大，而其速度則是先增大后減小，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。

58、 12．[多選](2018·河北定州中學(xué)模擬)如圖所示，在兩磁極之間放一培養(yǎng)皿，磁感線垂直培養(yǎng)皿，皿內(nèi)側(cè)壁有環(huán)狀電極A，中心有電極K，皿內(nèi)裝有電解液，若不考慮電解液和培養(yǎng)皿之間的阻力，當(dāng)通以如圖所示電流時(shí)，則(　　) A．電解液將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)流動 B．電解液靜止不動 C．若將滑動變阻器的滑片向左移動，則電解液旋轉(zhuǎn)流動將變慢 D．若將磁場的方向和電流的方向均變?yōu)楹驮瓉硐喾?，則電解液轉(zhuǎn)動方向不變 解析：選AD　電解液中當(dāng)通以如題圖所示電流時(shí)，將電解液看成無數(shù)個(gè)幅條狀導(dǎo)體組成，每根導(dǎo)體中電流從環(huán)邊緣流向K，由左手定則判斷可知，電解液所受的安培力方向沿順時(shí)針，因此電解液將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)流動，故A正

59、確，B錯(cuò)誤；若將滑動變阻器的滑片向左移動，其有效電阻減小，電路中電流增大，由F＝BIL知，電解液所受的安培力增大，則電解液旋轉(zhuǎn)流動將變快，故C錯(cuò)誤；若將磁場的方向和電流的方向均變?yōu)楹驮瓉硐喾?，由左手定則可知安培力方向不變，則電解液轉(zhuǎn)動方向不變，故D正確。 ★13.如圖所示，梯形金屬框架導(dǎo)軌放置在豎直平面內(nèi)，兩腰延長線的夾角為θ，底邊ab長為l，垂直于梯形平面有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。在導(dǎo)軌上端再放置一根水平金屬棒cd，質(zhì)量為m，導(dǎo)軌上接有電源，使abcd構(gòu)成回路，回路電流恒為I，cd棒恰好靜止。已知cd棒和導(dǎo)軌之間接觸良好，不計(jì)摩擦阻力，重力加速度為g。求： (1)cd棒所受安培力；

60、 (2)cd棒與ab邊之間的高度差h。 解析：(1)cd棒在安培力與重力的作用下處于平衡狀態(tài)，因此cd棒所受安培力Fcd＝mg，方向豎直向上。 (2)設(shè)cd棒的有效長度為l′，由cd棒靜止得：mg＝BIl′， 因此l′＝ 根據(jù)幾何關(guān)系知cd棒的有效長度l′＝l＋2htan 解得h＝。 答案：(1)mg，方向豎直向上　(2) 14.(2018·渭南質(zhì)檢)如圖所示，電源電動勢為3 V，內(nèi)阻不計(jì)，兩個(gè)不計(jì)電阻的金屬圓環(huán)表面光滑，豎直懸掛在等長的細(xì)線上，金屬環(huán)面平行，相距1 m，兩環(huán)分別與電源正負(fù)極相連?，F(xiàn)將一質(zhì)量為0.06 kg、電阻為1.5 Ω的導(dǎo)體棒輕放在環(huán)上，導(dǎo)體棒與環(huán)有良好電接

61、觸。兩環(huán)之間有方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.4 T的勻強(qiáng)磁場。當(dāng)開關(guān)閉合后，導(dǎo)體棒上滑到某位置靜止不動，試求在此位置上棒對每一個(gè)環(huán)的壓力為多少？若已知環(huán)半徑為0.5 m，此位置與環(huán)底的高度差是多少？ 解析： 棒受的安培力F＝BIL， 棒中電流為I＝，代入數(shù)據(jù)解得F＝＝0.8 N， 對棒受力分析如圖所示(從右向左看)，兩環(huán)支持力的總和為2FN＝， 代入數(shù)據(jù)解得FN＝0.5 N。 由牛頓第三定律知，棒對每一個(gè)環(huán)的壓力為0.5 N， 由圖中幾何關(guān)系有tan θ＝＝＝，得θ＝53°， 棒距環(huán)底的高度為h＝r(1－cos θ)＝0.2 m。 答案：0.5 N　0.2 m 第2節(jié)磁

62、場對運(yùn)動電荷的作用 (1)帶電粒子在磁場中運(yùn)動時(shí)一定會受到磁場力的作用。(×) (2)洛倫茲力的方向在特殊情況下可能與帶電粒子的速度方向不垂直。(×) (3)根據(jù)公式T＝，說明帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動周期T與v成反比。(×) (4)粒子在只受洛倫茲力作用時(shí)運(yùn)動的速度不變。(×) (5)由于安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，所以洛倫茲力也可能做功。(×) (6)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動時(shí)，其運(yùn)動半徑與帶電粒子的比荷有關(guān)。(√) (7)經(jīng)過回旋加速器加速的帶電粒子的最大動能是由D形盒的最大半徑、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、加速電壓的大小共同決定的。(×) ◎物理學(xué)史判斷

63、 (1)荷蘭物理學(xué)家洛倫茲提出運(yùn)動電荷產(chǎn)生了磁場和磁場對運(yùn)動電荷有作用力(洛倫茲力)的觀點(diǎn)。(√) (2)英國物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子，并指出：陰極射線是高速運(yùn)動的電子流。(√) (3)阿斯頓設(shè)計(jì)的質(zhì)譜儀可用來測量帶電粒子的電量和質(zhì)量。(×) 1．應(yīng)用帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動時(shí)的半徑和周期公式時(shí)，一定要進(jìn)行推導(dǎo)，不能直接應(yīng)用。 2．解決帶電粒子在磁場中運(yùn)動的基本思路：圓心的確定→半徑的確定和計(jì)算→運(yùn)動時(shí)間的確定。 3．解題中常用到的二級結(jié)論： (1)粒子速度垂直于磁場時(shí)，做勻速圓周運(yùn)動：R＝，T＝(周期與速率無關(guān))。 (2)粒子勻速通過正交電磁場(離子速度選擇器)：qvB

64、＝qE，v＝。磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)、霍爾效應(yīng)：洛倫茲力等于電場力。 (3)帶電粒子作勻速圓周運(yùn)動必須抓住幾何條件：①入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，兩個(gè)半徑的交點(diǎn)和夾角；②兩個(gè)半徑的交點(diǎn)即軌跡的圓心，③兩個(gè)半徑的夾角等于偏轉(zhuǎn)角，偏轉(zhuǎn)角對應(yīng)粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間。　　 突破點(diǎn)(一)　對洛倫茲力的理解 1．洛倫茲力的特點(diǎn) (1)利用左手定則判斷洛倫茲力的方向，注意區(qū)分正、負(fù)電荷。 (2)當(dāng)電荷運(yùn)動方向發(fā)生變化時(shí)，洛倫茲力的方向也隨之變化。 (3)運(yùn)動電荷在磁場中不一定受洛倫茲力作用。 (4)洛倫茲力一定不做功。 2．洛倫茲力與安培力的聯(lián)系及區(qū)別 (1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，二者性質(zhì)

65、相同，都是磁場力。 (2)安培力可以做功，而洛倫茲力對運(yùn)動電荷不做功。 3．洛倫茲力與電場力的比較 洛倫茲力 電場力 產(chǎn)生條件 v≠0且v不與B平行 電荷處在電場中 大小 F＝qvB(v⊥B) F＝qE 方向 F⊥B且F⊥v 正電荷受力與電場方向相同，負(fù)電荷受力與電場方向相反 做功情況 任何情況下都不做功 可能做正功，可能做負(fù)功，也可能不做功 [題點(diǎn)全練] 1.(2015·重慶高考)圖中曲線a、b、c、d為氣泡室中某放射物發(fā)生衰變放出的部分粒子的徑跡，氣泡室中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向里。以下判斷可能正確的是(　　) A．a(chǎn)、b為β粒子的徑跡　　　 B

66、．a(chǎn)、b為γ粒子的徑跡 C．c、d為α粒子的徑跡 D．c、d為β粒子的徑跡 解析：選D　由于α粒子帶正電，β粒子帶負(fù)電，γ粒子不帶電，據(jù)左手定則可判斷a、b可能為α粒子的徑跡，c、d可能為β粒子的徑跡，選項(xiàng)D正確。 2.如圖所示，M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點(diǎn)，O為半圓弧的圓心，在O點(diǎn)存在垂直紙面向里運(yùn)動的勻速電子束?！螹OP＝60°，在M、N處各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖所示，這時(shí)O點(diǎn)的電子受到的洛倫茲力大小為F1。若將M處長直導(dǎo)線移至P處，則O點(diǎn)的電子受到的洛倫茲力大小為F2。那么F2與F1之比為(　　) A.∶1　　　　　　　　 B.∶2 C．1∶1 D．1∶2 解析：選B　長直導(dǎo)線在M、N、P處時(shí)在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相等，M、N處的導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向都向下，合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1＝2B，P、N處的導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度夾角為60°，合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2＝B，可得，B2∶B1＝∶2，又因?yàn)镕洛＝qvB，所以F2∶F1＝∶2，選項(xiàng)B正確。 3.[多選](2018·杭州模擬)如圖所示，一軌道