高考物理大二輪總復(fù)習(xí)與增分策略 專題十五 磁場及其對電流的作用

專題十五 磁場及其對電流的作用考綱解讀章內(nèi)容考試要求說明必考加試磁場磁現(xiàn)象和磁場bb1.不要求計(jì)算導(dǎo)線與磁場不垂直時(shí)的安培力2利用安培力公式，綜合其他力學(xué)規(guī)律，求解力學(xué)與電學(xué)綜合的問題只限于所受各力在一條直線或相互垂直的情形磁感應(yīng)強(qiáng)度cc幾種常見的磁場bb通電導(dǎo)線在磁場中受到的力cd一、磁現(xiàn)象和磁場1磁極間的相互作用：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引圖12奧斯特實(shí)驗(yàn)(如圖1所示)：(1)通電直導(dǎo)線沿南北方向放置在小磁針的上方(2)意義：說明通電導(dǎo)體周圍存在著磁場，發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，首先揭示了電與磁之間是有聯(lián)系的3磁場(1)磁場：存在于磁體周圍或電流周圍的一種客觀存在的特殊物質(zhì)磁體與磁體之間、磁體和通電導(dǎo)體之間、通電導(dǎo)體和通電導(dǎo)體之間的相互作用都是通過磁場發(fā)生的(2)基本性質(zhì)：對放入其中的磁體或通電導(dǎo)體有力的作用(3)地磁場：地球磁體的N極(北極)位于地理南極附近，地球磁體的S極(南極)位于地理北極附近二、磁感應(yīng)強(qiáng)度安培定則1磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)定義式：B(通電導(dǎo)體垂直于磁場)(2)方向：小磁針靜止時(shí)N極的指向(3)單位：特斯拉，簡稱特(T)，1 T1 .(4)磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映磁場性質(zhì)的物理量，由磁場本身決定，是用比值法定義的2磁感線(1)引入：在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致(2)特點(diǎn)：磁感線的特點(diǎn)與電場線的特點(diǎn)類似，主要區(qū)別在于磁感線是閉合的曲線(3)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(如圖2所示)圖23常見電流的磁場通電直導(dǎo)線通電螺線管環(huán)形電流安培定則三、安培力1安培力的方向(1)左手定則：伸出左手，讓拇指與其余四指垂直，并且都在同一個(gè)平面內(nèi)讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流方向拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向(2)兩平行的通電直導(dǎo)線間的安培力：同向電流相互吸引，異向電流相互排斥2勻強(qiáng)磁場中安培力的大小(1)當(dāng)磁場與電流垂直時(shí)，安培力最大，F(xiàn)maxBIL.(2)當(dāng)磁場與電流平行時(shí)，安培力等于零1下列四圖為電流產(chǎn)生磁場的分布圖，正確的分布圖是()A B C D答案C解析由安培定則可以判斷出直線電流產(chǎn)生的磁場方向，正確，錯(cuò)誤，和為環(huán)形電流，注意讓彎曲的四指指向電流的方向，可判斷出正確，錯(cuò)誤故正確選項(xiàng)為C.2(2016臺(tái)州模擬)磁場中某區(qū)域的磁感線如圖3所示，則()圖3Aa、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba>BbBa、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba<BbC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處受力小答案B解析在磁場中，磁感線疏密程度表示磁場的強(qiáng)弱，故Ba<Bb，B正確，A錯(cuò)誤；同一通電導(dǎo)線如果都垂直放入磁場中，則在a處受力一定比在b處受力小，但如果導(dǎo)線與磁場平行放置，受力均為零，C、D錯(cuò)誤3為了解釋地球的磁性，19世紀(jì)安培假設(shè)：地球的磁場是由繞過地心的軸的環(huán)形電流I引起的在下列四個(gè)圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是()答案B解析地磁場從地理的南極附近出來，進(jìn)入地理的北極附近，除兩極外，地表上空的磁場都具有向北的磁場分量根據(jù)安培定則，環(huán)形電流外部磁場方向向北可知，B正確A圖在地表上空產(chǎn)生的磁場方向向南，故A錯(cuò)誤C、D兩圖在地表上空產(chǎn)生的磁場方向沿東西方向，故C、D錯(cuò)誤4(2015浙江1月學(xué)考28)小劉同學(xué)用鐵釘與漆包線繞成電磁鐵，當(dāng)接通電路后，放在其上方的小磁針N極立即轉(zhuǎn)向左側(cè)，如圖4所示則此時(shí)()圖4A導(dǎo)線A端接電池正極B鐵釘左端為電磁鐵的N極C鐵釘內(nèi)磁場方向向右D漆包線內(nèi)電流由A流向B答案C解析小磁針靜止時(shí)N極指向?yàn)樵撎幋艌龇较?，根?jù)通電螺線管磁場分布知，鐵釘右端為電磁鐵的N極，鐵釘左端為電磁鐵的S極，再根據(jù)安培定則知C項(xiàng)正確5把長L0.25 m的導(dǎo)體棒置于磁感應(yīng)強(qiáng)度B1.0102 T的勻強(qiáng)磁場中，使導(dǎo)體棒和磁場方向垂直，如圖5所示若導(dǎo)體棒的電流I2.0 A，方向向右，則導(dǎo)體棒受到的安培力大小與方向分別為()圖5A1.0103 N豎直向上B5.0103 N豎直向上C5.0103 N豎直向下D1.0103 N豎直向下答案B安培定則和磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加1安培定則的“因”和“果”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)形電流及通電螺線管的磁場四指大拇指2.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例1三根平行的長直導(dǎo)線，分別垂直通過一個(gè)等腰直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，三導(dǎo)線中電流方向相同，A、B兩導(dǎo)線中的電流大小相同，如圖6所示，已知導(dǎo)線A在斜邊中點(diǎn)O處所產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)線C在斜邊中點(diǎn)O處所產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B，則O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向?yàn)?)圖6A大小為B，方向沿OA方向B大小為2B，方向豎直向下C大小為2B，方向沿OB方向D大小為2B，方向沿OA方向答案D解析由安培定則知導(dǎo)線A、B在O處所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，相互抵消，所以O(shè)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度即為導(dǎo)線C所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，即大小為2B，由安培定則可判定其方向沿OA方向，A、B、C錯(cuò)，D對磁場的矢量性及合成1根據(jù)安培定則確定通電導(dǎo)線周圍磁場的方向2磁場中每一點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁感線的切線方向3磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，多個(gè)通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場疊加時(shí)，合磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各場源單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和變式題組1(2013浙江6月學(xué)考26)如圖7所示，E、F分別表示蓄電池兩極，P、Q分別表示螺線管兩端當(dāng)閉合開關(guān)時(shí)，發(fā)現(xiàn)小磁針N極偏向螺線管Q端下列判斷正確的是()圖7AE為蓄電池正極B螺線管P端為S極C流過電阻R的電流方向向上D管內(nèi)磁場方向由P指向Q答案C解析根據(jù)小磁針靜止時(shí)N極所指的方向，可以判斷出通電螺線管的P端為N極，Q端為S極，管內(nèi)磁場方向由Q指向P.根據(jù)右手螺旋定則還可以判斷出流過電阻R的電流方向向上，E為蓄電池負(fù)極2如圖8，兩根平行長直導(dǎo)線相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定電流；a、b、c是導(dǎo)線所在平面內(nèi)的三點(diǎn)，左側(cè)導(dǎo)線與它們的距離分別為、l和3l.關(guān)于這三點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列判斷正確的是()圖8Aa處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的小Bb、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等Ca、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同Db處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零答案D解析a、c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是兩導(dǎo)線電流產(chǎn)生的合磁感應(yīng)強(qiáng)度，由于a點(diǎn)比c點(diǎn)距離兩導(dǎo)線近，所以a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度比c點(diǎn)的大，A錯(cuò)誤根據(jù)安培定則知，a、c兩處磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反，C錯(cuò)誤b點(diǎn)位于兩導(dǎo)線中間，兩導(dǎo)線在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反，合磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，c處磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，D正確，B錯(cuò)誤3如圖9所示，一根通電直導(dǎo)線垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 T的勻強(qiáng)磁場中，在以導(dǎo)線截面的中心為圓心，半徑為r的圓周上有a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)，已知a點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則下列敘述正確的是()圖9A直導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外Bb點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 T，方向斜向右上方，與B的夾角為45Cc點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度也為零Dd點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度跟b點(diǎn)的相同答案B通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力1方向根據(jù)左手定則判斷2大小安培力常用公式FBIL，要求兩兩垂直，應(yīng)用時(shí)要滿足：(1)B與L垂直(2)L是有效長度，即垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的長度如彎曲導(dǎo)線的有效長度L等于兩端點(diǎn)所連直線的長度3安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向的判斷方法(1)電流元法即把整段電流等效為多段直線電流元，運(yùn)用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷出整段電流所受合力的方向(2)特殊位置法把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置后再判斷所受安培力方向，從而確定運(yùn)動(dòng)方向(3)等效法環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流或通電螺線管通電螺線管也可以等效成很多匝的環(huán)形電流來分析(4)利用結(jié)論法兩電流相互平行時(shí)無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢，同向電流相互吸引，異向電流相互排斥；兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向相同的趨勢(5)轉(zhuǎn)換研究對象法因?yàn)殡娏髦g，電流與磁體之間的相互作用滿足牛頓第三定律定性分析磁體在電流磁場作用的受力和運(yùn)動(dòng)時(shí)，可先分析電流在磁體的磁場中受到的安培力，然后由牛頓第三定律，再確定磁體所受電流的作用力例2(2016浙江10月學(xué)考10)如圖10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()圖10A向上B向下C垂直紙面向外D垂直紙面向里答案D解析根據(jù)右手定則可知，開關(guān)閉合后，螺線管產(chǎn)生的磁極N極在右側(cè)根據(jù)左手定則可知，a端受力應(yīng)垂直紙面向里，選項(xiàng)D正確安培力公式中的L為通電導(dǎo)線的有效長度，彎折后通電導(dǎo)線中電流的有效長度等于導(dǎo)線兩端點(diǎn)連線的長度；若導(dǎo)線所在的平面與磁感線平行，則有效長度為導(dǎo)線兩端連線在垂直于磁感線平面上的投影長度；還可以用力的合成求解，即分別求出兩段的安培力再求出它們的合力.變式題組4(20164月浙江選考9)法拉第電動(dòng)機(jī)原理如圖11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()圖11A向左擺動(dòng) B向右擺動(dòng)C順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)答案D解析根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)電金屬桿所受安培力將會(huì)使其逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，D對5如圖12所示，條形磁鐵放在水平粗糙桌面上，它的正中間上方固定一根長直導(dǎo)線，導(dǎo)線中通有方向垂直紙面向里(即與條形磁鐵垂直)的電流，與原來沒有電流通過時(shí)相比較，磁鐵受到的支持力FN和摩擦力Ff將()圖12AFN減小，F(xiàn)f0 BFN減小，F(xiàn)f0CFN增大，F(xiàn)f0 DFN增大，F(xiàn)f0答案C解析磁鐵的磁感線在它的外部是從N極到S極，因?yàn)殚L直導(dǎo)線在磁鐵的中央上方，所以此處的磁感線是水平向左的，電流的方向垂直于紙面向里，根據(jù)左手定則，導(dǎo)線受磁鐵的安培力方向豎直向上，由牛頓第三定律可知，導(dǎo)線給磁鐵的反作用力方向豎直向下，因此磁鐵對水平桌面的壓力增大；由于導(dǎo)線對磁鐵的作用力方向豎直向下，所以磁鐵在水平方向不會(huì)產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢，也就不會(huì)產(chǎn)生摩擦力，故選C.6一個(gè)可以自由運(yùn)動(dòng)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13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()圖13A不動(dòng) B順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D在紙面內(nèi)平動(dòng)答案B解析解法一(電流元法)把線圈L1沿水平轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)解法二(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(dòng)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(dòng)解法三(結(jié)論法)環(huán)形電流I1、I2之間不平行，則必有相對轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)通電導(dǎo)線在磁場中的平衡求解安培力作用下通電導(dǎo)體的平衡問題的基本思路通電導(dǎo)線(或通電導(dǎo)體棒) 畫出受力分析平面圖其中安培力的方向,要用左手定則判斷，注意F安B、F安I 根據(jù)力的平衡條件列方程例3如圖14，一長為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，下端與金屬棒絕緣相連金屬棒通過開關(guān)與一電動(dòng)勢為12 V的電池相連，電路總電阻為2 .已知開關(guān)斷開時(shí)兩彈簧的伸長量均為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)量圖14答案方向豎直向下0.01 kg解析金屬棒通電后，閉合回路電流I6 A導(dǎo)體棒受到的安培力大小為FBIL0.06 N由左手定則可判斷知金屬棒受到的安培力方向豎直向下由平衡條件知：開關(guān)閉合前：2kxmg開關(guān)閉合后：2k(xx)mgF代入數(shù)值，解得m0.01 kg.安培力作用下導(dǎo)體的分析技巧1安培力作用下導(dǎo)體的平衡問題與力學(xué)中的平衡問題分析方法相同，只不過多了安培力，解題的關(guān)鍵是畫出受力分析示意圖2處理該類問題時(shí)，要變?nèi)S立體為二維平面圖，可變難為易變式題組7如圖15所示，兩根光滑金屬導(dǎo)軌平行放置，導(dǎo)軌所在平面與水平面間的夾角為.整個(gè)裝置處于沿豎直方向的勻強(qiáng)磁場中，金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，當(dāng)金屬桿ab中通有從a到b的恒定電流I時(shí)，金屬桿ab剛好靜止則()圖15A磁場方向豎直向上B磁場方向豎直向下C金屬桿ab受平行導(dǎo)軌向上的安培力D金屬桿ab受水平向左的安培力答案A解析金屬桿ab靜止，則受力平衡，由于磁場方向沿豎直方向，則安培力必沿水平方向，導(dǎo)軌對金屬桿必有支持力，只有安培力的方向水平向右，金屬桿ab才可能靜止根據(jù)左手定則可知磁場方向豎直向上8利用如圖16所示裝置可測磁感應(yīng)強(qiáng)度B，矩形線圈寬為L，共N匝，磁場垂直于紙面，當(dāng)線圈中通以方向如圖所示的電流I時(shí)，天平處于平衡當(dāng)電流改為反方向且大小不變時(shí)，右邊需加質(zhì)量為m的砝碼后，天平才能重新平衡，由此可知()圖16AB的方向垂直紙面向里，且BBB的方向垂直紙面向里，且BCB的方向垂直紙面向外，且BDB的方向垂直紙面向外，且B答案B解析當(dāng)電流改為反方向且大小不變時(shí)，右盤中需加砝碼才能平衡，說明此時(shí)安培力方向向上由左手定則判斷可知磁場方向垂直紙面向里通以題圖所示電流，平衡時(shí)滿足m1gm2gF，電流改為反方向時(shí)滿足m1g(m2m)gF，而FNILB，由此可得B.故選項(xiàng)B正確9(2015浙江1月學(xué)考36)如圖17所示，一根質(zhì)量為m、長度為L的金屬細(xì)桿MN置于絕緣水平桌面上，并處在與其垂直的水平勻強(qiáng)磁場中當(dāng)給金屬細(xì)桿通以大小為I的電流時(shí)，桿所受的支持力恰好為零并處于靜止?fàn)顟B(tài)重力加速度為g，求：圖17(1)金屬細(xì)桿受到安培力的方向；(2)金屬細(xì)桿中電流的方向；(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小答案(1)豎直向上(2)由M指向N(3)解析由金屬細(xì)桿所受重力和安培力平衡可得，安培力方向豎直向上再由左手定則可以判斷電流方向?yàn)橛蒑指向N.由平衡條件得mgBIL，解得B.1(20164月浙江選考4)物理學(xué)中的自由落體規(guī)律、萬有引力定律、靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用規(guī)律和電流磁效應(yīng)分別由不同的物理學(xué)家探究發(fā)現(xiàn)，他們依次是()A伽利略、牛頓、庫侖和奧斯特B牛頓、安培、洛倫茲和奧斯特C伽利略、卡文迪許、庫侖和安培D開普勒、伽利略、庫侖和洛倫茲答案A解析自由落體規(guī)律是伽利略探究發(fā)現(xiàn)的；萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)者是牛頓；真空中靜止的兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的相互作用規(guī)律是庫侖發(fā)現(xiàn)的；電流磁效應(yīng)是奧斯特發(fā)現(xiàn)的，所以答案為A.2依據(jù)如圖1所示的“處在磁場中的通電金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)”這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及相應(yīng)規(guī)律設(shè)計(jì)的家用電器是()圖1A電熱水壺 B電飯鍋C電風(fēng)扇 D電熨斗答案C解析“處在磁場中的通電金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)”應(yīng)用的是通電導(dǎo)線在磁場中受到安培力而運(yùn)動(dòng)的原理，電風(fēng)扇就是應(yīng)用了該原理，而電熱水壺、電飯鍋和電熨斗利用的都是電流的熱效應(yīng)，故C項(xiàng)正確3指南針是我國古代四大發(fā)明之一關(guān)于指南針，下列說法正確的是()A指南針可以僅具有一個(gè)磁極B指南針能夠指向南北，說明地球具有磁場C指南針的指向不會(huì)受到附近鐵塊的干擾D在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導(dǎo)線，導(dǎo)線通電時(shí)指南針不偏轉(zhuǎn)答案B解析磁極總是成對出現(xiàn)，指南針同時(shí)具有兩個(gè)磁極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；指南針能夠指向南北，說明地球具有磁場，B項(xiàng)正確；指南針附近鐵塊被磁化，產(chǎn)生的磁場會(huì)對指南針的指向產(chǎn)生干擾，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導(dǎo)線，導(dǎo)線通電時(shí)指南針偏轉(zhuǎn)，D項(xiàng)錯(cuò)誤4(2016寧波模擬)直流電源跟一個(gè)線圈連接成閉合回路，線圈的上方和右側(cè)各有一個(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針，它們靜止時(shí)的指向如圖2所示，則下列判斷正確的是()圖2A小磁針的c端為N極，電源的a端為正極B小磁針的c端為N極，電源的a端為負(fù)極C小磁針的d端為N極，電源的a端為正極D小磁針的d端為N極，電源的a端為負(fù)極答案D解析小磁針靜止時(shí)N極所指方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁場方向，由上方小磁針的指向可知通電螺線管右側(cè)為N極，由安培定則可知電源的a端為負(fù)極，右側(cè)小磁針的d端為N極，選項(xiàng)D正確圖35(2015浙江10月選考9)小張?jiān)谔骄看艌鰧﹄娏髯饔玫膶?shí)驗(yàn)中，將直導(dǎo)線換作導(dǎo)體板，如圖3所示，發(fā)現(xiàn)在a、b兩點(diǎn)之間存在電壓Uab.進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表：電流磁感應(yīng)強(qiáng)度電壓UabIBUI2B2UI3B3U2IB2U3IB3U由表中結(jié)果可知電壓Uab()A與電流無關(guān)B與磁感應(yīng)強(qiáng)度無關(guān)C與電流可能成正比D與磁感應(yīng)強(qiáng)度可能成反比答案C解析由表中前三組數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電流不變時(shí)，電壓Uab與磁感應(yīng)強(qiáng)度B可能成正比；由后兩組數(shù)據(jù)可知，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度不變時(shí)，電壓Uab與電流I可能成正比，故C正確6如圖4所示，兩根相互平行的長直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流I1和I2，有I1>I2；a、b、c、d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點(diǎn)，且a、b、c與兩導(dǎo)線共面；b點(diǎn)在兩導(dǎo)線之間，b、d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的點(diǎn)是()圖4Aa點(diǎn) Bb點(diǎn) Cc點(diǎn) Dd點(diǎn)答案C解析要使某點(diǎn)合磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，必有I1和I2形成的兩個(gè)磁場在該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向，只有c點(diǎn)有可能，選C.7如圖5所示的電路中，電池相同，當(dāng)開關(guān)S分別置于A、B兩處時(shí)，導(dǎo)線MM與NN之間的安培力的大小分別為FA、FB，可判斷這兩段導(dǎo)線()圖5A相互吸引，F(xiàn)A>FBB相互排斥，F(xiàn)A>FBC相互吸引，F(xiàn)A<FBD相互排斥，F(xiàn)A<FB答案D解析開關(guān)接A時(shí)導(dǎo)線中的電流小于接B時(shí)導(dǎo)線中的電流，故FA<FB.兩種情況下兩段導(dǎo)線中均為反向電流，故相互排斥選項(xiàng)D正確8(2016湖州調(diào)研)如圖6，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直線段ab、bc和cd的長度均為L，且abcbcd135.流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示導(dǎo)線段abcd所受到的磁場的作用力的合力()圖6A方向沿紙面向上，大小為(1)ILBB方向沿紙面向上，大小為(1)ILBC方向沿紙面向下，大小為(1)ILBD方向沿紙面向下，大小為(1)ILB答案A解析導(dǎo)線所受合力F合ILB2BILsin 45(1)ILB，方向沿紙面向上9(多選)圖7中裝置可演示磁場對通電導(dǎo)線的作用電磁鐵上、下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌，L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬桿當(dāng)電磁鐵線圈兩端a、b及導(dǎo)軌兩端e、f分別接到兩個(gè)不同的直流電源上時(shí)，L便在導(dǎo)軌上滑動(dòng)下列說法正確的是()圖7A若a接正極，b接負(fù)極，e接正極，f接負(fù)極，則L向右滑動(dòng)B若a接正極，b接負(fù)極，e接負(fù)極，f接正極，則L向右滑動(dòng)C若a接負(fù)極，b接正極，e接正極，f接負(fù)極，則L向左滑動(dòng)D若a接負(fù)極，b接正極，e接負(fù)極，f接正極，則L向左滑動(dòng)答案BD解析若a接正極，b接負(fù)極，電磁鐵磁極間磁場方向向上，e接正極，f接負(fù)極，由左手定則判定金屬桿所受安培力向左，則L向左滑動(dòng)，A選項(xiàng)錯(cuò)誤，同理判定B、D選項(xiàng)正確，C選項(xiàng)錯(cuò)誤10通電矩形導(dǎo)線框abcd與無限長通電直導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi)，電流方向如圖8所示，ad邊與MN平行，關(guān)于MN中電流產(chǎn)生的磁場對線框的作用，下列敘述中正確的是()圖8A線框有兩條邊受到的安培力方向相同B線框有兩條邊受到的安培力大小相同C整個(gè)線框有向里收縮的趨勢D若導(dǎo)線MN向左微移，各邊受力將變小，但合力不變答案B解析由直線電流產(chǎn)生磁場的特點(diǎn)可知，與導(dǎo)線距離相等的位置磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，因此ab邊與cd邊受到的安培力大小相等，B對；由安培定則知MN中電流在導(dǎo)線框處產(chǎn)生的磁場垂直紙面向里，由左手定則可判定ab邊受力方向向下，cd邊受力方向向上，ad邊受力方向向左，bc邊受力方向向右，但ad邊受到的力大于bc邊受到的力，整個(gè)線框有向外擴(kuò)張的趨勢，A、C錯(cuò)；若MN向左微移，則線框各邊所在處磁場均減弱，故各邊受力均變小，但ad邊所在處減弱更多，故線框所受向左的合力變小，D錯(cuò)11(2016寧波模擬)如圖9所示，金屬棒MN兩端由等長的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，金屬棒中通以由M向N的電流，平衡時(shí)兩懸線與豎直方向夾角均為.如果僅改變下列某一個(gè)條件，角的相應(yīng)變化情況是()圖9A金屬棒中的電流變大，角變大B兩懸線等長變短，角變小C金屬棒質(zhì)量變大，角變大D磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，角變小答案A解析選金屬棒MN為研究對象，其受力情況如圖所示根據(jù)平衡條件及三角形知識(shí)可得tan ，所以當(dāng)金屬棒中的電流I、磁感應(yīng)強(qiáng)度B變大時(shí)，角變大，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；當(dāng)金屬棒質(zhì)量m變大時(shí)，角變小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；角的大小與懸線長短無關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤12質(zhì)量為m、長為L的直導(dǎo)體棒放置于四分之一光滑圓弧軌道上，整個(gè)裝置處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，直導(dǎo)體棒中通有恒定電流，平衡時(shí)導(dǎo)體棒與圓弧圓心的連線與豎直方向成60角，其截面圖如圖10所示則下列關(guān)于導(dǎo)體棒中的電流分析正確的是()圖10A導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向外，大小為B導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向外，大小為C導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向里，大小為D導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向里，大小為答案C解析導(dǎo)體棒受到豎直向下的重力、斜向上的彈力，要使導(dǎo)體棒平衡，應(yīng)受水平向右的安培力，重力和安培力的合力大小與彈力大小相等、方向相反，由平衡條件有tan 60，得導(dǎo)體棒中電流大小I，再由左手定則可知，導(dǎo)體棒中電流的方向應(yīng)垂直紙面向里，故只有選項(xiàng)C正確13(多選)如圖11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t0時(shí)刻起，棒上通以如圖乙所示的持續(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较騽t金屬棒()圖11A一直向右移動(dòng)B速度隨時(shí)間周期性變化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)做正功答案ABC解析根據(jù)左手定則知金屬棒在0內(nèi)所受安培力向右，大小恒定，故金屬棒向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，在T內(nèi)金屬棒所受安培力與0內(nèi)大小相等、方向相反，金屬棒向右做勻減速運(yùn)動(dòng)，一個(gè)周期結(jié)束時(shí)金屬棒速度恰好為零，以后始終向右重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、B、C正確；在0時(shí)間內(nèi)，安培力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同，安培力做正功，在T時(shí)間內(nèi)，安培力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，安培力做負(fù)功，在一個(gè)周期內(nèi)，安培力所做的總功為零，選項(xiàng)D錯(cuò)誤14如圖12所示，PQ和MN為水平平行放置的金屬導(dǎo)軌，相距L1 m導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m0.2 kg，棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)定滑輪與一物體相連(繩與棒垂直)，物體的質(zhì)量為M0.3 kg.導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5(g取10 m/s2)，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 T，方向豎直向下，為了使物體勻速上升，應(yīng)在棒中通入多大的電流？方向如何？圖12答案2 A由a指向b解析對導(dǎo)體棒ab 受力分析，由平衡條件得，豎直方向FNmg，水平方向BILFfMg0，又FfFN，聯(lián)立解得I2 A，由左手定則知電流方向由a指向b.15如圖13所示，在傾角30的斜面上，固定一寬L0.25 m的平行金屬導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上端接入電源和滑動(dòng)變阻器R.電源電動(dòng)勢E12 V，內(nèi)阻r1 ，一質(zhì)量m20 g的金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并接觸良好整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.80 T、方向垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場中(導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計(jì))金屬導(dǎo)軌是光滑的，取g10 m/s2，要使金屬棒在導(dǎo)軌上保持靜止，求：圖13(1)金屬棒所受到的安培力的大小(2)通過金屬棒的電流的大小(3)滑動(dòng)變阻器R接入電路中的阻值答案(1)0.1 N(2)0.5 A(3)23 解析(1)金屬棒靜止在金屬導(dǎo)軌上受力平衡，如圖所示F安mgsin 30，代入數(shù)據(jù)得F安0.1 N.(2)由F安BIL得I0.5 A.(3)設(shè)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為R0，根據(jù)閉合電路歐姆定律得：EI(R0r)解得R0r23 .