（通用版）2021版高考物理大一轮复习 第8章 恒定电流 实验11 练习使用多用电表教学案.doc

实验十一练习使用多用电表1实验目的(1)了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法。(2)会使用多用电表测电压、电流及电阻。(3)会用多用电表探索黑箱中的电学元件。2实验原理(1)欧姆表内部电路简化如图所示。(2)根据闭合电路欧姆定律：当红、黑表笔短接时，ig；当被测电阻rx接在红、黑表笔两端时，i；当i中ig时，中值电阻r中rgrr。3实验器材多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个。4实验步骤(1)观察：观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程。(2)机械调零：检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置。若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零。(3)将红、黑表笔分别插入“”“”插孔。(4)测量小灯泡的电压和电流。按如图甲所示的电路图连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小灯泡两端的电压。甲乙按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流。(5)测量定值电阻根据被测电阻的估计阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度，若不指在欧姆表的“0”刻度，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处；将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数；读出指针在刻度盘上所指的数值，用读数乘以所选挡位的倍率，即得测量结果；测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“off”挡。5误差分析(1)偶然误差估读时易带来误差。表头指针偏转过大或过小都会使误差增大。(2)系统误差电池用旧后，电动势会减小，内阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换电池。测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电压值均小于真实值。6注意事项(1)使用前要机械调零。(2)两表笔在使用时，电流总是“红入”“黑出”。(3)测电阻时指针指中值附近较准，否则换挡。每换一挡必须重新欧姆调零。读出示数要乘以倍率。(4)使用完毕，选择开关置于“off”挡或交流电压最高挡，长期不用应取出电池。 多用电表的使用和读数1多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程或倍率。2外形如图所示：上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部分为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程。3多用电表面板上还有：欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“”插孔，黑表笔插入“”插孔)。4读数(1)测电阻时，电阻值等于指针的示数与倍率的乘积。指针示数的读数一般读两位有效数字。(2)测电压和电流时，如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.01等，读数时应读到最小刻度的下一位；若表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可。题组训练1如图甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20 的电阻，测量步骤如下：甲乙(1)调节_，使电表指针停在_(选填“电阻”或“电流”)的“0”刻线。(2)将选择开关旋转到“”挡的_(选填“1”“10”“100”或“1 k”)位置。(3)将红、黑表笔分别插入“”“”插孔，并将两表笔短接，调节_，使电表指针对准_(选填“电阻”或“电流”)的“0”刻线。(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表指针读数如图乙所示，该电阻的阻值为_ 。(5)测量完毕，将选择开关旋转到“off”位置。解析使用多用电表欧姆挡，先机械调零。 中值电阻为15 ，测量20 的电阻时，要使用“1”的倍率，然后进行欧姆调零；由刻度盘和倍率可知，测量电阻的阻值为19 。答案(1)指针定位螺丝电流(2)1(3)欧姆调零旋钮电阻(4)192(2019西城区月考)如图所示为多用电表的刻度盘。若选用倍率为“100”的欧姆挡测电阻时，表针如图所示，则：(1)所测电阻的阻值为_；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0104 的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是_(选填“10”“100”或“1 k”)。(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50 ma的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为_ma；当选用量程为250 ma的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为_ma。(3)当选用量程为10 v的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为_v。解析(1)欧姆表读数：对应最上一行刻度值为15，倍率为“100”，读数为1.5103 ；测2.0104 电阻时应选“1 k”的欧姆挡。(2)选用量程为50 ma直流电流挡，则每一大格表示10 ma，每一小格表示1 ma，测量的精确度为1 ma，应估读到0.1 ma(此时为1/10估读)，指针对应的读数为30.7 ma；选择量程为250 ma的电流挡，则每一大格表示50 ma，每一小格表示5 ma，测量的精确度为5 ma，应估读到1 ma(此时为1/5估读)，指针对应的读数为153 ma。(3)选择10 v电压挡，则每一大格表示2 v，每一小格表示0.2 v，测量的精确度为0.2 v，应估读到0.1 v(此时应为1/2估读)，指针对应的读数为6.1 v。答案(1)1.51031 k(2)30.7(30.530.9都正确)153(152154都正确)(3)6.1 用多用电表检测电路故障1电流挡检测：将多用电表串联在电路中，若示数为零，说明与电流表串联的部分电路断路。2电压挡检测：将多用电表与部分电路并联，若示数为零，说明该部分电路完好。若示数等于电动势，说明该部分电路中有断点。3欧姆挡检测：将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若电阻无穷大说明此元件断路。题组训练1某照明电路出现故障，其电路如图甲所示，该电路用标称值12 v的蓄电池为电源，导线及其接触完好，维修人员使用已调好的多用电表直流50 v挡检测故障，他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点。甲(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图乙所示，读数为_ v，说明_正常(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)。乙(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用电表指示仍然和图乙相同，可判定发生故障的器件是_(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)。解析(1)50 v量程的直流电压表，最小刻度为1 v，要估读到下一位，所以读数为11.3 v；电压表的读数接近电源的电动势，说明蓄电池正常。(2)红表笔接b点，断开开关时，指针不偏转说明电路是断路，闭合开关后，多用表指示仍然和图乙相同可判断出是小灯断路。答案(1)11.3蓄电池(2)小灯2如图是某同学连接的实验电路实物图。若l1、l2灯都不亮，他采用下列两种方法进行故障检查：(1)应用多用电表的直流电压挡进行检查，那么选择开关应置于的量程是()a02.5 vb010 vc050 vd0250 v(2)该同学的测试结果如表1所示，在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触_(填“a”或“b”)。根据测试结果，可以判定故障是()a灯l1短路b灯l2短路ccd段断路ddf段断路表1测试点a、bc、dd、f电压表示数情况有示数无示数有示数(3)将开关断开，再选择欧姆挡测试，测试结果如表2所示，那么进一步检查出的故障是()a灯l1断路b灯l2断路c灯l1、灯l2都断路dde段断路表2测试点c、dd、ee、f指针偏转情况解析(1)四节干电池的总电动势为6 v，应用多用电表的直流电压的10 v挡测量，故选b。(2)在测试a、b间直流电压时，因为电流必须从多用电表正接线柱流入，所以红表笔应当接触a。a项，若灯l1短路，l1灯不亮，而l2灯亮，与题不符，故a错误；b项，若灯l2短路，l2灯不亮，而l1灯亮，与题不符，故b错误；c项，cd段断路，则d、f间没有电压，无示数，故c错误；d项，df段断路时，电路中无电流，两灯泡都不亮，a、b和d、f间有电压，c、d间无电压，与题相符，故d正确。(3)欧姆表的刻度无穷大在左端，0刻度在右端，电路断路时，其电阻为无穷大。根据欧姆表的读数可知，d、e间电阻无穷大，说明d、e间导线断路，故d正确。答案(1)b(2)ad(3)d 用多用电表探索黑箱内的电学元件1晶体二极管是由半导体材料制成的，它有两个极，即正极和负极，它的符号如图甲所示。甲乙丙2晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向)。当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通，如图乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止，如图丙所示。3将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接“正”极，红表笔接“负”极时，电阻示数较小，反之电阻示数很大，由此可判断出二极管的正、负极。题组训练1如图所示，已知黑箱外有a、b、c三只接线柱，黑箱内有一只定值电阻和一个二极管，它们的两端都直接接在接线柱上。用多用电表依次测三只接线柱间的阻值，结果如下表所示。请画出黑箱内的电路结构。红表笔aabccb黑表笔bccbaa阻值/100150502 0002 100100解析先由二极管反向截止的性质分析，由表可知，接b、c和c、b时测量结果不同，故在b、c间一定有二极管存在；同理可知在a、c间也有二极管存在，并且a、c间的正向电阻大于b、c之间，说明a、c间包含电阻；而接a、b和b、a时电阻不变，故说明a、b间只有电阻，b、c间接二极管。所以黑箱内的结构如图所示。答案见解析图2如图所示，在黑箱内有一由四个阻值相同的电阻构成的串、并联电路，黑箱面板上有三个接线柱1、2和3。(1)在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线处，应先调整图中多用电表的_(选填“a”“b”或“c”)。(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱内任意两接点间是否存在电源时，要一表笔接某一点(如1)，另一表笔应_(选填“短暂”或“持续”)接另一点(如2)，同时观察指针偏转情况。(3)在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至“1”挡，调节好多用电表，测量各接点间的阻值，测量结果如表所示：两表笔接的接点多用电表的示数1、21.0 2、31.5 1、32.5 在虚线框中画出黑箱中的电阻连接方式。(4)如果将1、3接线柱用导线连接起来，1、2接线柱之间的电阻为_。解析(1)多用电表使用前应进行机械调零，机械调零部件为a。(2)使用多用电表测量电压时，为保证电表不被损坏，往往要进行试触，即让两表笔进行短暂接触，观察指针偏转情况，若持续接触则有可能损坏电表。(3)根据已知1、2间电阻为1.0 ，2、3间电阻为1.5 ，1、3间电阻为2.5 ，可画出电阻的连接方式如图甲所示。甲(4)若将1、3用导线连接起来，则等效电路图如图乙所示，则 0.6 。乙答案(1)a(2)短暂(3)见解析图甲(4)0.6 欧姆表的改装、原理1构造：如图所示，欧姆表由电流表g、电池、调零电阻r和红、黑表笔组成。甲乙丙欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联。外部：接被测电阻rx。全电路电阻r总rgrrrx。2工作原理：闭合电路欧姆定律i。3刻度的标定：红、黑表笔短接(被测电阻rx0)时，调节调零电阻r，使iig，电流表的指针达到满偏，这一过程叫欧姆调零。(1)当iig时，rx0，在满偏电流ig处标为“0”。(图甲)(2)当i0时，rx，在i0处标为“”。(图乙)(3)当i时，rxrgrr，此电阻值等于欧姆表的内阻值，rx叫中值电阻。题组训练1如图是一个多用表欧姆挡内部电路示意图。电流表满偏电流0.5 ma、内阻10 ；电池电动势1.5 v、内阻1 ；变阻器r0阻值05 000 。(1)该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5 v刻度的，当电池的电动势下降到1.45 v、内阻增大到4 时仍可调零。调零后r0阻值将变_(选填“大”或“小”)；若测得某电阻阻值为300 ，则这个电阻的真实值是_ 。(2)该欧姆表换了一个电动势为1.5 v，内阻为10 的电池，调零后测量某电阻的阻值，其测量结果_(选填“偏大”“偏小”或“准确”)。解析(1)由闭合电路欧姆定律：ig得：r0rgr，因为式中e变小，r变大，故r0将减小；因为该欧姆表的刻度是按电池电动势为e1.5 v刻度的。测得某电阻阻值为300 时，电流表中的电流i，其中r，当电池电动势下降到e1.45 v时，此时欧姆表的内阻r，由闭合电路的欧姆定律得i，解得真实值r290 。(2)该欧姆表换了一个电动势为1.5 v，内阻为10 的电池，调零后测量某电阻的阻值的测量结果准确，因为电源的内阻的变化，可以通过调零电阻的阻值的变化来抵消。答案(1)小290(2)准确2某课外兴趣小组利用图甲所示电路测量多用电表内电池的电动势和欧姆挡“1”挡内部电路的总电阻。使用的器材有：多用电表；电流表(量程200 ma，内阻为几欧)；滑动变阻器(最大阻值30 )；导线若干。甲乙丙回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到欧姆挡“1”挡，再将红表笔和黑表笔_，调零点。(2)将图甲中多用电表的黑表笔和_(填“1”或“2”)端相连，红表笔和另一端相连。(3)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电流表的读数分别为5.0 和150.0 ma。从测量数据可知，电流表的内阻为_ 。(4)将滑动变阻器滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图乙所示，这时电流表的示数如图丙所示。多用电表和电流表的读数分别为_ 和_ ma。(5)多用电表欧姆挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图所示。根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为_ v，欧姆挡“1”挡内部电路的总电阻为_ 。(结果保留2位有效数字)解析(1)使用多用电表测电阻前，应首先将红、黑表笔短接进行欧姆调零。(2)多用电表电流为“红进黑出”，图甲中外电路电流由2到1，所以黑表笔应连2端。(3)当滑动变阻器接入电路的阻值为零时，多用电表所测电阻为外电路电阻，即电流表内阻，所以电流表内阻为5.0 。(4)根据表盘上最上面的刻度线读数可知，结果为101 10 ，由图丙知电流表读数为128 ma。(5)由闭合电路欧姆定律得ei1(rar内)，ei2(r外r内)，代入数据解得e4.4 v，r内24 。答案(1)短接(2)2(3)5.0(4)10128(5)4.424高考导航考点内容要求高考(全国卷)三年命题情况对照分析201720182019命题分析磁场、磁感应强度、磁感线卷t16：带电粒子在复合场中的运动卷t19：磁场的叠加，磁场对电流的作用卷t18：带电粒子在匀强磁场中的圆周运动卷t18：磁场的叠加卷t24：带电粒子在复合场中的运动卷t25：带电粒子在组合场中的运动卷t20：磁场的叠加卷t25：带电粒子在组合场中的运动卷t24：带电粒子在组合场中的运动卷t17：磁场及其对电流的作用卷t17：磁场对运动电荷的作用卷t18：磁场对运动电荷的作用卷t17：带电粒子在匀强磁场中的运动卷t24：带电粒子在复合场中的运动1.高考对本章内容考查命题频率极高，常以选择题和计算题两种形式命题。2选择题一般考查磁场的基础知识和基本规律，难度不大；计算题主要是考查安培力、带电粒子在磁场中的运动与力学、电学、能量知识的综合应用，难度较大，较多的是高考的压轴题。通电直导线和通电线圈周围磁场的方向安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力洛伦兹力、洛伦兹力的方向洛伦兹力的公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器说明：(1)安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形。(2)洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形。核心素养物理观念：磁场、磁感应强度、磁感线、安培力、洛伦兹力(如2019卷t17)。科学思维：左手定则、安培定则、右手定则、“电流元法”、“比值定义法”、“图象法”、“控制变量法”、“临界法”(如2019卷t17)。科学探究：探究影响磁感应强度的因素。科学态度与责任：磁与现代科技应用。考点内容要求高考(全国卷)三年命题情况对照分析2017磁场、磁感应强度、磁感线卷t16：带电粒子在复合场中的运动卷t19：磁场的叠加，磁场对电流的作用卷t18：带电粒子在匀强磁场中的圆周运动卷t18：磁场的叠加卷t24：带电粒子在复合场中的运动通电直导线和通电线圈周围磁场的方向安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力洛伦兹力、洛伦兹力的方向洛伦兹力的公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器说明：(1)安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形。(2)洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形。考点内容要求高考(全国卷)三年命题情况对照分析2018磁场、磁感应强度、磁感线卷t25：带电粒子在组合场中的运动卷t20：磁场的叠加卷t25：带电粒子在组合场中的运动卷t24：带电粒子在组合场中的运动通电直导线和通电线圈周围磁场的方向安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力洛伦兹力、洛伦兹力的方向洛伦兹力的公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器说明：(1)安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形。(2)洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形。考点内容要求高考(全国卷)三年命题情况对照分析2019磁场、磁感应强度、磁感线卷t17：磁场及其对电流的作用卷t17：磁场对运动电荷的作用卷t18：磁场对运动电荷的作用卷t17：带电粒子在匀强磁场中的运动卷t24：带电粒子在复合场中的运动通电直导线和通电线圈周围磁场的方向安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力洛伦兹力、洛伦兹力的方向洛伦兹力的公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器说明：(1)安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形。(2)洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形。考点内容要求高考(全国卷)三年命题情况对照分析命题分析磁场、磁感应强度、磁感线1.高考对本章内容考查命题频率极高，常以选择题和计算题两种形式命题。2选择题一般考查磁场的基础知识和基本规律，难度不大；计算题主要是考查安培力、带电粒子在磁场中的运动与力学、电学、能量知识的综合应用，难度较大，较多的是高考的压轴题。通电直导线和通电线圈周围磁场的方向安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力洛伦兹力、洛伦兹力的方向洛伦兹力的公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器说明：(1)安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形。(2)洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形。核心素养物理观念：磁场、磁感应强度、磁感线、安培力、洛伦兹力(如2019卷t17)。科学思维：左手定则、安培定则、右手定则、“电流元法”、“比值定义法”、“图象法”、“控制变量法”、“临界法”(如2019卷t17)。科学探究：探究影响磁感应强度的因素。科学态度与责任：磁与现代科技应用。第1节磁场的描述磁场对电流的作用一、磁场、磁感应强度1磁场(1)基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。(2)方向：小磁针的n极所受磁场力的方向。2磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的强弱和方向。(2)大小：b(通电导线垂直于磁场)。(3)方向：小磁针静止时n极的指向。(4)单位：特斯拉(t)。3匀强磁场(1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场。(2)特点：疏密程度相同、方向相同的平行直线。4地磁场(1)地磁的n极在地理南极附近，s极在地理北极附近，磁感线分布如图所示。(2)在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平向北。5磁场的叠加磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解。二、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向1磁感线及特点(1)磁感线：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。(2)特点磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱。磁感线是闭合曲线，没有起点和终点。磁感线是假想的曲线，客观上不存在。2电流的磁场通电直导线通电螺线管环形电流安培定则三、安培力及其方向1安培力的大小(1)磁场和电流垂直时：fbil。(2)磁场和电流平行时：f0。2安培力的方向左手定则判断：(1)伸出左手，让拇指与其余四指垂直，并且都在同一个平面内。(2)让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流方向。(3)拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。1思考辨析(正确的画“”，错误的画“”)(1)磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该点的试探电流元的情况无关。()(2)小磁针n极所指的方向就是该处磁场的方向。()(3)在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强。()(4)将通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零。()(5)1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流的磁效应。()(6)安培力可能做正功，也可能做负功。()2(粤教版选修31p84t1)把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用。关于安培力的方向，下列说法中正确的是()a安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同b安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直c安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直d安培力的方向一定跟电流方向垂直，也一定跟磁感应强度方向垂直d根据左手定则可知，安培力的方向一定跟电流方向垂直，也一定跟磁感应强度方向垂直，故d正确。3(教科版选修31p83t3)(多选)如图为通电螺线管。a为螺线管外一点，b、c两点在螺线管的垂直平分线上，则下列说法正确的是()a磁感线最密处为a处，最疏处为b处b磁感线最密处为b处，最疏处为c处c小磁针在b处和a处n极都指向左方d小磁针在b处和c处n极都指向右方bc根据安培定则可知，a、b两处磁场方向向左，c处磁场方向向右；根据通电螺线管周围的磁感线分布情况可知，b处磁感线最密，c处磁感线最疏。4(人教版选修31p83“演示”实验改编)如图是“探究影响通电导体在磁场中受力的因素”的实验示意图。三块相同的蹄形磁铁并列放置在水平桌面上，导体棒用图中1、2、3、4轻而柔软的细导线悬挂起来，它们之中的任意两根与导体棒和电源构成回路。认为导体棒所在位置附近为匀强磁场，最初导线1、4接在直流电源上，电源没有在图中画出。关于接通电源时可能出现的实验现象，下列叙述正确的是()a改变电流方向同时改变磁场方向，导体棒摆动方向将会改变b仅改变电流方向或者仅改变磁场方向，导体棒摆动方向一定改变c增大电流同时改变接入导体棒上的细导线，接通电源时，导体棒摆动幅度一定增大d仅拿掉中间的磁铁，导体棒摆动幅度不变答案b 安培定则的应用和磁场的叠加依题组训练1(多选)下列说法正确的是()a磁场中某点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时，受到的磁场力f与该导线的长度l、通过的电流i的乘积的比值b，即磁场中某点的磁感应强度b通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零c磁感应强度b只是定义式，它的大小取决于场源及磁场中的位置，与f、i、l以及通电导线在磁场中的方向无关d磁场是客观存在的cda项考查的是磁感应强度的定义，只有当通电导线与磁场方向垂直时才有b，a错误；b项中，当通电导线与磁场平行时，不受磁场力，此时，磁感应强度不为零，b错误；c选项中，b是定义式，磁场强弱取决于场源及磁场中的位置，c正确；磁场与电场一样，都是客观存在的，d正确。2关于磁感线的描述，下列说法中正确的是()a磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致b磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的c两条磁感线的空隙处一定不存在磁场d两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交a磁感线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向，即小磁针静止时北极所指的方向，a正确；磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一簇有方向的闭合曲线，实际上并不存在，细铁屑可以显示出其形状，但那并不是磁感线，b错误；磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线是假想的、人为画出的曲线，两条磁感线的空隙处也存在磁场，c错误；在磁铁外部磁感线从n极到s极，在内部从s极到n极，磁感线不相交，所以d错误。3.如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是()aa、b、c的n极都向纸里转bb的n极向纸外转，而a、c的n极向纸里转cb、c的n极都向纸里转，而a的n极向纸外转db的n极向纸里转，而a、c的n极向纸外转b由于圆环带负电荷，故当圆环沿顺时针方向转动时，等效电流的方向为逆时针，由安培定则可判断环内磁场方向垂直纸面向外，环外磁场方向垂直纸面向内，磁场中某点的磁场方向即是放在该点的小磁针静止时n极的指向，所以小磁针b的n极向纸外转，a、c的n极向纸里转，故b正确。4(多选)(2018全国卷)如图所示，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线l1、l2，l1中的电流方向向左，l2中的电流方向向上；l1的正上方有a、b两点，它们相对于l2对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为b0，方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为b0和b0，方向也垂直于纸面向外。则()a流经l1的电流在b点产生的磁感应强度大小为b0b流经l1的电流在a点产生的磁感应强度大小为b0c流经l2的电流在b点产生的磁感应强度大小为b0d流经l2的电流在a点产生的磁感应强度大小为b0ac由对称性可知，流经l1的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小相等且方向相同，设为b1，流经l2的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小相等但方向相反，设其大小为b2，由磁场叠加原理有b0b1b2b0，b0b1b2b0，联立解得b1b0，b2b0，所以a、c正确。1安培定则的应用在运用安培定则判定直线电流和环形电流及通电螺线管的磁场时应分清“因”和“果”。原因(电流方向)结果(磁场方向)直线电流的磁场大拇指四指环形电流及通电螺线管的磁场四指大拇指2磁场叠加问题的解题思路(1)确定磁场场源，如通电导线。(2)定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向。如图所示为m、n在c点产生的磁场bm、bn。(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场b。 安培力大小和方向讲典例示法1安培力大小：filbsin (1)当ib时，fbil。(2)当ib时，f0。注意：当导线弯曲时，l是导线两端的有效直线长度(如图所示)。对于任意形状的闭合线圈，其有效长度均为零，所以通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零。2安培力方向：用左手定则判断，注意安培力既垂直于b，也垂直于i，即垂直于b与i决定的平面。典例示法(多选)如图所示，空间中有一斜向右下方、与水平方向成角的匀强磁场，磁感应强度为b，一绝缘竖直挡板ac垂直于纸面所在的平面竖直放置，一根通有垂直纸面向外的电流的水平金属杆，紧贴挡板上的o点处于静止状态。下列说法正确的是()a若挡板ac表面光滑，略减小杆中电流，杆可能仍然静止于o点b若挡板ac表面光滑，略增大杆中电流，要使杆仍然静止，可将挡板绕过o点垂直纸面的轴逆时针转动一定角度c若挡板ac表面粗糙，略增大杆中电流，杆可能仍然静止，且杆所受的静摩擦力一定增大d若挡板ac表面粗糙，略减小杆中电流，杆可能仍然静止，且杆所受的静摩擦力方向可能竖直向上甲乙bd若挡板ac表面光滑，则杆受重力g、支持力n和安培力f的作用而静止，如图甲所示，根据平衡条件有fcos g，而fbil，得bilcos g，当略减小杆中电流i时，有bilcos bilcos ，杆是否受静摩擦力f？方向如何？略增大i时，f如何变化？提示：受静摩擦力，竖直向上，i增大时，f减小，可减为零。【拓展2】若gbilcos ，杆是否受静摩擦力f？略增大或减少i时，f如何变化？ 提示：不受静摩擦力，i增大时，f竖直向下增大，i减小时，f竖直向上增大。【拓展3】若gbilcos ，杆是否受静摩擦力f？方向如何？若减小i时，f如何变化？提示：受静摩擦力，竖直向下，i减小时，f减小，可减为零。【拓展4】若金属杆随粗糙挡板一起水平向左做匀加速直线运动，挡板保持竖直，其他条件均不变，则与挡板静止时相比较，杆受的安培力、支持力、摩擦力如何变化？提示：安培力不变，支持力变大，摩擦力不变。(1)安培力作用下的平衡问题与力学中的平衡问题分析方法是相同的，只不过多了安培力，解题的关键仍是受力分析。(2)视图转换：对于安培力作用下的力学问题，线框的受力边及金属棒的受力往往分布在三维空间的不同方向上，这时应利用俯视图、剖面图或侧视图等，变立体图为二维平面图。(3)在剖面图中，线框的受力边及金属棒可用小圆圈代替，垂直剖面方向的电流可用“”或“”表示，垂直剖面方向的磁场可用“”或“”表示，但垂直剖面方向的力不能用“”或“”表示。跟进训练安培力的大小和方向1如图所示，一个边长为l的正方形金属框竖直放置，各边电阻相同，金属框放置在磁感应强度大小为b、方向垂直金属框平面向里的匀强磁场中。若a、b两端与导线相连，由a到b通以如图所示方向的电流(由a点流入，从b点流出)，流过ab边的电流为i，则金属框受到的安培力大小和方向分别为()a2bil，竖直向下bbil，竖直向上cbil，竖直向上dbil，竖直向下b由题图可知，电流由a点流入，从b点流出，则有ab和adcb的电流，而adcb的电流产生的安培力可等效成dc边受到的安培力，由于流过ab边电流为i，根据电路并联特点，流过dc边的电流为i，因此金属框受到的合安培力为bil，根据左手定则，方向竖直向上，故b正确，a、c、d错误。2(2019江西红色七校联考)如图所示，三根通电长直导线p、q、r互相平行，垂直纸面放置，其间距均为a，电流均为i，方向垂直纸面向里(已知在电流为i的长直导线产生的磁场中，距导线r处的磁感应强度b，其中k为常数)。某时刻有一电子(质量为m、电荷量为e)正好经过原点o，速度大小为v，方向沿y轴正方向，则电子此时所受磁场力为()a方向垂直纸面向里，大小为b方向指向x轴正方向，大小为c方向垂直纸面向里，大小为d方向指向x轴正方向，大小为ap、q两根导线距o点的距离相等，在o点产生的磁感应强度方向相反、大小相等，合磁感应强度为零，所以o点磁感应强度等于r在o点产生的磁感应强度，根据安培定则，可知其方向沿x轴负方向，roa，磁感应强度的大小b，根据左手定则，洛伦兹力方向垂直纸面向里，大小为fevb，故a项正确。安培力作用下的平衡问题3如图所示，一劲度系数为k的轻质弹簧，下面挂有匝数为n的矩形线框abcd，bc边长为l，线框的下半部分处在匀强磁场中，磁感应强度大小为b，方向与线框平面垂直(在图中垂直于纸面向里)，线框中通以电流i，方向如图所示，开始时线框处于平衡状态。令磁场反向，磁感应强度的大小仍为b，线框达到新的平衡，则在此过程中线框位移的大小x及方向是()ax，方向向上bx，方向向下cx，方向向上dx，方向向下b线框在磁场中受重力、安培力、弹簧弹力处于平衡状态，安培力为fnbil，且开始时方向向上，改变磁场方向后安培力方向向下，大小不变。设在磁场反向之前弹簧的伸长量为x，则磁场反向之后弹簧的伸长量为(xx)，由平衡条件知kxnbilmg及k(xx)nbilmg，联立解得x，且线框向下移动，b对。4如图所示，u形平行金属导轨与水平面成37角，金属杆ab横跨放在导轨上，其有效长度为0.5 m，质量为0.2 kg，与导轨间的动摩擦因数为0.1。空间存在竖直向上的磁感应强度为2 t的匀强磁场。要使ab杆在导轨上保持静止，则ab中的电流大小应在什么范围？(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)解析先画出金属杆受力的侧面图，由于安培力的大小与电流有关，因此改变电流的大小，可以改变安培力的大小，也可以使导线所受的摩擦力方向发生变化。由平衡条件可知，当电流较小时，导线所受的摩擦力方向沿斜面向上，如图甲所示。甲乙则mgsin (mgcos fsin )fcos 又fbi1l，得i11.21 a当电流较大时，导线所受的摩擦力方向沿斜面向下，如图乙所示。则mgsin (mgcos fsin )fcos 又fbi2l，i21.84 a所以1.21 ai1.84 a。答案1.21 ai1.84 a 安培力作用下导体运动情况的判断方法讲典例示法1判定导体运动情况的基本思路判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁感线分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向。2五种常用判定方法电流元法分割为电流元安培力方向整段导体所受合力方向运动方向特殊位置法在特殊位置安培力方向运动方向等效法环形电流小磁针，通电螺线管条形磁铁结论法同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向典例示法(一题多法)一个可以自由运动的线圈l1和一个固定的线圈l2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图所示。当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈l1将()a不动b顺时针转动c逆时针转动d在纸面内平动解析方法一(电流元法)把线圈l1沿水平转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数段直线电流元，电流元处在l2产生的磁场中，根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上，由左手定则可得，上半部分电流元所受安培力均指向纸外，下半部分电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈l1将顺时针转动。方法二(等效法)把线圈l1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流i2的中心，小磁针的n极应指向该点环形电流i2的磁场方向，由安培定则知i2产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而l1等效成小磁针后，转动前，n极指向纸内，因此小磁针的n极应由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈l1将顺时针转动。方法三(结论法)环形电流i1、i2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止。据此可得，从左向右看，线圈l1将顺时针转动。答案b判断磁场中导体运动趋势的两点注意(1)应用左手定则判定安培力方向时，磁感线穿入手心，大拇指一定要与磁感线方向垂直，四指与电流方向一致但不一定与磁感线方向垂直。(2)导体与导体之间、磁体与磁体之间、磁体与导体之间的作用力和其他作用力一样具有相互性，满足牛顿第三定律。跟进训练1(2019吉林省公主岭市调研)将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一块条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看()a圆环顺时针转动，靠近磁铁b圆环顺时针转动，远离磁铁c圆环逆时针转动，靠近磁铁d圆环逆时针转动，远离磁铁c该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针，n极在内，s极在外，根据同极相斥、异极相吸，c正确。2如图所示，一通电金属环固定在绝缘的水平面上，在其左端放置一可绕中点o自由转动且可在水平方向自由移动的竖直金属棒，中点o与金属环在同一水平面内，当在金属环与金属棒中通有图中所示方向的电流时，则()a金属棒始终静止不动b金属棒的上半部分向纸面外转，下半部分向纸面里转，同时靠近金属环c金属棒的上半部分向纸面里转，下半部分向纸面外转，同时靠近金属环d金属棒的上半部分向纸面里转，下半部分向纸面外转，同时远离金属环b由通电金属环产生的磁场特点可知，其在金属棒的上半部分产生有水平向左的磁场分量，由左手定则可判断金属棒上半部分受到方向垂直纸面向外的安培力，故向纸面外转；同理可判断金属棒的下半部分向纸面里转。当金属棒转动到平行水平面时，由同向电流相吸，反向电流相斥可知，金属棒在靠近金属环，b正确。3(多选)(2019湖北模拟)如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线中通以图示方向的电流时()a磁铁对桌面的压力增大b磁铁对桌面的压力减小c磁铁受到向右的摩擦力作用d磁铁受到向左的摩擦力作用bc根据条形磁体磁感线分布情况得到直线电流所在位置磁场方向(切线方向)，再根据左手定则判断安培力方向，如图所示；根据牛顿第三定律，电流对磁体的作用力向左上方，如图所示；根据平衡条件，可知通电后支持力变小，静摩擦力变大，故磁铁对桌面的压力变小；而静摩擦力向右，故选b、c。第2节磁场对运动电荷的作用一、洛伦兹力的大小和方向1定义：磁场对运动电荷的作用力。2大小(1)vb时，f0；(2)vb时，fqvb；(3)v与b的夹角为时，fqvbsin 。3方向(1)判定方法：左手定则掌心磁感线垂直穿入掌心；四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向；拇指指向洛伦兹力的方向。(2)方向特点：fb，fv，即f垂直于b和v决定的平面。4做功：洛伦兹力不做功。二、带电粒子在匀强磁场中的运动1若vb，带电粒子以入射速度v做