《步步高》2014高考物理（人教版通用）大一轮复习讲义【配套word版文档】第八章第1课时磁场的描述　磁场对电流的作用（19页含解析）

考点内容要求考纲解读 磁场 磁感应强度 磁感线 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 1 磁感应强度 磁感线 安 培力 洛伦兹力的理解及安培 定则和左手定则的运用 一般 以选择题的形式出现 2 安培力的大小计算 以及带 电粒子在磁场中做匀速圆周运 动的分析与计算 一般以计算 题的形式出现 3 带电粒子在分立场 混合场 中的运动问题仍是本章考查的 重点内容 极易成为试卷的压 轴题 第第 1 课时课时 磁场的描述磁场的描述 磁场对电流的作用磁场对电流的作用 考纲解读 1 知道磁感应强度的概念及定义式 并能理解与应用 2 会用安培定则判断电流周 围的磁场方向 3 会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题 图 1 1 对磁感应强度概念的理解 关于磁感应强度的说法正确的是 A 一小段通电导体放在磁场 A 处 受到的磁场力比 B 处的大 说明 A 处的磁感应强 度比 B 处的磁感应强度大 B 由 B 可知 某处的磁感应强度的大小与放入该处的通电导线所受磁场力 F 成正 F IL 比 与导线的 IL 成反比 C 一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用 则该处磁感应强度一定为零 D 小磁针 N 极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向 答案 D 解析 磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量 是磁场本身性质的反映 其大小 由磁场以及在磁场中的位置决定 与 F I L 都没有关系 B 只是磁感应强度的定 F IL 义式 同一通电导体受到的磁场力的大小由所在处 B 和放置的方式共同来决定 所以 A B C 都是错误的 磁感应强度的方向就是该处小磁针 N 极所受磁场力的方向 不 是通电导线的受力方向 所以 D 正确 2 对磁感线性质的理解 关于磁感线的性质和概念 下列说法中正确的是 A 磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向 B 铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线 C 磁感线总是从磁体的 N 极指向 S 极 D 磁场中任意两条磁感线均不相交 答案 AD 解析 磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同 A 对 利用碎铁屑在磁 场中被磁化的性质 可显示磁感线的形状 但它排成的曲线本身不是磁感线 磁感线 是假想曲线 B 错 磁感线在磁体外部由 N 极指向 S 极 但在内部却是由 S 极指向 N 极 即磁感线是闭合曲线 C 错 假设两条磁感线可以相交 过交点作曲线的切线 将有两个不同的方向 而同一点的磁场方向只能有一个 故任意两条磁感线均不相交 D 对 3 磁场对电流作用力的计算 如图 1 所示 一段导线 abcd 位于磁感应 强度大小为 B 的匀强磁场中 且与磁场方向 垂直于纸面向里 垂 直 线段 ab bc 和 cd 的长度均为 L 且 abc bcd 135 流经 导 线的电流为 I 方向如图中箭头所示 导线段 abcd 所受到的磁场的 作用力的合力 A 方向沿纸面向上 大小为 1 ILB 2 B 方向沿纸面向上 大小为 1 ILB 2 C 方向沿纸面向下 大小为 1 ILB 2 D 方向沿纸面向下 大小为 1 ILB 2 答案 A 解析 由左手定则及力的合成可知合力方向沿纸面向上 故知 C D 错误 再由安培力 公式 F BIL 可得合力大小为 1 ILB A 正确 2 图 2 4 对磁通量的理解和计算 2012 浙江杭州市高三检测 如图 2 所示 通电直导线右边有一 个矩形线框 线框平面与直导线共面 若使线框逐渐远离 平动 通电导线 则穿过线框 的磁通量将 A 逐渐增大 B 逐渐减小 C 保持不变 D 不能确定 答案 B 解析 离导线越远 电流产生的磁场越弱 穿过线圈的磁感线条数越少 磁通量逐渐减 小 故只有 B 正确 考点梳理 一 磁场 磁感应强度 1 磁场 1 基本特性 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 或自由小磁针静止时北极的指向 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 F IL 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 匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同的 方向相同的平行直线 4 磁通量 1 概念 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中 与磁场方向垂直的面积 S 与 B 的乘积 2 公式 BS 深化拓展 1 公式 BS 的适用条件 匀强磁场 磁感线的方向与平面垂直 即 B S 2 S 为有效面积 3 磁通量虽然是标量 却有正 负之分 4 磁通量与线圈的匝数无关 二 磁感线 通电导体周围磁场的分布 1 磁感线 在磁场中画出一些有方向的曲线 使曲线上各点的切线方向跟这点的磁场方向 一致 2 条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布 如图 3 所示 图 3 3 电流的磁场 直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场 特点 无磁极 非匀强 且距导线越远处磁 场越弱 与条形磁铁的磁场相似 管内为匀强磁场且磁场 最强 管外为非匀强磁 场 环形电流的两 侧是 N 极和 S 极 且离圆环中 心越远 磁场越弱 安培 定则 立体 图 横截 面图 4 磁感线的特点 1 磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向 2 磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱 在磁感线较密的地方磁场较强 在磁感线较疏 的地方磁场较弱 3 磁感线是闭合曲线 没有起点和终点 在磁体外部 从 N 极指向 S 极 在磁体内部 由 S 极指向 N 极 4 同一磁场的磁感线不中断 不相交 不相切 5 磁感线是假想的曲线 客观上不存在 三 安培力 安培力的方向 匀强磁场中的安培力 1 安培力的大小 1 磁场和电流垂直时 F BIL 2 磁场和电流平行时 F 0 2 安培力的方向 1 用左手定则判定 伸开左手 使拇指与其余四个手指垂直 并且都与手掌在同一个 平面内 让磁感线从掌心进入 并使四指指向电流的方向 这时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 2 安培力的方向特点 F B F I 即 F 垂直于 B 和 I 决定的平面 5 如图 4 所示 甲 乙是直线电流的磁场 丙 丁是环形电流的磁场 戊 己是通电螺线 管的磁场 试在各图中补画出电流方向或磁感线方向 图 4 答案 6 请画出在如图 5 所示的甲 乙 丙三种情况下 导线 ab 受到的安培力的方向 图 5 答案 画出甲 乙 丙三种情况的侧面图 利用左手定则判定出在甲 乙 丙三种情 况下 导线所受安培力的方向如图所示 方法提炼 1 用安培定则判断电流的磁场方向时 用的是右手 又叫右手螺旋定则 2 用左手定则判断安培力的方向 1 安培力总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面 但磁场方向和电流方向不一 定垂直 2 若已知 B I 方向 F 方向惟一确定 3 若只有 B 或 I 方向变为相反 则力 F 反向 若 B 与 I 同时反向 则力 F 方向不变 4 由于 F v 常根据 v 方向对物体进行受力分析 考点一 对磁感应强度的理解 1 磁感应强度是反映磁场性质的物理量 由磁场本身决定 是用比值法定义的 2 磁感应强度 B 与电场强度 E 的比较 对应名称 比较项目 磁感应强度 B电场强度 E 物理意义 描述磁场的力的性质的物理 量 描述电场的力的性质的物理 量 定义式 B 通电导线与 B 垂直 F IL E F q 大小决定 由磁场决定 与检验电流无 关 由电场决定 与检验电荷无 关 方向矢量 磁感线切线方向 小磁针 N 极受力方 向 矢量 电场线切线方向 放入该点的正电荷 受力方向 场的叠加 合磁感应强度等于各磁场的 磁感应强度的矢量和 合场强等于各个电场的场强 的矢量和 例 1 下列说法中正确的是 A 电荷在某处不受电场力的作用 则该处电场强度为零 B 一小段通电导线在某处不受磁场力作用 则该处磁感应强度一定为零 C 表征电场中某点电场的强弱 是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电 荷本身电荷量的比值 D 表征磁场中某点磁场的强弱 是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小 段导线长度和电流乘积的比值 解析 电场和磁场有一个明显的区别是 电场对放入其中的电荷有力的作用 磁场对通 电导线有力的作用的条件是磁场方向不能和电流方向平行 因此 A 对 B 错 同理根 图 6 据电场强度的定义式 E F q 可知 C 正确 而同样用比值定义法定义的磁感应强度则应 有明确的说明 即 B 中 I 和 B 的方向必须垂直 故 D 错 F IL 答案 AC 规律总结 1 电场强度的方向与电荷的受力方向相同或相反 而磁感应强度方向与电流元受安培 力方向垂直 满足左手定则 2 电荷在电场中一定会受到电场力的作用 如果电流方向与磁场方向平行 则电流在 磁场中不受安培力的作用 突破训练 1 关于磁感应强度 B 下列说法中正确的是 A 磁场中某点 B 的大小 跟放在该点的试探电流元的情况有关 B 磁场中某点 B 的方向 跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致 C 在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时 该点 B 值大小为零 D 在磁场中磁感线越密集的地方 磁感应强度越大 答案 D 解析 磁感应强度是磁场本身的属性 在磁场中某处的磁感应强度为一恒量 其大小 可由 B 计算 与试探电流元的 F I L 的情况无关 A 错 磁感应强度的方向规 F IL 定为小磁针 N 极受磁场力的方向 与放在该处的电流元受力方向垂直 B 错 当试探 电流元的方向与磁场方向平行时 电流元受磁场力虽为零 但磁感应强度却不为零 C 错 磁感线的疏密是根据磁场的强弱画出的 磁感线越密集的地方 磁感应强度越 大 磁感线越稀疏的地方 磁感应强度越小 故 D 正确 考点二 安培定则的应用和磁场的叠加 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的磁场时应分清 因 和 果 原因 电流方向 结果 磁场绕向 直线电流的磁场大拇指四指 环形电流的磁场四指大拇指 2 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 特别提醒 两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁 场在该处的磁感应强度叠加而成的 例 2 2012 全国 18 如图 6 所示 两根相互平行的长直导线过纸面 上的 M N 两点 且与纸面垂直 导线中通有大小相等 方向相反 的电流 a O b 在 M N 的连线上 O 为 MN 的中点 c d 位于 MN 的中垂线上 且 a b c d 到 O 点的距离均相等 关于以上几 点处的磁场 下列说法正确的是 A O 点处的磁感应强度为零 图 7 图 8 B a b 两点处的磁感应强度大小相等 方向相反 C c d 两点处的磁感应强度大小相等 方向相同 D a c 两点处磁感应强度的方向不同 解析 根据安培定则判断磁场方向 再结合矢量的合成知识求解 根据安培定则判断 两直线电流在 O 点产生的磁场方向均垂直于 MN 向下 O 点的磁感应强度不为零 故 A 选项错误 a b 两点的磁感应强度大小相等 方向相同 故 B 选项错误 根据对称 性 c d 两点处的磁感应强度大小相等 方向相同 故 C 选项正确 a c 两点的磁感 应强度方向相同 故 D 选项错误 答案 C 方法点拨 1 牢记判断电流的磁场的方法 安培定则 并能熟练应用 建立磁场的立体分布模型 2 在进行磁感应强度的叠加时 应注意是哪个电流产生的磁场 磁场方向如何 突破训练 2 如图 7 所示 一根通电直导线垂直放在磁感应强度为 1 T 的匀强磁场中 在以导线截面的中心为圆心 r 为半径的圆周上有 A B C D 四个点 已知 A 点的磁感应强度为 0 则下列叙述正 确的是 A 直导线中的电流方向垂直纸面向里 B B 点的实际磁感应强度为 T 方向斜向右上方 与竖直方向的夹角为 45 2 C C 点的实际磁感应强度也为 0 D D 点的实际磁感应强度与 B 点相同 答案 AB 解析 A 点的实际磁感应强度为 0 即直线电流在 A 处的磁感应强度与匀强磁场在该处 的磁感应强度的矢量和为 0 所以直线电流在 A 处的磁感应强度 B 1 T 方向向左 由安培定则可得直导线中的电流方向垂直纸面向里 由于圆周上各点到直导线的距离相 同 所以直线电流在圆周上各处的磁感应强度大小均为 1 T 但方向不同 在 B 处向上 在 C 处向右 在 D 处向下 则 B C D 三处的实际磁感应强度分别为 T 方向斜 2 向右上方与竖直方向成 45 夹角 2 T 方向向右 T 方向斜向右下方与竖直方向成 2 45 夹角 选项 A B 正确 考点三 安培力作用下导体运动情况的判定 1 通电导体在磁场中的运动实质是在磁场对电流的安培力作用下导体的运动 2 明确磁场的分布和正确运用左手定则进行判断是解题的关键 例 3 如图 8 所示 把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁 N 极附近 磁 铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面 当线圈内通以图中方向 的电流后 线圈的运动情况是 A 线圈向左运动 B 线圈向右运动 C 从上往下看顺时针转动 D 从上往下看逆时针转动 甲 乙 解析 解法一 电流元法 首先将圆形线圈分成很多小段 每一段可看作一直线电流元 取 其 中上 下两小段分析 其截面图和受安培力情况如图甲所示 根 据 对称性可知 线圈所受安培力的合力水平向左 故线圈向左运 动 只有选项 A 正确 解法二 等效法 将环形电流等效成小磁针 如图乙所示 根据异名磁极相吸引知 线圈将向左运动 选 A 也可将左侧条形磁铁等效成环形电流 根据 结论 同向电流相吸引 异向电流相排斥 也可判断出线圈向左运动 选 A 答案 A 方法总结 判定安培力作用下导体运动情况的常用方法 电流元法分割为电流元左手定则 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 条形磁铁 通电螺线管 多个 环形电流 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 突破训练 3 如图 9 所示 条形磁铁放在光滑斜面上 用平行于 斜 面的轻弹簧拉住而平衡 A 为水平放置的直导线的截面 导线 图 9 图 10 中无电流时磁铁对斜面的压力为 FN1 当导线中有垂直纸面向 外的电流时 磁铁对斜面的压力为 FN2 则下列关于磁铁对斜 面压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是 A FN1FN2 弹簧的伸长量增大 D FN1 FN2 弹簧的伸长量减小 答案 C 解析 在题图中 由于条形磁铁的磁感线是从 N 极出发到 S 极 所以可画出磁铁在导 线 A 处的一条磁感线 其方向是斜向左下方的 导线 A 中的电流垂直纸面向外时 由 左手定则可判断导线 A 必受斜向右下方的安培力 由牛顿第三定律可知磁铁所受作用 力的方向是斜向左上方 所以磁铁对斜面的压力减小 即 FN1 FN2 同时 由于导线 A 比较靠近 N 极 安培力的方向与斜面的夹角小于 90 所以对磁铁的作用力有沿斜 面向下的分力 使得弹簧弹力增大 可知弹簧的伸长量增大 所以正确选项为 C 突破训练 4 如图 10 所示 把一根通电直导线 AB 放在蹄形磁铁磁极 的正上方 导线可以自由移动 当导线通过电流 I 时 如果只考虑 安培力的作用 则从上往下看 导线的运动情况是 A 顺时针方向转动 同时下降 B 顺时针方向转动 同时上升 C 逆时针方向转动 同时下降 D 逆时针方向转动 同时上升 答案 C 解析 第一步 电流元受力分析法 把直线电流等效为 OA OB 两段电流元 由左手定则判定蹄形磁铁磁感线分布以及两 段电流元受安培力方向相反 如图 a 所示 可见从上往下看时 导线将逆时针方向转 动 第二步 特殊位置分析法 取导线逆时针转过 90 的特殊位置来分析 如图 b 所示 根据左手定则判断其所受安 培力方向向下 故导线在逆时针转动的同时向下运动 40 与安培力有关的力学综合问题 1 安培力的综合应用 一般有两种情形 一是安培力作用下导体的平衡和加速 二是与安 培力有关的功能关系问题 安培力的综合应用是高考的热点 题型有选择题 也有综合 性的计算题 2 处理这类问题 需弄清楚电流所在处的磁场分布情况 要做好受力分析 搞清物体的受 力情况 然后利用牛顿运动定律或者功能关系求解 3 在受力分析时 有时要把立体图转换成平面图 即三维变二维 转换时要标明 B 的方 向 以便于确定安培力的方向 解析 1 根据闭合电路欧姆定律得 I 1 5 A 3 分 E R0 r 2 导体棒受到的安培力 F安 BIL 0 30 N 3 分 3 对导体棒受力分析如图 将重力正交分解 沿导轨方向 F1 mgsin 37 0 24 N 1 分 F1I2 a b c d 为导线某一横截面所在平 面内的四点且 a b c 与两导线共面 b 点在两导线之间 b d 的 连线与导线所在平面垂直 磁感应强度可能为零的点是 A a 点 B b 点 C c 点 D d 点 答案 C 解析 由于 I1 I2 且离导线越远产生的磁场越弱 在 a 点 I1产生的磁场比 I2产生的磁 场要强 A 错 同理 C 对 I1与 I2在 b 点产生的磁场方向相同 合成后不可能为零 B 错 d 点两电流产生的磁场 B1 B2不共线 合磁场不可能为 0 D 错 模拟题组 5 2012 广东省高考压轴卷 如图 17 所示 AC 是一个用长为 L 的导线弯 成的 以 O 为圆心的四分之一圆弧 将其放置在与平面 AOC 垂直的 磁感应强度为 B 的匀强磁场中 当在该导线中通以由 C 到 A 大小为 I 的恒定电流时 该导线受到的安培力的大小和方向是 A BIL 平行于 OC 向左 B 平行于 OC 向右 2 2BIL C 垂直 AC 的连线指向左下方 2 2BIL D 2BIL 垂直 AC 的连线指向左下方 2 答案 C 解析 由 L 为 圆弧 所以 L 即 R 的有效长度为 l R 安培 1 4 2 R 4 2L AC2 2 2L 力为 FA BIl 方向由左手定则判断 垂直 AC 的连线指向左下方 因此选项 2 2BIL C 正确 图 18 6 如图 18 所示 倾斜导轨宽为 L 与水平面成 角 处在方 向竖直向上 磁感应强度为 B 的匀强磁场中 金属杆 ab 水 平放在导轨上 当回路电流强度为 I 时 金属杆 ab 所受安 培力 F 斜面的支持力为 FN 则 A 安培力方向垂直 ab 杆沿斜面向上 B 安培力方向垂直 ab 杆水平向右 C FN BILcos D FN BIL sin 答案 BD 解析 画出倾斜导轨和 ab 杆的二维视图 由左手定则判断出安培 力 方向水平向右 大小为 F BIL 由共点力平衡求得 FN 选 BIL sin 项 B D 正确 限时 30 分钟 题组 1 对磁感应强度 磁感线的考查 1 关于磁感应强度 B 下列说法中正确的是 A 根据磁感应强度定义式 B 磁场中某点的磁感应强度 B 与 F 成正比 与 I 成反 F IL 比 B 磁感应强度 B 是标量 没有方向 C 磁感应强度 B 是矢量 方向与 F 的方向相反 D 在确定的磁场中 同一点的磁感应强度 B 是确定的 不同点的磁感应强度 B 可能 不同 磁感线密集的地方磁感应强度 B 大些 磁感线稀疏的地方磁感应强度 B 小 些 答案 D 解析 磁感应强度是磁场本身的性质 与放入磁场中的电流 I 或受力大小 F 无关 A 错误 磁感应强度 B 是矢量 其方向与 F 总是垂直的 B C 错误 在确定的磁场中 同一点的磁感应强度 B 是确定的 由磁场本身决定 与其他外在的一切因素无关 用 磁感线的疏密程度表示磁场的强弱 D 正确 图 1 图 2 图 3 2 下列各图中 用带箭头的细实线标出了通电直导线周围磁感线的分布情况 其中正确的 是 答案 D 解析 通电直导线周围的磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆 并且这些同心圆都 在跟导线垂直的平面内 电流方向与磁感线方向间的关系可由安培定则判定 让伸直 的大拇指指向导线中电流方向 弯曲四指的方向即为磁感线的环绕方向 所以只有 D 正确 3 如图 1 所示 正方形线圈 abcd 位于纸面内 边长为 L 匝数为 N 过 ab 中点和 cd 中点的连线 OO 恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的 右边界上 磁感应强度为 B 则穿过线圈的磁通量为 A B BL2 2 NBL2 2 C BL2 D NBL2 答案 A 4 电流计的主要结构如图 2 所示 固定有指针的铝框处在由磁极与软铁 芯构成的磁场中 并可绕轴转动 铝框上绕有线圈 线圈的两端与 接 线柱相连 有同学对软铁芯内部的磁感线分布提出了如下的猜想 可 能正确的是 答案 C 解析 软铁芯被磁化后 左端为 S 极 右端为 N 极 而磁体内部的磁感线方向从 S 极 指向 N 极 可见 B D 错误 再根据磁感线不能相交 知 A 错误 C 正确 题组 2 安培定则及磁场的叠加 5 有两根长直导线 a b 互相平行放置 如图 3 所示为垂直于导线的 截面图 在图中所示的平面内 O 点为两根导线连线的中点 M N 为两根导线附近的两点 它们在两导线连线的中垂线上 且与 O 图 4 点的距离相等 若两导线中通有大小相等 方向相同的恒定电流 I 则关于线段 MN 上各点的磁感应强度的说法中正确的是 A M 点和 N 点的磁感应强度大小相等 方向相同 B M 点和 N 点的磁感应强度大小相等 方向相反 C 在线段 MN 上各点的磁感应强度都不可能为零 D 在线段 MN 上只有一点的磁感应强度为零 答案 BD 解析 两根导线分别在 M 点和 N 点产生的磁感应强度大小相等 方向相反 所以 M 点 N 点的磁感应强度大小相等 方向相反 选项 B 正确 线段 MN 中点 O 的磁感应强度 为零 选项 D 正确 6 两个完全相同的通电圆环 A B 的圆心 O 重合 圆面相互垂直 通电电 流相同 电流方向如图 4 所示 设每个圆环在其圆心 O 处独立产生的 磁 感应强度为 B0 则 O 处的磁感应强度大小为 A 0 B 2B0 C B0 D 无法确定 2 答案 C 解析 由安培定则可知 A 在圆心处产生的场强垂直于纸面向里 B 在圆心处产生的场 强竖直向下 两者垂直 所以合磁感应强度大小 B B0 C 选项正确 B2 0 B2 02 7 欧姆在探索导体的导电规律的时候 没有电流表 他利用小磁针的偏转检测电流 具体 的做法是 在地磁场的作用下 处于水平静止的小磁针上方 平行于小磁针水平放置一 直导线 当该导线中通有电流的时候 小磁针就会发生偏转 当通过该导线的电流为 I 时 发现小磁针偏转了 30 由于直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比 当他发现小磁针偏转了 60 时 通过该导线的电流为 A 3I B 2I C I D I 3 答案 A 解析 如图所示 设地磁场的磁感应强度为 B0 电流为 I 的导线产生 的磁场的磁感应强度为 B1 因为小磁针偏转了 30 则有 tan 30 设电流为 I 的 B1 B0 直导线产生的磁场的磁感应强度为 B2 小磁针偏转了 60 时 则有 tan 60 联立 B2 B0 解得 B2 3B1 由直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比可得 I 3I 选项 A 正确 题组 3 安培力作用下导体的运动 8 通有电流的导线 L1 L2处在同一平面 纸面 内 L1是固定的 L2 可绕垂直纸面的固定转轴 O 转动 O 为 L2的中心 各自的电流方 图 5 图 6 图 7 向如图 5 所示 下列哪种情况将会发生 A 因 L2不受磁场力的作用 故 L2不动 B 因 L2上 下两部分所受的磁场力平衡 故 L2不动 C L2绕轴 O 按顺时针方向转动 D L2绕轴 O 按逆时针方向转动 答案 D 解析 由右手螺旋定则可知导线 L1的上方的磁场的方向为垂直纸面向外 且离导线 L1 的距离越远的地方 磁场越弱 导线 L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右 由于 O 点的下方磁场较强 则安培力较大 因此 L2绕轴 O 按逆时针方向转动 D 项正 确 9 2011 新课标全国 18 电磁轨道炮工作原理如图 6 所示 待发射弹 体 可在两平行轨道之间自由移动 并与轨道保持良好接触 电流 I 从 一条轨道流入 通过导电弹体后从另一条轨道流回 轨道电流可形 成在弹体处垂直于轨道面的磁场 可视为匀强磁场 磁感应强度的 大小与 I 成正比 通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出 现欲使弹体的出 射 速度增加至原来的 2 倍 理论上可采用的办法是 A 只将轨道长度 L 变为原来的 2 倍 B 只将电流 I 增加至原来的 2 倍 C 只将弹体质量减至原来的一半 D 将弹体质量减至原来的一半 轨道长度 L 变为原来的 2 倍 其他量不变 答案 BD 解析 由题意可知磁感应强度 B kI 安培力 F安 BId kI2d 由动能定理可得 F安 L 解得 v I 由此式可判断 B D 选项正确 mv2 2 2kdL m 题组 4 安培力及安培力作用下导体的平衡 10 在等边三角形的三个顶点 a b c 处 各有一条长直导 线垂直穿过纸面 导线中通有大小相等的恒定电流 方 向如图 7 所示 则过 c 点的导线所受安培力的方向 A 与 ab 边平行 竖直向上 B 与 ab 边平行 竖直向下 C 与 ab 边垂直 指向左边 D 与 ab 边垂直 指向右边 答案 C 解析 本题考查的知识点是右手定则 磁感应强度的叠加 左手定 图 8 则 如图所示 因 a b 处的导线中的电流方向垂直纸面向里 根据 右手螺旋定则可以判断 a 处导线中的电流在 c 处产生的磁场方向为与 ac 边垂直且指向左下方 b 处导线中的电流在 c 处产生的磁场方向为 与 bc 边垂直且指向右下方 由几何知识可得两个磁场方向的夹角为 60 又由于 c 点 距 a b 两点的距离相等 a b 处导线中的电流相等 因此产生的两个磁感应强度的大小 也相等 由平行四边形定则合成后的磁场方向竖直向下 由左手定则可以判断 c 处导 线 受到的安培力与 B合垂直 指向左边 故选项 C 正确 11 2011 上海单科 18 如图 8 质量为 m 长为 L 的直导线用两绝缘 细 线悬挂于 O O 并处于匀强磁场中 当导线中通以沿 x 正方向 的电流 I 且导线保持静止时 悬线与竖直方向夹角为 则磁感应 强度方向和大小可能为 A z 正向 tan B y 正向 mg IL mg IL C z 负向 tan D 沿悬线向上 sin mg IL mg