2022年上海市高考物理总复习：磁场

2022年上海市高考物理总复习：磁场

1.如图所示，水平放置的两平行金属导轨ab、cd,间距为0.5m,其上垂直于导轨放置质量

为0.05kg的直金属棒ef,整个装置放在方向跟导轨平行的匀强磁场中，当闭合开关S时，

金属棒中的电流为2.0A时，它对轨道的压力恰好为零，取g=10m/s2,则金属棒所受到

的安培力大小为0.5N,匀强磁场的磁感应强度大小为0.5T。

【分析】金属棒静止处于平衡状态，应用平衡条件求出金属棒受到的安培力，应用安培

力公式求出磁感应强度。

【解答】解：金属棒对轨道压力恰好为零，导轨对金属棒的支持力为零，

金属棒静止，处于平衡状态，由平衡条件得：F=mg=0.05X10N=0.5N；

金属棒受到的安培力F=BIL,磁感应强度B=A=77第、T=0.5T；

/Li/.UXUQ

故答案为：0.5；0.5»

【点评】本题考查了安培力公式的应用，根据题意应用平衡条件求出安培力，然后应用

安培力公式求出磁感应强度。

2.如图，用两绝缘细线吊着一根质量为m的铜棒，铜棒处在垂直纸面向内的匀强磁场中，

棒中通入自左向右的电流，且棒始终保持静止。每根细线上的拉力大小均为F,则棒受

到的安培力大小为mg-2F。若不改变电流大小而将棒中电流反向，则每根细线上的

拉力大小将变为mg-F„

【分析】利用左手定则判断出安培力方向，根据共点力平衡即可判断

【解答】解：棒中通入自左向右的电流时，受到的安培力竖直向上，则2F+F安=mg,解

得F安=018-2F

当电流反向时，安培力向下，根据共点力平衡可知2P=mg+F安，解得F'=mg-F

故答案为：mg-2F,mg-F

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【点评】本题主要考查了共点力平衡，关键是利用左手定则判断出安培力的方向即可判

断

3.如图，长度均为L的长直导体棒a、b平行置于光滑绝缘水平桌面，b棒固定，a棒与力

传感器相连。当a、b中分别通以大小为la、1b的恒定电流时，a棒静止，传感器受到a

给它水平向左、大小为F的拉力。则a、b中的电流方向相同（选填“相同”或“相

反"），a中电流在b棒所在处产生的磁感应强度大小为—二

【分析】根据同向电流相吸，异向电流相斥，并根据F=BIL求出对应在的磁感应强度,

从而即可求解。

【解答】解：根据同向电流相吸，异向电流相斥，传感器受到a给它的方向向左、大小

为F的拉力；

因此直导线a、b间存在相互吸引，则它们的电流方向相同；

a受到的安培力为E根据牛顿第三定律，b受到的安培力也为F,电流为3长度为L,

则由磁感应强度的定义可知B0=~

故答案为：相同；二。

【点评】本题考查安培力的方向，掌握左手定则的内容，理解公式F=BIL成立的条件。

4.（1）通电螺线管外部的磁感线和条形磁体外部的磁感线相似。

（2）安培定则在不同磁场中大拇指分别指的是：

a.直线电流磁场中，大拇指指的是电流的方向；

b.环形电流磁场中，大拇指指的是环形导线中心附近磁场的方向；

c.在通电螺线管产生的磁场中，大拇指指的是螺线管内部的磁感线的方向。

【分析】（1）通电螺线管周围存在磁场，磁场看不到，摸不着，通过放置周围的小磁针

的偏转反映磁场的存在；磁感线是一闭合曲线，在磁体的内部从S极回到N极，与外部

相反。

（2）根据安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管产生的磁场。

【解答】解：（1）通电螺线管外部的磁感线和条形磁体外部的磁感线相似。

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（2）安培定则在不同磁场中大拇指分别指的是：

a.直线电流磁场中，大拇指指的是电流的方向；

b.环形电流磁场中，大拇指指的是环形导线中心附近磁场的方向;

c.在通电螺线管产生的磁场中，大拇指指的是螺线管内部的磁感线的方向。

故答案为：（1）条形；（2）a.电流的方向；b.环形导线中心附近磁场的方向；c.螺线

管内部的磁感线的方向。

【点评】本题考查通电直导线周围磁场的分布情况，解题的关键是安培定则的灵活运用，

我们也可以根据通电螺线管周围小磁针的北极指向确定螺线管周围的磁场方向。

5.如图所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，

当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A之间会产生电势差，这种现象称

为霍尔效应。设电流1是由自由电子的定向流动形成的，单位体积里的自由电子数n,电

子的平均定向移动速度为v,电荷量为e,回答下列问题：

（I）达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势」下侧面A'的电势（填“高于”

低于”或“等于”）；

（2）电子所受的洛伦兹力的大小为3^；

（3）当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为_塔_；

（4）推导出电势差U电流I和B的关系式为B=竺吆，这也是一种测量磁感应强

-1—

度B的方法。

【分析】（1）导体中电子受到磁场的洛伦兹力而发生偏转，A或A'聚焦了电子，产生

电场，两侧面间就有电势差。由左手定则可判断出电子的偏转方向，从而判断A和A'

两侧的电荷聚集情况，聚集正电荷的一侧电势高；

（2）电子所受的洛伦兹力的大小为F=eBv；

（3）电子所受静电力的大小为F=eE,由E=,求出电场强度E,从而即可求解；

（4）根据载流子受累积电荷的电场力和洛伦兹力而平衡列式，再根据电流的微观表达式

列式，最后联立求解即可。

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【解答】解：（1）导体的电子定向移动形成电流，电子的运动方向与电流方向相反，电

流方向向右，则电子向左运动。由左手定则判断，电子会偏向A端面，A'板上出现等

量的正电荷，电场线向上，所以侧面A的电势低于下侧面A'的电势。

（2）电子所受的洛伦兹力的大小为F/=eBv。

U

（3）电子所受静电力的大小为Fi»=eE=eM；

U

（4）当电场力与洛伦兹力平衡时，则有e—=evB

得U=hvB

导体中通过的电流为I=n