磁場的描述、磁場對(duì)電流的作用

1、學(xué)案正標(biāo)題一、考綱要求1.知道磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念及定義式，并能理解與應(yīng)用.2.會(huì)用安培定則判斷電流周圍的磁場方向.3.會(huì)用左手定則分析解決通電導(dǎo)體在磁場中的受力及平衡類問題二、知識(shí)梳理1.磁場（1）基本性質(zhì)：磁場對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有磁力的作用（2）方向：小磁針的N極所受磁場力的方向。2.磁感應(yīng)強(qiáng)度（1）物理意義：描述磁場強(qiáng)弱和方向（2）定義式：B通電導(dǎo)線垂直于磁場)（3）方向：小磁針靜止時(shí)N極的指向（4）單位：特斯拉，符號(hào)T.3.磁感線的特點(diǎn)（1）磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場方向（2）磁感線的疏密定性地表示磁場的強(qiáng)弱，在磁感線較密的地方磁場較強(qiáng)；在磁感線較疏的地方磁場較弱（

2、3）磁感線是閉合曲線，沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)在磁體外部，從N極指向S極；在磁體內(nèi)部，由S極指向N極（4）同一磁場的磁感線不中斷、不相交、不相切（5）磁感線是假想的曲線，客觀上不存在4.幾種電流周圍的磁場分布 直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場特點(diǎn)無磁極、非勻強(qiáng)，且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱與條形磁鐵的磁場相似，管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場且磁場最強(qiáng)，管外為非勻強(qiáng)磁場環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極，且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場越弱安培定則立體圖橫截面圖 5.安培力的大小和方向（1）大小FBILsin(其中為B與I之間的夾角)磁場和電流垂直時(shí)FBIL磁場和電流平行時(shí)F0.（2）方向用左手定則判定：伸開左手

3、，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)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安培力的方向特點(diǎn)：FB，F(xiàn)I，即F垂直于B和I決定的平面(注意：B和I可以有任意夾角)三、要點(diǎn)精析1.安培定則的應(yīng)用在運(yùn)用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”.原因(電流方向)結(jié)果(磁場繞向)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 2.磁場的疊加磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，計(jì)算時(shí)與力的計(jì)算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進(jìn)行合成與分解特別提醒：兩個(gè)電流附近的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度是由兩個(gè)電流分別獨(dú)立存在時(shí)產(chǎn)生

4、的磁場在該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加而成的3.磁場的疊加和安培定則應(yīng)用的“三點(diǎn)注意”(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)度等于場源單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和4.通電導(dǎo)體在磁場中受到的安培力(1)方向：根據(jù)左手定則判斷F、B、I三者間方向關(guān)系：已知B、I的方向(B、I不平行時(shí))，可用左手定則確定F的唯一方向FB，F(xiàn)I，則F垂直于B和I所構(gòu)成的平面，但已知F和B的方向，不能唯一確定I的方向(2)大?。河晒紽BIL計(jì)算，且其中的L為導(dǎo)線在磁場中的有效長度如彎曲通電導(dǎo)

5、線的有效長度L等于連接兩端點(diǎn)的直線的長度，相應(yīng)的電流方向沿兩端點(diǎn)連線由始端流向末端，如下圖所示5.求解通電導(dǎo)體在磁場中的力學(xué)問題的方法(1)選定研究對(duì)象(2)變?nèi)S為二維，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，畫出平面受力分析圖，判斷安培力的方向時(shí)切忌跟著感覺走，要用左手定則來判斷，注意F安B、F安I.(3)根據(jù)力的平衡條件、牛頓第二定律列方程式進(jìn)行求解6.判斷通電導(dǎo)體在安培力作用下運(yùn)動(dòng)的方法方法概述判斷通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢，首先要弄清導(dǎo)體所在位置的磁場分布情況，然后利用左手定則判定導(dǎo)體的受力情況，進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢的方向常用方法(1)電流元法：把整段彎曲導(dǎo)線分為多段直線

6、電流元，先用左手定則判斷每段電流元受力的方向，然后判斷整段導(dǎo)線所受合力的方向，從而確定導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向(2)特殊位置法：通電導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)到某個(gè)便于分析的特殊位置時(shí)，判斷其所受安培力的方向，從而確定其運(yùn)動(dòng)方向(3)等效法：環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個(gè)環(huán)形電流然后根據(jù)同極相斥、異極相吸判斷相互作用情況(4)結(jié)論法：兩平行直線電流在相互作用過程中，無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢，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（5）轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法：定性分析磁體在電流磁場作用下如何運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢的問題時(shí)，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后根據(jù)牛

7、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(dòng)方向四、典型例題1.【2015新課標(biāo)II-18】指南針是我國古代四大發(fā)明之一。關(guān)于指南針，下列說明正確的是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】BC【解析】指南針不可以僅具有一個(gè)磁極，故A錯(cuò)誤；指南針能夠指向南北，說明地球具有磁場，故B正確；當(dāng)附近的鐵塊磁化時(shí)，指南針的指向會(huì)受到附近鐵塊的干擾，故C正確；根據(jù)安培定則，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)會(huì)產(chǎn)生磁場，指南針會(huì)偏轉(zhuǎn)與

8、導(dǎo)線垂直，故D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)：安培定則2.【2015重慶-7】（15分）音圈電機(jī)是一種應(yīng)用于硬盤、光驅(qū)等系統(tǒng)的特殊電動(dòng)機(jī).下圖是某音圈電機(jī)的原理示意圖，它由一對(duì)正對(duì)的磁極和一個(gè)正方形剛性線圈構(gòu)成，線圈邊長為，匝數(shù)為，磁極正對(duì)區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于線圈平面豎直向下，大小為，區(qū)域外的磁場忽略不計(jì).線圈左邊始終在磁場外，右邊始終在磁場內(nèi)，前后兩邊在磁場內(nèi)的長度始終相等.某時(shí)刻線圈中電流從P流向，大小為（）求此時(shí)線圈所受安培力的大小和方向。（）若此時(shí)線圈水平向右運(yùn)動(dòng)的速度大小為，求安培力的功率【答案】（1），方向水平向右；（2）【解析】（1）線圈的右邊受到磁場的安培力，共有條邊，故由左手定則，電流向

9、外，磁場向下，安培力水平向右（2）安培力的瞬時(shí)功率為考點(diǎn)：本題考查安培力、功率。3.【2015福建-18】如圖，由某種粗細(xì)均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abcd，固定在水平面內(nèi)且處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場B中。一接入電路電阻為R的導(dǎo)體棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動(dòng)，滑動(dòng)過程PQ始終與ab垂直，且與線框接觸良好，不計(jì)摩擦。在PQ從靠近ad處向bc滑動(dòng)的過程中（）APQ中電流先增大后減小BPQ兩端電壓先減小后增大CPQ上拉力的功率先減小后增大D線框消耗的電功率先減小后增大【答案】C【解析】設(shè)PQ左側(cè)電路的電阻為Rx，則右側(cè)電路的電阻為3R-Rx，所以外電路的總電阻為

10、，外電路電阻先增大后減小，所以路端電壓先增大后減小，所以B錯(cuò)誤；電路的總電阻先增大后減小，再根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得PQ中的電流：先較小后增大，故A錯(cuò)誤；由于導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)，拉力等于安培力，即F=BIL，拉力的功率P=BILv，先減小后增大，所以C正確；外電路的總電阻最大為3R/4，小于電源內(nèi)阻R，又外電阻先增大后減小，所以外電路消耗的功率先增大后減小，故D錯(cuò)誤。4.【2015江蘇-4】如圖所示，用天平測量勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長NM相等，將它們分別掛在天平的右臂下方，線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)，若磁場發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是

11、【答案】A【解析】假設(shè)載流線圈的電流方向是順時(shí)針方向，根據(jù)左手定則得出載流線圈各邊所受安培力的方向，C、D選項(xiàng)中各邊所受安培力的方向類似于B圖，根據(jù)力圖結(jié)合力的合成可以發(fā)現(xiàn)A圖中載流線圈各邊所受安培力的合力最大，所以若磁場發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是A圖天平故選：A5.(2015新課標(biāo)I-24)(12分)如圖，一長為10cm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0.1T，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣，金屬棒通過開關(guān)與一電動(dòng)勢為12V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0.5cm；閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡

12、后，兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時(shí)相比均改變了0.3cm，重力加速度大小取10m/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。【答案】豎直向下，0.01kg【解析】依題意，開關(guān)閉合后，電流方向由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。（2分）開關(guān)斷開時(shí)，兩彈簧各自相對(duì)于其原長伸長為l1=0.5cm,由胡克定律和力的平衡條件得：2kl1=mg              1式中m為金屬棒的質(zhì)量，k為彈簧的勁度系數(shù)，g為重力加速度

13、的大小。（2分）開關(guān)閉合后，金屬棒所受安培力的大小為：F="BIL"            2式中I是回路電流，L是金屬棒的長度。（2分）兩彈簧各自伸長了i2=0.3cm,由胡克定律和力的平衡條件得：2k(l1+l2)=mg+F          3（2分）由歐姆定律有：E=IR       4式中

14、E是電池的電動(dòng)勢，R是電路總電阻。（2分）聯(lián)立1234式，并代入題給的數(shù)據(jù)得：m="0.01kg"         5（2分）【考點(diǎn)】形變、彈性、胡克定律；共點(diǎn)力的平衡；安培力、安培力的方向；勻強(qiáng)磁場中的安培力；閉合電路的歐姆定律6.【2014·新課標(biāo)全國卷】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)樵瓉淼囊话搿?/p>

15、答案】B【解析】安培力總是垂直于磁場與電流所決定的平面，因此，安培力總與磁場和電流垂直，A錯(cuò)誤，B正確；安培力FBILsin ，其中是電流方向與磁場方向的夾角，C錯(cuò)誤；將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，導(dǎo)線受到安培力的情況與直角導(dǎo)線在磁場中的放置情況有關(guān)，并不一定變?yōu)樵瓉淼囊话耄?D錯(cuò)誤【考點(diǎn)】安培左手定則7.【2014·海南卷】如圖，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Aa處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的大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

16、方向相同Db處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零【答案】AD【解析】根據(jù)安培定則判斷知：左側(cè)導(dǎo)線在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向向里，在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向向外，右側(cè)導(dǎo)線在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向向里，在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向向里，根據(jù)磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱，可知離直導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁場越弱，可知：a處磁感線比c處密，則a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的大由磁場的疊加可知：a、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反故A正確，BC錯(cuò)誤；由于左右側(cè)導(dǎo)線在b處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反，大小相等，所以b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，故D正確8.【2014·浙江卷】如圖1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

17、水平對(duì)稱放置一根均勻金屬棒。從t=0時(shí)刻起，棒上有如圖2所示的持續(xù)交流電流I，周期為T，最大值為Im，圖1中I所示方向?yàn)殡娏髡较颉t金屬棒（）A.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】在0，導(dǎo)體棒受到向右的安培力，大小恒為BImL，向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；在T，導(dǎo)體棒受到安培力向右，大小仍為BImL，而此時(shí)速度仍然還是向左，做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，之后不斷重復(fù)該運(yùn)動(dòng)過程故選項(xiàng)A、B、C正確；安培力在一個(gè)周期內(nèi)做功為0，選項(xiàng)D錯(cuò)誤9.下列說法中不正確的是     &#

18、160;     (  )A電荷在某處不受電場力的作用，則該處電場強(qiáng)度為零B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)度不一定為零C表征電場中某點(diǎn)電場的強(qiáng)弱，是把一個(gè)檢驗(yàn)電荷放在該點(diǎn)時(shí)受到的電場力與檢驗(yàn)電荷本身電荷量的比值D表征磁場中某點(diǎn)磁場的強(qiáng)弱，是把一小段通電導(dǎo)線放在該點(diǎn)時(shí)受到的磁場力與該小段導(dǎo)線長度和電流乘積的比值【答案】D【解析】電場和磁場有一個(gè)明顯的區(qū)別是：電場對(duì)放入其中的電荷有力的作用，磁場對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用的條件是磁場方向不能和電流方向平行，因此A、B對(duì)同理根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式EF/q可知C正確而同樣用比值定義法定義的磁

19、感應(yīng)強(qiáng)度則應(yīng)有明確的說明，即B中I和B的方向必須垂直，故D錯(cuò)10.關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，下列說法中正確的是    (  )A磁場中某點(diǎn)B的大小，跟放在該點(diǎn)的試探電流元的情況有關(guān)B磁場中某點(diǎn)B的方向，跟放在該點(diǎn)的試探電流元所受磁場力方向一致C若在磁場中某點(diǎn)的試探電流元不受磁場力作用，該點(diǎn)B值大小為零D在磁場中磁感線越密集的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大【答案】D【解析】磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場本身的屬性，在磁場中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為一恒量，其大小 可由B計(jì)算，與試探電流元的F、I、L的情況無關(guān)，A錯(cuò)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向規(guī)定為小磁針N極所受磁場力的方向，與放在該處的電流元受力

20、方向垂直，B錯(cuò)當(dāng)試探電流元的方向與磁場方向平行時(shí)，電流元受磁場力雖為零，但磁感應(yīng)強(qiáng)度卻不為零，C錯(cuò)磁感線的疏密是根據(jù)磁場的強(qiáng)弱畫出的，磁感線越密集的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，磁感線越稀疏的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度越小，故D正確11.如圖所示，兩根相互平行的長直導(dǎo)線過紙面上的M、N兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流a、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點(diǎn)，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點(diǎn)的距離均相等關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場，下列說法正確的是           &#

21、160;  (  )AO點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零Ba、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反Cc、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同Da、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同【答案】C【解析】根據(jù)安培定則判斷磁場方向，再結(jié)合矢量的合成知識(shí)求解根據(jù)安培定則判斷：兩直線電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向均垂直于MN向下，O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)對(duì)稱性，c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，故C選項(xiàng)正確；a、c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤12.如圖所示，甲、乙是直線電流的磁場，丙、丁是環(huán)形電流的磁場，戊、己是

22、通電螺線管的磁場，試在各圖中補(bǔ)畫出電流方向或磁感線方向【答案】【解析】略13.一直導(dǎo)線平行于通電螺線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(dòng)且通以方向?yàn)橛蒩到b的電流，則導(dǎo)線ab受磁場力后的運(yùn)動(dòng)情況為(  )A從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管B從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管C從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管D從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管【答案】D【解析】本題考查安培定則以及左手定則，意在考查學(xué)生對(duì)安培定則以及左手定則的應(yīng)用的理解先由安培定則判斷通電螺線管的南、北兩極，找出導(dǎo)線左、右兩端磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，并用左手定則判斷這兩端受到的安培力的方向，如圖a所示可

23、以判斷導(dǎo)線受磁場力后從上向下看逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)再分析此時(shí)導(dǎo)線位置的磁場方向，再次用左手定則判斷導(dǎo)線受磁場力的方向，如圖b所示，導(dǎo)線還要靠近螺線管，所以D正確，A、B、C錯(cuò)誤 14.如圖所示，把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線AB放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以自由移動(dòng)當(dāng)導(dǎo)線中通有如圖所示方向的電流I時(shí)，從上向下看，關(guān)于導(dǎo)線AB的運(yùn)動(dòng)情況下列說法正確的是   (  )A順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降B順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升C逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降D逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升【答案】C【解析】(1)根據(jù)如圖甲所示的導(dǎo)線所處的特殊位置判斷其運(yùn)動(dòng)情況將導(dǎo)線AB從N、S極的中間O分成兩段，由左

24、手定則可得AO段所受安培力的方向垂直于紙面向外，BO段所受安培力的方向垂直于紙面向里，可見從上向下看，導(dǎo)線AB將繞O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(2)根據(jù)導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90°時(shí)的特殊位置判斷其上下運(yùn)動(dòng)情況如圖乙所示，導(dǎo)線AB此時(shí)所受安培力方向豎直向下，導(dǎo)線將向下運(yùn)動(dòng)(3)由上述兩個(gè)特殊位置的判斷可知，當(dāng)導(dǎo)線不在上述的特殊位置時(shí)，所受安培力使其逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)還向下運(yùn)動(dòng)，所以可確定C正確15.如圖所示，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(  )A金屬棒中的電流變大，

25、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(duì)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16.如圖所示，光滑的金屬軌道分水平段和圓弧段兩部分，O點(diǎn)為圓弧的圓心兩金屬軌道之間的寬度為0.5 m，勻強(qiáng)磁場方向如圖，大小為0.5 T質(zhì)量為0.05 kg、長為0.5 m的金屬細(xì)桿置于金屬軌道上的M點(diǎn)當(dāng)在金屬細(xì)桿內(nèi)通以電流強(qiáng)度為2 A的恒定電流時(shí)，金屬細(xì)桿可以沿桿向右

26、由靜止開始運(yùn)動(dòng)已知N、P為導(dǎo)軌上的兩點(diǎn)，ON豎直、OP水平，且1 m，g取10 m/s2，則(  )A金屬細(xì)桿開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為5 m/s2B金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的速度大小為5 m/sC金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的向心加速度大小為10 m/s2D金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)對(duì)每一條軌道的作用力大小為0.75 N【答案】D【解析】金屬細(xì)桿在水平方向受到安培力作用，安培力大小F安BIL0.5×2×0.5 N0.5 N，金屬細(xì)桿開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為a10 m/s2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；對(duì)金屬細(xì)桿從M點(diǎn)到P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行分析，安培力做功W安F安·()1 J，重力做功WGm

27、g·0.5 J，由動(dòng)能定理得W安WGmv2，解得金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的速度大小為vm/s，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度可分解為水平方向的向心加速度和豎直方向的重力加速度，水平方向的向心加速度大小為a20 m/s2，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在P點(diǎn)金屬細(xì)桿受到軌道水平向左的作用力F，水平向右的安培力F安，由牛頓第二定律得FF安，解得F1.5 N，每一條軌道對(duì)金屬細(xì)桿的作用力大小為0.75 N，由牛頓第三定律可知金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)對(duì)每一條軌道的作用力大小為0.75 N，選項(xiàng)D正確17.兩個(gè)完全相同的通電圓環(huán)A、B的圓心O重合、圓面相互垂直，通電電流相同，電流方向如圖所示，設(shè)每個(gè)圓環(huán)在其圓

28、心O處獨(dú)立產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，則O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為      (  )A0             B2B0C.B0          D無法確定【答案】C【解析】由安培定則可知A在圓心處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直于紙面向里，B在圓心處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度豎直向下，兩者垂直，所以合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小BB0，C選項(xiàng)正

29、確18.(2015·南通模擬)如圖所示，A為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠盤，帶有大量均勻分布的負(fù)電荷，在圓盤正上方水平放置一通電直導(dǎo)線，電流方向如圖當(dāng)圓盤高速繞中心軸OO轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通電直導(dǎo)線所受磁場力的方向是   (  )A豎直向上B豎直向下C水平向里D水平向外【答案】C【解析】由于帶負(fù)電的圓盤順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，形成的等效電流為逆時(shí)針方向，所產(chǎn)生的磁場方向豎直向上由左手定則可判定通電導(dǎo)線所受安培力的方向水平向里故C正確19.(2015·西城區(qū)模擬)如圖所示，A、B、C是等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，O是A、B連線的中點(diǎn)以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)，A、B連線為x軸，O、C連線為y軸

30、，建立坐標(biāo)系過A、B、C、O四個(gè)點(diǎn)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、方向向里的電流則過O點(diǎn)的通電直導(dǎo)線所受安培力的方向?yàn)?#160;   (  )A沿y軸正方向         B沿y軸負(fù)方向C沿x軸正方向         D沿x軸負(fù)方向【答案】A【解析】A、B兩處導(dǎo)線的電流在O處產(chǎn)生的磁場疊加為0，C處導(dǎo)線的電流在O處產(chǎn)生的磁場方向向左，由左手定則知O點(diǎn)導(dǎo)線受安培力方向

31、向上故A正確20.兩條直導(dǎo)線相互垂直，如圖所示，但相隔一個(gè)小距離，其中一條AB是固定的，另一條CD能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)電流按如圖所示的方向通入兩條導(dǎo)線時(shí)，CD導(dǎo)線將(  )A順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線ABB逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開導(dǎo)線ABC靜止不動(dòng)D逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線AB【答案】D【解析】分析出導(dǎo)線AB產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)橛疫M(jìn)左出，據(jù)左手定則可知：剛通入電流時(shí)，導(dǎo)線CD的左半邊受到向下的安培力，而其右半邊受到向上的安培力，所以導(dǎo)線CD將沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)過程中，導(dǎo)線CD受到的安培力具有指向?qū)Ь€AB的分量，使得導(dǎo)線CD在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)靠近導(dǎo)線AB，本題只有選項(xiàng)D正確21.(20

32、15·黃岡期末) (多選)如圖所示，在光滑水平面上一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時(shí)磁鐵對(duì)水平面的壓力為FN1，現(xiàn)在磁鐵左上方位置固定一導(dǎo)體棒，當(dāng)導(dǎo)體棒中通以垂直紙面向里的電流后，磁鐵對(duì)水平面的壓力為FN2，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CFN1FN2DFN1FN2【答案】BC【解析】畫出導(dǎo)體棒所在處的磁感線方向，用左手定則可判斷出條形磁鐵對(duì)導(dǎo)體棒的安培力斜向右下方，由牛頓第三定律可知，導(dǎo)體棒對(duì)條形磁鐵的安

33、培力斜向左上方，所以彈簧長度將變短，F(xiàn)N1FN2，B、C正確22.(多選)如圖所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中有兩根豎直放置的平行粗糙導(dǎo)軌CD、EF，導(dǎo)軌上放有一金屬棒MN.現(xiàn)從t0時(shí)刻起，給金屬棒通以圖示方向的電流且電流大小與時(shí)間成正比，即Ikt，其中k為常量，金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好下列關(guān)于導(dǎo)體棒的速度v、加速度a隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖象，可能正確的是       (  )【答案】BD【解析】導(dǎo)體棒受到導(dǎo)軌的支持力大小等于安培力大小，即FNBILBkLtt，在豎直方向上有mgFNma，則agt，選項(xiàng)D正確、C錯(cuò)誤；根據(jù)導(dǎo)

34、體棒向下先做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng)，后做加速度逐漸增大的變減速運(yùn)動(dòng)的過程可知，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確23.(2015·河北衡水調(diào)研)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m2.0 g的彈體(包括金屬桿EF的質(zhì)量)加速到6 km/s.若這種裝置的軌道寬d2 m、長L100 m、電流I10 A、軌道摩擦不計(jì)且金屬桿EF與軌道始終垂直并接觸良好，則下列有關(guān)軌道間所加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場力的最大功率結(jié)果正確的是           (  )AB1

35、8 T，Pm1.08×108 WBB0.6 T，Pm7.2×104 WCB0.6 T，Pm3.6×106 WDB18 T，Pm2.16×106 W【答案】D【解析】通電金屬桿在磁場中受安培力的作用而對(duì)彈體加速，由功能關(guān)系得BIdLmv，代入數(shù)值解得B18 T；當(dāng)速度最大時(shí)磁場力的功率也最大，即PmBIdvm，代入數(shù)值得Pm2.16×106 W，故選項(xiàng)D正確24.傾角為的導(dǎo)電軌道間接有電源，軌道上靜止放有一根金屬桿ab.現(xiàn)垂直軌道平面向上加一勻強(qiáng)磁場，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度B由零逐漸增加的過程中，金屬桿ab受到的靜摩擦力  &#

36、160;    (  )A逐漸增大B逐漸減小C先增大后減小D先減小后增大【答案】D【解析】開始時(shí)靜摩擦力、安培力方向都沿軌道向上，由平衡條件知FfBILmgsin，當(dāng)B逐漸增大的過程中，摩擦力逐漸減為0，若再增大B，摩擦力反向增大故D正確25.(多選)如圖所示，在傾角為的光滑斜面上，垂直斜面放置一根長為L、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，當(dāng)通以圖示方向電流I時(shí)，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可加一平行于紙面的勻強(qiáng)磁場，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向由垂直斜面向上沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，下列說法中正確的是   (  )A此過程中磁

37、感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增大B此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B先減小后增大C此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為D此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最大值為【答案】AC【解析】導(dǎo)體棒受重力、支持力、安培力作用而處于平衡狀態(tài)，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向由垂直斜面向上沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，安培力由沿斜面向上轉(zhuǎn)至豎直向上，導(dǎo)體棒受力的動(dòng)態(tài)變化如圖所示，則由圖知安培力逐漸增大，即此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增大，A對(duì)、B錯(cuò)；剛開始安培力F最小，有sin，所以此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為，C對(duì)；最后安培力最大，有Fmg，即此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最大值為，D錯(cuò)26.如圖所示，兩平行導(dǎo)軌ab、cd豎直放置在勻強(qiáng)磁場中，勻強(qiáng)磁場方

38、向豎直向上，將一根金屬棒PQ放在導(dǎo)軌上使其水平且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸現(xiàn)在金屬棒PQ中通以變化的電流I，同時(shí)釋放金屬棒PQ使其運(yùn)動(dòng)已知電流I隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為Ikt(k為常數(shù)，k0)，金屬棒與導(dǎo)軌間存在摩擦則下面關(guān)于棒的速度v、加速度a隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖象中，可能正確的有(  )【答案】AD【解析】根據(jù)牛頓第二定律得，金屬棒的加速度a，F(xiàn)fFNF安BILBLkt，聯(lián)立解得加速度ag，與時(shí)間成線性關(guān)系，故A正確，B錯(cuò)誤；因?yàn)殚_始加速度方向向下，與速度方向相同，做加速運(yùn)動(dòng)，加速度逐漸減小，即做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，然后加速度方向向上且逐漸增大，做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)

39、誤，D正確27.如圖，足夠長的直線ab靠近通電螺線管，與螺線管平行用磁傳感器測量ab上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的大致圖象是 (  )【答案】C【解析】通電螺線管外部中間處的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，無窮遠(yuǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，所以用磁傳感器測量ab上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的大致圖象是C.28.如圖所示，A、B、C是等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，O是A、B連線的中點(diǎn)以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)，A、B連線為x軸，O、C連線為y軸，建立坐標(biāo)系過A、B、C、O四個(gè)點(diǎn)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、方向向里的電流則過O點(diǎn)的通電直導(dǎo)線所受安培力的方向?yàn)?  )A沿y軸正方

40、向   B沿y軸負(fù)方向C沿x軸正方向   D沿x軸負(fù)方向【答案】A【解析】由題圖可知，過A點(diǎn)和B點(diǎn)的通電直導(dǎo)線對(duì)過O點(diǎn)的通電導(dǎo)線的安培力等大反向，過C點(diǎn)的通電直導(dǎo)線對(duì)過O點(diǎn)的通電直導(dǎo)線的安培力即為其總的安培力，沿OC連線向上，故A項(xiàng)正確29.如圖所示，A為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠盤，帶有大量均勻分布的負(fù)電荷，在圓盤正上方水平放置一通電直導(dǎo)線，電流方向如圖當(dāng)圓盤高速繞中心軸OO轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通電直導(dǎo)線所受安培力的方向是(  )A豎直向上B豎直向下C水平向里D水平向外【答案】C【解析】從上向下看，帶負(fù)電的圓盤順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，形成的等效電流為逆

41、時(shí)針方向，所產(chǎn)生的磁場方向豎直向上，由左手定則可判定通電直導(dǎo)線所受安培力的方向水平向里，故C項(xiàng)正確30.如圖所示，在豎直向下的恒定勻強(qiáng)磁場中有一光滑絕緣的圓軌道，一重為G的金屬導(dǎo)體MN垂直于軌道橫截面水平放置，在導(dǎo)體中通入電流I，使導(dǎo)體在安培力的作用下以恒定的速率v從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，設(shè)金屬導(dǎo)體所在位置的軌道半徑與豎直方向的夾角為，安培力的瞬時(shí)功率為P，則從A到C的過程中，下列說法正確的是(  )A電流方向從N指向M BIcot CPcos DPsin 【答案】D【解析】由于安培力方向始終水平向左，根據(jù)左手定則知電流方向從M指向N，A錯(cuò)誤；因?yàn)榻饘賹?dǎo)體MN做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以有Gsin

42、F安cos ILBcos，故Itan ，即Itan  ，B錯(cuò)誤；又PF安vcosGvsin，所以Psin  ，C錯(cuò)誤，D正確31.如圖所示為電磁軌道炮的工作原理圖待發(fā)射彈體與軌道保持良好接觸，并可在兩平行軌道之間無摩擦滑動(dòng)電流從一條軌道流入，通過彈體后從另一條軌道流回軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道平面的磁場(可視為勻強(qiáng)磁場)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與電流I成正比通電的彈體在安培力的作用下離開軌道，則下列說法正確的是(  )A彈體向左高速射出BI為原來的2倍，彈體射出的速度也為原來的2倍C彈體的質(zhì)量為原來的2倍，射出的速度也為原來的2倍D軌道長度L為原來的4倍，彈體射出

43、的速度為原來的2倍【答案】BD【解析】根據(jù)磁場方向、通過彈體的電流方向可知彈體所受安培力水平向右，因此彈體將向右高速射出，故A錯(cuò)誤；根據(jù)F=BIL=ma可知I為原來2倍，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與I成正比，B變?yōu)樵瓉淼?倍，彈體的加速度將變?yōu)樵瓉淼?倍，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2=2aL可知，彈體射出的速度變?yōu)樵瓉淼?倍，故B正確；根據(jù)F=BIL=ma可知彈體的質(zhì)量為原來2倍，彈體的加速度將變?yōu)樵瓉淼谋叮蛇\(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知，彈體射出的速度變?yōu)樵瓉淼谋?，故C錯(cuò)誤；若L變?yōu)樵瓉淼?倍，根據(jù)F=BIL=ma可知彈體的加速度不變，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2=2aL可知，彈體射出的速度變?yōu)樵瓉淼?倍，故D正確故選BD32.如圖所示，在光滑水平面上一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時(shí)磁鐵對(duì)水平面的壓力為FN1，現(xiàn)在磁鐵左上方位置固定一導(dǎo)體棒，當(dāng)導(dǎo)體棒中通以垂直紙面向里的電流后，磁鐵對(duì)水平面的壓力為FN2，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CFN1FN2DFN1FN2【答案】BC【解析】開始時(shí)磁體受重力和支持力，二力平衡，故彈簧處于原長，磁體對(duì)地壓力等于磁體的重力；通電后，根據(jù)條形磁體磁感線分布情況得到直線電流所在位置磁場方向如圖所示，由左手定則可判斷出通電導(dǎo)線所受安培力方向如圖所示