（浙江專版）2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第八章 磁場 第1課時 磁場的描述 磁場對電流的作用學(xué)案

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1、 第1課時　磁場的描述　磁場對電流的作用 [考綱要求] 知識內(nèi)容 考試要求 備考方略 必考 加試 磁現(xiàn)象和磁場 b b 1.本章內(nèi)容在學(xué)考中常以單選題形式出現(xiàn)，考查突出安培力、洛倫茲力。 2.本章內(nèi)容單獨出現(xiàn)在選考中帶電粒子在磁場（或復(fù)合場）中的運動問題；對帶電粒子的運動問題多以綜合計算題的形式出現(xiàn)，一般綜合考查受力分析、動力學(xué)關(guān)系、功能關(guān)系、圓周運動、平拋運動等知識，難度較大。 磁感應(yīng)強度 c c 幾種常見的磁場 b b 通電導(dǎo)線在磁場中受到的力 c d 運動電荷在磁場中受到的力 c c 帶電粒子在勻強磁場中的運動 d 一、磁

2、場及其描述 1.磁場 （1）磁場是磁體、電流周圍存在的一種特殊物質(zhì)。 （2）磁場的方向：小磁針N極所受磁場力的方向。 （3）基本特征：對放入其中的磁體、電流和運動電荷都有力的作用。 2.磁感應(yīng)強度 （1）定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，所受的安培力F跟電流I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值叫磁感應(yīng)強度。 （2）意義：磁感應(yīng)強度B是表示磁場強弱的物理量。 （3）公式：B＝，條件為：B⊥L。 （4）單位：特斯拉，簡稱特，符號是T。1 T＝1。 （5）方向：小磁針靜止時N極的指向。 3.磁感線：在磁場中畫出一些有方向的曲線，使曲線上各點的切線方向跟這點的磁感應(yīng)強度方向一致。

3、 4.磁場的疊加：磁感應(yīng)強度為矢量，合成與分解遵循平行四邊形定則。 二、安培力 1.安培力的大小 （1）磁場和電流垂直時：F＝BIL。 （2）磁場和電流平行時：F＝0。 2.安培力的方向 （1）用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)。讓磁感線從掌心進入，并使四指指向電流的方向，這時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）安培力的方向特點：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B和I決定的平面。 【思考判斷】 1.小磁針N極所指的方向就是該處磁場的方向（ × ） 2.磁感線是真實存在的（ × ） 3.磁感線越密表示磁場越強（

4、 √ ） 4.將通電導(dǎo)線放入磁場中，若不受安培力，說明該處磁感應(yīng)強度為零（ × ） 5.磁場中某點磁感應(yīng)強度的方向，跟放在該點的試探電流元所受磁場力的方向一致（ × ） 6.安培力一定不做功（ × ） 7.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流可以產(chǎn)生磁場（ √ ） 考點一　磁現(xiàn)象和磁場（b/b） [要點突破] 1.幾種常見的磁場 （1）常見磁體的磁場 （2）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 立體圖 橫截面圖 縱截面圖 2.安培定則 （1）對于直線電流的磁場：右手握住通電導(dǎo)線，伸直的大拇指指向電流方

5、向，那么彎曲的四指的方向就是導(dǎo)線周圍的磁感線環(huán)繞的方向。 （2）對于環(huán)形電流的磁場：用右手握住通電的環(huán)形導(dǎo)線（或通電螺線管），彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，那么大拇指的指向就是環(huán)形導(dǎo)線軸心上（或通電螺線管內(nèi)部）的磁感線的方向。 3.電場線與磁感線的比較 電場線 磁感線 電場線的疏密程度表示該區(qū)域電場強弱（密→強；疏→弱） 磁感線的疏密程度表示該區(qū)域磁場強弱（密→強；疏→弱） 電場線由正電荷指向負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)；或由無窮遠(yuǎn)指向負(fù)電荷，是單向曲線 磁感線在磁體外部是從N極指向S極，內(nèi)部從S極指向N極。磁感線是閉合曲線 電場線互不相交、不相切 磁感線互不相交、不相切 [典例剖析

6、] 【例1】 關(guān)于電場和磁場，下列說法正確的是（　　） A.雖然電場不是客觀存在的，但是可以用試探電荷去探測它的存在和強弱 B.電場線和磁感線是可以形象描述電場強弱和方向的客觀存在的曲線 C.磁感線和電場線一樣都是閉合的曲線 D.磁體之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的，磁場和電場一樣，都是客觀存在的物質(zhì) 解析　電場和磁場都是客觀存在的物質(zhì)，電場線和磁感線都是假想的曲線，實際并不存在。電場線和磁感線的最大區(qū)別在于磁感線是閉合的，而電場線不是閉合的，故選項D正確。 答案　D 【例2】 如圖所示，直導(dǎo)線AB、螺線管C、電磁鐵D三者相距較遠(yuǎn)，它們的磁場互不影響，開關(guān)S閉合，則小磁針的北極N

7、（黑色一端）指出磁場方向正確的是（　?。? A.a、c B.b、c C.c、d D.a、d 解析　據(jù)安培定則判斷出：（1）AB直導(dǎo)線磁場在小磁針a所在位置垂直紙面向外，所以小磁針a的N極指向正確；（2）C左側(cè)為N極，內(nèi)部磁場向左，所以小磁針c的N極指向正確，小磁針b的N極指向不對；（3）D左為S極，右為N極，所以小磁針d的N極指向也不正確。 答案　A [針對訓(xùn)練] 1.電流的磁效應(yīng)揭示了電與磁的關(guān)系。若直導(dǎo)線通有方向垂直紙面向外的恒定電流，則電流的磁感線分布正確的是（　?。? 答案　D 2.如圖所示，豎直放置的長直導(dǎo)線通有恒定電流，側(cè)旁小磁針N極的最終指向應(yīng)為（　

8、?。? A.平行紙面向右 B.平行紙面向左 C.垂直紙面向里 D.垂直紙面向外 解析　根據(jù)安培定則可知，導(dǎo)線右側(cè)的磁感線方向垂直紙面向外，故小磁針N極的最終指向應(yīng)為垂直紙面向外。 答案　D 3.在重復(fù)奧斯特的電流磁效應(yīng)的實驗時，為使實驗方便且效果明顯，通電直導(dǎo)線應(yīng)（　　） A.平行于南北方向，位于小磁針上方 B.平行于東西方向，位于小磁針上方 C.平行于東南方向，位于小磁針下方 D.平行于西南方向，位于小磁針下方 解析　在做奧斯特實驗時，為排除地磁場影響，小磁針應(yīng)南北放置，通電直導(dǎo)線也應(yīng)南北放置且位于小磁針上方，故選A。 答案　A 考點二　磁感應(yīng)強度（c/c）

9、[要點突破] 1.磁感應(yīng)強度由磁場本身決定，與檢驗電流無關(guān)。 2.磁感應(yīng)強度是矢量，磁場疊加時合磁感應(yīng)強度等于各個磁場的矢量和，計算時與力的計算方法相同，利用平行四邊形定則或根據(jù)正交分解法進行合成與分解。 3.磁感應(yīng)強度的大小和方向處處相同的磁場叫做勻強磁場。 [典例剖析] 【例1】 有關(guān)磁感應(yīng)強度的下列說法正確的是（　?。? A.磁感應(yīng)強度是用來表示磁場強弱的物理量 B.若有一小段通電導(dǎo)體在某點不受磁場力的作用，則該點的磁感應(yīng)強度一定為零 C.若有一小段長為L，通以電流為I的導(dǎo)體，在磁場中某處受到的磁場力為F，則該處磁感應(yīng)強度的大小一定是 D.由定義式B＝可知，電流I越大，導(dǎo)

10、線L越長，某點的磁感應(yīng)強度就越小 解析　磁感應(yīng)強度的引入目的就是用來描述磁場強弱，因此選項A是正確的；磁感應(yīng)強度是與電流I和導(dǎo)線長度L無關(guān)的物理量，且B＝中的B、F、L相互垂直，所以選項B、C、D皆是錯誤的。 答案　A 【例2】 有兩根長直導(dǎo)線a、b互相平行放置，如圖所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖。在圖中所示的平面內(nèi)，O點為兩根導(dǎo)線連線的中點，M、N為兩根導(dǎo)線附近的兩點，它們在兩導(dǎo)線連線的中垂線上，且與O點的距離相等。若兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向相同的恒定電流I，則關(guān)于線段MN上各點的磁感應(yīng)強度的說法正確的是（　　） A.M點和N點的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相同 B.M點和N點的磁感應(yīng)

11、強度大小相等、方向相反 C.在線段MN上各點的磁感應(yīng)強度都不可能為零 D.在線段MN上三點的磁感應(yīng)強度為零 解析　根據(jù)安培定則和磁場疊加原理，M點和N點的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反，選項A錯誤，B正確；在線段MN上只有在O點處，a、b兩直導(dǎo)線電流形成的磁場的磁感應(yīng)強度等大反向，即只有O點處的磁感應(yīng)強度為零，選項C、D錯誤。 答案　B [針對訓(xùn)練] 1.下列說法正確的是（　?。? A.電荷在某處不受電場力的作用，則該處電場強度可能不為零 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)強度一定為零 C.表征電場中某點電場的強弱，是把一個檢驗電荷放在該點時受到的電場力與檢驗

12、電荷本身電荷量的比值 D.表征磁場中某點磁場的強弱，是把一小段通電導(dǎo)線放在該點時受到的磁場力與該小段導(dǎo)線長度和電流乘積的比值 解析　電場和磁場有一個明顯的區(qū)別是：電場對放入其中的電荷有力的作用，磁場對通電導(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錯誤；同理根據(jù)電場強度的定義式E＝可知C正確；而同樣用比值定義法定義的磁感應(yīng)強度則應(yīng)有明確的說明，即B＝中I和B的方向必須垂直，故D錯誤。 答案　C 2.三根平行的長直導(dǎo)線，分別垂直地通過一個等腰直角三角形的三個頂點，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，如圖所示，已知導(dǎo)線A在斜邊中點O處所產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度

13、大小為B，導(dǎo)線C在斜邊中點O處所產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小為2B，則O處的磁感應(yīng)強度的大小和方向為（　?。? A.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 解析　由安培定則知導(dǎo)線A、B在O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相反，互相抵消，所以O(shè)處的磁感應(yīng)強度即為導(dǎo)線C所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度，即大小為2B，由安培定則可判定其方向沿OA方向，A、B、C錯誤，D正確。 答案　D 考點三　安培力（c/d） [要點突破] 1.安培力的大小 （1）當(dāng)B與I垂直時，F(xiàn)最大，F(xiàn)＝ILB，當(dāng)B與I平行時，F(xiàn)最小，F(xiàn)＝0

14、。 （2）公式F＝BIL中的L是指有效長度。當(dāng)直導(dǎo)線與磁場垂直時，導(dǎo)線在磁場中的部分為有效長度；當(dāng)彎曲導(dǎo)線與磁場垂直時，有效長度等于連接兩端點線段的長度（如圖所示），相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端。 2.安培力作用下導(dǎo)體運動方向的判斷方法 電流元法 分割為電流元安培力方向→整段導(dǎo)體所受合力方向→運動方向 特殊位 置法 在特殊位置→安培力方向→運動方向 等效法 環(huán)形電流?小磁針 條形磁鐵?通電螺線管?多個環(huán)形電流 結(jié)論法 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，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢 轉(zhuǎn)換研究 對象法 定性分析磁體在電流磁場作用下

15、如何運動或運動趨勢的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，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動方向 [典例剖析] 【例1】 （2015·浙江9月測試卷）如圖所示是“探究影響通電導(dǎo)線受力的因素”的裝置圖。實驗時，先保持導(dǎo)線通電部分的長度不變，改變電流的大??；然后保持電流不變，改變導(dǎo)線通電部分的長度。對該實驗，下列說法正確的是（　?。? A.當(dāng)導(dǎo)線中的電流反向時，導(dǎo)線受到的安培力方向不變 B.保持電流不變，接通“1、4”時導(dǎo)線受到的安培力是接通“2、3”時的3倍 C.保持電流不變，接通“1、4”時導(dǎo)線受到的安培力是接通“2、3”時的2倍

16、D.接通“1、4”，當(dāng)電流增加為原來的2倍時，通電導(dǎo)線受到的安培力減半 解析　接觸“1、4”時導(dǎo)線的長度是接觸“2、3”時長度的3倍，根據(jù)安培力公式F＝BIL知，導(dǎo)線所受安培力也是3倍關(guān)系。 答案　B 【例2】 （2017·上海單科）如圖所示，一導(dǎo)體棒ab靜止在U形鐵芯的兩臂之間。電鍵閉合后導(dǎo)體棒受到的安培力方向（　?。? A.向上 B.向下 C.向左 D.向右 解析　根據(jù)圖中的電流方向，由安培定則知U形鐵芯下端為N極，上端為S極，ab中的電流方向由a→b，由左手定則可知導(dǎo)體棒受到的安培力方向向右，選項D正確。 答案　D 【例3】 電磁炮是一種理想的兵器，它的主要原理

17、如圖所示，利用這種裝置可以把質(zhì)量為m＝2.0 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d＝2 m，長L＝100 m、電流I＝10 A、軌道摩擦不計且金屬桿EF與軌道始終垂直并接觸良好，則下列有關(guān)軌道間所加勻強磁場的磁感應(yīng)強度和磁場力的最大功率結(jié)果正確的是（　　） A.B＝18 T，Pm＝1.08×108 W B.B＝0.6 T，Pm＝7.2×104 W C.B＝0.6 T，Pm＝3.6×106 W D.B＝18 T，Pm＝2.16×106 W 解析　通電金屬桿在磁場中受安培力的作用而對彈體加速，由功能關(guān)系得BIdL＝mv，代入數(shù)值解得B＝18 T；當(dāng)

18、速度最大時磁場力的功率也最大，即Pm＝BIdvm，代入數(shù)值得Pm＝2.16×106 W，故選項D正確。 答案　D 【方法總結(jié)】 求解安培力作用下導(dǎo)體棒平衡問題的基本思路 [針對訓(xùn)練] 1.始終靜止在斜面上的條形磁鐵，當(dāng)其上方水平導(dǎo)線L中通入如圖所示方向的電流時，條形磁鐵仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，斜面對磁鐵的彈力FN和摩擦力Ff將（　　） A.FN增大，F(xiàn)f減小 B.FN減小，F(xiàn)f增大 C.FN、Ff均增大 D.FN、Ff均減小 解析　條形磁鐵在周圍產(chǎn)生磁場，磁感線形狀如圖所示，根據(jù)左手定則判斷出導(dǎo)線受力F如圖所示，又根據(jù)牛頓第三定律可知磁鐵受反作用力F′的方向。因為此時磁鐵受

19、向左下方的力F′，而它仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以斜面對它的摩擦力以及彈力都增大了。 答案　C 2.如圖所示，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θ，整個裝置處于沿豎直方向的勻強磁場中。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，金屬桿ab剛好靜止。則（　?。? A.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 解析　金屬桿靜止，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

20、場方向豎直向上。 答案　A 3.（2016·浙江4月選考）法拉第電動機原理如圖所示。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（　　） A.向左擺動 B.向右擺動 C.順時針轉(zhuǎn)動 D.逆時針轉(zhuǎn)動 解析　閉合開關(guān)S，有向上的電流通過金屬桿，金屬桿處在磁鐵的磁場中，受到安培力作用，根據(jù)左手定則得知，安培力方向與金屬桿垂直向里，使金屬桿以磁鐵棒為軸逆時針轉(zhuǎn)動。選項A、B、C錯誤，D正確。 答案　D 1.如圖所示，兩根相互平行的長直

21、導(dǎo)線分別通有方向相反的電流I1和I2，且I1＞I2；a、b、c、d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點，且a、b、c與兩導(dǎo)線共線；b點在兩導(dǎo)線之間，b、d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直。磁感應(yīng)強度可能為零的點是（　?。? A.a點 B.b點 C.c點 D.d點 解析　要合磁感應(yīng)強度為零，必有I1和I2形成兩個磁場等大反向，只有 c點有可能，選C。 答案　C 2.（2017·嘉興模擬）如圖所示為電流天平，可用來測定磁感應(yīng)強度。天平的右臂上掛有一匝數(shù)為N的矩形線圈，線圈下端在勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里，當(dāng)線圈中通有電流I（方向如圖）時，發(fā)現(xiàn)天平的右端低左端高，下列哪些調(diào)節(jié)方案可以使

22、天平水平平衡（　?。? A.僅減小電流大小 B.僅增大線框的寬度l C.僅減輕左盤砝碼的質(zhì)量 D.僅增加線圈的匝數(shù) 解析　天平左端高右端低，說明左端輕右端重，要使天平平衡，可以增加左盤砝碼質(zhì)量，也可以減小右盤砝碼質(zhì)量，選項C錯誤；根據(jù)左手定則判斷可知線圈在磁場中受到豎直向下的安培力F＝NBIl，故也可以減小安培力，等效于減小右盤砝碼質(zhì)量，減小安培力可以采取減小電流大小，減小線框的寬度l或者減少線圈的匝數(shù)，選項A正確，B、D錯誤。 答案　A 3.在磁感應(yīng)強度為B0、方向豎直向上的勻強磁場中，水平放置一根通電長直導(dǎo)線，電流的方向垂直于紙面向里。如圖所示，a、b、c、d是以直導(dǎo)線為圓

23、心的同一圓周上的四點，在這四點中（　?。? A.c、d兩點的磁感應(yīng)強度大小相等 B.a、b兩點的磁感應(yīng)強度大小相等 C.c點的磁感應(yīng)強度的值最小 D.b點的磁感應(yīng)強度的值最大 解析　通電直導(dǎo)線在c點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度方向與B0的方向相反，b、d兩點的電流磁場與B0垂直，a點電流磁場與B0同向，由磁場的疊加知c點的合磁感應(yīng)強度最小。 答案　C 4.如圖甲所示，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磁場，磁感應(yīng)強度為B。垂直于導(dǎo)軌水平對稱放置一根均勻金屬棒。從t＝0時刻起，棒上有如圖乙所示的持續(xù)交變電流I，周期為T，最大值為Im，圖甲中I所示方向為電流正方向。

24、則金屬棒（　　） A.做先向右再向左的往復(fù)運動 B.做先向左再向右的往復(fù)運動 C.做一直向右的直線運動 D.受到的安培力做正功 解析　由F＝ILB可知，安培力隨時間的變化關(guān)系與電流隨時間變化關(guān)系相同。所以金屬棒先向右勻加速運動，再向右做勻減速運動，然后重復(fù)運動，故選項A、B錯誤，C正確；安培力在一個周期內(nèi)先做正功，后做負(fù)功，故選項D錯誤。 答案　C 5.如圖，一長為10 cm的金屬棒ab用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強磁場中；磁場的磁感應(yīng)強度大小為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。金屬棒通過開關(guān)與一電動勢為12 V的電池相連，電路總電阻為2

25、Ω。已知開關(guān)斷開時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。 解析　依題意，開關(guān)閉合后，電流方向從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。 開關(guān)斷開時，兩彈簧各自相對于其原長伸長為Δl1＝0.5 cm。由胡克定律和力的平衡條件得 2kΔl1＝mg① 式中，m為金屬棒的質(zhì)量，k是彈簧的勁度系數(shù)，g是重力加速度的大小。 開關(guān)閉合后，金屬棒所受安培力的大小為 F＝IBL② 式中，I是回路電流，L是金屬棒的長度。

26、兩彈簧各自再伸長了Δl2＝0.3 cm，由胡克定律和力的平衡條件得 2k（Δl1＋Δl2）＝mg＋F③ 由歐姆定律有E＝IR④ 式中，E是電池的電動勢，R是電路總電阻。 聯(lián)立①②③④式，并代入題給數(shù)據(jù)得 m＝0.01 kg⑤ 答案　豎直向下　0.01 kg [基礎(chǔ)過關(guān)] 1.下列說法中正確的是（　?。? A.磁感線可以表示磁場的方向和強弱 B.磁感線從磁體的N極出發(fā)，終止于磁體的S極 C.磁鐵能產(chǎn)生磁場，電流不能產(chǎn)生磁場 D.放入通電螺線管內(nèi)的小磁針，根據(jù)異名磁極相吸的原則，小磁針的N極一定指向通電螺線管的S極 解析　磁感線能夠用來表示磁場的強弱和方向，A正確；磁感

27、線是閉合的曲線，不是終止于S極，B錯誤；磁鐵和電流均能產(chǎn)生磁場，C錯誤；小磁針的N極指向應(yīng)根據(jù)磁感線的切線方向進行判斷，小磁針的N極在螺線管內(nèi)部應(yīng)指向通電螺線管的N極，D錯誤。 答案　A 2.關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強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)線從中點折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话? 解析　安培力的方向、磁感應(yīng)強度的方向及電流的方向滿足左手定則，所以安培力的方向既垂直于直導(dǎo)線，也垂直于磁場的方向，所以選項B正確、A錯誤；當(dāng)通

28、電直導(dǎo)線與磁場方向垂直時，安培力最大F＝BIl，當(dāng)通電直導(dǎo)線與磁場方向平行時，安培力最小為零，故選項C錯誤；將直導(dǎo)線從中點折成直角，假設(shè)原來直導(dǎo)線與磁場方向垂直，若折成直角后一段與磁場仍垂直，另一段與磁場平行，則安培力的大小變?yōu)樵瓉淼囊话?，若折成直角后，兩段都與磁場垂直，則安培力的大小變?yōu)樵瓉淼?，因此安培力大小不一定是原來的一半，選項D錯誤。 答案　B 3.如圖所示，通電螺線管周圍放置能自由轉(zhuǎn)動的小磁針a、b、c、d均已處于靜止，則小磁針a、b、c、d指向正確的是（　?。? A.小磁針a B.小磁針b C.小磁針c D.小磁針d 解析　根據(jù)安培定則，判斷出通電螺線管左邊為N極，

29、右邊為S極，則靜止時小磁針N極指向磁場方向，所以圖中正確的只有小磁針c。 答案　C 4.在勻強磁場中某處P放一個長度為L＝20 cm，通電電流I＝1 A的直導(dǎo)線，測得它受到的最大磁場力F＝1.0 N，現(xiàn)將該通電導(dǎo)線從磁場中撤走，則P處磁感應(yīng)強度為（　?。? A.0 B.0.2 T C.0.05 T D.5 T 解析　當(dāng)L與B垂直時，導(dǎo)線所受安培力最大，由公式B＝可得B＝5 T，注意單位的換算。 答案　D 5.（2017·寧波模擬）如圖所示的四個圖中，分別標(biāo)明了通電導(dǎo)線在磁場中的電流方向、磁場方向以及通電導(dǎo)線所受磁場力的方向，其中正確的是（　?。? 解析　根據(jù)左手定則可以

30、判斷，A中導(dǎo)線受力向下，B中，磁場與電流方向平行，導(dǎo)線不受力，C中導(dǎo)線受力方向向下，D中導(dǎo)線受力方向垂直于導(dǎo)線向下，故選項C正確。 答案　C 6.在磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則（　　） A.a、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等，且Ba＞Bb B.a、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小相等 C.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 解析　磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強度的大小，安培力的大小跟該處的磁感應(yīng)強度的大小、I、L和導(dǎo)線放置的方向與磁感應(yīng)強度的方向的夾角有關(guān)，故C、D錯誤；由a、b兩處磁感線的疏密程度可判斷出Ba＞Bb，所以A

31、正確，B錯誤。 答案　A 7.如圖所示，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，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∠abc＝∠bcd＝135°，流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示。則導(dǎo)線abcd所受到的磁場作用力的合力為（　　） A.方向沿紙面向上，大小為（＋1）ILB B.方向沿紙面向上，大小為（－1）ILB C.方向沿紙面向下，大小為（＋1）ILB D.方向沿紙面向下，大小為（－1）ILB 解析　由安培力公式F＝BIL，與左手定則，可得ab段導(dǎo)線的安培力方向垂直于導(dǎo)線與磁感線構(gòu)成的平面并斜向左。同理cd段導(dǎo)線的安培力方

32、向垂直于導(dǎo)線與磁感線構(gòu)成的平面并斜向右。因此由平行四邊形定則對這兩個安培力進行分解，可得沿bc段方向的安培力分力正好相互平衡，所以ab段與cd段導(dǎo)線的安培力的合力為F＝BIL，方向豎直向上；而bc段安培力的大小為BIL，方向是豎直向上。則導(dǎo)線段abcd所受到的磁場的作用力的合力大小為（＋1）BIL，方向是豎直向上，故選A。 答案　A 8.如圖所示，固定不動的絕緣直導(dǎo)線mn和可以自由移動的矩形線框abcd位于同一平面內(nèi)，mn與ad、bc邊平行且離ad邊較近。當(dāng)導(dǎo)線mn中通以方向向上的電流，線框中通以順時針方向的電流時，線框的運動情況是（　?。? A.向左運動 B.向右運動 C.以mn

33、為軸轉(zhuǎn)動 D.靜止不動 解析　以mn為研究對象，線框內(nèi)磁場方向垂直紙面向里，由左手定則知導(dǎo)線mn受到向左的安培力，由牛頓第三定律可知線框受到向右的作用力，故線框向右運動，選項B正確。 答案　B 9.（2017·浙江4月選考）如圖所示，兩平行直導(dǎo)線cd和ef豎直放置，通以方向相反大小相等的電流，a、b兩點位于兩導(dǎo)線所在的平面內(nèi)。則（　?。? A.b點的磁感應(yīng)強度為零 B.ef導(dǎo)線在a點產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里 C.cd導(dǎo)線受到的安培力方向向右 D.同時改變了導(dǎo)線的電流方向，cd導(dǎo)線受到的安培力方向不變 解析　由右手螺旋定則可知，cd導(dǎo)線和ef導(dǎo)線在b處產(chǎn)生的磁場方向都垂直紙

34、面向外，所以由矢量合成知b處的磁感應(yīng)強度垂直紙面向外，故A錯誤；由右手螺旋定則知ef導(dǎo)線在左側(cè)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度垂直紙面向外，故B錯誤；由左手定則知，cd導(dǎo)線受到的安培力方向向左，故C錯誤；由題意可知，cd導(dǎo)線所處的位置磁場方向發(fā)生改變，但同時自身電流方向也發(fā)生改變，由左手定則知，cd導(dǎo)線所受安培力方向不變，故D正確。 答案　D [能力提升] 10.如圖所示，A為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠圓盤，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，電流方向如圖所示。當(dāng)圓盤高速繞中心軸OO′轉(zhuǎn)動時，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

35、平向外 解析　橡膠圓盤上高速轉(zhuǎn)動的負(fù)電荷形成的電流方向與轉(zhuǎn)動方向相反，由安培定則可知產(chǎn)生的磁場在圓盤上方是垂直圓盤向上的，由左手定則判斷通電導(dǎo)線所受安培力方向水平向里，選項C正確。 答案　C 11.如圖所示，在勻強磁場中用兩根柔軟絕緣的細(xì)線將金屬棒ab懸掛在水平位置上，金屬棒中通入由a到b的恒定電流I，這時兩根細(xì)線均被拉緊，現(xiàn)要想使兩根細(xì)線對金屬棒拉力變?yōu)榱?，可采用哪些方法（　　? A.適當(dāng)增大電流I B.將電流反向并適當(dāng)改變大小 C.適當(dāng)減小磁感應(yīng)強度 D.將磁場反向并適當(dāng)改變大小 解析　由左手定則可知，金屬棒所受安培力方向豎直向上，由此可知BIL＋F＝mg（F為細(xì)線的拉

36、力），要想使兩根細(xì)線對金屬棒拉力變?yōu)榱?，可增大安培力大小，由安培力公式可知選項A正確。 答案　A 12.如圖所示，臺秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，彈簧處于原長狀態(tài)，此時臺秤讀數(shù)為N1。現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一通電導(dǎo)線，電流方向如圖，當(dāng)加上電流后，臺秤讀數(shù)為N2，則以下說法正確的是（　?。? A.N1＞N2，彈簧長度將變長 B.N1＞N2，彈簧長度將變短 C.N1＜N2，彈簧長度將變長 D.N1＜N2，彈簧長度將變短 解析　以導(dǎo)體棒為研究對象，根據(jù)左手定則判斷可知，其所受安培力方向為斜向右下方，根據(jù)牛頓第三定律分析得知，磁鐵受到的

37、安培力方向斜向左上方，則磁鐵將向左運動，彈簧被壓縮，長度將變短，由于磁鐵受到的安培力方向斜向左上方，對彈簧秤的壓力減小，則N1>N2，B正確。 答案　B 13.如圖所示，質(zhì)量為60 g的銅棒長為a＝20 cm，棒兩端與長為l＝30 cm的細(xì)軟銅線相連，吊在磁感應(yīng)強度B＝0.5 T、豎直向上的勻強磁場中，當(dāng)棒中通過恒定電流I后，銅棒向上擺動，最大擺角θ＝60°，g取10 m/s2，求： （1）銅棒中電流I的大小及方向； （2）銅棒在擺動過程中的最大速度； （結(jié)果保留一位有效數(shù)字）。 解析?。?）因銅棒的最大擺角為θ＝60°，由運動對稱性可知，銅棒上擺30°時速度最大，此處銅棒所受

38、的合力沿細(xì)軟銅絲方向。對銅棒受力分析如圖所示，由左手定則可知，電流的方向向左。由BIacos 30°＝mgsin 30°代入數(shù)據(jù)得I＝2A。 （2）當(dāng)銅棒上擺30°時速度最大，設(shè)最大速度為v，由動能定理可得BIa×－mgl＝mv2 而BIa＝mgtan 30° 結(jié)合以上兩式得 v2＝gltan 30°－2gl（1－cos 30°） 代入數(shù)據(jù)得v＝1 m/s。 答案?。?）2A　方向向左?。?）1 m/s 14.如圖所示，在傾角為θ＝30°的斜面上，固定一寬L＝0.25 m的平行金屬導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上端接入電源和滑動變阻器R。電源電動勢E＝12 V，內(nèi)阻r＝1 Ω，一質(zhì)量m＝20 g的

39、金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并接觸良好。整個裝置處于磁感應(yīng)強度B＝0.80 T、垂直于斜面向上的勻強磁場中（導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計）。金屬導(dǎo)軌是光滑的，取g＝10 m/s2，要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止，求： （1）金屬棒所受到的安培力的大?。? （2）通過金屬棒的電流的大?。? （3）滑動變阻器R接入電路中的阻值。 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I＝＝0.5 A。 （3）設(shè)滑動變阻器接入電路的阻值為R0， 根據(jù)閉合電路歐姆定律得： E＝I（R0＋r），解得R0＝－r＝23 Ω。 答案?。?）0.1 N?。?）0.5 A?。?）23 Ω 20