高考物理一轮复习 课时跟踪检测(二十七)磁场的描述 磁场对电流的作用
磁场对电流的作用
磁场对电流的作用
磁场对电流的作用如下：
1.通电导线在磁场中要受到磁力的作用。
是由电能转化为机械能。
应用：电动机。
2.通电导体在磁场中受力方向：跟电流方向和磁感线方向有关。
3.电动机原理：是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的。
结构：定子和转子（线圈、磁极、换向器）。
它将电能转化为机械能。
4.换向器作用：当线圈刚转过平衡位置时，换向器自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈连续转动（实现交流电和直流电之间的互换）。
磁场物理概念是指传递实物间磁力作用的场。
磁场是由运动着的微小粒子构成的，在现有条件下看不见、摸不着。
磁场具有粒子的辐射特性。
磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的，所以两磁体不用在物理层面接触就能发生作用。
由于磁体的磁性来源于电流，电流是电荷的运动，因而概括地说，磁场是相对于观测点运动的电荷的运动的电场的强度与速度。
高考物理一轮复习知识点全方位练习：磁场的描述 磁场对电流的作用
2022届高考物理一轮复习知识点全方位练习：磁场的描述磁场对电流的作用基础达标1.超导电磁船是一种不需要螺旋桨推进的低噪音新型船.图是电磁船的简化原理图,AB 和CD是与电源相连的导体板,AB与CD之间部分区域浸没在海水中并有垂直于纸面向内的匀强磁场(磁场由固定在船上的超导线圈产生,其独立电路部分未画出).以下说法正确的是()A.使船前进的力是磁场对海水中电流的安培力B.要使船前进,海水中的电流方向应从CD板指向AB板C.同时改变磁场的方向和电源正负极,推进力方向将与原方向相反D.若接入电路的海水电阻为R,其两端的电压为U,则船在海水中前进时,AB与CD间海水中的电流小于UU2.如图所示,两平行直导线cd和ef竖直放置,通以方向相反、大小相等的电流,a、b两点位于两导线所在的平面内,则()A.b点的磁感应强度为零B.ef导线在a点产生的磁场方向垂直于纸面向里C.cd导线受到的安培力方向向右D.同时改变两导线的电流方向,cd导线受到的安培力方向不变3.将长为L的导线弯成六分之一圆弧,固定在垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,两端点A、C连线竖直,如图所示.若给导线通以由A到C、大小为I的恒定电流,则导线所受安培力的大小和方向是()A.ILB,水平向左B.ILB,水平向右,水平向右C.3UUUπ,水平向左D.3UUUπ4.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5.如图所示,三根相互平行的长直导线a、b、c垂直于纸面固定,其中a、b间距为10 cm,b、c间距为8 cm,a、c间距为6 cm.当分别通入电流I a、I b和I c后,导线c所受的安培力恰好与导线a、b的连线平行.已知通电直导线在其周围某点产生的磁场的磁感应强度大小为,其中I为通电直导线中的电流,r为该点到通电直导线的距离.下列说法正确的是B=k UU()A.I a和I b方向相同,大小之比为169B.I a和I b方向相反,大小之比为916C.若电流I c的方向垂直于纸面向外,则导线c所受的安培力一定向右D.若电流I c的方向垂直于纸面向里,则导线c所受的安培力一定向右6.(多选) 如图所示,ab、cd是两根长度均为L=4.0 m、质量分别为m1=0.6 kg和m2=0.2 kg 的金属棒,两根等长的细金属杆将两节干电池与两根金属棒串联成闭合回路,整个回路用绝缘细线悬挂在天花板上,保证金属棒水平.整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B=1.0 T,电路中的电流I=0.5 A.待系统稳定之后(金属棒、细金属杆在力的作用下不会发生变形,金属杆和电池质量不计,杆与电池固定连接,g取10 m/s2),则 ()A.绝缘细线与竖直方向的夹角为0°B.绝缘细线与竖直方向的夹角为45°C.细金属杆与竖直方向的夹角为45°D.细金属杆与竖直方向的夹角为90°技能提升7.如图所示,正六边形线框ABCDEF由六根相同的导体棒连接而成,固定于匀强磁场中,线框平面与磁感应强度方向垂直,线框顶点A、B与直流电源两端相接.已知导体棒DE受到的安培力大小为F,则下列说法正确的是(不考虑导体棒间的相互作用) ()A.导体棒AB受到的安培力大小为FB.导体棒AB受到的安培力大小为6FC.导体棒EF受到的安培力大小为FD.导体棒CD受到的安培力大小为U28.如图所示,两平行光滑金属导轨CD、EF间距为L,与电动势为E0的电源相连,质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置,构成闭合回路,回路平面与水平面成θ角,回路其余电阻不计,重力加速度为g.为使ab棒静止,需在空间施加的匀强磁场的磁感应强度的最小值及其方向分别为(),水平向右A.UUUU0U,垂直于回路平面向上B.UUU cos UU0UC.UUU tan U,竖直向下U0U,垂直于回路平面向下D.UUU sin UU0U9.(多选) 无限长通电直导线周围磁场中某点的磁感应强度大小可用公式B=k U表示,式中Uk是常数,I是导线中电流,r是该点到直导线的距离.通常,通电直导体棒无限长.将两根长度均为L、质量均为m、通有方向相反且大小恒为I的电流的细长直导体棒a、b水平置于光滑半圆筒内,静止时,其横截面如图所示,O为半圆筒的圆心,cd为半圆筒的水平直径,Oa、Ob之间的夹角为θ,重力加速度为g.下列说法正确的是()A.O处磁感应强度的方向水平向右B.两导体棒连线的中垂线上各点磁感应强度的方向都是竖直向下C.导体棒a中电流产生的磁场在导体棒b处的磁感应强度的大小为UU tan UUUD.若将导体棒a保持水平沿圆弧向d缓慢移动,a、b中电流大小始终相等,要使导体棒b 在原处仍保持静止,则导体棒中的电流必须逐渐增大10.演示安培力的实验装置可以简化为如图所示的示意图.一长为10 cm、质量为80 g的金属棒ab用两条完全相同的不可伸长的细绳水平地悬挂在匀强磁场中;磁场的磁感应强度大小为1 T,方向竖直向上;绝缘细绳上端固定,下端与金属棒连接,金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连,电路总电阻为2 Ω.已知开关断开时两细绳呈竖直方向;闭合开关,金属棒将受到安培力的作用发生摆动.重力加速度大小取10 m/s2.(1)判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向;(2)若把细绳偏离竖直方向至某一夹角θ,金属棒恰能保持静止状态,则θ为多少?挑战自我11.如图所示,在倾角为θ的斜面上固定有间距为l的平行金属导轨,垂直于导轨放置一质量为m的金属棒ab,整个装置处于垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,导轨与电动势为E、内阻为r的电源连接.金属棒ab与导轨间的动摩擦因数为μ,且μ<tan θ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,金属棒和导轨电阻不计.现闭合开关S,发现滑动变阻器接入电路的阻值极小时,金属棒不能静止.(1)判断金属棒所受的安培力方向;(2)求使金属棒在导轨上保持静止时滑动变阻器接入电路的最小阻值R1和最大阻值R2.参考答案1.D 【解析】 根据题述,AB 与CD 之间部分区域浸没在海水中并有垂直于纸面向内的匀强磁场,海水中该部分为导体,与导体板和电源构成回路,海水通电后受到安培力作用,磁场对海水有向后的作用力,根据牛顿第三定律,海水对磁场(实质是海水对超导电磁船)有向前的作用力,该力是使船前进的力,选项A 错误;根据左手定则,要使船前进,海水中的电流方向应从AB 板指向CD 板,选项B 错误;同时改变磁场的方向和电源正负极,推进力方向将与原方向相同,选项C 错误;若接入电路的海水电阻为R ,其两端的电压为U ,则船在海水中前进时,由于可视为导线的海水切割磁感线,产生与电流方向相反的感应电动势,所以AB 与CD 间海水中的电流小于U U ,选项D 正确.2.D 【解析】 根据右手螺旋定则可知,两导线在b 点处产生的磁场方向均垂直于纸面向外,b 点的磁感应强度不为零,选项A 错误;ef 导线在a 点产生的磁场方向垂直于纸面向外,选项B 错误;根据左手定则可判断,方向相反的两个电流互相排斥,选项C 错误,选项D 正确.3.D 【解析】 弧长为L ,圆心角为60°,则弦长AC =3U π,导线受到的安培力F =BI ·AC =3UUU π;由左手定则可知,导线受到的安培力方向水平向左,选项D 正确.4.C 【解析】 根据左手定则可判断,圆环靠近磁铁的一侧向纸内转动,另一侧向纸外转动,从上往下看,圆环逆时针转动,转动后圆环产生的磁场方向与磁铁的磁场方向相同,圆环将靠近磁铁,C 正确.5.B 【解析】 根据通电平行直导线间的相互作用规律可知,若I a 和I b 方向相同,则a 、b 对c 的安培力合力方向不会与a 、b 连线平行,因此I a 和I b 方向相反,如图所示,根据平行四边形定则作图,则U U U U =tan 37°,又F a =B a I c L ,F b =B b I c L ,B a =k U U U UU ,B b =k UU U UU ,其中r ac =6 cm,r bc =8 cm,联立解得U U U U =916,故A 错误,B 正确.不管电流I c 的方向垂直于纸面向外或向里,由于a 、b 的电流方向未知,不能确定导线c 所受的安培力方向,故C 、D 错误.6.AC 【解析】 以整体为研究对象,整体共受到四个力的作用,水平方向上,两金属棒受到大小均为F =BIL 、方向相反的安培力,这两个力互相平衡,竖直方向上,绝缘细线的拉力与总的重力平衡,因为重力的方向竖直向下,所以绝缘细线的拉力一定是竖直向上,即绝缘细线与竖直方向的夹角为0°,A 正确,B 错误;以cd 棒为研究对象,cd 棒受三个力而平衡,安培力F =BIL =1×0.5×4 N=2 N,cd 棒的重力m 2g =0.2×10 N=2 N,由平衡条件得F =m 2g tan θ,解得θ=45°,即细金属杆与竖直方向的夹角为45°,C 正确,D 错误.7.C 【解析】 通过导体棒AB 的电流是通过导体棒DE 的电流的5倍,则导体棒AB 受到的安培力大小为5F ,故A 、B 错误;通过导体棒EF 、CD 的电流大小与通过导体棒DE 的电流大小相同,则导体棒EF 、CD 受到的安培力大小均为F ,故C 正确,D 错误.8.D 【解析】 对金属棒受力分析,受到重力、支持力和安培力,如图所示,由图可以看出,当安培力沿导轨向上时,安培力最小,安培力的最小值为F A =mg sin θ,故磁感应强度的最小值为B =U A UU =UU sin U UU,此时磁感应强度的方向垂直于回路平面向下,根据欧姆定律得E 0=IR ,解得B =UUU sin U U 0U ,故D 正确.9.BD 【解析】 由安培定则可知,a 、b 在O 点产生的磁场方向如图甲所示,由平行四边形定则可知,两导体棒连线的中垂线上各点磁感应强度的方向都是竖直向下,故A 错误,B 正确;设半圆筒对b 的支持力为F ,受力示意图如图乙所示,由平行四边形定则和共点力的平衡条件得 F cos U 2=mg ,F sin U 2=BIL ,解得B =UU tanU 2UU ,故C 错误;将a 向d 缓慢移动,要使b保持静止,平行四边形如图乙中虚线所示,可知a 对b 的安培力必须逐渐增大,而a 、b 之间的距离又逐渐增大,由B =k U U 可知,导体棒中电流必须逐渐增大,故D 正确.10.(1)垂直于纸面向里 (2)37°【解析】 (1)开关闭合后,电流由b 流向a ,根据左手定则可知,受到的安培力方向垂直于纸面向里.。
高考物理一轮复习专用资料——第27讲 磁场及其对电流的作用
第27讲磁场及其对电流的作用【考点整合】一、磁场的基本概念1、磁场的产生：⑴磁极周围有磁场；⑵电流周围有磁场（奥斯特）；⑶变化的电场在周围空间产生磁场（麦克斯韦）。
2、磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特殊形态的物质。
3、磁场的基本特性：磁场对处于其中的磁极、电流和运动电荷有力的作用；磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的。
4、磁场的方向：①磁感线在该点的切线方向;②规定在磁场中任意一点小磁针北极的受力方向（小磁针静止时N极的指向）为该点处磁场方向。
③用安培定则判断5、安培分子电流假说奥斯特发现电流磁效应（电生磁）后，安培提出分子电流假说（又叫磁性起源假说）：认为在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极；从而揭示了磁铁磁性的起源：磁铁的磁场和电流的磁场一样都是由电荷运动产生的；根据分子电流假说可以解释磁化、去磁等有关磁现象。
（不等于说所有磁场都是由运动电荷产生的。
）二、磁感线，电场中引入电场线描述电场，磁场中引入磁感线描述磁场1、磁感线的定义：为了形象描述磁场，在磁场中画出一簇有向曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致，这簇曲线叫做磁感线。
2、物理意义：描述磁场大小和方向的工具(物理摸型)，磁场是客观存在的，磁感线是一种工具。
3、磁感线的性质：（1）磁感线上任意一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同（该点处磁场方向、磁感应强度方向、磁感线的切线方向、小磁针北极受力方向、小磁针静止时N极指向都是同一个方向）；（2）任何两条磁感线不相交、不相切；（3）任何一根磁感线都不中断，是闭合曲线；磁感线在磁体的外部是N极指向S极，在内部是S极指向N极；（4）磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，磁感线越密处磁场越强，反之越弱；（5）磁感线并不真实存在，但其形状可以用实验模拟；没有画出磁感线的地方，并不等于没有磁场。
届高考物理人教版第一轮复习课时作业x磁场的描述及磁场对电流的作用
届高考物理人教版第一轮复习课时作业x磁场的描述及磁场对电流的作用公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]第八章磁场第1课时磁场的描述及磁场对电流的作用基本技能练1. (2014·临沂模拟)如图1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( )图1A．a、b、c的N极都向纸里转B．b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转C．b、c的N极都向纸里转，而a的N极向纸外转D．b的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转解析由于圆环带负电荷，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b的N极向纸外转，a、c的N极向纸里转。
答案B2. 在磁场中某区域的磁感线如图2所示，则( )图2A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，且B a＞B bB．a、b两处的磁感应强度的大小相等C．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小解析磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小、I、L和导线放置的方向与磁感应强度的方向的夹角有关，故C、D错误；由a、b两处磁感线的疏密程度可判断出B a＞B b，所以A正确，B错误。
答案A3.如图3所示，固定不动的绝缘直导线mn和可以自由移动的矩形线框abcd位于同一平面内，mn与ad、bc边平行且离ad边较近。
当导线mn 中通以方向向上的电流，线框中通以顺时针方向的电流时，线框的运动情况是( )图3A．向左运动B．向右运动C．以mn为轴转动D．静止不动解析以mn为研究对象，线框内磁场方向垂直纸面向里，由左手定则知导线mn受到向左的安培力，由牛顿第三定律可知线框受到向右的作用力，故线框向右运动，选项B正确。
江苏专版2025版高考物理一轮复习课时跟踪检测二十六磁场的描述磁吃电流的作用含解析
磁场的描述磁场对电流的作用对点训练：磁感应强度、安培定则1．[多选](2024·扬州月考)中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。
进一步探讨表明，地球四周地磁场的磁感线分布示意如图。
结合上述材料，下列说法正确的是( )A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极旁边C．地球表面随意位置的地磁场方向都与地面平行D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用解析：选ABD 地理南、北极与地磁场的南、北极不重合，有磁偏角，选项A正确；地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极旁边，选项B正确；只有在赤道旁边，在地球表面的地磁场方向与地面平行，选项C错误；依据带电粒子在磁场中会受到力的作用可知，地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用，选项D正确。
2．[多选](2024·常熟模拟)磁场中某区域的磁感线如图所示，下列说法中正确的是( )A．a、b两处的磁感应强度大小B a＜B bB．a、b两处的磁感应强度大小B a＞B bC．一通电直导线分别放在a、b两处，所受的安培力大小肯定有F a＜F bD．一通电直导线分别放在a、b两处，所受的安培力大小可能有F a＞F b解析：选AD 磁感线越密，磁场越强，故A正确，B错误；通电导线放在a、b两处，但没有说明导线的方向与磁场的方向的关系，其所受安培力的大小关系不确定，故C错误，D正确。
3.电视机显像管的偏转线圈示意图如图所示，某时刻电流方向如图所示。
则环心O处的磁场方向( )A．向下B．向上C．垂直纸面对里D．垂直纸面对外解析：选A 对于左右两个螺线管，由安培定则可以推断出上方均为磁场北极，下方均为磁场南极，所以环心O处的磁场方向向下，即A选项正确。
4．[多选]如图，纸面内有两条相互垂直的长直绝缘导线L 1、L 2，L 1中的电流方向向左，L 2中的电流方向向上；L 1的正上方有a 、b 两点，它们相对于L 2对称。
2020版高考物理一轮复习：第9章 第1节 磁场的描述 磁场对电流的作用
第1节磁场的描述磁场对电流的作用知识点一| 磁场磁感应强度磁感线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。
2．磁感应强度(1)定义式：B＝FIL(通电导线垂直于磁场)。
(2)方向：小磁针静止时N极的指向。
(3)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。
3．磁感线(1)引入：在磁场中画出一簇曲线，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：磁感线的特点与电场线的特点类似，主要区别在于磁感线是闭合的曲线。
(3)磁体的磁场和地磁场[判断正误](1)磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致。
(2)磁感线是真实存在的。
(×)(3)在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强。
(√)考法1 对磁感应强度的理解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 ＝FIL，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 ＝FIL 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CD [A 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 ＝FIL ，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 ＝FIL 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．(多选)下列说法中正确的是( )A ．电荷在某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零B ．一小段通电导线在某处不受安培力的作用，则该处磁感应强度一定为零C ．把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱D ．把一小段通电导线放在磁场中某处，它所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流乘积的比值表示该处磁场的强弱AC [把电荷放入某处，如果电荷没有受到静电力的作用，则该处不存在电场或该处的电场强度为零，故A 正确；把通电直导线放入某处，如果放置得不合适，即使有磁场存在，通电直导线也可能不受磁场力的作用，故B 错误；由电场强度的定义式E ＝Fq 知，电场强度等于试探电荷受到的静电力F 与所带电荷量q的比值，故C 正确；磁感应强度的定义式B ＝FIL 的成立是有条件的，即通电直导线要与磁场方向垂直，否则不成立，故D 错误。
磁场及磁场对电流的作用(答案含解析)—高三物理一轮复习课时练
一课一练54：磁场及磁场对电流的作用分析：内容包括对磁场性质的认识、磁场的叠加、安培力方向判断及大小的计算，方法包括电流元法、等效法、特殊位置法及转换研究对象法等处理磁体与通电导线间的相互作用。
1．中国宋代科学家沈括在公元1086年写的《梦溪笔谈》中最早记载了“方家（术士）以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”．进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布如图所示，结合上述材料，下列说法正确的是（）A．在地磁场的作用下小磁针静止时指南的磁极叫北极，指北的磁极叫南极B．对垂直射向地球表面宇宙射线中的高能带电粒子，在南、北极所受阻挡作用最弱，赤道附近最强C．形成地磁场的原因可能是带正电的地球自转引起的D．由于地磁场的影响，在奥斯特发现电流磁效应的实验中，通电导线应相对水平地面竖直放置2．关于磁场的磁感线，下列说法正确的是（）A．条形磁铁的磁感线从磁铁的N极出发，终止于磁铁的S极B．磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线疏的地方磁场弱，磁感线密的地方磁场强C．磁感线是客观存在的物质，没画磁感线的地方就表示磁场不存在D．通电长直导线周围的磁感线是以导线为圆心的均匀分布的同心圆3．磁场中某区域的磁感线如图所示，则（）A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＞B bB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＜B bC．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小4．如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r．圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为（）A ．1：1B ．1：2C ．1：4D ．4：15．如图，在磁感应强度大小为B 0的匀强磁场中，两长直导线P 和Q 垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l .在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I 时，纸面内与两导线距离均为l 的a 点处的磁感应强度为零，如果让P 中的电流反向、其他条件不变，则a 点处磁感应强度的大小为（ ）A ．0B ．33B 0C ．233B 0D ．2B 06．如图所示，AC 是四分之一圆弧，O 为圆心，D 为弧AC 中点，A 、D 、C 处各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小相等，A 、C 两处电流垂直纸面向里，D 处电流垂直纸面向外，整个空间再加一个大小为B 的匀强磁场，O 处的磁感应强度刚好为零，如果将D 处电流反向，其他条件都不变，则O 处的磁感应强度大小为（ ）A ．()322B +B ．()221B +C ．2BD ．07．如图，一导体棒ab 静止在U 形铁芯的两臂之间．电键闭合后导体棒受到的安培力方向（ ）A ．向上B ．向下C ．向左D ．向右8．如图（a ）所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音．俯视图（b）表示处于辐射状磁场中的线圈（线圈平面即纸面），磁场方向如图中箭头所示．在图（b）中（）A．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里B．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外9．如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度．下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN 相等，将它们分别挂在天平的右臂下方．线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态．若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是（）10．如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接。
浙江新高考选考物理一轮复习(教学指导)磁场的描述磁场对电流的作用
知识内容考试要求真题统计2016.102017.42017.112018.42018.112019.4 2020.11.磁现象和磁场b102.磁感应强度c3.几种常见的磁场b4.通电导线在磁场中受到的力d109227、2322 5 11、21 5.运动电荷在磁场中受到的力c23232210236.带电粒子在匀强磁场中的运动d232323222323 22第1节磁场的描述磁场对电流的作用【基础梳理】提示：N极B＝FIL N极强弱闭合弯曲四指大拇指垂直四指BIL0【自我诊断】判一判(1)磁场是假想的，客观上不存在．()(2)磁场中的一小段通电导体在该处受力为零，此处B一定为零．()(3)由定义式B＝FIL可知，电流强度I越大，导线L越长，某点的磁感应强度就越小．()(4)磁感线是真实存在的．()(5)通电线圈可等效成条形磁铁，它周围的磁感线起始于线圈一端，终止于线圈的另一端．()(6)安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直，又跟电流方向垂直．()提示：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√做一做如图所示，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．提示：对磁现象和磁场、磁感应强度的理解【题组过关】1．(2020·宁波质检)磁场中某区域的磁感线如图所示，则()A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＞B bB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＜B bC．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小解析：选B.磁感线的疏密反映磁场强弱，则B a＜B b，A项错误，B项正确．当通电导线与磁场平行时，通电导线受的安培力为零；则同一通电导线放在a处受力与放在b处受力大小关系不确定，C、D两项均错误．2.(2020·绍兴检测)有两根长直导线a、b互相平行放置，如图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上三点的磁感应强度为零解析：选B.根据安培定则和磁场叠加原理，M点和N点的磁感应强度大小相等、方向相反，选项A错误，B正确；在线段MN上只有在O点处，a、b两直导线电流形成的磁场的磁感应强度等大反向，即只有O点处的磁感应强度为零，选项C、D错误．对磁感应强度的理解(1)磁感应强度→由磁场本身决定．(2)合磁感应强度→等于各磁场的磁感应强度的矢量和(满足平行四边形定则)．(3)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．(4)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．对安培力的理解和应用【知识提炼】1．方向判断：根据左手定则判断．2．大小计算：由公式F＝BIL计算，且其中的L为导线在磁场中的有效长度．如弯曲通电导线的有效长度L等于连接两端点的直线的长度，相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端，如图所示．【典题例析】如图，一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘．金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连，电路总电阻为2Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm.重力加速度大小取10m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量．[审题指导]金属棒在安培力作用下处于平衡状态，由开关断开和闭合两种状态，可分别列受力平衡表达式联立求解．[解析]依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下．开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了Δl1＝0.5cm.由胡克定律和力的平衡条件得2kΔl1＝mg①式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小．开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为F ＝IBL ②式中，I 是回路电流，L 是金属棒的长度．两弹簧各自再伸长了Δl 2＝0.3cm ，由胡克定律和力的平衡条件得2k (Δl 1＋Δl 2)＝mg ＋F ③ 由欧姆定律有E ＝IR ④式中，E 是电池的电动势，R 是电路总电阻． 联立①②③④式，并代入题给数据得 m ＝0.01kg. [答案] 见解析【题组过关】考向1 左手定则的应用1.如图所示，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z 轴的夹角为θ，则磁感应强度方向和大小可能为( )A ．x 正向，mgILB ．y 正向，mgIL sin θC ．z 正向，mgILtan θD ．沿悬线向下，mgILsin θ解析：选D.磁感应强度方向为x 正向，与电流方向平行，不受安培力，细绳拉力与重力不能平衡，不符合题意，故A 错误；磁感应强度方向为y 正向，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿z 正方向，根据平衡条件BIL ＝mg ，则B ＝mgIL ，故B 错误；磁感应强度方向为z 正方向，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿y 负方向，三力不能平衡，故C 错误．磁感应强度方向沿悬线向下，根据左手定则，直导线所受安培力向为垂直悬线向上，直导线平衡时有BIL ＝mg sin θ，B ＝mgILsin θ，故D 正确．考向2 导线与磁体之间相对运动分析2.(2020·浙江黄岩月考)如图所示，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解析：选 A.法一：电流元法首先将圆形线圈分成很多小段，每一段可看做一直线电流元，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．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.(1)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场分布情况，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)在应用左手定则判定安培力方向时，磁感线方向不一定垂直于电流方向，但安培力方向一定与磁场方向和电流方向垂直，即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面．(3)导体和磁体间相互运动的问题熟练后可以利用很多结论来进行判断．如“同向电流相吸，异向电流相斥”，也可利用转换研究对象法等．安培力作用下导体的力学问题【知识提炼】安培力作用下导体的力学问题分为安培力作用下导体的平衡问题和安培力作用下导体的运动问题．1．安培力作用下导体的平衡问题模型中，常见的有：倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成．这类题目的难点是题图具有立体性，各力的方向不易确定．因此解题时一定要先把立体图转化成平面图，通过受力分析建立各力的平衡关系，如图所示．2．判断安培力作用下通电导体运动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【典题例析】(2020·浙江温岭质检)如图所示，在水平地面上固定一对与水平面倾角为α的光滑平行导电轨道，轨道间的距离为l，两轨道底端的连线与轨道垂直，顶端接有电源．将一根质量为m的直导体棒ab放在两轨道上，且与两轨道垂直．已知通过导体棒的恒定电流大小为I，方向由a到b，重力加速度为g，在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场，使导体棒在轨道上保持静止．(1)求磁场对导体棒的安培力的大小；(2)如果改变导轨所在空间的磁场方向，试确定使导体棒在轨道上保持静止的匀强磁场磁感应强度B的最小值和方向．[审题指导](1)磁场竖直向上时，安培力的方向如何？处于静止时，安培力的大小应满足什么关系？(2)安培力沿什么方向时，维持导体棒静止所需安培力最小？[解析] (1)导体棒受力如图所示根据共点力平衡条件可知，磁场对导体棒的安培力的大小F 安＝mg tan α.(2)要使磁感应强度最小，则要求安培力最小．根据受力情况可知，最小安培力F 安min＝mg sin α，方向平行于轨道斜向上所以最小磁感应强度B min ＝F 安min Il ＝mg sin αIl根据左手定则可判断出，此时的磁感应强度的方向为垂直轨道平面斜向上． [答案] (1)mg tan α (2)mg sin αIl垂直轨道平面斜向上【题组过关】考向1 安培力作用下导体的平衡问题1.(2020·温州调研)水平面上有电阻不计的U 形导轨NMPQ ，导轨的宽度为L ，M 和P 之间接入电动势为E 的电源(不计内阻)．现垂直于导轨搁一根质量为m ，电阻为R 的金属棒ab ，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向与水平面夹角为θ，指向右斜上方且与金属棒ab 垂直，如图所示．(1)当ab 棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？(2)若B 的大小和方向均能改变，则要使ab 棒所受支持力为零，B 的大小至少为多少？此时B 的方向如何？解析：(1)从b 向a 看，如图所示． 水平方向：F f ＝F 安sin θ① 竖直方向： F N ＋F 安cos θ＝mg ② 又F 安＝BIL ＝B E R L ③联立①②③得，F N ＝mg －BLE cos θR ，F f ＝BLE sin θR.(2)使ab 棒受支持力为零，且让磁感应强度最小，则受安培力竖直向上，则有F 安＝mg B min ＝mgREL，根据左手定则判定磁场方向水平向右． 答案：(1)mg －BLE cos θR BLE sin θR(2)mgREL方向水平向右 考向2 安培力作用下导体的运动问题2．一个可以自由运动的线圈L 1和一个固定的线圈L 2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L 1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：选B.法一：电流元分析法把线圈L 1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L 2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L 1将顺时针转动．法二：等效分析法把线圈L 1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I 2的中心，小磁针的N 极应指向该点环形电流I 2的磁场方向，由安培定则知I 2产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而L 1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L 1将顺时针转动．法三：结论法环形电流I 1、I 2之间不平行，由于两不平行的电流的相互作用，则两环必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得，从左向右看，线圈L 1将顺时针转动．1．求解安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路2．判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势的思路[随堂检测]1．(2019·4月浙江选考)在磁场中的同一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直，则下列描述导线受到的安培力F的大小与通过导线的电流I的关系图象正确的是()答案：A2．(2016·10月浙江选考)如图所示，把一根通电的硬直导线ab，用轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导线中的电流方向由a向b.闭合开关S瞬间，导线a端所受安培力的方向是()A．向上B．向下C．垂直纸面向外D．垂直纸面向里解析：选D.根据右手定则可知，开关闭合后，螺线管的N极在右侧．根据左手定则可知，a端受力垂直纸面向里，故D正确．3．(2016·4月浙江选考)法拉第电动机原理如图所示．条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，N极向上．一根金属杆斜插在水银中，杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连．电源负极与金属杆上端相连，与电源正极连接的导线插入水银中．从上往下看，金属杆()A．向左摆动B．向右摆动C．顺时针转动D．逆时针转动答案：D4．(2018·4月浙江选考)处于磁场B中的矩形金属线框可绕轴OO′转动，当线框中通以电流I时，如图所示，此时线框左右两边受安培力F的方向正确的是()解析：选D.根据左手定则可知D正确．[课后达标]一、选择题1.指南针是我国古代的四大发明之一．当指南针静止时，其N极指向如图虚线(南北向)所示，若某一条件下该指南针静止时N极指向如图实线(N极北偏东向)所示．则以下判断正确的是()A．可能在指南针上面有一导线东西放置，通有东向西的电流B．可能在指南针上面有一导线东西放置，通有西向东的电流C．可能在指南针上面有一导线南北放置，通有北向南的电流D．可能在指南针上面有一导线南北放置，通有南向北的电流答案：C2．(2018·4月浙江选考)在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置，如图所示．有一种探测方法是，首先给金属长直管线通上电流，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作：①用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁场最强的某点，记为a；②在a点附近的地面上，找到与a点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线EF；③在地面上过a点垂直于EF的直线上，找到磁场方向与地面夹角为45°的b、c两点，测得b、c两点距离为L.由此可确定金属管线()A ．平行于EF ，深度为L 2B ．平行于EF ，深度为LC ．垂直于EF ，深度为L 2D ．垂直于EF ，深度为L答案：A3.当接通电源后，小磁针A 的指向如图所示，则( )A ．小磁针B 的N 极向纸外转B ．小磁针B 的N 极向纸里转C ．小磁针B 不转动D ．因电流未标出，所以无法判断小磁针B 如何转动答案：A4．(2020·浙江名校考前押宝)在如图所示的电路中，电池均相同，当开关S 分别置于a 、b 两处时，导线MM ′与NN ′之间的安培力的大小分别为F a 、F b ，可判断这两段导线( )A ．相互吸引，F a >F bB ．相互排斥，F a >F bC ．相互吸引，F a <F bD ．相互排斥，F a <F b解析：选D.开关S 分别置于a 、b 两处时，电源分别为一节干电池、两节干电池，而电路中灯泡电阻不变，则电路中电流I a ＜I b ，导线M ′M 与NN ′处的磁感应强度B a ＜B b ，应用安培力公式F ＝BIL 可知F a ＜F b ，又通过M ′M 与NN ′的电流方向相反，则这两段导线相互排斥．5．(2017·4月浙江选考)如图所示，两平行直导线cd 和ef 竖直放置，通以方向相反大小相等的电流，a 、b 两点位于两导线所在的平面内．则( )A ．b 点的磁感应强度为零B ．ef 导线在a 点产生的磁场方向垂直纸面向里C ．cd 导线受到的安培力方向向右D ．同时改变两导线的电流方向，cd 导线受到的安培力方向不变解析：选D.由右手螺旋定则可知，cd 导线和ef 导线在b 处产生的磁场方向都垂直纸面向外，所以由矢量合成知b处的磁感应强度垂直纸面向外，故A错误；由右手螺旋定则知ef导线在左侧产生的磁感应强度垂直纸面向外，故B错误；由同向电流吸引，反向电流排斥可以，cd导线受到的安培力始终向左，故C错误，D正确．6．(多选)如图甲所示为一阴极射线管，接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线，图乙是其示意图，要使荧光屏上的亮线向上(z轴正方向)偏转如图丙所示，在下列措施中可采用的是()A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向B．加一磁场，磁场方向沿y轴负方向C．加一电场，电场方向沿z轴负方向D．加一电场，电场方向沿y轴正方向答案：BC7.如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2且I1>I2；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点解析：选C.根据安培定则可知I1和I2电流分别在a处产生的磁场方向为垂直ac连线向上和向下，由于I1>I2，且I1电流与a点的距离比I2电流与a点距离要小，故B1a>B2a，则a 处磁感应强度不可能为零，A错；两电流在b处产生的磁场方向均垂直ac连线向下，故B 错；I1和I2电流分别在c处产生的磁场方向为垂直ac连线向下和向上，且I1电流与c点的距离比I2电流与c点距离要大，故B1c与B2c有可能等大反向，C对；两电流在d处产生的磁场方向一定成某一夹角，且夹角一定不为180°，D错．8.(2020·金华调研)如图是自动跳闸的闸刀开关，闸刀处于垂直纸面向里的匀强磁场中，当CO间的闸刀刀片通过的直流电流超过额定值时，闸刀A端会向左弹开断开电路．以下说法正确的是( )A ．闸刀刀片中的电流方向为C 至OB ．闸刀刀片中的电流方向为O 至CC ．跳闸时闸刀所受安培力没有做功D ．增大匀强磁场的磁感应强度，可使自动跳闸的电流额定值增大解析：选B.MN 通电后，当CO 间的闸刀刀片通过的直流电流超过额定值时闸刀开关会自动跳开，可知安培力应该向左，由左手定则判断，电流方向为O →C ，故A 错误，B 正确．跳闸时闸刀受到安培力而运动断开，故跳闸时闸刀所受安培力做正功，故C 错误．跳闸的作用力是一定的，依据安培力F ＝BIL 可知，增大匀强磁场的磁感应强度，电流I 变小，故D 错误．9．如图所示，某同学用玻璃皿在中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极做“旋转的液体的实验”，若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，磁感应强度为B ＝0.1T ，玻璃皿的横截面的半径为a ＝0.05m ，电源的电动势为E ＝3V ，内阻r ＝0.1Ω，限流电阻R 0＝4.9Ω，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R ＝0.9Ω，闭合开关后当液体旋转时电压表的示数恒为1.5V ，则( )A ．由上往下看，液体做顺时针旋转B ．液体所受的安培力大小为1.5×10－4NC ．闭合开关10s ，液体产生的热能是4.5JD ．闭合开关后，液体电热功率为0.081W解析：选D.由于中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极，在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心；器皿所在处的磁场竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，故A 错误；电压表的示数为1.5V ，由闭合电路的欧姆定律得E ＝U ＋IR 0＋Ir ，所以电路中的电流值I ＝E －U R 0＋r ＝3－1.54.9＋0.1A ＝0.3A ，液体所受的安培力大小为F ＝BIL ＝BIa ＝0.1×0.3×0.05N ＝1.5×10－3N ，故B 错误；液体的等效电阻为R ＝0.9Ω，10s 内液体产生的热能Q ＝I 2Rt ＝0.32×0.9×10J ＝0.81J ，故C 错误；玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R ＝0.9Ω，则液体热功率为P热＝I2R＝0.32×0.9W＝0.081W，故D正确．10.(2020·绍兴高二期中)如图所示为电流天平，可用来测定磁感应强度．天平的右臂上挂有一匝数为N的矩形线圈，线圈下端在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．当线圈中通有电流I(方向如图)时，发现天平的右端低左端高，下列调节方案可以使天平水平平衡的是()A．仅减小电流大小B．仅增大线框的宽度lC．仅减轻左盘砝码的质量D．仅增加线圈的匝数解析：选A.天平左端高右端低，说明左端轻右端重，要使天平平衡，可以增加左盘砝码质量，也可以减小右盘砝码质量，选项C错误；根据左手定则判断可知线圈在磁场中受到竖直向下的安培力F＝NBIl，故也可以减小安培力，等效于减小右盘砝码质量，减小安培力可以采取减小电流大小，减小线框的宽度l或者减少线圈的匝数，选项A正确，B、D错误．11.(2020·温州联考选考科目)图中装置可演示磁场对通电导线的作用．电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆．当电磁铁线圈两端a、b和导轨两端e、f分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动．下列说法正确的是()A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向右滑动解析：选B.若a接正极，b接负极，则电磁铁产生的磁场方向向上，若e接正极，f接负极，由左手定则可判断金属杆所受安培力方向向左，故向左滑动；若e接负极，f接正极，则L向右滑动，A错误，B正确．若a接负极，b接正极，则电磁铁产生的磁场方向向下，若e接正极，f接负极，则L向右滑动；若e接负极，f接正极，则L向左滑动，C、D错误．12.(2018·11月浙江选考)磁流体发电的原理如图所示，将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，在相距为d，宽为a、长为b的两平行金属板间便产生电压．如果把上、下板和电阻R连接，上、下板就是一个直流电源的两极，若稳定时等离子体在两板间均匀分布，电阻率为ρ，忽略边缘效应，下列判断正确的是()A ．上板为正极，电流I ＝Bd v ab Rab ＋ρdB ．上板为负极，电流I ＝B v ad 2Rad ＋ρbC ．下板为正极，电流I ＝Bd v ab Rab ＋ρdD ．下板为负极，电流I ＝B v ad 2Rad ＋ρb解析：选C.根据左手定则可知，带正电的粒子在磁场中受到的洛伦兹力向下，故下板为正极，两板间的电势差为U ，则稳定时q U d ＝q v B ，得U ＝Bd v ，电流I ＝U R ＋ρd ab＝Bd v ab Rab ＋ρd ，选项C 正确．13.如图所示，某学习兴趣小组制作了一简易电动机，此装置中的铜线框能在竖直平面内在磁场作用下从静止开始以虚线OO ′为中心轴转动起来，那么( )A ．若磁铁上方为N 极，从上往下看，铜线框将顺时针旋转B ．若磁铁上方为S 极，从上往下看，铜线框将顺时针旋转C ．不管磁铁上方为N 级还是S 极，从上往下看，铜线框都将逆时针旋转D ．线圈加速转动过程电池的化学能全部转化为线圈的动能答案：A二、非选择题14.如图所示，MN 是一根长为l ＝10cm ，质量m ＝50g 的金属棒，用两根长度也为l 的细软导线将导体棒MN 水平吊起，使导体棒处在B ＝13T 的竖直向上的匀强磁场中，未通电流时，细导线在竖直方向，通入恒定电流后，金属棒向外偏转的最大偏角θ＝37°，求金属棒中恒定电流的大小．解析：金属棒向外偏转的过程中，受重力mg 、导线拉力F T 、安培力F共三个力的作用，其中导线的拉力不做功，由动能定理得：W F ＋W G ＝0其中W F ＝Fl sin θ＝BIl 2sin θ，W G ＝－mgl (1－cos θ)金属棒中的电流为I ＝mg （1－cos37°）Bl sin37°。
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课时跟踪检测（二十七）磁场的描述磁场对电流的作用对点训练：磁感应强度、安培定则1．[多选](2015·全国卷Ⅱ)指南针是我国古代四大发明之一。
关于指南针，下列说法正确的是( )A．指南针可以仅具有一个磁极B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰D．在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转解析：选BC 指南针是一个小磁体，具有N、S两个磁极，因为地磁场的作用，指南针的N极指向地理的北极，选项A错误，选项B正确。
因为指南针本身是一个小磁体，所以会对附近的铁块产生力的作用，同时指南针也会受到反作用力，所以会受铁块干扰，选项C 正确。
在地磁场中，指南针南北指向，当直导线在指南针正上方平行于指南针南北放置时，通电导线产生的磁场在指南针处是东西方向，所以会使指南针偏转，选项D错误。
2．[多选](2018·常熟模拟)磁场中某区域的磁感线如图所示，下列说法中正确的是( )A．a、b两处的磁感应强度大小B a＜B bB．a、b两处的磁感应强度大小B a＞B bC．一通电直导线分别放在a、b两处，所受的安培力大小一定有F a＜F bD．一通电直导线分别放在a、b两处，所受的安培力大小可能有F a＞F b解析：选AD 磁感线越密，磁场越强，故A正确，B错误；通电导线放在a、b两处，但没有说明导线的方向与磁场的方向的关系，其所受安培力的大小关系不确定，故C错误，D正确。
3.电视机显像管的偏转线圈示意图如图所示，某时刻电流方向如图所示。
则环心O处的磁场方向( )A．向下B．向上C．垂直纸面向里D．垂直纸面向外解析：选A 对于左右两个螺线管，由安培定则可以判断出上方均为磁场北极，下方均为磁场南极，所以环心O处的磁场方向向下，即A选项正确。
4．[多选](2016·海南高考)如图(a)所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音。
俯视图(b)表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面)，磁场方向如图中箭头所示。
在图(b)中( )A．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里B．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外解析：选BC 将环形导线分割成无限个小段，每一小段看成直导线，则根据左手定则，当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外，故选项A错误，选项B 正确；当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里，故选项C正确，选项D错误。
5.(2018·张家港模拟)如图所示，一根通电直导线放在磁感应强度B＝1 T的匀强磁场中，在以导线为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，若a点的实际磁感应强度为0，则下列说法中正确的是( )A．直导线中电流方向是垂直纸面向里B．c点的实际磁感应强度也为0C．d点实际磁感应强度为2 T，方向斜向下，与B夹角为45°D．以上均不正确解析：选A 由题意可知，a点的磁感应强度为0，说明通电导线在a点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，即得到通电导线在a点产生的磁感应强度方向水平向左，根据安培定则判断可知，直导线中的电流方向垂直纸面向里，故A正确。
通电导线在c点产生的磁感应强度大小为B＝1 T，方向水平向右，与匀强磁场方向相同，则c点磁感应强度为2 T，方向与B的方向相同，故B错误。
通电导线在d处的磁感应强度方向竖直向下，根据磁场的叠加原理可得d点磁感应强度为B d＝2B＝ 2 T，方向与B的方向成45°斜向下，故C错误。
由上分析可知D错误。
对点训练：判定安培力作用下导体的运动6．(2018·江阴模拟)如图中甲、乙所示，在匀强磁场中，有两个通电线圈处于如图所示的位置，则( )A．从上往下俯视，甲中的线圈顺时针转动B．从上往下俯视，甲中的线圈逆时针转动C．从上往下俯视，乙中的线圈顺时针转动D．从上往下俯视，乙中的线圈逆时针转动解析：选D 根据题图甲所示，由左手定则可知，线圈各边所受安培力都在线圈所在平面内，线圈不会绕OO′轴转动，故A、B错误；根据题图乙所示，由左手定则可知，线圈左、右两边所受安培力分别垂直于纸面向外和向里，线圈会绕OO′轴转动，从上往下俯视，乙中的线圈逆时针转动。
故C错误，D正确。
7．(2018·温州调研)教师在课堂上做了两个小实验，让小明同学印象深刻。
第一个实验叫做“旋转的液体”，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，把它们分别与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水，如果把玻璃皿放在磁场中，液体就会旋转起来，如图甲所示。
第二个实验叫做“振动的弹簧”，把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，通电后，发现弹簧不断上下振动，如图乙所示。
下列关于这两个趣味实验的说法正确的是( )A．图甲中，如果改变磁场的方向，液体的旋转方向不变B．图甲中，如果改变电源的正负极，液体的旋转方向不变C．图乙中，如果改变电源的正负极，依然可以观察到弹簧不断上下振动D．图乙中，如果将水银换成酒精，依然可以观察到弹簧不断上下振动解析：选C 图甲中，仅仅调换N、S极位置或仅仅调换电源的正负极位置，安培力方向肯定改变，液体的旋转方向要改变，故A、B均错误。
图乙中，当有电流通过弹簧时，构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场，根据安培定则知，各圈导线之间都产生了相互的吸引作用，弹簧就缩短了，当弹簧的下端离开水银后，电路断开，弹簧中没有了电流，各圈导线之间失去了相互吸引力，弹簧又恢复原长，使得弹簧下端又与水银接触，弹簧中又有了电流，开始重复上述过程，可以观察到弹簧不断上下振动；如果改变电源的正负极，依然可以观察到弹簧不断上下振动；但是如果将水银换成酒精，酒精不导电，则弹簧将不再上下振动，故选项C正确，D错误。
8.(2018·泰州模拟)通有电流的导线L 1、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)，各自的电流方向如图所示。
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 ．L 2绕轴O 按顺时针方向转动D ．L 2绕轴O 按逆时针方向转动解析：选D 由右手螺旋定则可知导线L 1上方的磁场的方向为垂直纸面向外，且离导线L 1越远的地方，磁场越弱，导线L 2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L 2绕固定转轴O 按逆时针方向转动。
故D 正确。
对点训练：安培力作用下的平衡和加速问题9.(2018·镇江模拟)如图所示，弹簧测力计下挂有一长为L 、质量为m 的金属棒，金属棒处于磁感应强度垂直纸面向里的匀强磁场中，棒上通有如图所示方向的电流I ，金属棒处于水平静止状态，若此时弹簧测力计示数大小为F ，重力加速度为g ，金属棒以外部分的导线没有处于磁场中且质量不计，则下列说法正确的是( )A ．金属棒所受的安培力方向竖直向上B ．金属棒所受的安培力大小为mg －FC ．若将电流增大为原来的2倍，平衡时弹簧测力计示数会增大为2FD ．若将磁感应强度和金属棒质量同时增大为原来的2倍，平衡时弹簧测力计示数会增大为2F解析：选D 由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向向下，选项A 错误；由平衡知识可知：mg ＋F 安＝F ，则金属棒所受的安培力大小为F －mg ，选项B 错误；若将电流增大为原来的2倍，则安培力变为原来的2倍，根据F ＝mg ＋F 安可知，平衡时弹簧测力计示数不会增大为2F ，选项C 错误；若将磁感应强度和金属棒质量同时增大为原来的2倍，则安培力变为原来的2倍，根据F ＝mg ＋F 安可知，平衡时弹簧测力计示数会增大为2F ，选项D 正确。
10.[多选]如图所示，质量为m 、长度为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θ。
磁感应强度方向和大小可能为( )A ．z 正向，mg IL tan θB ．y 正向，mg ILC ．z 负向，mg IL tan θD ．沿悬线向上，mg ILsin θ 解析：选BC 本题要注意在受力分析时把立体图变成侧视平面图，然后通过平衡状态的受力分析来确定B 的方向和大小。
若B 沿z 正向，则从O 向O ′看，导线受到的安培力F ＝ILB ，方向水平向左，如图甲所示，导线无法平衡，A 错误。
若B 沿y 正向，导线受到的安培力竖直向上，如图乙所示。
当F T ＝0，且满足ILB ＝mg ，即B ＝mg IL时，导线可以平衡，B 正确。
若B 沿z 负向，导线受到的安培力水平向右，如图丙所示。
若满足F T sin θ＝ILB ，F T cos θ＝mg ，即B ＝mg tan θIL，导线可以平衡，C 正确。
若B 沿悬线向上，导线受到的安培力垂直于导线指向左下方，如图丁所示，导线无法平衡，D 错误。
考点综合训练11．(2018·苏州模拟)一条形磁铁放在光滑的斜面上，并用一质量不计的弹簧连接在顶端的挡板上，磁铁静止时弹簧的伸长量为x 0，将通有方向垂直纸面向外的直导线分别放在a 、b 、c 位置时，弹簧的伸长量分别为x a 、x b 、x c ，已知a 、b 、c 三点的连线与斜面平行，且b 点在条形磁铁的正中央。
则下列正确的是( )A ．x 0＝x a ＝x b ＝x cB ．x 0＞x a ＞x b ＞x cC ．x a ＞x 0＝x b ＞x cD ．x a ＞x b ＞x c ＞x 0解析：选C 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a 处的一条磁感线，其方向是斜向左下方的，如图所示，由左手定则可判断导线在a 点受斜向右下方的安培力F a ，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力F a ′的方向是斜向左上方，F a ′有沿斜面向下的分力，该分力使得弹簧弹力增大，所以弹簧的伸长量增大；同理可知导线在b 点时弹簧的伸长量不变；同理可知导线在c 点时弹簧的伸长量减小，则x a ＞x 0＝x b ＞x c ，C 正确。
12．[多选](2018·南京四校联考)一质量为0.06 kg 、长为0.1m 的金属棒MN 用两根长度均为1 m 的绝缘细线悬挂于天花板的顶端，现在金属棒所在的空间加一竖直向下的磁感应强度大小为0.5T 的匀强磁场，当在金属棒中通有恒定的电流后，金属棒能在竖直平面内摆动，当金属棒摆到最高点时，细线与竖直方向的夹角为37°，已知一切阻力可忽略不计，g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。