物理大一轮复习讲义第八章磁场第1讲含答案
2021高考江苏版物理一轮复习讲义：第8章 第1节磁场的描述 磁场对电流的作用
节次考纲命题规律第1节磁场的描述磁场对电流的作用磁场、磁感应强度、磁感线、磁通量Ⅰ从近几年高考试题来看，高考对本章内容的考察，重点考察安培力、洛伦兹力以及带电粒子在磁场(或复合场)中的运动问题．主要有以下特点：1.对安培力、洛伦兹力的考察多以选择题或计算题的形式出现；2.对带电粒子的运动问题多以综合计算题的形式出现，一般综合考察受力分析、动力学关系、功能关系、圆周运动、平抛运动等知识，难度较大，分值较高．3.应当关注以生产、科技中带电粒子运动问题为命题的背景，掌握由受力推知运动或由运动分析受力的模型.通电直导线和通电线圈周围磁场的方向Ⅰ安培力Ⅱ第2节磁场对运动电荷的作用带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ洛伦兹力Ⅱ第3节带电粒子在复合场中的运动质谱仪和盘旋加速器的工作原理Ⅰ第1节磁场的描述磁场对电流的作用知识点1磁场、磁感线、磁感应强度1．磁场(1)根本特性：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．磁感线在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁感应强度的方向一致．3．磁体的磁场和地磁场图8-1-14．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场强弱和方向．(2)大小：B＝FIL(通电导线垂直于磁场)．(3)方向：小磁针静止时N极的指向．5．磁通量匀强磁场中磁感应强度B和磁场方向垂直的平面面积S的乘积，即Φ＝BS. 知识点2电流的磁场1．奥斯特实验奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次提醒了电与磁的联系．2．安培定那么(1)通电直导线：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向．(2)通电螺线管：让右手弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，大拇指所指的方向就是环形电流中轴线上的磁感线的方向或螺线管内部磁感线的方向．图8-1-2知识点3安培力的方向和大小1．安培力的方向(1)左手定那么：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大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)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相吸引，反向电流互相排斥．2．安培力的大小当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，F＝BIL sin θ，这是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况：(1)当磁场与电流垂直时，安培力最大，F max＝BIL.(2)当磁场与电流平行时，安培力等于零．1．正误判断(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)垂直磁场放置的线圈面积减小时，穿过线圈的磁通量可能增大．(√)(3)磁感线是真实存在的．(×)(4)在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强．(√)(5)将通电导线放入磁场中，假设不受安培力，说明该处磁感应强度为零．(×)(6)安培力可能做正功，也可能做负功．(√)2．(电流磁场及磁场性质的理解)(多项选择)以下各选项中，小磁针的指向正确的选项是() 【导学号：96622141】【答案】ABD3.(磁感应强度的理解)(多项选择)以下说法中正确的选项是()A．电荷在某处不受电场力的作用，那么该处电场强度为零B．一小段通电导线在某处不受磁场力作用，那么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【答案】AC4．(对安培力的理解)(2021·全国卷Ⅱ)关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，以下说法正确的选项是()【导学号：96622142】A．安培力的方向可以不垂直于直导线B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半【答案】 B5．(对地磁场的理解)(2021·北京高考)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，那么能指南，然常微偏东，不全南也．〞进一步研究说明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图8-1-3.结合上述材料，以下说法不正确的选项是()图8-1-3A．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附近C．地球外表任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【答案】 C[核心精讲]1．安培定那么的“因〞和“果〞原因(电流方向)结果(磁场方向) 直线电流的磁场大拇指四指环形电流及通电螺线管的磁场四指大拇指(1)磁感应强度为矢量，合成与分解遵循平行四边形定那么．(2)两个电流附近的磁场某处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．[题组通关]1．(2021·上海高考)如图8-1-4，一束电子沿z轴正向流动，那么在图中y轴上A点的磁场方向是()【导学号：96622143】图8-1-4A．＋x方向B．－x方向C．＋y方向D．－y方向A据题意，电子流沿z轴正向流动，电流方向沿z轴负向，由安培定那么可以判断电流激发的磁场是以z轴为中心沿顺时针方向(沿z轴负方向看)，通过y轴A点时方向向外，即沿x轴正向，那么选项A正确．2．如图8-1-5所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°，在M、N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，方向如下图，这时O点的磁感应强度大小为B1.假设将M处长直导线移至P处，那么O点的磁感应强度大小为B2，那么B2与B1之比为()图8-1-5A.3∶1B.3∶2C．1∶1 D．1∶2B如下图，当通有电流的长直导线在M、N两处时，根据安培定那么，可知：二者在圆心O处产生的磁感应强度都为B12；当将M处长直导线移至P处时，两直导线在圆心O处产生的磁感应强度也为B12，做平行四边形，由图中的几何关系，可得cos 30°＝B2 2B1 2＝B2B1＝32，应选项B正确．[名师微博]求解有关磁感应强度的三个关键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(满足平行四边形定那么)．3．牢记判断电流的磁场的方法―→安培定那么，并能熟练应用，建立磁场的立体分布模型(记住5种常见磁场的立体分布图)．[核心精讲]1．判定导体运动情况的根本思路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磁感线分布情况，然后利用左手定那么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．2．五种常用判定方法 电流元法 分割为电流元――→左手定那么安培力方向―→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一样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 [师生共研]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8-1-6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( )图8-1-6A．不动B．顺时针转动C．逆时针转动D．在纸面内平动B方法一：(电流元分析法)把线圈L1沿水平转动轴分成上下两局部，每一局部又可以看成无数段直线电流元，电流元处在L2产生的磁场中，根据安培定那么可知各电流元所在处的磁场方向向上，由左手定那么可得，上半局部电流元所受安培力均指向纸外，下半局部电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈L1将顺时针转动．方法二：(等效分析法)把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I2的中心，小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向，由安培定那么知I2产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而L1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L1将顺时针转动．方法三(结论法)环形电流I1、I2之间不平行，那么必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得，从左向右看，线圈L1将顺时针转动．[题组通关]3．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8-1-7所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看() 【导学号：96622144】图8-1-7A．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C该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针，N极在内，S极在外，根据同极相互排斥，异极相互吸引，可得C项正确．4．如图8-1-8所示，把一重力不计的通电导线水平放置在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向的电流时，导线的运动情况是(从上往下看)()图8-1-8A．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A如图甲所示，把直线电流等效为无数小段，中间的点为O点，选择在O 点左侧S极右上方的一小段为研究对象，该处的磁场方向指向左下方，由左手定那么判断，该小段受到的安培力的方向垂直纸面向里，在O点左侧的各段电流元都受到垂直纸面向里的安培力，同理判断出O点右侧的电流受到垂直纸面向外的安培力．因此，从上向下看，导线沿顺时针方向转动．甲乙分析导线转过90°时的情形．如图乙所示，导线中的电流向外，由左手定那么可知，导线受到向下的安培力．由以上分析可知，导线在顺时针转动的同时向下运动．选项A正确.[核心精讲]1．安培力的大小安培力常用公式F＝BIL，要求两两垂直，应用时要满足：(1)B与L垂直；(2)L是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度．如弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度(如图8-1-9所示)，相应的电流方向沿L由始端流向末端．因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，所以闭合线圈通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和为零．图8-1-92．通电导线在磁场中的平衡和加速问题的分析思路(1)选定研究对象；(2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I；(3)列平衡方程或牛顿第二定律方程进展求解．3．安培力做功的特点和实质(1)安培力做功与路径有关，不像重力、电场力做功与路径无关．(2)安培力做功的实质是能量转化①安培力做正功时将电源的能量转化为导线的动能或其他形式的能．②安培力做负功时将其他形式的能转化为电能后储存起来或转化为其他形式的能．[师生共研](2021 ·全国卷Ⅰ)如图8-1-10所示，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全一样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0.1 T，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12 V的电池相连，电路总电阻为2 Ω.开关断开时两弹簧的伸长量为0.5 cm；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0.3 cm.重力加速度大小取10 m/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．图8-1-10【标准解答】依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定那么可知，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Δl12kΔl1＝mg ①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Δl2＝0.3 cm，由胡克定律和力的平衡条件得2k(Δl1＋Δl2)＝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＝0.01 kg.【答案】安培力的方向竖直向下，金属棒的质量为0.01 kg[题组通关]5．(多项选择)如图8-1-11所示，水平长直导线MN中通以M到N方向的恒定电流，用两根轻质绝缘细线将矩形线圈abcd悬挂在其正下方．开场时线圈内不通电流，两细线内的张力均为T，当线圈中通过的电流为I时，两细线内的张力均减小为T′.以下说法正确的选项是()图8-1-11 A．线圈中通过的电流方向为a→d→c→b→a B．线圈中通过的电流方向为a→b→c→d→aC．当线圈中电流变为TT－T′I时，两细线内的张力均为零D．当线圈中电流变为T′T－T′I时，两细线内的张力均为零BC线圈不通电流时，由力的平衡有2T＝mg，当通过的电流为I时，张力减小为T′，由安培定那么知通电导线MN在ab处产生的磁场比dc处强，那么可判知ab必受向上的安培力，且大于cd所受向下的安培力，再结合左手定那么判断电流顺时针流动，所以A错误、B正确；当两细线内张力均为T′时，B ab IL －B cd IL＋2T′＝mg，当两细线内的张力均为零时，B ab I′L－B cd I′L＝mg，且又知2T＝mg，联立以上方程得I′＝TT－T′I，故C项正确，D项错误．6．(多项选择)(2021·浙江高考)如图8-1-12甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒．从t＝0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为I m，图甲中I所示方向为电流正方向．那么金属棒() 【导学号：96622145】甲乙图8-1-12A．一直向右移动B．速度随时间周期性变化C．受到的安培力随时间周期性变化D．受到的安培力在一个周期内做正功ABC根据左手定那么知金属棒在0～T2内所受安培力向右，大小恒定，故金属棒向右做匀加速运动，在T2～T内金属棒所受安培力与前半个周期大小相等，方向相反，金属棒向右做匀减速运动，一个周期完毕时金属棒速度恰好为零，以后始终向右重复上述运动，选项A、B、C正确；在0～T2时间内，安培力方向与运动方向一样，安培力做正功，在T2～T时间内，安培力方向与运动方向相反，安培力做负功，在一个周期内，安培力所做总功为零，选项D错误．。
高考物理大一轮复习专题八磁场第1讲磁场磁吃电流的作用课件
左向右看，线圈 L1 将顺时针转动． 答案：B
【触类旁通】 如图 8-1-8 所示，蹄形磁铁用柔软的细绳悬吊在天花
板上，在磁铁两极的正下方固定着一根水平长直导线，当 长直导线中通以向右的电流时( )
四指
大拇指
【考题题组】 1．指南针是我国古代四大发明之一．当指南针上方有 一条水平放置的通电导线时，其 N 极指向变为如图 8-1-3 实线小磁针所示．则对该导线电流的以下判断 正 确 的 是 ()
图 8-1-3
A．可能东西放置，通有由东向西的电流 B．可能东西放置，通有由西向东的电流 C．可能南北放置，通有由北向南的电流 D．可能南北放置，通有由南向北的电流 答案：C
物理量
磁感应强度 B
电场强度 E
物 理 意 描述磁场的力的性质的物 描述电场的力的性质的
义
理量
物理量
定义式 B＝IFL，通电导线与 B 垂直
E＝Fq
大 小 决 由磁场决定，与检验电流无 由电场决定，与检验电荷
定
关
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 的方向
【基础检测】 1．(多选，2015 年新课标Ⅱ卷)指南针是我国古代四大 发明之一，关于指南针，下列说明正确的是( ) 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 答案：BC
线圈 L1 将( ) A．不动
B．顺时针转动
2018版高考物理大一轮专题复习课时作业：专题八 磁场 第1讲 磁场 磁场对电流的作用 含答案 精品
专题八磁场第1讲磁场磁场对电流的作用一、单项选择题1．(2018年上海卷)如图K811所示，足够长的直线ab靠近通电螺线管，与螺线管平行．用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图象是( )图K811A. B.C. D.2．将一个质量很小的金属圆环用细线悬挂起来，在其附近放一条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图K812所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看( )图K812A．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3．如图K813所示，无限长导线均通以恒定电流I.直线部分和坐标轴接近重合，弯曲部分是以坐标原点O为圆心的相同半径的一段圆弧，已知直线部分在原点O处不形成磁场，则下列选项中O 处磁感应强度和图中O处磁感应强度相同的是( )图K813A B C D4．(2018年广东惠州一调)如图K814所示，在倾角为α的光滑斜面上，要使垂直纸面放置的一根长为L、质量为m的通电直导体处于静止状态，则应加的匀强磁场B的方向可能是( )图K814A．平行斜面向上B．平行斜面向下C．垂直斜面向下D．垂直斜面向上5．(2018年广东深圳南山期末)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K815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极偏东北向)所示．则以下判断正确的是( )图K815A．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6．如图K816所示，一条形磁铁静止在固定斜面上，上端为N极，下端为S极，其一条磁感线如图所示，垂直于纸面方向有两根完全相同的固定导线，它们与磁铁两端的连线都与斜面垂直且长度相等(如图中虚线所示)．开始两根导线未通电流，斜面对磁铁的弹力、摩擦力的大小分别为F N、F f，后来两根导线通图示方向大小相同的电流后，磁铁仍然静止，则与未通电时相比( )图K816A．F N、F f均变大 B．F N不变，F f变小C．F N变大，F f不变 D．F N变小，F f不变7．水平面上有“U”形导轨NM、PQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电源，现垂直于导轨搁一根质量为m的金属棒ab，棒与导轨间的动摩擦因数为μ(滑动摩擦力略小于最大静摩擦力)，通过棒的电流强度为I，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于金属棒ab，与垂直导轨平面的方向夹角为θ，如图K817所示，金属棒处于静止状态，重力加速度为g，则金属棒所受的摩擦力大小为( )图K817A．BIL sin θB．BIL cos θC．μ(mg－BIL sin θ)D．μ(mg＋BIL cos θ)二、多项选择题8．(2018年海南卷)如图K818所示，两根平行长直导线相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定电流：a、b、c是导线所在平面内的三点，左侧导线与它们的距离分别为l2、l和3l.关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是( )图K818 A．a处的磁感应强度大小比c处的大B．b、c两处的磁感应强度大小相等C．a、c两处的磁感应强度方向相同D．b处的磁感应强度为零9．(2018年浙江卷)如图K819甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒．从t＝0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为I m，图甲中I所示方向为电流正方向．则金属棒( )图K819A．一直向右移动B．速度随时间周期性变化C．受到的安培力随时间周期性变化D．受到的安培力在一个周期内做正功10．如图K8110所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为F2，则以下说法正确的是( )图K8110A．弹簧长度将变长 B．弹簧长度将变短C．F1＞F2 D．F1＜F2三、非选择题11．如图K8111所示，水平导轨间距为L＝0.5 m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m＝1 kg，电阻R0＝0.9 Ω，与导轨接触良好；电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.1 Ω，电阻R＝4 Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B＝5 T，方向垂直于ab，与导轨平面成夹角α＝53°；ab与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，重力加速度g＝10m/s2，a b处于静止状态．已知s i n53°＝0.8，cos 53°＝0.6.求：(1)通过ab的电流大小和方向．(2)ab受到的安培力大小．(3)重物重力G的取值范围．图K811112．(2018年重庆卷)某电子天平原理如图K8112所示，“E”形磁铁的两侧为N极，中心为S 极，两极间的磁感应强度大小均为B，磁极宽度均为L，忽略边缘效应，一正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，线圈两端C、D与外电路连接，当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触)，随后外电路对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流I可确定重物的质量．已知线圈匝数为n，线圈电阻为R，重力加速度为g.问：(1)线圈向下运动过程中，线圈中感应电流是从C端还是从D端流出？(2)供电电流I是从C端还是从D端流入？求重物质量与电流的关系．(3)若线圈消耗的最大功率为P，该电子天平能称量的最大质量是多少？图K8112专题八磁场第1讲磁场磁场对电流的作用1．C 2．C3．A 解析：由题意可知，题图中O处磁感应强度的大小是其中一段在O点的磁场大小的2倍，方向垂直纸面向里；对A项，根据右手螺旋定则可知，左上段与右下段的通电导线产生的磁场叠加为零，则剩余的两段通电导线产生的磁场大小是其中一段在O点磁场的2倍，且方向垂直纸面向里，故A正确；同理，对B项，四段通电导线在O点的磁场是其中一段在O点的磁场的4倍，方向垂直纸面向里，故B错误；对C项，右上段与左下段通电导线产生磁场叠加为零，则剩余两段通电导线产生磁场叠加也为零，故C错误；对D项，四段通电导线在O点的磁场大小是其中一段在O点产生磁场的2倍，方向垂直纸面向外，故D错误．4．C 5．C6．D 解析：两根导线通题图方向大小相同的电流后，导线受到安培力，由牛顿第三定律，磁铁受到垂直斜面向上的作用力，斜面对磁铁的弹力减小，摩擦力不变，选项D正确．7．B 解析：金属棒处于静止状态，其合力为零，对其进行受力分析，如图D101所示，在水平方向有BIL cos θ－F f＝0，F f＝BIL cos θ，选项B正确，选项A、C、D错误．图D1018．AD 解析：由右手定则可以判断，a、c两处的磁场是两电流在a、c处产生的磁场相加，但a 距离两导线比c近，故a处的磁感应强度大小比c处的大，A正确；b、c与右侧电流距离相同，故右侧电流在此两处产生的磁场等大反向，但因为左侧电流在此两处产生了大小不同、方向相同的磁场，故b、c两处的磁感应强度大小不相等，B错误；由右手定则可知，a处磁场垂直纸面向里，c处磁场垂直纸面向外，C错误；b与两导线距离相等，故两磁场叠加为零，D正确．9．ABC 解析：由左手定则可知，金属棒一开始向右做匀加速运动，当电流反向以后，金属棒开始做匀减速运动，经过一个周期速度变为0，然后重复上述运动，所以选项A、B正确；安培力F＝BIL，由图象可知前半个周期安培力水平向右，后半个周期安培力水平向左，不断重复，选项C 正确；一个周期内，金属棒初、末速度相同，由动能定理可知安培力在一个周期内不做功，选项D 错误．10．BC 解析：如图D102甲所示，导体棒处的磁场方向指向右上方，根据左手定则可知，导体棒受到的安培力方向垂直于磁场方向指向右下方，根据牛顿第三定律，对条形磁铁受力分析，如图乙所示，所以F N 1＞F N 2即台秤示数F 1＞F 2，在水平方向上，由于F ′有向左的分力，磁铁压缩弹簧，所以弹簧长度变短．甲 乙图D10211．解：(1)I ＝ER ＋R 0＋r＝2 A方向为由a 到b . (2)F ＝BIL ＝5 N.(3)受力如图D118所示，f m ＝μ(mg －F cos 53°)＝3.5 N图D118当最大静摩擦力方向向右时F T ＝F sin 53°－f m ＝0.5 N 当最大静摩擦力方向向左时F T ＝F sin 53°＋f m ＝7.5 N 由于F T ＝G ，所以0.5 N≤G ≤7.5 N.12．解： (1)由右手定则可知线圈向下运动，感应电流从C 端流出．(2)设线圈受到的安培力为F A ，外加电流从D 端流入，由F A ＝mg 和F A ＝2nBIL ，得m ＝2nBLgI .(3)设称量最大质量为m 0，由m ＝2nBLgI 和P ＝I 2R得m 0＝2nBL gP R.。
高考物理大一轮复习学案第八章磁场(含答案)
考纲展示 热点视角1.磁场、磁感应强度、磁感线Ⅰ 2．通电直导线和通电线圈周围磁场的方向Ⅰ 3．安培力、安培力的方向Ⅰ 4．匀强磁场中的安培力Ⅱ 5．洛伦兹力、洛伦兹力的方向Ⅰ 6．洛伦兹力公式Ⅱ 7．带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ 8．质谱仪和回旋加速器Ⅰ 说明：1.安培力的计算只限于电流与磁感应强 度方向垂直的情况．2．洛伦兹力的计算只限于速度和磁场方向垂 直的情况.1.高考对磁场知识的考查频率较高，考查的热点主要集中在：磁场概念的理解、安培力的应用和带电粒子在磁场中的运动、带电粒子在复合场中的运动． 2．高考题型包括选择题和计算题．选择题侧重考查磁场的基本概念、安培力的简单应用和洛伦兹力的有关分析；计算题则侧重考查带电粒子在磁场中或在复合场中的运动以及与电磁感应相结合的问题．特别注意“边界问题”以及由周期性引起的多解问题． 3．高考也注重实际应用，如质谱仪、回旋加速器、霍尔元件、磁流体发电机、速度选择器、磁电式电流表等都可能成为命题的背景.第一节 磁场的描述 磁场对电流的作用一、磁场、磁感应强度 1．磁场(1)基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有□01______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)物理意义：描述磁场强弱和方向．(2)定义式：B ＝□02________(通电导线垂直于磁场)． (3)方向：小磁针静止时□03________的指向． (4)单位：□04________，符号T. 二、磁感线及特点 1．磁感线在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的□05________方向都跟这点的磁感应强度的方向一致．2．磁感线的特点(1)磁感线上某点的□06______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□07______，在磁感线较密的地方磁场较□08____；在磁感线较疏的地方磁场较□09____. (3)磁感线是□10______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□11______、不□12______、不相切．(5)磁感线是假想的曲线，客观上不存在． 3．电流周围的磁场直线电流 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三、安培力的大小和方向 1．安培力的大小(1)磁场和电流垂直时，F ＝□13____. (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□14______的方向，这时□15______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．(注意：B 和I 可以有任意夹角),1.(单选)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 ＝FIL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 成正比，与电流强度I 和导线长度L 的乘积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 2－1.(多选)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2－2.(单选)为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I 引起的．在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是( )2－3.(单选)通电螺线管内有一在磁场力作用下处于静止的小磁针，磁针指向如图所示，则( )A．螺线管的P端为N极，a接电源的正极B．螺线管的P端为N极，a接电源的负极C．螺线管的P端为S极，a接电源的正极D．螺线管的P端为S极，a接电源的负极3－1.(单选)如图所示，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(2＋1)ILBB．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB3－2.(多选)(2012·高考海南卷)如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，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极正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D．若a接负极，b极正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动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．(单选)(2012·高考大纲全国卷)如图所示，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[思路点拨](1)根据什么定则判断导线M和N在各点产生的磁场方向？(2)磁感应强度的大小与各点到导线的距离有什么关系？(3)合磁场的计算遵守什么定则？[尝试解答]________[方法总结]解决这类问题的思路和步骤：(1)根据安培定则确定各导线在某点产生的磁场方向；(2)判断各分磁场的磁感应强度大小；(3)根据矢量合成法则确定合磁场的大小和方向．1.(单选)四条相互平行的通电直导线垂直于纸面，位于正方形的四个顶点上，其中A、D 导线中的电流方向垂直纸面向外，B、C导线中的电流方向垂直纸面向里，四条导线中的电流大小相等，如图所示．则B导线受到A、C、D导线产生磁场的作用力的合力方向是() A．沿AB向右B．沿DB向上C．沿CB斜向上D．沿BC斜向下安培力作用下的导体运动分析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．(单选)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[尝试解答]________[方法总结]安培力作用下导体运动情况的判定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2.(单选)如图所示，原来静止的圆形线圈通入逆时针方向的电流I，在其直径AB上靠近B 点处放一根垂直于线圈的固定不动的长直导线，长直导线通以垂直纸面向里的电流I′，则圆线圈将()A．向左平动B．向右平动C．以直径为轴转动D．静止不动对安培力公式的理解和应用1．安培力公式的说明在高中阶段计算安培力时，常用F＝BIL，即只考虑磁场与电流方向垂直的情况，很少考虑二者不垂直的情形．2．对有效长度的理解弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度(如图所示)，相应的电流方向沿L由始端流向末端．安培力的作用点为等效长度的几何中心．(单选)如图所示，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B.当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为()A ．0B.12BIl C ．BIlD ．2BIl[尝试解答] ________3.(单选)如图所示，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.22BIL π，平行于OC 向右C.22BIL π，垂直AC 的连线指向左下方D ．22BIL ，垂直AC 的连线指向左下方安培力的综合应用[规范解答]————————————该得的分一分不丢！(1)根据闭合电路欧姆定律得I＝ER0＋r＝1.5 A．(3分)(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＝mg sin 37°＝0.24 N(1分)F1<F安，根据平衡条件mg sin 37°＋F f＝F安(2分)解得F f＝0.06 N，方向沿导轨向下．(1分)[答案](1)1.5 A(2)0.30 N(3)0.06 N，方向沿导轨向下[方法提炼]解决安培力作用下的综合问题的思路：(1)选定研究对象；(2)变三维为二维，画出平面受力分析图，判断安培力的方向时切忌跟着感觉走，一定要用左手定则来判断，注意F安⊥B、F安⊥I；(3)根据力的平衡条件、牛顿第二定律或动能定理列方程求解．4.(多选)电磁轨道炮工作原理如图所示．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，其他量不变一高考题组1．(单选)(2011·高考大纲全国卷)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2．(单选)(2013·高考上海卷)如图，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且相互绝缘．当MN中电流突然减小时，线圈所受安培力的合力方向()A．向左B．向右C．垂直纸面向外D．垂直纸面向里3．(单选)(2012·高考天津卷)如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是()A．棒中的电流变大，θ角变大B．两悬线等长变短，θ角变小C．金属棒质量变大，θ角变大D．磁感应强度变大，θ角变小二模拟题组4.(单选)(2014·云南昆明调研)如图所示，两平行光滑金属导轨MN、PQ间距为l，与电动势为E、内阻不计的电源相连．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，回路平面与水平面的夹角为θ，回路其余电阻不计．为使ab 棒静止，需在空间施加一匀强磁场，其磁感应强度的最小值及方向分别为( )A.mgR El，水平向右 B.mgR cos θEl ，垂直于回路平面向上C.mgR tan θEl ，竖直向下D.mgR sin θEl ，垂直于回路平面向下5.(单选)(2014·衡阳模拟)如图所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨CD 、EF ，导轨上放一金属棒MN .现从t ＝0时刻起，给金属棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，即I ＝kt ，其中k 为常量，金属棒与导轨始终垂直且接触良好．下列关于金属棒的速度v 、加速度a 随时间t 变化的关系图象，可能正确的是( )温馨提示日积月累，提高自我 请做课后达标检测23第二节 磁场对运动电荷的作用一、洛伦兹力1．定义：□01______电荷在磁场中所受的力． 2．大小(1)v ∥B 时，F ＝□02____. (2)v ⊥B 时，F ＝□03________. (3)v 与B 夹角为θ时，F ＝□04________. 3．方向(1)判定方法：应用左手定则，注意四指应指向正电荷运动方向或负电荷运动的反方向．(2)方向特点：F ⊥B ，F ⊥v .即F 垂直于□05______决定的平面．(注意B 和v 可以有任意夹角)．由于F 始终□06________v 的方向，故洛伦兹力永不做功． 二、带电粒子在匀强磁场中的运动1．若v ∥B ，带电粒子以入射速度v 做□07__________运动． 2．若v ⊥B ，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速度v 做□08__________运动．3．基本公式(1)向心力公式：q v B ＝□09________. (2)轨道半径公式：r ＝□10________. (3)周期公式：T ＝2πr v ＝2πm qB ；f ＝1T ＝□11________；ω＝2πT＝2πf ＝□12________.特别提示：T的大小与轨道半径r和运行速率v无关，只与磁场的磁感应强度B和粒子的比荷qm有关．,1－1.(单选)带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是()A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B．如果把＋q改为－q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直D．粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变1－2.(单选)(2013·高考安徽卷)图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示．一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是()A．向上B．向下C．向左D．向右2．(多选)如图所示，质量为m，电荷量为＋q的带电粒子，以不同的初速度两次从O点垂直于磁感线和磁场边界向上射入匀强磁场，在洛伦兹力作用下分别从M、N两点射出磁场，测得OM∶ON＝3∶4，则下列说法中错误的是()A．两次带电粒子在磁场中经历的时间之比为3∶4B．两次带电粒子在磁场中运动的路程长度之比为3∶4C．两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为3∶4D．两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为4∶3洛伦兹力和电场力的比较1．洛伦兹力方向的特点(1)洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向共同确定的平面．(2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化． 2．洛伦兹力与电场力的比较洛伦兹力 电场力 产生条件 v ≠0且v 与B 不平行 电荷处在电场中 大小 F ＝q v B (v ⊥B ) F ＝qE力方向与场方向的关系一定是F ⊥B ，F ⊥v ，与电荷电性无关 正电荷与电场方向相同，负电荷与电场方向相反做功情况 任何情况下都不做功可能做正功、负功，也可能不做功力为零时场的情况 F 为零，B 不一定为零 F 为零，E 一定为零作用效果 只改变电荷运动的速度方向，不改变速度大小既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向在如图所示宽度范围内，用场强为E 的匀强电场可使初速度是v 0的某种正粒子偏转θ角．在同样宽度范围内，若改用方向垂直于纸面向里的匀强磁场(图中未画出)，使该粒子穿过该区域，并使偏转角也为θ(不计粒子的重力)，问：(1)匀强磁场的磁感应强度是多大？(2)粒子穿过电场和磁场的时间之比是多大？(3)若上述电场和磁场同时存在，粒子能否沿直线运动？【思路点拨】 (1)粒子在匀强电场中做什么性质的运动？用什么知识求解？ (2)粒子在匀强磁场中做什么性质的运动？用什么知识求解？ [课堂笔记][总结提升] 带电粒子在电、磁场中运动的区别(1)带电粒子在匀强电场中常做类平抛运动，可采用运动的分解的方法来分析． (2)带电粒子在匀强磁场中常做匀速圆周运动，可采用匀速圆周运动的相关规律分析．1.(单选)(2014·亳州模拟)带电粒子以初速度v 0从a 点垂直y 轴进入匀强磁场，如图所示，运动中粒子经过b 点，Oa ＝Ob ，若撤去磁场加一个与y 轴平行的匀强电场，仍以v 0从a 点垂直y 轴进入电场，粒子仍能通过b 点，那么电场强度E 与磁感应强度B 之比为( )A ．v 0B ．1C ．2v 0 D.v 02带电粒子在匀强磁场中的运动1．圆心的确定(1)已知入射点、出射点、入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图甲所示，图中P 为入射点，M 为出射点)．(2)已知入射方向、入射点和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨迹的圆心(如图乙所示，P 为入射点，M 为出射点)．2．半径的确定可利用物理学公式或几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径大小． 3．运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T ，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为θ时，其运动时间表示为：t ＝θ2πT ⎝⎛⎭⎫或t ＝θR v .(单选)(2013·高考新课标全国卷Ⅰ)如图，半径为R 的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面向外．一电荷量为q (q >0)、质量为m 的粒子沿平行于直径ab 的方向射入磁场区域，射入点与ab 的距离为R2.已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°，则粒子的速率为(不计重力)( )A.qBR 2mB.qBR mC.3qBR 2mD.2qBR m[尝试解答] ________[总结提升] 求解粒子在匀强磁场中运动问题的步骤： (1)画轨迹：即确定圆心，画出运动轨迹．(2)找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度的联系，偏转角度与圆心角、运动时间的联系，在磁场中的运动时间与周期的联系．(3)用规律：即牛顿运动定律和圆周运动的规律，特别是周期公式、半径公式．2.(单选)(2012·高考安徽卷)如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v 从A 点沿直径AOB 方向射入磁场，经过Δt 时间从C 点射出磁场，OC 与OB 成60°角．现将带电粒子的速度变为v /3，仍从A 点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为( )A.12Δt B ．2Δt C.13Δt D ．3Δt带电粒子在有界磁场中的临界和极值问题1．问题概述带电粒子在有界磁场中的运动问题一直是高考的热点，常见的磁场边界有单直线边界、双直线边界、矩形边界和圆形边界等．因为是有界磁场，则带电粒子运动的完整圆周往往会被破坏，可能存在最大、最小面积，最长、最短时间等问题．2．临界分析(1)单直线边界型：当粒子源在磁场中，且可以向纸面内各个方向以相同速率发射同种带电粒子时以图甲中带负电粒子的运动为例．规律要点①最值相切：当带电粒子的运动轨迹小于12圆周且与边界相切时(如图甲中a 点)，切点为带电粒子不能射出磁场的最值点(或恰能射出磁场的临界点)．②最值相交：当带电粒子的运动轨迹等于12圆周时，直径与边界相交的点(如图甲中的b点)为带电粒子射出边界的最远点(距O 最远)．(2)双直线边界型：当粒子源在一条边界上向纸面内各个方向以相同速率发射同一种粒子时，以图乙中带负电粒子的运动为例．规律要点①最值相切：粒子能从另一边界射出的上、下最远点对应的轨道分别与两直线相切，如图乙所示．②对称性：过粒子源S的垂线为ab的中垂线．在图乙中，a、b之间有带电粒子射出，可求得ab＝22dr－d2.最值相切规律可推广到矩形区域磁场中．(3)圆形边界类型①圆形磁场区域规律要点a．相交于圆心：带电粒子沿指向圆心的方向进入磁场，则出磁场时速度矢量的反向延长线一定过圆心，即两速度矢量相交于圆心，如图甲所示．B．直径最小：带电粒子从直径的一个端点射入磁场，则从该直径的另一端点射出时，圆形磁场区域面积最小，如图乙所示．②环状磁场区域规律要点a．径向出入：带电粒子沿(逆)半径方向射入磁场，若能返回同一边界，则一定逆(沿)半径方向射出磁场．B．最值相切：当带电粒子的运动轨迹与圆相切时，粒子有最大速度v m而磁场有最小磁感应强度B，如图丙所示．[规范解答]————————————该得的分一分不丢！(1)M 、N 两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在CD 板上，所以圆心在C 点，如图所示，CH ＝QC ＝L故半径r 1＝L (2分)又因为q v 1B ＝m v 21r 1(2分)且qU m ＝12m v 21(2分)所以U m ＝qB 2L 22m.(1分)(2)设粒子在磁场中运动的轨迹与CD 板相切于K 点，此轨迹的半径为r 2，设圆心为A ，在△AKC 中：sin 45°＝r 2L －r 2解得r 2＝(2－1)L ，即KC ＝r 2＝(2－1)L (2分) 所以CD 板上可能被粒子打中的区域的长度s ＝HK ， 即s ＝r 1－r 2＝(2－2)L .(2分)(3)打在QE 间的粒子在磁场中运动的时间最长，均为半个周期，所以t m ＝T 2＝πmBq.(2分)[答案] (1)qB 2L 22m (2)(2－2)L (3)πmBq[规律总结] 带电体进入有界磁场区域，一般存在临界问题，处理的方法是寻找临界状态，画出临界轨迹．(1)带电体在磁场中，离开一个面的临界状态是对这个面的压力为零．(2)射出或不射出磁场的临界状态是带电体运动的轨迹与磁场边界相切，对应粒子速度的临界值．(3)时间极值①当速率v 一定时，弧长(弦长)越长，圆周角越大，则带电粒子在有界磁场中运动时间越长．②当速率不同时，圆周角大的运动时间长．3．(单选)如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a 、b 、c ，以不同的速率对准圆心O 沿着AO 方向射入磁场，其运动轨迹如图．若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是( )A ．a 粒子速率最大，在磁场中运动时间最长B ．c 粒子速率最大，在磁场中运动时间最短C ．a 粒子速率最小，在磁场中运动时间最短D ．c 粒子速率最小，在磁场中运动时间最短一 高考题组 1.(多选)(2013·高考广东卷)如图，两个初速度大小相同的同种离子a 和b ，从O 点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P 上．不计重力．下列说法正确的有( )A ．a 、b 均带正电B ．a 在磁场中飞行的时间比b 的短C ．a 在磁场中飞行的路程比b 的短D ．a 在P 上的落点与O 点的距离比b 的近 2．(单选)(2013·高考新课标全国卷Ⅱ)空间有一圆柱形匀强磁场区域，该区域的横截面的半径为R ，磁场方向垂直于横截面．一质量为m 、电荷量为q (q ＞0)的粒子以速率v 0沿横截面的某直径射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向60°.不计重力，该磁场的磁感应强度大小为( )A.3m v 03qRB.m v 0qRC.3m v 0qRD.3m v 0qR3.(多选)(2012·高考江苏卷)如图所示，MN 是磁感应强度为B 的匀强磁场的边界．一质量为m 、电荷量为q 的粒子在纸面内从O 点射入磁场．若粒子速度为v 0，最远能落在边界上的A 点．下列说法正确的有( )A ．若粒子落在A 点的左侧，其速度一定小于v 0B ．若粒子落在A 点的右侧，其速度一定大于v 0C ．若粒子落在A 点左右两侧d 的范围内，其速度不可能小于v 0－qBd2mD ．若粒子落在A 点左右两侧d 的范围内，其速度不可能大于v 0＋qBd2m二 模拟题组 4.。
高考物理(江苏专用)大一轮复习讲义(文档)第八章_磁场_第1讲_磁场的描述及磁场对电流的作用_word版有答案
第八章磁场第1讲磁场的描述及磁场对电流的作用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，与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，与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，磁感应强度越大解析磁感应强度是磁场本身的属性，在磁场中某处为一恒量，其大小可由B＝FIL计算，但与试探电流元的F、I、L的情况无关；B的方向规定为小磁针N极所受磁场力的方向，与放在该处的电流元受力方向并不一致；当试探电流元的方向与磁场方向平行时，虽磁感应强度不为零，但电流元所受磁场力却为零；在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大．答案 D2．如图4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()．图4A.BL22 B.NBL22C．BL2D．NBL2解析穿过线圈的磁通量Φ＝BS＝12BL2，故A正确．答案 A3．某同学在做“探究通电直导线产生的磁场”实验时，先在水平实验台上放置一枚小磁针，发现小磁针N极指北，然后他把一直导线沿南北方向置于小磁针正上方，并通入电流强度为I的恒定电流，发现小磁针的N极指向为北偏西60°，他通过查阅资料知当地的地磁场磁感应强度的水平分量为B，则通电导线产生的磁场在小磁针所在处的磁感应强度和通入的电流方向为()．A．2B由南向北 B.3B由南向北C．2B由北向南 D.33B由北向南解析由题意可知，导线在小磁针处产生的磁场方向指向正西，由矢量合成可得，电流在小磁针处产生的磁感应强度为3B，由安培定则可知电流方向由南向北，故B选项正确．答案 B4．三根平行的长直通电导线，分别通过一个等腰直角三角形的三个顶点且与三角形所在平面垂直，如图所示．现在使每根通电导线在斜边中点O处所产生的磁感应强度大小均为B，则下列说法中正确的有()图3A．O点处实际磁感应强度的大小为BB．O点处实际磁感应强度的大小为5BC．O点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为90°D．O点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为arctan 2解析先根据安培定则确定每根通电导线在O点所产生的磁感应强度的方向，再根据矢量合成法则求出结果．根据安培定则，I1与I3在O点处产生的磁感应强度B1、B3方向相同，I2在O点处产生的磁感应强度方向与B1、B3方向垂直，如图所示，故O点处实际磁感应强度大小为B0＝(B1＋B3)2＋B22＝5B，A错误、B正确；由几何关系可知O点处实际磁感应强度方向与斜边夹角为arctan 2，C错误、D正确．答案BD5．有两根长直导线a、b互相平行放置，如图6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()．图6A．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．答案BD6．在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20 cm，通电电流I＝0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0 N，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场中撤走，则P处磁感应强度为()．A．零B．10 T，方向竖直向上C．0.1 T，方向竖直向上D．10 T，方向肯定不是竖直向上解析由公式B＝FIL可知，把数值代入可以得到B＝10 T，公式中L是与B垂直的，所以P处磁感应强度的方向肯定不是竖直向上的．答案 D7．如图7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()图7A．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILBB．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB解析安培力的合力F＝BIad＝BI(ab·cos 45°＋bc＋cd·cos 45°)＝(2＋1)BIL，故A正确．答案A8．如图8所示，蹄形磁铁用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是()．图8A．静止不动B．向纸外平动C．N极向纸外、S极向纸内转动D．N极向纸内、S极向纸外转动解析画出导线所在位置的磁感线分布情况，如图所示，导线左边与右边的磁场方向不同，故把导线分为左右两部分．由左手定则可知左边的导线受到向纸内的作用力，右边的导线受到向纸外的作用力，所以导线左边向纸内转动，右边向纸外转动，若导线固定，蹄形磁铁可以自由转动，磁铁的转动方向与导线的转动方向相反，所以蹄形磁铁的N极向纸外转动，S极向纸内转动，C项正确．答案 C9．电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图9所示，利用这种装置可以把质量为m＝2.0 g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到6 km/s，若这种装置的轨道宽为d＝2 m，长L＝100 m，电流I＝10 A，轨道摩擦不计且金属杆EF与轨道始终接触良好，则下列有关轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场力的最大功率结果正确的是()．图8A．B＝18 T，P m＝1.08×108 WB．B＝0.6 T，P m＝7.2×104 WC．B＝0.6 T，P m＝3.6×106 WD．B＝18 T，P m＝2.16×106 W解析通电金属杆在磁场中受安培力的作用而对弹体加速，由功能关系得BIdL＝12m v2m，代入数值解得B＝18 T；当速度最大时磁场力的功率也最大，即P m＝BId v m，代入数值得P m＝2.16×106 W，故D项正确．答案D图8--1-209．电磁轨道炮工作原理如图所示．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，理论上可采用的方法是()图10A．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，其他量不变解析：设轨道长度为L，弹体质量为m，电流为I，轨道宽度为d，发射速度为v，此时B＝kI，根据动能定理，kI·I·d·L＝12m v2.解得v＝I2kdLm，由此可确定，B、D正确．答案：BD11．如图1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．导线中通以沿x轴正方向的电流I，悬线与竖直方向的夹角为θ，且导线保持静止，则磁感应强度的方向和大小可能为()．图11A．z轴正向，mgIL tan θB．y轴正向，mgILC．z轴负向，mgIL tan θD．沿悬线向上，mgIL sin θ解析当匀强磁场的方向沿y轴正方向时，由左手定则判断可知，安培力方向竖直向上，则BIL＝mg，解得B＝mgIL；当匀强磁场的方向沿z轴负方向时，由左手定则判断可知，安培力沿水平方向，逆着电流方向看，受力如图所示，其中安培力F安＝BIL，则BIL＝mg tan θ，解得B＝mgIL tan θ.答案BC12．如图2所示，在倾角为θ＝30°的斜面上，固定一宽L＝0.25 m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R.电源电动势E＝12 V，内阻r＝1 Ω，一质量m＝20 g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好．整个装置处于磁感应强度B＝0.80 T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)．金属导轨是光滑的，取g＝10 m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求：图12(1)金属棒所受到的安培力的大小． (2)通过金属棒的电流的大小． (3)滑动变阻器R 接入电路中的阻值．解析 (1)金属棒静止在金属导轨上受力平衡，如图所示 F 安＝mg sin 30°，代入数据得F 安＝0.1 N. (2)由F 安＝BIL 得I ＝F 安BL ＝0.5 A.(3)设滑动变阻器接入电路的阻值为R 0，根据闭合电路欧姆定律得： E ＝I (R 0＋r )解得R 0＝EI －r ＝23 Ω.答案 (1)0.1 N (2)0.5 A (3)23 Ω。
2018版高考物理(新课标)一轮复习教师用书：第八章磁场第1讲磁场的描述磁场对电流的作用含答案
第八章磁场【研透全国卷】从近几年高考试题来看，高考对本章内容的考查，重点考查安培力、洛伦兹力以及带电粒子在磁场（或复合场)中的运动问题.对安培力、洛伦兹力的考查多以选择题的形式出现;对带电粒子的运动问题多以综合计算题的形式出现，一般综合考查受力分析、动力学关系、功能关系、圆周运动、平抛运动等知识，难度较大，分值较高.预测在2018年高考中仍将以带电粒子在有界磁场、组合场、复合场中运动的综合分析为重点，出现大型综合题的几率较大.磁场中的运动洛伦兹力、洛伦兹力的方向Ⅰ计算三、带电粒子在组合场、叠加场中的运动洛伦兹力的公式Ⅱ选择、计算带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ质谱仪和回旋加速器Ⅰ第1讲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、电流和有力的作用。
（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的指向。
2.磁感应强度(1）定义式：B＝(通电导线垂直于磁场)。
（2)方向：小磁针静止时的指向.（3)磁感应强度是反映磁场性质的物理量，由磁场本身决定,是用法定义的.3。
磁感线(1）引入：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上每一点的方向跟这点的磁感应强度方向一致。
(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的曲线.(3）条形磁铁和蹄形磁铁的磁场（如图所示）答案:1。
（1)运动电荷(2）N极2。
(1)错误!（2)N极（3)比值3。
(1)切线（2）闭合知识点二电流的磁场右手螺旋定则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、非匀与磁环形电流的两强,且距导线越远处磁场铁的磁场相似,管内为磁场且磁场，管外为磁场侧是N极和S极，且离圆环中心越远,磁场安培定则立体图横截面图知识点三安培力的大小和方向1.安培力的大小（1)磁场和电流垂直时:F＝。
（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，并使四指指向的方向,这时所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
2019届高考物理复习讲义：第8章-第1讲-磁场的描述、磁场对电流的作用(含答案)
第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用知识一 磁场、磁感线、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． 2．磁感线在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁感应强度的方向一致． 3．磁体的磁场和地磁场条形磁铁 蹄形磁铁 地磁场图8－1－14．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场强弱和方向．(2)定义式：B ＝FIL(通电导线垂直于磁场)．(3)方向：小磁针静止时N 极的指向． (4)单位：特斯拉(T) 5．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．磁感线并不是真实存在的，没有磁感线的地方并不表示没有磁场．知识二 电流的磁场1．奥斯特实验：奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系． 2从上往下 从左往 从右往如图所示，一束带电粒子沿水平方向的虚线飞过小磁针上方，并与小磁针方向平行，能使小磁针N 极转向读者，那么这束带电粒子可能是如何运动的？[提示] 带电粒子沿水平方向的虚线飞过小磁针上方，并与小磁针方向平行，能使小磁针N 极转向读者．可知电流的磁场在小磁针所在处是垂直于纸面指向读者的．依据安培定则可得，电流的方向水平向左．因此，如果这束带电粒子是正离子，则向左飞行；如果是负离子，则向右飞行．知识三 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 和B 的乘积． 2．公式：Φ＝BS.(匀强磁场且B ⊥S)3．单位：1 Wb ＝1_T·m 2.(1)磁通量是标量，但有正负之分． (2)磁通量与线圈的匝数无关．知识四磁场对电流的作用——安培力1．安培力的大小(1)当磁场B与电流垂直时：F＝BIL.(2)当磁场B与电流平行时：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．(1)通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零．(×)(2)安培力一定不做功．(×)1．下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是( )A．磁感线可以形象地描述各点磁场的方向B．磁感线是磁场中客观存在的线C．磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止D．实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线【解析】磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，但它不是客观存在的线，可用细铁屑模拟．在磁铁外部磁感线由N极到S极，但内部是由S极到N极．故只有A正确．【答案】 A2．19世纪20年代，以塞贝克(数学家)为代表的科学家已认识到：温度差会引起电流，安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出如下假设：地球磁场是由绕地球的环形电流引起的．则该假设中的电流方向是(注：磁子午线是地球磁场N极与S极在地球表面的连线)( )A．由西向东垂直磁子午线B．由东向西垂直磁子午线C．由南向北沿磁子午线D．由赤道向两极沿磁子午线【解析】如图所示，考虑地球的自转方向，利用安培定则可以判定磁场是由东向西的环形电流产生的，故B正确．【答案】 B3．(2018·新课标全国卷)为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的．在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是( )【解析】地磁场是从地球的南极附近出来，进入地球的北极附近，除两极外地表上空的磁场都具有向北的磁场分量，由安培定则，环形电流外部磁场方向向北可知，B正确．【答案】 B图8－1－24．(多选)(2018·海南高考)图8－1－2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 ，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 向左滑动【解析】 若a 接正极，b 接负极，电磁铁磁极间磁场方向向上，e 接正极，f 接负极，由左手定则判定金属杆受安培力向左，则L 向左滑动，A 项错误，同理判定B 、D 选项正确，C 项错误．【答案】BD考点一 [64] 对磁感应强度的理解一、磁感应强度是反映磁场力的性质的物理量，由磁场本身决定，是用比值法定义的．某同学为检验某空间有无电场或者磁场存在，想到的以下方法中不可行的是( ) A ．在该空间内引入检验电荷，如果电荷受到电场力说明此空间存在电场B ．在该空间内引入检验电荷，如果电荷没有受到电场力说明此空间不存在电场C ．在该空间内引入通电导线，如果通电导线受到磁场力说明此空间存在磁场D ．在该空间内引入通电导线，如果通电导线没有受到磁场力说明此空间不存在磁场【解析】 如果把电荷引入电场中，一定会受到电场力作用，如果电荷没有受到电场力作用，一定是没有电场，A 、B 对．把通电导线引入磁场中时，只要电流方向不与磁场方向平行，就会受到磁场力作用，但是不受磁场力的原因有两个，一是没有磁场，二是虽有磁场，但是电流方向与磁场方向平行，C 对，D 错．【答案】 D(1)电场强度的方向与电荷的受力方向相同或相反，而磁感应强度的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．考点二 [65] 安培定则的应用与磁场的叠加一、安培定则的应用二、磁场的叠加磁感应强度为矢量，合成与分解遵循平行四边形定则．图8－1－3(2018·大纲全国高考)如图8－1－3，两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【审题指导】(1)导线M、N中电流方向相反．(2)O点为M、N的中点，a、b两点和c、d两点具有对称性．【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考点三 [66] 安培力作用下导体的平衡问题一、安培力常用公式F＝BIL，要求两两垂直，应用时要满足：1．B与L垂直．图8－1－42．L是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度．如弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度(如图8－1－4所示)，相应的电流方向沿L由始端流向末端．因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，所以闭合线圈通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和为零．二、解决安培力作用下导体平衡问题的一般思路——————[1个示范例]——————图8－1－5(2018·贵阳八中模拟)如图8－1－5所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I的方向为从M到N，绳子的拉力均为F.为使F＝0，可能达到要求的方法是( )A．加水平向右的磁场B．加水平向左的磁场C．加垂直纸面向里的磁场D．加垂直纸面向外的磁场【解析】要使绳子的拉力均为0，根据平衡条件知导线所受安培力应竖直向上，由左手定则知，应加垂直纸面向里的磁场．【答案】 C——————[1个预测例]——————如图8－1－6所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，图8－1－6棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是( )A．棒中的电流变大，θ角变大B．两悬线等长变短，θ角变小C．金属棒质量变大，θ角变大D．磁感应强度变大，θ角变小【审题指导】(1)将立体图转化为平面图，受力分析时弄清各力的方向关系．(2)画受力图时弄清细线长度和力的大小．【解析】选金属棒MN为研究对象，其受力情况如图所示．根据平衡条件及三角形知识可得tan θ＝BIlmg，所以当棒中的电流I、磁感应强度B变大时，θ角变大，选项A正确，选项D错误；当金属棒质量m变大时，θ角变小，选项C错误；θ角的大小与悬线长无关，选项B错误．【答案】 A解决安培力相关问题的“关键”(1)要正确画出通电导体受力的平面图，电流方向和磁场方向表示要正确．(2)受力分析时安培力的方向必须用左手定则正确判定，注意安培力的方向既跟磁感应强度的方向垂直，又和电流方向垂直.通电导体在安培力作用下运动的判断方法一、思路概述判断通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先要弄清导体所在位置的磁场分布情况，然后利用左手定则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．二、判断方法1．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2．特殊位置法在特殊位置―→安培力方向―→运动方向3．等效法(1)环形电流小磁针(2)条形磁铁通电螺线管多个环形电流4．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5．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——————[1个示范例]——————图8－1－7如图8－1－7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，且垂直于线圈平面，当线圈中通入如图8－1－7所示方向的电流后，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】甲方法一：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，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．乙方法二：等效法．将环形电流等效成一条形磁铁，如图乙所示，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一环形电流，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——————[1个方法练]——————如图8－1－8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，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为F N1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为F N2，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( )图8－1－8A．F N1<F N2，弹簧的伸长量减小B．F N1＝F N2，弹簧的伸长量减小C．F N1>F N2，弹簧的伸长量增大D．F N1>F N2，弹簧的伸长量减小【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F N1>F N2，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.【答案】 C⊙磁感应强度的理解和磁感线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B＝FIL，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与I成反比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，磁感线密的地方磁感应强度B大些，磁感线疏的地方磁感应强度B小些【解析】磁感应强度是磁场本身的性质，与放入磁场中的导体中的电流，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，电流方向与F也总是垂直的，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，由磁场本身的物理量决定，与其他外来的一切因素无关，磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，D正确．【答案】 D⊙磁场的叠加图8－1－92．(2018·洛阳一中检测)有两根长直导线a、b互相平行放置，如图8－1－9所示为垂直于导线的截面图．在如图所示的平面内，O点为两根导线连线的中点，M、N为两导线连线的中垂线上两点，与O点的距离相等，aM 与MN的夹角为θ.若两导线中通有大小相等、方向相反的恒定电流I，单根导线中的电流在M处产生的磁感应强度大小为B0，则关于线段MN上各点的磁感应强度，下列说法中正确的是( )A．M点和N点的磁感应强度方向一定相反B．M点和N点的磁感应强度大小均为2B0cos θC．M点和N点的磁感应强度大小均为2B0sin θD．在线段MN上有磁感应强度为零的点【解析】作出两根导线在M、N两处产生的磁感应强度，并根据平行四边形定则求出合磁感应强度，M、N 两处磁感应强度相同，大小为B＝2B0sin θ，选项A、B错误，选项C正确；线段MN上各点磁场方向均水平向右且不为零，选项D错误．【答案】 C⊙安培定则和左手定则的应用3．如图8－1－10所示，在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c，各导线中的电流大小相同，其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向内．每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用，则关于每根导线所受安培力的合力，以下说法中正确的是( )图8－1－10A．导线a所受合力方向水平向右B．导线c所受合力方向水平向右C．导线c所受合力方向水平向左D．导线b所受合力方向水平向左【解析】首先用安培定则判定导线所在处的磁场方向，要注意合磁场的方向，然后用左手定则判定导线的受力方向．可以确定B是正确的．【答案】 B⊙安培力大小的计算图8－1－114．如图8－1－11所示，一个边长为L、三边电阻相同的正三角形金属框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，若通以如图所示方向的电流(从A点流入，从C点流出)，电流大小为I，则关于金属框所受安培力的情况，下列说法正确的是( )A．金属框所受安培力大小为0B．金属框所受安培力大小为BIL，方向垂直AC沿纸面向上C．金属框所受安培力大小为43BIL，方向垂直AC沿纸面向下D．金属框所受安培力大小为2BIL，方向垂直AC沿纸面向上【解析】根据通电导线在磁场中受安培力的特点，可以把正三角形金属框的AB与BC两根导线所受的安培力等效为导线AC所受的安培力，则整个三角形金属框可以看做两根AC导线并联，且两根导线中的总电流等于I，由公式得到F＝BIL，另外根据左手定则，可知整个三角形金属框所受的安培力的方向垂直AC沿纸面向上，所以选项B正确．【答案】 B⊙导体棒在磁场中的平衡问题5.图8－1－12(2018·郑州一中模拟)如图8－1－12所示，两根光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为θ.整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场中．金属杆ab垂直导轨放置，当金属杆ab中通有从a到b的恒定电流I时，金属杆ab刚好静止．则( )A．磁场方向竖直向上B．磁场方向竖直向下C．金属杆ab受安培力的方向平行导轨向上D．金属杆ab受安培力的方向平行导轨向下【解析】金属杆受力分析如图所示，当磁场方向竖直向上时，由左手定则可知安培力水平向右，金属杆ab受力可以平衡，A正确；若磁场方向竖直向下，由左手定则可知安培力水平向左，则金属杆ab受力无法平衡，B、C、D错误．【答案】 A。
2018版高考物理一轮复习第8章磁场第1讲磁场及其对电流的作用课件
2．在磁场中某区域的磁感线，如图所示，则 导学号 51342876 ( B ) A．a、b两处的磁感应强度的大小不等Ba>Bb B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba<Bb 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 B的大小，但安培力的大小除跟该处的 B的
)
答案： (1)× 互排斥。 直。 (4)×
电流在磁场中受力为零，磁感应强度不一定为零。 (3)×
(2)×
在磁体内部，磁感线由S极指向N极。
同向电流相互吸引，异向电流相
安培力垂直磁场和电流决定的平面，磁场和电流不一定垂
(5)√ (6)×
(7)× (8)√ (9)×
磁铁的磁场和电流的磁场本质上是一样的。
力的作用。 N极 (3)方向：小磁针的__________ 所受磁场力的方向。 2．磁感应强度
F B＝IL (1)定义式：__________( 通电导线垂直于磁场)。
N极 (2)方向：小磁针静止时________ 的指向。
磁感线与安培定则
切线 方向都跟 1．磁感线：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的________ 这点的磁感应强度的方向一致。 2．安培定则： 伸直的拇指 所指的方向与电流方向 (1)通电直导线：右手握住导线，让______________ 弯曲的四指 所指的方向就是磁感线环绕的方向。 一致，____________
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选修3-1
第八章 磁场
考点内容
磁场、磁感应强度、磁感线
要 求 Ⅰ Ⅰ
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
高考物理新增分大一轮复习第八章磁场第1讲磁场及其对电流的作用讲义含解析2019041021.docx
磁场及其对电流的作用第1讲 磁场及其对电流的作用一、磁场、磁感应强度 1．基本性质磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用．2．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的强弱和方向．(2)定义式：B＝FIL(通电导线垂直于磁场)．(3)方向：小磁针静止时N极的指向．(4)单位：特斯拉，符号为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)磁感线特点：疏密程度相同、方向相同的平行直线．4．地磁场(1)地磁的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近，磁感线分布如图1所示．图1(2)在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度大小相等，且方向水平向北．5．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．自测1(多选)一小段长为L的通电直导线放在磁感应强度为B的匀强磁场中，当通过它的电流为I时，所受安培力大小为F.以下关于磁感应强度B的说法正确的是( )A．磁感应强度B一定等于FILB．磁感应强度B可能大于或等于FILC．磁场中通电直导线受力大的地方，磁感应强度一定大D．在磁场中通电直导线也可以不受力答案BD自测2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．”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布如图2所示．结合上述材料，下列说法不正确的是( )图2A．地理南、北极与地磁场的南极和北极不重合B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C．地球表面任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答案 C解析地球为一巨大的磁体，地磁场的南、北极在地理的北极和南极附近，两极并不重合，故A、B正确；地球内部也存在磁场，但只有赤道附近上空磁场的方向才与地面平行，故C 错误；射向地球赤道的带电宇宙射线粒子的速度方向与地磁场方向不平行，一定受到地磁场力的作用，故D正确．二、磁感线和电流周围的磁场1．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)磁感线的疏密程度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．①磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，在磁体外部，由N极指向S极；在磁体内部，由S 极指向N极．②同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切．③磁感线是假想的曲线，客观上不存在．2．几种常见的磁场(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图3所示)图3(2)电流的磁场自测3 (2019·海州高级中学模拟)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答案三、安培力的大小和方向1．大小若I∥B，F＝0；若I⊥B，F＝BIL.2．方向总垂直于B、I所决定的平面，即一定垂直于B和I，但B与I不一定垂直．可以用左手定则来判定：伸开左手，使拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，那么，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．3．两平行通电导线间的作用同向电流相互吸引，反向电流相互排斥．自测4在如图所示的四幅图中，正确标明通电导线所受安培力F方向的是( )答案 B命题点一安培定则的应用和磁场的叠加1．安培定则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”.2.解题思路(1)确定磁场场源，如通电导线．(2)定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向．如图5所示为M、N在c点产生的磁场．图5(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场．例1如图6，两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( )图6A．O点处的磁感应强度为零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答案 C解析由安培定则可知，两导线中的电流在O点产生的磁场均竖直向下，合磁感应强度一定不为零，选项A错误；由安培定则知，两导线中的电流在a、b两点处产生的磁场的方向均竖直向下，由于对称性，M处导线中电流在a处产生的磁场的磁感应强度等于N处导线中电流在b处产生的磁场的磁感应强度，同时M处导线中电流在b处产生的磁场的磁感应强度等于N处导线中电流在a处产生的磁场的磁感应强度，所以a、b两点处磁感应强度大小相等，方向相同，选项B错误；根据安培定则和平行四边形定则可知，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，选项C正确；a、c两点处磁感应强度的方向均竖直向下，选项D错误．变式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7中虚线(南北向)所示，若某一条件下该指南针静止时N极指向如图中实线(N极指向北偏东)所示．则以下判断正确的是( )图7A．可能在指南针上面有一导线东西放置，通由东向西的电流B．可能在指南针上面有一导线东西放置，通由西向东的电流C．可能在指南针上面有一导线南北放置，通由北向南的电流D．可能在指南针上面有一导线南北放置，通由南向北的电流答案 C命题点二安培力的大小与方向1．安培力的大小(1)当I⊥B时，F＝BIL.(2)当I∥B时，F＝0.注意：①当导线弯曲时，L是导线两端的有效直线长度(如图8所示)．图8②对于任意形状的闭合线圈，其有效长度均为零，所以通电后完全处在匀强磁场中时受到的安培力的矢量和为零．2．安培力的方向用左手定则判断，注意安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B与I决定的平面．例2(2018·南通市、泰州市一模)在匀强磁场中有粗细均匀的同种导线制成的等边三角形线框abc，磁场方向垂直于线框平面，a、c两点间接一直流电源，电流方向如图9所示．则( )图9A．导线ab受到的安培力大于导线ac受到的安培力B．导线bc受到的安培力大于导线ac受到的安培力C．线框受到安培力的合力为零D．线框受到安培力的合力方向垂直于ac向下答案 D变式2(2018·扬州中学5月模拟)如图10所示，某区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.一正方形刚性线圈，边长为L，匝数为n，线圈平面与磁场方向垂直，线圈一半在磁场内．某时刻，线圈中通过大小为I的电流，则此线圈所受安培力的大小为( )图10A.2BILB.12nBIL C ．nBIL D.2nBIL答案 D命题点三 安培力作用下导体的运动情况1．问题概述 (1)问题特点安培力作用下导体的运动问题与力学中的运动问题一样，同样遵从力学基本规律，只是研究对象所受的力中多分析安培力而已． (2)规律分析判定通电导体在安培力作用下的运动方向或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁感线分布情况，再弄清导体中电流方向，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． 2．几种判定方法环形电流小磁针 条形磁铁通电螺线管多个环形电流例3 (2018·兴化一中四模)如图11所示为一螺距较大、有弹性的通电螺线管的磁场截面分布图，虚线为螺线管的中轴线(与某一磁感线重合)，ab 为用绝缘细线悬挂的位于螺线管的正上方的通电直导线，其电流方向由a 到b ，电流很小，不影响螺线管磁场．下列说法正确的是( )图11A．P、Q两点的磁感应强度相同B．直导线ab通电后，a端垂直纸面向外转动C．断开螺线管的电源后，螺线管有沿水平方向向内收缩的趋势D．将不计重力的电子沿中轴线射入螺线管，电子将做匀速直线运动答案 D解析P、Q两点的磁感应强度方向不相同，选项A错误；直导线ab通电后，由左手定则可知，a端受安培力向里，则a端垂直纸面向里转动，选项B错误；螺线管通电时，各匝之间为同向电流，相互吸引，则断开螺线管的电源后，螺线管有沿水平方向向外扩张的趋势，选项C错误；长螺线管内部的磁场可认为是匀强磁场，将不计重力的电子沿中轴线射入螺线管，电子运动的方向与磁感线平行，不受洛伦兹力作用，则电子将做匀速直线运动，选项D正确．变式3(2018·南京市期中)如图12所示，条形磁铁放置在水平桌面上，它的左上方固定一条直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，磁铁仍然静止在桌面上，则( )图12A．磁铁对桌面压力减小，它不受桌面摩擦力作用B．磁铁对桌面压力增大，它受向左的摩擦力作用C．磁铁对桌面压力增大，它不受桌面摩擦力作用D．磁铁对桌面压力减小，它受向右的摩擦力作用答案 D命题点四通电导体棒的平衡与加速问题通电导体棒在磁场中的平衡问题是一种常见的力电综合模型，该模型一般由倾斜导轨、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为平面图，通过受力分析建立各力的平衡关系，如图13所示．图13例4 (2018·江苏单科·13)如图14所示，两条平行的光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角为θ，间距为d .导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向与导轨平面垂直．质量为m 的金属棒被固定在导轨上，距底端的距离为s ，导轨与外接电源相连，使金属棒通有电流．金属棒被松开后，以加速度a 沿导轨匀加速下滑，金属棒中的电流始终保持恒定，重力加速度为g .求下滑到底端的过程中，金属棒图14(1)末速度的大小v ； (2)通过的电流大小I ； (3)通过的电荷量Q . 答案 (1)2as (2)m (g sin θ－a )dB(3)2as m (g sin θ－a )dBa解析 (1)金属棒做匀加速直线运动，根据运动学公式有v 2＝2as ，解得v ＝2as (2)金属棒所受安培力F 安＝IdB 金属棒所受合力F ＝mg sin θ－F 安 由牛顿第二定律有F ＝ma 解得I ＝m (g sin θ－a )dB(3)金属棒的运动时间t ＝v a通过的电荷量Q ＝It 解得Q ＝2as m (g sin θ－a )dBa.变式4 (2018·泰州二中模拟)如图15所示，两平行金属导轨间的距离L ＝0.40m ，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B ＝0.50T 、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E ＝3V 、内阻r ＝0.5Ω的直流电源．现把一个质量m ＝0.04kg 的导体棒ab 放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R ＝1Ω，金属导轨电阻不计，g 取10m/s 2.已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：图15(1)导体棒受到的安培力大小；(2)导体棒受到的摩擦力大小．答案 (1)0.40N (2)0.16N解析 (1)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有：I ＝E R ＋r ＝31＋0.5A ＝2A 导体棒受到的安培力：F 安＝ILB ＝2×0.40×0.50N＝0.40N由左手定则判断，安培力方向为沿导轨向上(2)导体棒所受重力沿导轨向下的分力：F 1＝mg sin37°＝0.04×10×0.6N＝0.24N 由于F 1小于安培力F 安，故导体棒受到沿导轨向下的摩擦力F f ，根据共点力平衡条件得：F 1＋F f ＝F 安解得：F f ＝F 安－F 1＝(0.40－0.24) N ＝0.16N.1.(2018·东台创新学校月考)磁场中某区域的磁感线如图16所示，则( )图16A ．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 处受力小答案 B解析磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，由a、b两处磁感线的疏密程度可判断出B a＜B b，故B正确，A错误；安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小、电流的大小I、导线两端的长度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．2．(2018·东台创新学校月考)如图17所示，D为置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向里．在开关S接通后，导线D所受磁场力的方向是( )图17A．向上B．向下C．向左D．向右答案 A解析电流由左侧流入，则由安培定则可知电磁铁右侧为N极，故导线所在处的磁场向左；再由左手定则可判断，导线D所受安培力向上，故A正确．3．(2018·东台创新学校月考)如图18所示为电动机的简化模型，线圈abcd可绕轴O1O2自由转动．当线圈中通入如图所示的电流时，顺着O1O2的方向看去，线圈将( )图18A．顺时针转动B．逆时针转动C．仍然保持静止D．既可能顺时针转动，也可能逆时针转动答案 A解析由题图可知，磁场水平向左，根据左手定则可知，ab受力向上，cd受力向下，故线圈将顺时针转动，故A正确，B、C、D错误．4．(2015·江苏单科·4)如图19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( )图19答案 A解析根据F＝BIL知处于磁场中的载流线圈受安培力作用的有效长度越长，受安培力越大，磁场发生微小变化时，安培力变化越大，天平越容易失去平衡，由题图知选项A中载流线圈的有效长度最长，A中天平最容易失去平衡，所以A正确．5．(2018·东台创新学校月考)质量为m、长度为L的导体棒MN静止于水平导轨上，通过MN 的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成θ角斜向下，如图20所示，重力加速度为g，求棒MN受到的支持力和摩擦力大小．图20答案BIL cosθ＋mg BIL sinθ解析导体棒静止时受力如图．由平衡条件知F N＝mg＋F cos θ，F f＝F sin θ安培力F＝ILB所以支持力F N＝ILB cos θ＋mg摩擦力F f＝ILB sin θ1．(2018·东台创新学校月考)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，受到的磁场力比放在B处时的大，说明A处的磁感应强度比B处的磁感应强度大B．由B＝FIL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安培力F成正比，与导线的长度L成反比C．一小段通电导体在磁场中某处不受安培力作用，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，是磁场本身的性质，其大小由磁场以及磁场中的位置决定，与F、I、L都没有关系，B＝FIL只是磁感应强度的定义式，同一通电导体受到的磁场力的大小由所在处磁感应强度和放置的方式共同决定，故选项A、B、C错误；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，故选项D正确．2．(多选)(2019·运河中学模拟)如图1所示，一束带电粒子在水平方向沿虚线飞过磁针上方，并与磁针方向平行，能使磁针N极转向读者，那么这束带电粒子可能是( )图1A．向右飞的正离子B．向左飞的负离子C．向右飞的负离子D．向左飞的正离子答案CD解析带电粒子在水平方向沿虚线飞过磁针上方，并与磁针方向平行，能使磁针N极转向读者，则知电流产生的磁场方向在小磁针所在处是垂直于纸面向外的．根据安培定则可得，电流的方向水平向左．因此，如果这束带电粒子是正离子，则向左飞行；如果是负离子，则向右飞行．3.(2017·仪征中学模拟)如图2是某磁场部分区域的磁感线分布(图线关于水平虚线对称)，a、b是其内两点．则( )图2A．a、b两点的磁感应强度大小不等，且B a>B bB．同一通电导线放在a处所受磁场力一定大于放在b处所受磁场力C．同一闭合小线圈在a点的磁通量一定大于在b点的磁通量D．a点的磁感应强度的方向即为放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向答案 A解析磁感线的疏密表示磁感应强度的大小，由题图可知，a、b两点的磁感应强度大小不等，且B a>B b，故A正确；由于安培力的大小取决于B、I、L以及磁场和电流之间的夹角，因此无法比较同一通电导线在两点受到的磁场力大小，故B错误；由于磁通量等于BS cosθ，大小与夹角有关，故无法确定同一闭合小线圈在两点的磁通量的大小，故C错误；由左手定则可知，磁感应强度的方向与安培力的方向相互垂直，故D错误．4．下列四个表示磁场对直线电流的作用示意图中，不正确的是( )答案 B5．(2018·射阳二中模拟)如图3所示，两根平行放置的长直导线a和b通有大小相等、方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为( )图3A．F2B．F1－F2C．F1＋F2D．2F1－F2答案 A解析两根长直导线中的电流大小相等、方向相反，则a受到b产生磁场的作用力向左，大小为F1，那么b受到a产生磁场的作用力向右，大小也为F1，这两个力大小相等，方向相反．当加入匀强磁场时产生的磁场力大小设为F0，则a受到的作用力大小为F2＝F1＋F0，或F2＝F1－F0，而对于b由于电流方向与a相反，所以b受到作用力大小为F2′＝F1＋F0，或F2′＝F1－F0，所以这两个力大小相等，方向相反，即F2′＝F2，故A正确，B、C、D错误．6.(2018·盐城中学质检)匀强磁场中A、B两点分别引入长度相等的长直导线，导线与磁场方向垂直，如图4所示，图中a、b两条图线分别表示在磁场中A、B两点导线所受磁场力F和通过导线的电流I的关系，关于A、B两点的磁感应强度大小B A、B B，下列说法正确的是( )图4A．B A＝B B B．B A>B BC．B A<B B D．无法比较答案 B7.如图5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( )图5A．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILBB．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB答案 A解析如图所示，ad间通电导线的有效长度为图中的虚线L′＝(2＋1)L，电流的方向等效为由a沿直线流向d，所以安培力的大小F＝BIL′＝(2＋1)ILB.根据左手定则可以判断，安培力方向沿纸面向上，选项A正确．8．(多选)(2018·阜宁中学调研)质量为m 的通电细杆置于倾角为θ的导轨上，导轨的宽度为d ，杆与导轨间的动摩擦因数为μ，有电流通过杆，杆恰好静止于导轨上．如图所示的四种情况中，杆一定受到导轨的摩擦力的是( )答案 CD9.(多选)如图6，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 正向的电流I ，且导线保持静止时，细线与竖直方向夹角均为θ.则磁感应强度方向和大小可能为( )图6A ．z 正向，mg IL tan θB ．y 正向，mg ILC ．z 负向，mg IL tan θD ．沿细线向上，mg ILsin θ 答案 BC10．(2018·高邮中学阶段检测)如图7所示，将一个半径为R 的金属圆环串联接入电路中，电路中的电流为I ，接入点a 、b 是圆环直径上的两个端点，流过圆弧acb 和adb 的电流相等．金属圆环处在磁感应强度为B 、方向如图所示的匀强磁场中，磁场方向与圆环所在的平面垂直，则金属圆环受到的安培力大小为( )图7A ．0B ．πBIRC ．2BIRD ．4BIR答案 C解析 隔离分析金属圆环的上半部分，其中的电流为I 2，所受安培力大小为B ·I 2·2R ＝BIR ；同理，金属圆环的下半部分所受的安培力大小也为BIR ，两部分所受的安培力方向相同，所以金属圆环受到的安培力大小为2BIR ，C 项正确．11.(多选)如图8所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨CD 、EF ，导轨上放有一金属棒MN ，现从t ＝0时刻起，给金属棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，即I ＝kt ，其中k 为常量，金属棒与导轨始终垂直且接触良好，下列关于金属棒的速度v 、加速度a 随时间t 变化的关系图象，可能正确的是( )图8答案 BD解析 当从t ＝0时刻起，给金属棒通以大小为I ＝kt 的电流，则由左手定则可知，安培力方向垂直纸面向里，使其紧压导轨，则导致金属棒在运动过程中，所受到的摩擦力增大，所以加速度在减小，由于速度与加速度方向相同，则做加速度减小的加速运动，当滑动摩擦力等于重力时，加速度为零，则速度达到最大，当安培力继续增大时，加速度方向变为竖直向上，则加速度与速度方向相反，因此做加速度增大的减速运动，而速度与时间图象的斜率的绝对值表示加速度的大小，故A 错误，B 正确；物体受到的摩擦力F f ＝μF N ，而F N ＝BIL ＝BLkt ，由牛顿第二定律得：mg －μBLkt ＝ma ，因此a ＝g －μBLk mt ，故C 错误，D 正确． 12．如图9所示，质量为60g 的铜棒长为a ＝20cm ，棒的两端与长为L ＝30cm 的细线相连，吊在磁感应强度大小为B ＝0.5T 、方向竖直向上的匀强磁场中．当棒中通过恒定电流I 后，铜棒向上摆动(摆向纸面外)，最大偏角θ＝60°，g 取10m/s 2，求：(结果均保留两位有效数字)图9(1)铜棒中电流I 的大小；(2)铜棒在摆动过程中的最大速率．答案 (1)3.5A (2)0.96m/s解析 (1)铜棒上摆的过程，铜棒受到竖直向下的重力、水平方向的安培力和细线的拉力，从最低点到最高点过程中，根据动能定理得：F 安L sin60°－mgL (1－cos60°)＝0，又安培力为：F 安＝BIa联立解得：I ≈3.5A(2)由题意，铜棒向上摆动的最大偏角θ＝60°，根据对称性可知，偏角为30°时是其平衡位置，平衡时铜棒受力如图所示(从左向右看)，当铜棒偏角为30°时，垂直于细线方向受力平衡，此方向上加速度为0，速度最大，设此时铜棒速率为v m ，由动能定理可得：12mv m 2＝F 安L sin30°－mgL (1－cos30°) 代入解得最大速率为：v m ≈0.96m/s.精美句子1、善思则能“从无字句处读书”。
2020版高考物理新设计一轮复习江苏专版讲义：第八章第1节磁场的描述磁场对电流的作用含答案
第八章磁场第1节磁场的描述__磁场对电流的作用(1)磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该点的试探电流元的情况无关。
(√)(2)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。
(×)(3)垂直磁场放置的线圈面积减小时，穿过线圈的磁通量可能增大。
(√)(4)小磁针N极所指的方向就是该处磁场的方向。
(×)(5)在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强。
(√)(6)将通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零。
(×)(7)安培力可能做正功，也可能做负功。
(√)1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流的磁效应。
突破点(一)对磁感应强度的理解1．理解磁感应强度的三点注意事项(1)磁感应强度由磁场本身决定，因此不能根据定义式B＝FIL认为B与F成正比，与IL成反比。
(2)测量磁感应强度时小段通电导线必须垂直磁场放入，如果平行磁场放入，则所受安培力为零，但不能说该点的磁感应强度为零。
(3)磁感应强度是矢量，其方向为放入其中的小磁针N极的受力方向，也是自由转动的小磁针静止时N极的指向。
2．磁感应强度B与电场强度E的比较磁感应强度 B 电场强度E 物理意义描述磁场强弱的物理量描述电场强弱的物理量定义式B＝FIL(L与B垂直)E＝Fq方向磁感线切线方向，小磁针N极受力方向(静止时N极所指方向)电场线切线方向，正电荷受力方向大小决定因素由磁场决定，与电流元无关由电场决定，与检验电荷无关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电场强度等于各电场的电场强度的矢量和3．地磁场的特点(1)在地理两极附近磁场最强，赤道处磁场最弱。
(2)地磁场的N极在地理南极附近，地磁场的S极在地理北极附近。
(3)在赤道平面(地磁场的中性面)附近，距离地球表面相等的各点，地磁场的强弱程度相同，且方向水平。
[题点全练]下列关于磁场或电场的说法正确的是________。
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考试内容范围及要求高考命题解读内容要求说明1。
考查方式高考对本章内容考查命题频率极高，常以选择题和计算题两种形式出题，选择题一般考查磁场的基础知识和基础规律，一般难度不大;计算题主要是考查安培力、带电粒子在磁场中的运动与力学、电学、能量知识的综合应用，难度较大，较多是高考的压轴题．2．命题趋势（1)磁场的基础知识及规律的考查(2）安培力、洛伦兹力的考查（3）带电粒子在有界磁场中的临界问题，在组合场、复合场中的运动问题（4)磁场与现代科学知识的综合应用35。
磁场磁感应强度磁感线磁通量Ⅰ1。
计算限于直导线跟匀强磁场平行或垂直两种情况2．计算限于带电粒子的速度与磁感应强度平行或垂直两种情况36.通电直导线和通电线圈周围磁场的方向Ⅰ37.安培力Ⅱ38.洛仑兹力Ⅱ39。
带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ40.质谱仪和回旋加速器的工作原理Ⅰ第1讲磁场及其对电流的作用一、对磁场的理解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N 极的指向．2．磁感应强度(1）定义式:B＝错误!（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：在磁场中画出一些曲线,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）条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图1所示)．图1二、安培定则的应用及磁场的叠加1．安培定则的应用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．三、安培力1．安培力的方向（1)左手定则: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）注意问题：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．2．安培力的大小当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时,F＝ILB sin_θ。
（1）当磁场与电流垂直时，安培力最大，F max＝ILB。
（2)当磁场与电流平行时，安培力等于零．深度思考安培力常用公式F＝BIL中的L是导线的尺度吗?答案L为有效长度1．(教科版选修3－1P83第3题)(多选)如图2为通电螺线管．A为螺线管外一点，B、C两点在螺线管的垂直平分线上,则下列说法正确的是()图2A．磁感线最密处为A处，最疏处为B处B．磁感线最密处为B处，最疏处为C处C．小磁针在B处和A处N极都指向左方D．小磁针在B处和C处N极都指向右方答案BC2．（人教版选修3－1P94第1题改编)下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是(）答案C3．(教科版选修3－1P92第1题)(多选）一小段长为L的通电直导线放在磁感应强度为B的磁场中，当通过它的电流为I时,所受安培力为F。
以下关于磁感应强度B的说法正确的是(）A．磁感应强度B一定等于错误!B．磁感应强度B可能大于或等于错误!C．磁场中通电直导线受力大的地方,磁感应强度一定大D．在磁场中通电直导线也可以不受力答案BD4．(人教版选修3－1P94第3题改编)如图3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（）图3答案A命题点一对磁场的理解1．磁感应强度是矢量，其方向与导线所受力的方向垂直；2．电流元必须垂直于磁场方向放置,公式B＝FIL才成立;3．磁场中某点的磁感应强度是由磁场本身决定的,与通电导线受力的大小及方向都无关．例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＝错误!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．磁场是客观存在的答案CD解析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＝错误!，A错；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；C选项中，B＝错误!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．1．（多选）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答案BC解析指南针两端分别是N极和S极，具有两个磁极，选项A错误；指南针静止时,N极的指向为该处磁场的方向，故指南针能够指向南北，说明地球具有磁场，选项B正确；铁块在磁场中被磁化,会影响指南针的指向，选项C正确；通电直导线在其周围会产生磁场,会影响指南针的指向，选项D错误．2．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．”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图4所示．结合上述材料,下列说法不正确的是()图4A．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附近C．地球表面任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答案C解析地球为一巨大的磁体，地磁场的南、北极在地理上的北极和南极附近，两极并不重合；且地球内部也存在磁场，只有赤道上空磁场的方向才与地面平行；射向地球赤道的带电宇宙射线粒子的速度方向与地磁场方向不会平行，一定受到地磁场力的作用，故只有C项说法不正确．命题点二安培定则的应用及磁场的叠加磁场叠加问题的一般解题思路1．确定磁场场源，如通电导线．2．定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向．如图5所示为M、N在c点产生的磁场．图53．应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场．例2如图6所示，a、b两根垂直纸面的直导线通有等值的电流，两导线旁有一点P，P点到a、b距离相等，关于P点的磁场方向,以下判断正确的是(）图6A．a中电流方向向纸外，b中电流方向向纸里，则P点的磁场方向向右B．a中电流方向向纸外，b中电流方向向纸里，则P点的磁场方向向左C．a中电流方向向纸里,b中电流方向向纸外，则P点的磁场方向向右D．a中电流方向向纸外,b中电流方向向纸外，则P点的磁场方向向左①直导线通有等值的电流②P点到a、b距离相等．答案A解析若a中电流方向向纸外，b中电流方向向纸里，根据安培定则判断可知：a在P处产生的磁场B a方向垂直于aP连线斜向上，如图所示．b在P处产生的磁场B b方向垂直于bP连线斜向下，根据平行四边形定则进行合成，P点的磁感应强度方向水平向右．故A正确,B错误．若a中电流方向向纸里,b中电流方向向纸外，则可得P点的磁感应强度方向水平向左．故C错误．若a、b中电流方向均向纸外，同理可知,P点的磁感应强度方向竖直向上．故D错误．3．如图7所示，两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1与I2.且I1>I2,与两根导线垂直的同一平面内有a、b、c、d四点，a、b、c在两根导线的水平连线上且间距相等，b是两根导线连线的中点，b、d连线与两根导线连线垂直．则()图7A．I2受到的安培力水平向左B．b点磁感应强度为零C．d点磁感应强度的方向必定竖直向下D．a点和c点的磁感应强度不可能都为零答案D解析电流I1在I2处的磁场方向竖直向下，根据左手定则可知，I2受到的安培力的方向水平向右，故A错误;电流I1与I2在b处产生的磁场方向相同，合磁场方向向下，所以磁感应强度不等于零，故B 错误；两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反，大小相等的电流I1与I2时，d点的磁感应强度的方向是竖直向下，当两个电流的大小不相等时，d点的合磁场方向不是竖直向下，故C错误；电流I1的大小比电流I2的大，则c点的磁感应强度可能等于零，a点的磁感应强度不可能等于零，故D正确．4．图8中a、b、c为三根与纸面垂直的固定长直导线，其截面位于等边三角形的三个顶点上，bc沿水平方向，导线中均通有大小相等的电流，方向如图所示．O点为三角形的中心(O到三个顶点的距离相等），则（）图8A．O点的磁感应强度为零B．O点的磁场方向垂直Oc向下C．导线a受到的安培力方向竖直向上D．导线b受到的安培力方向沿bc连线方向指向c答案B解析根据右手螺旋定则，a电流在O点产生的磁场平行于bc向左,b 电流在O点产生的磁场平行ac指向右下方，电流c在O点产生的磁场平行ab指向左下方；由于三导线电流大小相等，到O点的距离相同，根据平行四边形定则，O点合场强的方向垂直Oc向下，故A错误，B正确；根据左手定则,结合矢量合成法则,导线a受到的安培力方向水平向左,导线b受到的安培力方向平行于ac斜向左上方，故C、D错误．命题点三导体运动趋势的判断判断导体运动趋势常用方法电流元法分割为电流元错误!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例3如图9所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方,导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)（）图9A．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①蹄形磁铁；②导线可以自由转动．答案A解析如图甲所示，把直线电流等效为无数小段，中间的点为O点，选择在O点左侧S极右上方的一小段为研究对象，该处的磁场方向指向左下方，由左手定则判断，该小段受到的安培力的方向垂直纸面向里，在O点左侧的各段电流元都受到垂直纸面向里的安培力，把各段电流元受到的力合成,则O点左侧导线受到垂直纸面向里的安培力；同理判断出O点右侧的导线受到垂直纸面向外的安培力．因此，由上向下看，导线沿顺时针方向转动．分析导线转过90°时的情形．如图乙所示，导线中的电流向外，由左手定则可知，导线受到向下的安培力．由以上分析可知，导线在顺时针转动的同时向下运动．选项A正确．5．(多选)把一根不计重力的、通电的硬直导线ab放在磁场中,导线所在区域的磁感线呈弧形，如图10所示．导线可以在空中自由移动和转动，导线中的电流方向由a向b，关于导线的受力和运动情况，下述说法正确的是()图10A．硬直导线先转动,然后边转动边下移B．硬直导线只能转动,不会向下移动C．硬直导线各段所受安培力的方向都与导线垂直D．在图示位置，a端受力垂直纸面向内，b端受力垂直纸面向外答案AC解析题图可看成通电螺线管产生的磁场方向,如图所示，导线等效为Oa、Ob两电流元，由左手定则可判定两电流元所受安培力的方向，所以从上向下看导线逆时针转动，当转过90°时再用左手定则可判定导线所受磁场力方向向下，即导线在逆时针转动的同时还要靠近螺线管，A、C对．6．(多选）通有电流的导线L1、L2、L3、L4处在同一平面(纸面)内，放置方式及电流方向如图11甲、乙所示，其中L1、L3是固定的，L2、L4可绕垂直纸面的中心轴O转动，则下列判定正确的是(）图11A．L2绕轴O按顺时针转动B．L2绕轴O按逆时针转动C．L4绕轴O按顺时针转动D．L4绕轴O按逆时针转动答案BC解析题图甲中由右手螺旋定则可知导线L1上方磁场垂直纸面向外，且离导线L1的距离越近，磁场越强，导线L2上每一小部分受到的安培力方向均水平向右，但O点下方部分安培力较大，所以L2绕轴O按逆时针转动,A错，B对；图乙中O点上方导线L4所受安培力向右，O点下方导线L4所受安培力向左,即L4绕轴O按顺时针转动，C对，D错．命题点四安培力作用下导体的平衡问题安培力作用下导体的平衡问题的解题方法1．根据导体中的电流方向与磁场方向，利用左手定则先判断出安培力的方向，然后对导体进行受力分析，再结合力的平衡条件进行求解；2．事先不能够判断出安培力的方向时需要对导体进行受力分析，然后结合力的平衡条件确定安培力的方向和大小，此类试题一般是包括安培力在内的三力动态平衡问题，解决的办法通常是“闭合矢量三角形法”或“相似三角形法”．例4如图12所示,金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向的夹角均为θ。