2020版物理浙江高考選考一輪復(fù)習(xí)講義選修3-1 第八章 第1講 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用

1、選考導(dǎo)航知識(shí)內(nèi)容磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度考試要求bc2016/04歷次選考統(tǒng)計(jì)2017 2017 2018 20182016/10/04 /11  /04 /112幾種常見的磁場(chǎng)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力bd91010、2299、221277運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)c                    

2、        8d     22      23      23   23   22   23第1講磁場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用知識(shí)排查磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度1.磁場(chǎng)(1)基本特性：磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有磁場(chǎng)力的作用。(2)方向：小磁針的 

3、N 極所受磁場(chǎng)力的方向。2.磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義：描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。F(2)大小：B IL(通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng))。(3)方向：小磁針靜止時(shí) N 極的指向。(4)單位：特斯拉(T)。3.勻強(qiáng)磁場(chǎng)(1)定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等、方向處處相同的磁場(chǎng)稱為勻強(qiáng)磁場(chǎng)。(2)磁感線的特點(diǎn)：疏密程度相同、方向相同的平行直線。磁感線通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場(chǎng)的方向1.磁感線及特點(diǎn)(1)磁感線：在磁場(chǎng)中畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致。(2)特點(diǎn)磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。磁感線的疏密定性地表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。磁

4、感線是閉合曲線，沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)。磁感線是假想的曲線，客觀上不存在。2.電流的磁場(chǎng)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安培力、安培力的方向勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力1.安培力的大小(1)磁場(chǎng)和電流垂直時(shí)：F BIL。(2)磁場(chǎng)和電流平行時(shí)：F 0。2.安培力的方向左手定則判斷：(1)伸出左手，讓拇指與其余四指垂直，并且都在同一個(gè)平面內(nèi)。(2)讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流方向。(3)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。3.人教版選修  31·94·1 改編下面的幾個(gè)圖顯示了磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的

5、作用圖1小題速練1.思考判斷(1)小磁針 N 極所指的方向就是該處磁場(chǎng)的方向()(2)磁感線是真實(shí)存在的()(3)磁感線越密表示磁場(chǎng)越強(qiáng)()(4)將通電導(dǎo)線放入磁場(chǎng)中，若不受安培力，說明該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零()(5)磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，跟放在該點(diǎn)的試探電流元所受磁場(chǎng)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(chǎng)()答案(1)×(2)×(3)(4)×(5)×(6)×(7)2.關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度 B ，下列說法正確的是()FA.根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式 B I

6、L可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 與 F 成正比，與 IL 成反比B.一小段通電導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零處，它所受的磁場(chǎng)力一定為零C.一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場(chǎng)力的作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零D.磁場(chǎng)中某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，與通電導(dǎo)線在該處所受磁場(chǎng)力的方向相同答案BPT力，其中正確的是()答案C4.在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 0、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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 2 所示，a、b、c、d 是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點(diǎn)，在這四點(diǎn)中()圖2A.c、

7、d 兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等B.a、b 兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等C.c 點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最小D.b 點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最大解析通電直導(dǎo)線在 c 點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與 B 0 的方向相反，b、d兩點(diǎn)的電流磁場(chǎng)與 B 垂直，a 點(diǎn)電流磁場(chǎng)與 B 同向，由磁場(chǎng)的疊加知 c 點(diǎn)的合00磁感應(yīng)強(qiáng)度最小。答案C安培定則的應(yīng)用1.幾種常見的磁場(chǎng)2.安培定則(1)直線電流的磁場(chǎng)：右手握住通電導(dǎo)線，伸直的大拇指指向電流方向，那么彎曲的四指的方

8、向就是導(dǎo)線周圍的磁感線環(huán)繞的方向。(2)環(huán)形電流的磁場(chǎng)：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(chǎng)線與磁感線的比較電場(chǎng)線電場(chǎng)線的疏密程度表示該區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)弱(密強(qiáng)；疏弱)電場(chǎng)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，是不閉合曲線電場(chǎng)線互不相交、不相切磁感線磁感線的疏密程度表示該區(qū)域磁場(chǎng)強(qiáng)弱(密強(qiáng)；疏弱)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

9、磁感線互不相交、不相切【典例】如圖 3 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(chǎng)互不影響，開關(guān) S 閉合，則小磁針的北極 N(黑色一端)指示磁場(chǎng)方向正確的是()圖3A.a、cB.b、cC.c、dD.a、d解析據(jù)安培定則判斷出：(1)AB 直導(dǎo)線磁場(chǎng)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(chǎng)向左

10、，所以小磁針c 的 N 極指向正確，小磁針 b 的 N 極指向不對(duì)；(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A1.如圖 4 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()圖4A.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)

11、為垂直紙面向外。答案D2.(2016· 月浙江選考)如圖 5 所示，把一根通電的硬直導(dǎo)線 ab，用輕繩懸掛在通電螺線管正上方，直導(dǎo)線中的電流方向由 a 向 b.閉合開關(guān) S 瞬間，導(dǎo)線 a 端所受安培力的方向是()圖5A.向上B.向下C.垂直紙面向外D.垂直紙面向里解析閉合開關(guān) S 瞬間，由右手螺旋定則知螺線管右端為 N 極，左端為 S 極，螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在通電導(dǎo)線 a 端斜向左下方，由左手

12、定則可知，導(dǎo)線 a端所受安培力的方向垂直紙面向里，D 正確。答案D磁感應(yīng)強(qiáng)度及磁場(chǎng)的疊加1.磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身決定，與檢驗(yàn)電流無關(guān)。2.磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，磁場(chǎng)疊加時(shí)合磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和，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根據(jù)正交分解法進(jìn)行合成與分解。3.磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同的磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)。4【典例】(2017· 月浙江選考)如圖 6 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(diǎn)位于兩導(dǎo)線所在的平面內(nèi)，則()圖6

13、A.b 點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B.ef導(dǎo)線在 a 點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)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(shí)改變兩導(dǎo)線的電流方向、cd 導(dǎo)線受到的安培力方向不變解析根據(jù)右手螺旋定則可知，兩平行直導(dǎo)線通以電流后在 b 處的磁場(chǎng)方向均為垂直紙面向外，所以選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；導(dǎo)線 cd 在 a 處的磁場(chǎng)垂直紙面向里，導(dǎo)線 ef在 a 處的磁場(chǎng)垂直紙面向外，且導(dǎo)線 cd 在 a 處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大，

14、所以選項(xiàng)B 錯(cuò)誤；根據(jù)安培定則和左手定則可判斷，方向相反的兩個(gè)電流的安培力互相排斥，所以選項(xiàng) C 錯(cuò)誤；不管電流方向如何，只要電流方向相反，就互相排斥，選項(xiàng) D 正確。答案D1.下列說法正確的是()A.電荷在某處不受電場(chǎng)力的作用，則該處電場(chǎng)強(qiáng)度可能不為零B.一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場(chǎng)力作用，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C.電場(chǎng)強(qiáng)度表征電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)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(chǎng)力與檢驗(yàn)電荷本身電荷量的比值D.磁感應(yīng)強(qiáng)度表征磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁場(chǎng)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(chǎng)力與該小段導(dǎo)線長度和電流乘積的比值解析電場(chǎng)和磁場(chǎng)有一

15、個(gè)明顯的區(qū)別是：電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用，磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用的條件是磁場(chǎng)方向不能和電流方向平行，因此 A 、B 錯(cuò)誤；同理根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式 E F 可知 C 正確；而同樣用比值定義法定義的q磁感應(yīng)強(qiáng)度則應(yīng)有明確的說明，即 B  F 中 I 和 B 的方向必須垂直，故 D 錯(cuò)誤。IL答案C2.有兩根長直導(dǎo)線 a、b 互相平行放置，如圖 7 所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖

16、。在圖中所示的平面內(nèi)，O 點(diǎn)為兩根導(dǎo)線連線的中點(diǎn)，M 、N 為兩根導(dǎo)線附近的兩點(diǎn)，它們?cè)趦蓪?dǎo)線連線的中垂線上，且與 O 點(diǎn)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(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的說法正確的是()圖73.(2017· 國卷，18)如圖 8，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B 0 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩長直A.M 點(diǎn)和 N 點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相同B.M 點(diǎn)和 N 點(diǎn)的

17、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反C.在線段 MN 上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都不可能為零D.在線段 MN 上三點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零解析根據(jù)安培定則和磁場(chǎng)疊加原理，M 點(diǎn)和 N 點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反，選項(xiàng) A 錯(cuò)誤，B 正確；在線段 MN 上只有在 O 點(diǎn)處，a、b 兩直導(dǎo)線電流形成的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向，即只有 O 點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，選項(xiàng) C 、D 錯(cuò)誤。答案B全導(dǎo)線 P 

18、;和 Q 垂直于紙面固定放置，兩者之間的距離為 l。在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流 I 時(shí)，紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為 l的 a 點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，如果讓 P 中的電流反向、其他條件不變，則 a 點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為()B. 3 B 0        2   3C.  3  B 

19、;0    D.2B 0B 1，由幾何關(guān)系可知，B 1 3 B 0。如果讓  P  中的電流反向、其他條件不變時(shí)，圖8A.03解析如圖甲所示， P 、Q 中的電流在 a 點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，設(shè)為3B 2B 22   3B，如圖乙所示，由幾何關(guān)系可知，a 點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 B 故選項(xiàng) C 正確，A&

20、#160;、B 、D 錯(cuò)誤。0 1    3 0答案C安培力及安培力作用下的導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判斷1.安培力的大小(1)當(dāng) B 與 I 垂直時(shí)，F(xiàn) 最大，F(xiàn) ILB，當(dāng) B 與 I 平行時(shí)，F(xiàn) 最小，F(xiàn) 0。(2)公式 F BIL 中的 L 是指有效長度。當(dāng)直導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí)，導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的部分為有效長度；當(dāng)彎曲導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí)，有效長度等于連接兩端點(diǎn)

21、線段的長度(如圖 9 所示)，相應(yīng)的電流沿 L 由始端流向末端。圖92.安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向的判斷方法分割為電流元      安培力方向整段導(dǎo)體所受合力電流元法特殊位置法等效法結(jié)論法左手定則方向運(yùn)動(dòng)方向在特殊位置安培力方向運(yùn)動(dòng)方向環(huán)形電流 小磁針條形磁鐵 通電螺線管 多個(gè)環(huán)形電流同向電流互相吸引，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(shì)定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法問題，可先分析電流在磁體磁場(chǎng)

22、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(chǎng)的作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向【典例 1】 (2017·上海單科)如圖 10，一導(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()圖 10A.向上C.向左B.向下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 ab，由左手定則可知導(dǎo)體棒受到的安培力方向向右，選項(xiàng) 

23、;D 正確。答案D237°【典例 2】如圖 11 所示，U 形平行金屬導(dǎo)軌與水平面成 37°角，金屬桿 ab 橫跨放在導(dǎo)軌上，其有效長度為 0.5 m ，質(zhì)量為 0.2 kg，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1?？臻g存在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 2 T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。要使 ab 桿在導(dǎo)軌上保持靜止，則 ab 中的電流大小應(yīng)在什么范圍？(設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，取 g10

24、 m/s，sin0.6，cos 37°0.8)圖 11解析先畫出金屬桿受力的側(cè)面圖，由于安培力的大小與電流有關(guān)，因此改變電流的大小，可以改變安培力的大小，也可以使導(dǎo)線所受的摩擦力方向發(fā)生變化。由平衡條件可知，當(dāng)電流較小時(shí)，導(dǎo)線所受的摩擦力方向沿斜面向上，如圖甲所示。又 F BI L ，得 I mgBL  cos sin又 F BI L ，I mgBL  cos sin甲乙則 m

25、g sin(mg cos F sin)F cos ，sincos 1.21 A。11當(dāng)電流較大時(shí)，導(dǎo)線所受的摩擦力方向沿斜面向下，如圖乙所示。則 mg sin (mg cos F sin)F cos ，sincos 1.84 A。22所以 1.21 AI1.84 A。答案1.21 AI1.84 A1.與安培力有關(guān)的力學(xué)問題與其他力學(xué)問題一樣，受力分析是關(guān)鍵。利用左手定

26、則正確分析安培力的方向，用安培力公式正確求解其大小，根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程求解。2.將三維圖轉(zhuǎn)換為二維平面圖，即通過畫俯視圖、剖面圖、側(cè)視圖等，將立體圖轉(zhuǎn)換為平面受力圖。91.(2015· 月浙江測(cè)試卷)如圖 12 所示是“探究影響通電導(dǎo)線受力的因素”的裝置圖。實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(duì)該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是()圖 12A.當(dāng)導(dǎo)線中的電流反向時(shí)，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(shí)導(dǎo)線受到的安培力是接通“2、3”時(shí)的 3 

27、;倍C.保持電流不變，接通“1、4”時(shí)導(dǎo)線受到的安培力是接通“2、3”時(shí)的 2 倍D.接通“1、4”，當(dāng)電流增加為原來的 2 倍時(shí)，通電導(dǎo)線受到的安培力減半解析接觸“1、4”時(shí)導(dǎo)線的長度是接觸“2、3”時(shí)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B2.(2018· 月浙江選考)電流天平是一種測(cè)量磁場(chǎng)力的裝置，如圖 13 所示。兩相距很近的通電平行線圈和，線圈固定，線圈置于天平托盤上。當(dāng)兩線圈均無電流通過時(shí)

28、，天平示數(shù)恰好為零。下列說法正確的是()圖 13A.當(dāng)天平示數(shù)為負(fù)時(shí)，兩線圈電流方向相同B.當(dāng)天平示數(shù)為正時(shí)，兩線圈電流方向相同C.線圈對(duì)線圈的作用力大于線圈對(duì)線圈的作用力D.線圈對(duì)線圈的作用力與托盤對(duì)線圈的作用力是一對(duì)相互作用力解析當(dāng)線圈中通有同向電流時(shí)互相吸引，通有反向電流時(shí)互相排斥，故當(dāng)天平示數(shù)為負(fù)數(shù)時(shí)，表示互相吸引，所以為同向電流，當(dāng)天平示數(shù)為正時(shí)，表示相互排斥，為反向電流，選項(xiàng) A 正確，B 錯(cuò)誤；根據(jù)作用力與反作用力可知線圈對(duì)線圈的作用力等于線圈對(duì)線圈的作用力，線圈對(duì)線圈的作用力與托盤對(duì)線圈的作用力都作用在線圈上，它們不是一對(duì)相互作用力，選項(xiàng)

29、 C 、D錯(cuò)誤。答案A43.(2016· 月浙江選考)法拉第電動(dòng)機(jī)原理如圖 14 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(dòng)C.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)圖 14B.向右擺動(dòng)D.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)解析閉合開關(guān) S ，金屬桿中有向上的電流通過，金屬桿處在磁鐵的磁場(chǎng)中，受題源：人教版選修 31·94·3如圖 3.41

30、1 所示為電流天平，可以用來測(cè)量勻到安培力作用，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(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。選項(xiàng) A 、B 、C 錯(cuò)誤，D 正確。答案D磁場(chǎng)中的平衡問題PT強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為 n，線圈的水平邊長為 l，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的方向與線圈平面垂直。當(dāng)線圈中通過電流 I時(shí)，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達(dá)到平衡。然后使電流反向，大小不變。這時(shí)需要在左盤中增加質(zhì)量為 m 的砝碼，才能使兩臂再達(dá)到新的平衡。圖

31、0;3.411(1)導(dǎo)出用 n、m 、l、I 計(jì)算 B 的表達(dá)式；(2)當(dāng) n9，l10.0 cm，I0.10 A，m 8.78 g時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度是多少？鏈接高考浙(2015· 江理綜，24)小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“電磁天平”，如圖 15 甲所示，等臂天平的左臂為掛盤，右臂掛有矩形線圈，兩臂平衡。線圈的水平邊長 L 0.1 m，豎直邊長 H 0.3 m，匝數(shù)為 N 1。線圈的下邊處

32、于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 021.0 T，方向垂直線圈平面向里。線圈中通有可在 02.0 A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流 I。掛盤放上待測(cè)物體后，調(diào)節(jié)線圈中電流使天平平衡，測(cè)出電流即可測(cè)得物體的質(zhì)量。(重力加速度取 g10 m/s)由天平平衡可知 mg N  B IL(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得 E N 2 tN 2 tLd E由閉合電路歐姆定律得 I   由天平平

33、衡可得 m N 2BB dL 2·R  代入數(shù)據(jù)可得線圈受到的安培力 F N  B It0.1  T/s甲乙圖 15(1)為使電磁天平的量程達(dá)到 0.5 kg，線圈的匝數(shù) N 1 至少為多少？(2)進(jìn)一步探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，另選 N 2100 匝、形狀相同的線圈，總電阻 R 10，不接外電流，兩臂平衡。如圖乙所示，保持B 0

34、60;不變，在線圈上部另加垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 隨時(shí)間均勻變大，磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾?#160;d0.1 m。B當(dāng)掛盤中放質(zhì)量為 0.01 kg的物體時(shí)，天平平衡，求此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率 t。解析(1)題中“電磁天平”中的線圈受到安培力F N 1B 0IL1 0代入數(shù)據(jù)解得 N 25 匝1BR2 0g2 0 tB答案(1)25匝(2)0.1 T/s活頁作業(yè)(時(shí)間：30 分鐘)A 組基礎(chǔ)過關(guān)1.

35、磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線如圖 1 所示，則()圖1A.同一通電導(dǎo)線放在 a 處受力一定比放在 b 處受力大B.同一通電導(dǎo)線放在 a 處受力一定比放在 b 處受力小C.a、b 兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，B a<B bD.a、b 兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，B a>B b解析a 處的磁感線比 b 處稀疏，則 a 點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度比 b 點(diǎn)小，所以 B

36、60;a<B b，選項(xiàng) C 正確，D 錯(cuò)誤；將一小段通電導(dǎo)線放入磁場(chǎng)時(shí)，由于受到放置角度的限制，當(dāng)通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)時(shí)，受到的磁場(chǎng)力最大，平行磁場(chǎng)時(shí)受磁場(chǎng)力為零，雖然B a<B b，但是無法比較導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力的大小，選項(xiàng) A 、B 錯(cuò)誤。答案C2.下列關(guān)于小磁針在磁場(chǎng)中靜止時(shí)的指向，正確的是()解析根據(jù)在磁體外部同名磁極相互排斥可知選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；應(yīng)用安培定則可知環(huán)形電流中心線上的磁場(chǎng)方向由右向左，小磁針 N 極受到的磁場(chǎng)力向左，選項(xiàng) B錯(cuò)誤；

37、根據(jù)安培定則可知通電螺線管內(nèi)部磁場(chǎng)向右，內(nèi)部小磁針 N 極受到的磁場(chǎng)力向右，選項(xiàng) C 正確；根據(jù)安培定則可知通電直導(dǎo)線右邊磁場(chǎng)向里，小磁針 N極應(yīng)向里，選項(xiàng) D 錯(cuò)誤。答案C3.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中某處 P 放一個(gè)長度為 L 20 cm，通電電流 I1 A 的直導(dǎo)線，測(cè)得它受到的最大磁場(chǎng)力 F 1.0 N ，現(xiàn)將該通電導(dǎo)線從磁場(chǎng)中撤走，則 P 處磁感應(yīng)強(qiáng)度為()A.0C.0.05 TB

38、.0.2 TD.5 T解析當(dāng) L 與 B 垂直時(shí)，導(dǎo)線所受安培力最大，由公式 B IL可得 B 5  T ，注F意單位的換算。答案D4.如圖 2 所示，固定不動(dòng)的絕緣直導(dǎo)線 mn 和可以自由移動(dòng)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(shí)針方向的電

39、流時(shí)，線框的運(yùn)動(dòng)情況是()圖2A.向左運(yùn)動(dòng)B.向右運(yùn)動(dòng)C.以 mn 為軸轉(zhuǎn)動(dòng)D.靜止不動(dòng)解析以 mn 為研究對(duì)象，線框內(nèi)磁場(chǎng)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(yùn)動(dòng)，選項(xiàng) B 正確。答案B5.如圖 3 所示，用天平測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)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 MN 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(chǎng)發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是()圖3解

40、析天平處于平衡狀態(tài)，說明線圈受到重力和安培力的合力等于兩側(cè)砝碼重力差，根據(jù)安培力公式 F BIL，知選項(xiàng) A 中線圈在磁場(chǎng)中有效長度最大，所受安培力最大，磁場(chǎng)發(fā)生微小變化，安培力變化最大，天平最容易失去平衡，選項(xiàng)A符合題意。答案A12126.如圖 4 所示，垂直紙面放置的兩根平行長直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流 I 和I ，且 I >I ，紙面內(nèi)的一點(diǎn) H 到兩根導(dǎo)線的距離相等，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向可能為圖中的()圖4A.B 4C.B

41、60;2B.B 3D.B 1121解析根據(jù)題述 I >I ，由安培定則，I 在 H 點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于 H和 I 連線，指向右下方，I 在 H 點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于 H 和 I 連線，122指向左下方。I 在 H 點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度比 I 在 H 點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大，H12點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為兩磁場(chǎng)的疊加，故 H

42、60;點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向可能為圖中的 B ，選3項(xiàng) B 正確。答案B浙7.(2018· 江臺(tái)州高三期末)如圖 5 所示，三根長為 L 的無限長直導(dǎo)線的橫截面在空間構(gòu)成等邊三角形，電流的方向垂直紙面向里。電流大小均為 I，其中 A 、B電流在 C 處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為 B 0，導(dǎo)線 C 位于水平面處于靜止?fàn)顟B(tài)，則導(dǎo)線 C 受到的靜摩擦力是()A. 3B 0IL，

43、水平向左3C. 2 B 0IL，水平向左圖53B. 2 B 0IL，水平向右D. 3B 0IL，水平向右解析A 、B 電流在 C 處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為 B 0，如圖所示：安培力方向水平向左，大小為 F     3B IL，由于導(dǎo)線 C 位于水平面處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以導(dǎo)線 C 受到的靜摩擦力大小為   3B

44、60;IL，方向水平向右，故 D  正確，A 、根據(jù)平行四邊形定則，結(jié)合幾何的菱形關(guān)系得 B  3B ，再由左手定則可知，C0A00B 、C 錯(cuò)誤。答案DB 組能力提升48.(2018· 月浙江選考)在城市建設(shè)施工中，經(jīng)常需要確定地下金屬管線的位置，如圖 6 所示。有一種探測(cè)的方法是，首先給金屬長直管通上電流，再用可以測(cè)量的磁場(chǎng)強(qiáng)弱、方向的儀器進(jìn)行以下操作：用測(cè)量儀在金屬管線附近的水平地面上找到磁場(chǎng)最強(qiáng)的某點(diǎn)，記為 a；在 a

45、 點(diǎn)附近的地面上，找到與 a 點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的若干點(diǎn)，將這些點(diǎn)連成直線 EF ；在地面上過 a 點(diǎn)垂直于 EF 的直線上，找到磁場(chǎng)方向與地面夾角為 45° b、c 兩點(diǎn)，測(cè)得 b、c 兩點(diǎn)距離為 L 。由此可確定金屬管線()LA.平行于 EF ，深度為2LC.垂直于 EF ，深度為2圖6B.平行于 EF ，深度為 LD.垂直于 EF ，

46、深度為 L解析畫出垂直于金屬管線方向的截面圖，可知磁場(chǎng)最強(qiáng)的點(diǎn) a 即為地面距離管線最近的點(diǎn)，作出 b、c 兩點(diǎn)的位置，由題意可知 EF 過 a 點(diǎn)垂直于紙面，所以金屬管線與 EF 平行，根據(jù)幾何關(guān)系得深度為L 。2答案A9.(2018·浙江教育綠色評(píng)價(jià)聯(lián)盟高考適應(yīng)性考試 )某興趣小組同學(xué)制作出一個(gè)可以測(cè)量電流的儀器，其主要原理如圖 7 所示，銅棒左右兩側(cè)的中點(diǎn)分別固定相同彈簧，銅棒所在的虛線范圍內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩彈簧為原長時(shí)

47、，指針指向 0 刻度。在測(cè)量一個(gè)自上而下電流時(shí)指針在 0 刻度左邊靜止。由題中所給條件，判斷正確的是()圖7A.可知磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向外B.僅改變磁場(chǎng)方向，指針將在 0 刻度左邊靜止C.僅改變電流的方向，指針將在 0 刻度左邊靜止D.同時(shí)改變磁場(chǎng)和電流的方向，指針會(huì)在 0 刻度右邊靜止解析電流向下時(shí)，指針在 0 刻線左側(cè)，彈力向右，則說明電流受安培力向左，由左手定則知，磁場(chǎng)垂直于紙面向外，故 A 正確；僅改變磁場(chǎng)方向或僅改變電流方向，由左手定則可知電流

48、受安培力向右，則彈力向左，指針將在右側(cè)靜止，故 B 、C 錯(cuò)誤；同時(shí)改變磁場(chǎng)和電流的方向，安培力方向仍向左，故指針仍在 0刻度左邊靜止，故 D 錯(cuò)誤。答案A浙10.(2018· 江寧波選考適應(yīng)性考試)超導(dǎo)電磁船是一種不需要螺旋槳推進(jìn)的低噪音新型船，如圖 8 是電磁船的簡化原理圖，AB 和 CD 是與電源相連的導(dǎo)體板，AB 與 CD 之間部分區(qū)域浸沒在海水中并有垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁場(chǎng)由固定在船上的超導(dǎo)線圈產(chǎn)生，其獨(dú)立電路部分未畫出)

49、，以下說法正確的是()圖8A. 使船前進(jìn)的力，是磁場(chǎng)對(duì)海水中電流的安培力B. 要使船前進(jìn)，海水中的電流方向從 CD 板指向 AB 板C. 同時(shí)改變磁場(chǎng)的方向和電源正負(fù)極，推進(jìn)力方向?qū)⑴c原方向相反D. 若接入電路的海水電阻為 R ，其兩端的電壓為 U ，則船在海水中前進(jìn)時(shí)，ABU與 CD 間海水中的電流強(qiáng)度小于R解析當(dāng) CD 接直流電源的負(fù)極時(shí)，海水中電流方向由 AB 指向 CD ，海水受到的安培力

50、向左，根據(jù)牛頓第三定律可知，船體受到向右的作用力，故使船體向前運(yùn)動(dòng)，故 A 、B 錯(cuò)誤；同時(shí)改變磁場(chǎng)的方向和電源正負(fù)極，磁場(chǎng)方向反向，電流方向反向，所以推進(jìn)力方向?qū)⑴c原方向相同，故 C 錯(cuò)誤；因船在海水中前進(jìn)時(shí)，AB 與 CD 間海水切割磁感線產(chǎn)生電流，使接入電路的海水兩端電壓小于 U ，所以電流強(qiáng)度小于U ，故 D 正確。R答案D11.利用如圖 9 所示裝置可測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度 B ，矩形線圈寬為 L ，共 N 匝，磁場(chǎng)垂直于紙面，當(dāng)線圈中通以方向如圖所示的電流 I 時(shí)，天平處于平衡。當(dāng)電流改為反方向且大小不變時(shí)，右邊需加質(zhì)量為 m 的砝碼后，天平才能重新平衡，由此可知()A.B 的方向垂直紙面向里，且 B （m 1m 2）g圖9NILmgB.B 的