《高考備考指南 物理 》課件-第1講　磁場的描述　磁場對電流的作用

第1講磁場的描述磁場對電流的作用(本欄目對應(yīng)配套訓練P78~79)知識鞏固練習1.如圖所示，通電導線均置于勻強磁場中.其中導線不受安培力作用的是()【答案】C2.(2023年佛山模擬)右圖(俯視圖)，在豎直向下、磁感應(yīng)強度大小為2T的勻強磁場中，有一根長0.4m的金屬棒ABC從中點B處折成60°角靜置于光滑水平面上.當給棒通以由A到C大小為5A的電流時，該棒所受安培力為()A.方向水平向右，大小為4.0NB.方向水平向左，大小為4.0NC.方向水平向右，大小為2.0ND.方向水平向左，大小為2.0N【答案】D【解析】金屬棒的有效長度為AC，根據(jù)幾何知識得L=0.2m，根據(jù)安培力公式得F=BIL=2×5×0.2N=2N，根據(jù)左手定則可判定安培力水平向左，A、B、C錯誤，D正確.3.(2023年北京昌平二模)如圖所示為電流天平，可以用來測量勻強磁場的磁感應(yīng)強度.它的右臂掛有一個矩形線圈，匝數(shù)為N，底邊長為L，下部懸在勻強磁場中，線圈平面與磁場垂直.當線圈中通有電流I時，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達到平衡.然后使電流反向，大小不變，這時需要在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼才能使兩臂達到新的平衡.所測磁場的磁感應(yīng)強度B的大小為()A.mg2NIL BC.NIL2mg D【答案】A【解析】根據(jù)平衡條件有mg=2NBIL，解得B=mg2NIL，A4.(2023年朝陽二模)如圖所示，在勻強磁場中，質(zhì)量為m、長為L的導體棒用兩等長絕緣細線懸掛于同一水平線上的O、O'兩點，兩細線均與導體棒垂直.圖中直角坐標系的x軸與導體棒及OO'平行，z軸豎直向上.若導體棒中通以沿x軸正方向、大小為I的電流，導體棒靜止時細線與豎直方向夾角為θ.則磁感應(yīng)強度可能()A.沿x軸正方向，大小為mgB.沿y軸正方向，大小為mgcosC.沿z軸正方向，大小為mgtanD.沿細線向下，大小為mgsin【答案】D【解析】若磁感應(yīng)強度沿x軸正方向，與電流方向同向，導體棒不受安培力，導體棒不可能在圖示位置保持靜止，A錯誤；若磁感應(yīng)強度沿y軸正方向，由左手定則可知，導體棒受安培力豎直向上，導體棒不可能在圖示位置保持靜止，B錯誤；沿z軸正方向，由左手定則可知，導體棒受安培力水平向左，導體棒不可能在圖示位置保持靜止，C錯誤；沿細線向下，大小為mgsinθIL，安培力大小F安=mgsinθ，方向與細線垂直斜向右上方，安培力與細線的拉力的合力恰好與重力平衡，且導體棒靜止時細線與豎直方向夾角為θ，D5.如圖所示，上、下兩勻強磁場的磁感應(yīng)強度B1和B2大小相等，方向相反.一金屬圓環(huán)垂直于磁場放置，其直徑與兩磁場的邊界重合.下列情況中，可使圓環(huán)受到垂直邊界向上的安培力的是()A.僅增大B1B.僅增大B2C.同時以相同的變化率增大B1和B2D.同時以相同的變化率減小B1和B2【答案】B【解析】僅增大B1，由右手定則知圓環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的電流，由左手定則知圓環(huán)受到垂直于邊界向下的安培力，A錯誤；僅增大B2，由右手定則知圓環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的電流，由左手定則知圓環(huán)受到垂直邊界向上的安培力，B正確；同時以相同的變化率增大或減小B1和B2，金屬環(huán)中的磁通量始終為0，不發(fā)生變化，圓環(huán)中不會出現(xiàn)感應(yīng)電流，沒有安培力，C、D錯誤.6.(多選)如圖所示，有兩根用超導材料制成的長直平行導線a、b，分別通以80A和100A流向相同的電流.兩導線構(gòu)成的平面內(nèi)有一點p，p到兩導線的距離相等.則下列說法正確的是()A.兩導線受到的安培力為斥力B.兩導線受到的安培力為引力C.兩導線受到的安培力Fb=1.25FaD.移走導線b前后，p點的磁感應(yīng)強度方向改變【答案】BD【解析】導線b在導線a處產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面向里，導線a電流的方向向左，由左手定則可知導線a受到的安培力向下.同理，導線b受到的安培力向上，所以兩導線間受到的安培力為引力，A錯誤，B正確.兩導線受到的安培力是相互作用力，所以大小相等，C錯誤.根據(jù)右手螺旋定則，a、b中的電流在p點產(chǎn)生的磁場方向相反，移走導線b前，b的電流較大，則p點磁場方向與b產(chǎn)生的磁場方向相同，垂直于紙面向里；移走b后，p點磁場方向與a產(chǎn)生的磁場方向相同，垂直于紙面向外，D正確.7.(多選)(2023年山西大同模擬)如圖所示，正三角形的三個頂點a、b、c處各有一條垂直于紙面的長直導線.a、c處導線的電流大小相等，方向垂直于紙面向外；b處導線電流是a、c處導線電流的2倍，方向垂直于紙面向里.已知長直導線在其周圍某點產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強度與電流成正比，與該點到導線的距離成反比.關(guān)于b、c處導線所受的安培力，下列表述正確的是()A.方向相反B.方向夾角為60°C.大小的比值為2D.大小的比值為2【答案】AD【解析】結(jié)合題意，應(yīng)用安培定則分析b、c處磁場，應(yīng)用平行四邊形定則合成b、c處磁場，應(yīng)用左手定則判斷b、c處安培力，如圖所示.結(jié)合幾何關(guān)系知b、c處導線所受安培力方向均在平行紙面方向，方向相反，A正確，B錯誤.設(shè)導線長度為L，導線a在b處的磁感應(yīng)強度大小為B，結(jié)合幾何關(guān)系知b處磁感應(yīng)強度B合=3B，b導線受安培力F安=B合(2I)L=23BIL，c處磁感應(yīng)強度B合'=3B，c導線受安培力F安'=B'合IL=3BIL，聯(lián)立解得安培力大小的比值為F安F安'=2，C綜合提升練習8.如圖所示，一關(guān)于y軸對稱的導體軌道位于水平面內(nèi)，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與平面垂直.一足夠長且質(zhì)量為m的直導體棒沿x軸方向置于軌道上，在外力F作用下從原點由靜止開始沿y軸正方向做加速度為a的勻加速直線運動，運動時棒與x軸始終平行.棒單位長度的電阻為ρ，與電阻忽略不計的軌道接觸良好，運動中產(chǎn)生的熱功率隨棒位置變化的規(guī)律為P=ky32(SI(1)導體軌道的軌道方程y=f(x)；(2)棒在運動過程中受到的安培力FA隨y變化的關(guān)系；(3)棒從y=0運動到y(tǒng)=L過程中，外力F做的功.解：(1)設(shè)棒運動到某一位置時與軌道接觸點的坐標為(±x，y)，安培力F=B2l2vR，功率P=棒做勻加速運動，v2=2ay，