《高考備考指南 物理 》課件-第1講　磁場(chǎng)的描述　磁場(chǎng)對(duì)電流的作用

第1講磁場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用(本欄目對(duì)應(yīng)配套訓(xùn)練P78~79)知識(shí)鞏固練習(xí)1.如圖所示，通電導(dǎo)線均置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.其中導(dǎo)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(qiáng)度大小為2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一根長(zhǎng)0.4m的金屬棒ABC從中點(diǎn)B處折成60°角靜置于光滑水平面上.當(dāng)給棒通以由A到C大小為5A的電流時(shí)，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(zhǎng)度為AC，根據(jù)幾何知識(shí)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(cuò)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(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度.它的右臂掛有一個(gè)矩形線圈，匝數(shù)為N，底邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，下部懸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)垂直.當(dāng)線圈中通有電流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的砝碼才能使兩臂達(dá)到新的平衡.所測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(yáng)二模)如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒用兩等長(zhǎng)絕緣細(xì)線懸掛于同一水平線上的O、O'兩點(diǎn)，兩細(xì)線均與導(dǎo)體棒垂直.圖中直角坐標(biāo)系的x軸與導(dǎo)體棒及OO'平行，z軸豎直向上.若導(dǎo)體棒中通以沿x軸正方向、大小為I的電流，導(dǎo)體棒靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向夾角為θ.則磁感應(yīng)強(qiáng)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(xì)線向下，大小為mgsin【答案】D【解析】若磁感應(yīng)強(qiáng)度沿x軸正方向，與電流方向同向，導(dǎo)體棒不受安培力，導(dǎo)體棒不可能在圖示位置保持靜止，A錯(cuò)誤；若磁感應(yīng)強(qiáng)度沿y軸正方向，由左手定則可知，導(dǎo)體棒受安培力豎直向上，導(dǎo)體棒不可能在圖示位置保持靜止，B錯(cuò)誤；沿z軸正方向，由左手定則可知，導(dǎo)體棒受安培力水平向左，導(dǎo)體棒不可能在圖示位置保持靜止，C錯(cuò)誤；沿細(xì)線向下，大小為mgsinθIL，安培力大小F安=mgsinθ，方向與細(xì)線垂直斜向右上方，安培力與細(xì)線的拉力的合力恰好與重力平衡，且導(dǎo)體棒靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向夾角為θ，D5.如圖所示，上、下兩勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1和B2大小相等，方向相反.一金屬圓環(huán)垂直于磁場(chǎng)放置，其直徑與兩磁場(chǎng)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(shí)以相同的變化率增大B1和B2D.同時(shí)以相同的變化率減小B1和B2【答案】B【解析】?jī)H增大B1，由右手定則知圓環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)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(cuò)誤；僅增大B2，由右手定則知圓環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)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(shí)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(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，沒有安培力，C、D錯(cuò)誤.6.(多選)如圖所示，有兩根用超導(dǎo)材料制成的長(zhǎng)直平行導(dǎo)線a、b，分別通以80A和100A流向相同的電流.兩導(dǎo)線構(gòu)成的平面內(nèi)有一點(diǎn)p，p到兩導(dǎo)線的距離相等.則下列說法正確的是()A.兩導(dǎo)線受到的安培力為斥力B.兩導(dǎo)線受到的安培力為引力C.兩導(dǎo)線受到的安培力Fb=1.25FaD.移走導(dǎo)線b前后，p點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向改變【答案】BD【解析】導(dǎo)線b在導(dǎo)線a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，導(dǎo)線a電流的方向向左，由左手定則可知導(dǎo)線a受到的安培力向下.同理，導(dǎo)線b受到的安培力向上，所以兩導(dǎo)線間受到的安培力為引力，A錯(cuò)誤，B正確.兩導(dǎo)線受到的安培力是相互作用力，所以大小相等，C錯(cuò)誤.根據(jù)右手螺旋定則，a、b中的電流在p點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反，移走導(dǎo)線b前，b的電流較大，則p點(diǎn)磁場(chǎng)方向與b產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同，垂直于紙面向里；移走b后，p點(diǎn)磁場(chǎng)方向與a產(chǎn)生的磁場(chǎng)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(gè)頂點(diǎn)a、b、c處各有一條垂直于紙面的長(zhǎng)直導(dǎo)線.a、c處導(dǎo)線的電流大小相等，方向垂直于紙面向外；b處導(dǎo)線電流是a、c處導(dǎo)線電流的2倍，方向垂直于紙面向里.已知長(zhǎng)直導(dǎo)線在其周圍某點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與電流成正比，與該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離成反比.關(guān)于b、c處導(dǎo)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(chǎng)，應(yīng)用平行四邊形定則合成b、c處磁場(chǎng)，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(dǎo)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(cuò)誤.設(shè)導(dǎo)線長(zhǎng)度為L(zhǎng)，導(dǎo)線a在b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，結(jié)合幾何關(guān)系知b處磁感應(yīng)強(qiáng)度B合=3B，b導(dǎo)線受安培力F安=B合(2I)L=23BIL，c處磁感應(yīng)強(qiáng)度B合'=3B，c導(dǎo)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(xí)8.如圖所示，一關(guān)于y軸對(duì)稱的導(dǎo)體軌道位于水平面內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與平面垂直.一足夠長(zhǎng)且質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒沿x軸方向置于軌道上，在外力F作用下從原點(diǎn)由靜止開始沿y軸正方向做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)棒與x軸始終平行.棒單位長(zhǎng)度的電阻為ρ，與電阻忽略不計(jì)的軌道接觸良好，運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的熱功率隨棒位置變化的規(guī)律為P=ky32(SI(1)導(dǎo)體軌道的軌道方程y=f(x)；(2)棒在運(yùn)動(dòng)過程中受到的安培力FA隨y變化的關(guān)系；(3)棒從y=0運(yùn)動(dòng)到y(tǒng)=L過程中，外力F做的功.解：(1)設(shè)棒運(yùn)動(dòng)到某一位置時(shí)與軌道接觸點(diǎn)的坐標(biāo)為(±x，y)，安培力F=B2l2vR，功率P=棒做勻加速運(yùn)動(dòng)，v2=2ay，