高考物理一轮复习讲练析学案之 磁场 磁场 磁场对电流的作用

高考物理一轮复习讲练析学案之 磁场 磁场 磁场对电流的作用

‎2011年高考物理一轮复习讲练析精品学案之第9章 磁场 第1讲 磁场 磁场对电流的作用 一、考纲要求 内　　容 要求 说明 ‎1．磁场、磁感应强度、磁感线 ‎2．通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 ‎3．安培力、安培力的方向 ‎4．匀强磁场中的安培力 ‎5．洛仑兹力、洛仑兹力的方向 ‎6．洛仑兹力公式 ‎7．带电粒子在匀强磁场中的运动 ‎8．质谱仪和回旋加速器 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅰ 安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形 洛仑兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形 定义 B=F/IL 单位:特(牛/安·米)或韦伯/米2‎ 矢量性：B的方向即磁场方向，B、F、L的方向关系由左手定则确定。‎ 磁感线 意义：①磁感线的疏密表示磁场强弱；②磁感线的方向表示磁场方向。‎ 安培力 大小：F=BIL 方向：左手定则 洛仑兹力 大小：f=BqV 方向：左手定则 带电粒子在磁场中的运动,只受洛仑力，且⊥时有：‎ Bqv=m R=,T=‎ 带电粒子在电磁 复合场中的运动 磁场 磁场的 产 生 磁场的 性 质 永磁体磁场 电流磁场 磁感强度 磁通量 直线电流磁场 通电螺线管磁场 磁通密度B=Φ/S 单位:韦伯/米2（特）‎ 二、知识网络 ‎ ‎ ‎ ‎ 第1讲 磁场 磁场对电流的作用 ‎★一、考情直播 ‎1．考纲解读 考纲内容 能力要求 考向定位 ‎1．磁场、磁感应强度、磁感线 ‎2．通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 ‎3．安培力、安培力的方向 ‎4．匀强磁场中的安培力 ‎1、理解磁感应强度的定义 ‎2．理解磁感线的概念、基本性质以应用。‎ ‎3．熟练掌握安培定则以及通电直导线和通电线圈周围磁场的方向的判断。‎ ‎4．理解安培力并能运用左手定则判断安培力的方向。‎ 考纲对磁场、磁感应强度、磁感线，通电直导线和通电线圈周围磁场的方向，安培力、安培力的方向均只作Ⅰ级要求．对匀强磁场中的安培力则作了Ⅱ级要求，故必须熟练掌握匀强磁场中安培力受力的分析、方向的判断及大小的计算．相比而言，新课标考纲删除了①磁性材料，②分子电流假说，③磁电式电表的原理．增加了通电直导线和通电线圈周围磁场的方向．对新增考点要引起注意．‎ ‎2．考点整合 考点一 磁场 描述磁场的物理量 ‎1、磁场 ‎（1）磁场的产生 磁场是 、 或 客观存在的一种客观物质，磁场的来源主要有：①磁极周围有磁场。②电流周围有磁场（奥斯特）。③变化的电场在周围空间产生磁场（麦克斯韦）。‎ ‎（2）磁场的基本性质 磁场对放入其中的 和 有磁场力的作用(对磁极一定有力的作用；对电流只是可能有力的作用，当电流和磁感线 时不受磁场力作用)。这一点应该跟电场的基本性质相比较。‎ ‎（3）磁场的方向 对于磁场中某一点的方向是这样规定的：小磁针在磁场中静止时 极所指的方向就是该点的磁场方向，或者说是小磁针在磁场中静止时 极的受力方向．‎ ‎（4）磁极间的相互作用规律 同性相 ，异性相 ”（只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部）。‎ 特别注意 对于通电螺旋管来说通电后相当于一条形磁铁，因此在分析条形磁铁的磁场性质时完全可以按条形磁铁的性质去分析，对于磁极间的相互作用规律在应用时，一定先要弄清楚是磁铁的内部还是磁铁的外部，因为在磁铁的内部它们的作用规律恰好与外部的作用规律相反。另外在用下磁针来确定磁场中某一点的磁场方向时，一定要注意小磁针所处的状态是静止后N极所指的方向。‎ ‎【例1】（07湛江二模）如图‎11-1-1‎所示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过小磁针的正上方时，磁针的S极向纸内偏转，这一束带电粒子可能是（ ）‎ ‎①向右飞行的负离子 ②向左飞行的负离子 ‎③向右飞行的正离子 ④向左飞行的正离子 A．①③ B．②③ C．①④ D．②④‎ 解析：磁针的S极向纸内偏转，则N极向纸外偏转，即磁场的方向向外，根据安培定则可判断出电流方向水平向左．因此该带电粒子可能是向左飞行的正离子﹑或向右飞行的负离子．‎ 答案：C．‎ ‎[规律总结]①电流的方向是规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，而负电荷定向移动的方向与电流的方向相反；②对该知识点最容易出错的地方是磁场方向的确定：一定要强调小磁针在磁场中静止时N极所指的方向．‎ ‎【例2】一小磁针静止在通电螺线管内部，螺线管通过如图‎11-1-2‎ 所示的电流，则下列说法中正确的是（ ）‎ A．螺线管左端是N极，小磁针左端也是N极 B．螺线管左端是S极，小磁针左端也是S极 C．螺线管左端是N极，小磁针左端是S极 D．螺线管左端是S极，小磁针左端是N极 解析：通电螺线管相当于条形磁铁，现在小磁针位于磁铁的内部，在磁铁的内部，磁极间的相互作用规律与外部的姿极间的相互作用规律相反，在根据安培定则可知磁铁的左端为磁铁的N极，因此小磁针左端也是N极。‎ 答案：A ‎[规律总结] 对于磁极间的相互作用规律在应用时，一定先要弄清楚是磁铁的内部还是磁铁的外部，不能对规律生搬硬套，否则会导致错误。‎ 考点二、描述磁场的物理量 ‎1、磁感线 ‎（1）所谓磁感线，是在磁场中画出的一些有方向的曲线，使这些曲线上每一点的 方向与该点的 方向相同的曲线。‎ ‎（2）磁感线的基本特性：①磁感线的疏密表示磁场的 。②磁感线在空中不 、不中断、是 的曲线；在磁体 部，从N极出发到指向S极；在磁体 部，由S极指向N极。③磁感线是为了形象描述磁场而假想的物理模型，在磁场中并不 存在，不可认为有磁感线的地方才有磁场，没有磁感线的地方没有磁场。‎ ‎（3）．安培定则：表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则，也叫右手螺旋定则。 ‎ ‎①通电直导线中的安培定则：用 手握住通电直导线，让大拇指指向 的方向，那么四指的指向就是 的环绕方向 ‎ ‎②通电螺线管中的安培定则：用 手握住通电螺线管，使四指弯曲与 方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的 极 ‎（4）．典型磁场的磁感线分布：‎ ‎（4）、电场线与磁感线的异同点 电场线 磁感线 异 不封闭曲线；起于正电荷，终于负电荷．‎ 封闭曲线；磁体外N→S，磁体内S→N．‎ 同 ‎1、假想曲线； 2、不相交曲线 ‎3、线的疏密表示场的强弱 4、线上某点的切线方向为场的方向 特别提醒 磁感线是闭合的曲线，要值得提醒的是在磁铁的内部磁感线是从磁铁的N极指想S极，很多考生对这一点很容易出错，往往会受到磁铁外部磁感线分布情况的影响。‎ ‎【例3】关于磁感线的概念和性质，下列说法中正确的是（　 ）‎ A．磁场中任意两条磁感线可能相交 B．磁感线上各点的切线方向就是各点的磁感应强的方向 C．铁屑在磁场中分布所形成的曲线就是磁感线 D．磁感线总是从磁体N极出发指向磁体的S极 解析：由磁感线的性质可知：磁感线不是实际存在、是闭合曲线，在磁铁的外部磁感线由磁铁的N极指向S极，而磁体的内部磁感线由S极回到N极。‎ 答案：B。‎ ‎[规律总结]对于一些基本规律除了要理解它的实质外，还要注意记住它的特殊情况，不要乱套原理或公式。‎ ‎2、磁感应强度 ‎①定义：在磁场中 于磁场方向的通电导线，所受的力（安培力）F跟电流I和导线长度L的 IL的比值叫磁感应强度，用符号B表示．‎ ‎②定义式： 。‎ ‎③方向：磁感应强度B的方向与该处 方向，与小磁针静止时 极受力方向相同．‎ ‎④单位：在国际单位制中是 ，简称 ，符号 ，（1T=N/A·m）‎ ‎⑤物理意义：磁感应强度B是表示磁场 的物理量．‎ ‎⑥、对B的定义式的理解：‎ 比值F/IL是磁场中各点的位置函数，换句话说，在非匀强磁场中比值F/IL是因点而异的，也就是在磁场中某一确定位置处，无论怎样改变I和L，F都与IL的乘积大小成比例地变化，比值F/IL跟IL的乘积大小无关．因此，比值F/IL的大小反映了各不同位置处磁场的强弱程度。‎ 所以说磁感应强度是磁场本身的一种属性，也就是说磁场某一点的磁感应强度取决于磁体本身，与外界因素无关．‎ 特别提示 磁感应强度是磁场本身的一种属性，某处磁感应强度的大小完全由磁场本身来决定，而与外界因素无关，因此不能根据公式B=F/IL错误得说B与F成正比，与IL的乘积成反比。‎ ‎【例4】关于磁场中某点的磁感应强度，下列说法正确地是( )‎ A．由B=F/IL可知，B与F成正比，与IL的乘积成反比 B．B的大小与IL的乘积无关，由磁场本身决定 C．长通电螺线管周围的磁场是匀强磁场 D．B的方向与通电导线的受力方向相同 解析：磁场的感应强度取决于磁体本身，而长通电螺线管内部的磁场才是匀强磁场，磁感强度的方向与磁场的方向相同，故与通电导线受力的方向垂直．‎ 答案：B．‎ ‎[规律总结]公式B=F/IL是磁场强度的定义式，而磁感强度是由磁场本身决定的，它与外界因素无关，也就是磁感强度是磁场的属性，这个性质与电场强度是电场本身的属性相同；另外磁场强度方向就是该点磁场强度的方向，这个方向恰好与磁感线上该点的切线方向和小磁针静止时N极所指的方向相同．还有对于每个物理量的定义式是不能谈比的。‎ 考点三 安培力、左手定则 ‎1．安培力 ‎(1)定义：磁场对 的作用力称为安培力，公式：F= ．‎ ‎(2).通电导线与磁场方向垂直时，即q = 900，此时安培力有最 值；通电导线与磁场方向平行时，即q=00，此时安培力有最 值，Fmin= N；0°＜q＜90°时，安培力F介于0和最大值之间。L为导线的 长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端；如图‎11-1-3‎所示，几种有效长度；‎ ‎（3）根据力的相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有 力.‎ ‎2．安培力方向的判断 ‎⑴、左手定则：伸开左手，使大拇指与其余四个手指 ，并且与手掌在同一个平面上，把手放入磁场中，让磁感线 穿过掌心，并且使四个手指指向 的方向，那么大拇指所指的方向就是通电导体在磁场中所受 的方向．安培力方向既垂直于 方向，又垂直于 的方向．‎ ‎⑵、用“同性相 ，异性相 ”（只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时）。‎ ‎⑶、用“同向电流相 ，反向电流相 ”（反映了磁现象的电本质）。可以把条形磁铁等效为长直螺线管（不要把长直螺线管等效为条形磁铁）。‎ ‎3.右手螺旋定则（安培定则）与左手定则的比较 右手螺旋定则 左手定则 作用 判断电流的磁场方向 判断电流在磁场中的受力方向 内 容 具体情况 直线电流 环型电流或通电螺旋管 电流在磁场中 具体操作 大拇指指向电流的方向 四个手指弯曲的方向指向电流的环绕方向 磁感线垂直穿过掌心，四指指向电流的方向 结果 四个手指弯曲的方向表示磁场线的方向 大拇指指向轴线上的磁感线方向 大拇指指向电流所受到的安培力的方向 特别提醒 ‎ 在用公式BIL计算安培力时一定要明确该公式的适用条件,它是在I垂直于B的条件下才可使用,式中的L为有效长度。当电流同时受到几个安培力时，则电流所受的安培力为这几个安培力的矢量和。‎ ‎ ‎ ‎[例5] 如图‎11-1-4‎所示，三根通电直导线P、Q、R互相平行，通过正三角形的三个顶点，三条导线通入大小相等，方向垂直纸面向里的电流；通电直导线产生磁场的磁感应强度B=KI/r，I为通电导线的电流强度，r为距通电导线的距离的垂直距离，K为常数；则R受到的磁场力的方向是（ ）‎ A．垂直R，指向y轴负方向 B．垂直R，指向y轴正方向 C．垂直R，指向x轴正方向 D．垂直R，指向x轴负方向 ‎[解析] 根据右手定则可判断出P在R处的磁感应强度方向斜向右下，Q在R点的磁感应强度方向斜向右上，合场强方向水平向右，如图‎11-1-5‎所示．再用左手定则可判断R所受安培力方向竖直向下．‎ ‎[答案] A ‎[规律总结] 最容易混淆的是左、右手的使用．必须记清楚，只有在分析受力时才使用左手，其它情况（判断磁场方向、感应电流方向）均使用右手。‎ 考点四、安培力作用下的平衡问题 特别提醒 当通电导体在磁场所受到安培力、重力等外力的合力为零时，它将处于平衡状态，实质上通电导体在磁场中的平衡问题的实质是就是力学的中的平衡问题，因此在分析通电导体在磁场中的平衡问题时其思路与方法与分析力学中的平衡问题是一样的．因此，力的平行四边形法则、共点力的平衡条件以及力的平衡特点依旧是分析通电导体在磁场中受力平衡问题的主要方法．‎ ‎【例6】如图‎11-1-6‎所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒．在导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是（ ）‎ A.，方向垂直斜面向下 B.，方向垂直斜面向上 C．，方向垂直斜面向下 D．，方向垂直斜面向上 解析：通电导体的受力分析如图‎11-1-6‎所示，根据受力平衡力的条件分析可知，由于支持力Ｎ与重力的合力沿斜面向下，因此电流所受安培力的方向要沿斜面向上，由左手定则可知磁感应强度方向垂直斜面向上．安培力的大小要与重力沿斜面方向的分力大小相等，则要有．‎ 答案：Ｂ． ‎ ‎[规律总结]在分析通电导体在磁场中的受力平衡问题，一定要注意力学规律的综合应用，如力的平行四边形法则、力的三角形法则和力的正交分解罚，因为安培力作用下的平衡问题实质上就是一个力学问题，只不过多了一个安培力而已．‎ 考点五、安培力作用下物体运动方向的判断 安培力作用下通电导体运动方向的判断常用方法有：‎ ‎1．等效法：适用于环形电流和通电螺线管与磁体或电流之间的安培力及运动方向的判断．因环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，同样条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管，从而转化为磁体与磁体之间或电流与电流之间的作用，进而判断其运动方向．‎ ‎2．特殊位置法：适用于磁感线为曲线型的非匀强磁场中导体安培力方向及运动方向的判断．具体方法为：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置（如转过90°），再根据左手定则判断安培力方向，从而确定运动方向．‎ 特别提醒：在分析直线电流之间的安培力及运动方向时可采用以下结论：（1）当两电流相互平行且无转动趋势时，则同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，（2）当两电流不平行时，则有转动到相互平行且使电流方向相同的趋势．‎ 例7． 如图‎11-2-7‎所示，把轻质线圈用细线挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面，当线圈内通过图示的方向的电流时，线圈将怎样运动？‎ 解析：环形线圈可等效为一薄磁体处理，由安培定则可知，图中的环形线圈其左侧为S极，右端为N极，由磁体相互之间的作用可知两者彼此吸引，故线圈将向磁铁靠拢．‎ 同理：也可视磁体为环形通电线圈，即把磁体等效为与线圈通有同向电流的线圈，而同向电流相互吸引，故两者彼此靠拢．‎ 例8． 如图‎11-2-8‎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）（ ）‎ A． 顺时针转动，同时下降 B． 顺时针转动，同时上升 C． 逆时针转动，同时下降 D． 逆时针转动，同时上升 解析：画出马蹄形磁铁的两条磁感线，在磁感线与电流相交处分别取一小段电流，如图‎11-2-8‎中的BC、AD两段，由左手定则可知，AD段受安培力垂直纸面向外，BC段受垂直纸面向里的安培力，故导线将绕轴线OO‘顺时针旋转（俯视）．当导线转动90°时（特殊位置法），由左手定则可知，导线受向下的安培力作用，所以导线在顺时针转动的同时还向下运动，即正确案答为A．‎ ‎ [规律总结]在分析安培力作用下通电导体运动方向的判断时，通常情况下利用等效的方法，即可将电流等效为磁铁，然后根据磁场的相互作用规律进行分析．‎ ‎★二、高考热点探究 安培力的综合应用 本章节中在高考中常考的热点是安培力，该知识点在高考中常与电磁感应、力学和运动学结合起来考查，所涉及的知识点有运动学规律的应用、动量守恒、动能定理、牛顿二定律以及能的转化与守恒。‎ ‎[真题] (2007海南高考)据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示．炮弹（可视为长方形导体）置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接．开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出．设两导轨之间的距离m，导轨长Ｌ＝‎5.0m，炮弹质量．导轨上的电流I的方向如图‎11-1-9‎中箭头所示．可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B＝2.0Ｔ，方向垂直于纸面向里．若炮弹出口速度为，求通过导轨的电流I．忽略摩擦力与重力的影响．‎ ‎[解析] 在导轨通有电流Ｉ时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为Ｆ＝IwB ①，‎ 设炮弹的加速度的大小为a，则有因而　F=ma ②，炮弹在两导轨间做匀加速运动，因而③，联立①②③式得④，代入题给数据得：　⑤‎ ‎[答案] ‎ ‎[名师指引] 本题综合考查了安培力、牛顿第二定律，及匀变速直线运动的规律．结合高新或热点问题进行命题是当前的一大潮流．虽然这些考题披上了新颖的外衣，但若仔细分析，则可以发现落角点实际上还是比较清晰．这就要求考生在平时加强培养有效提炼信息、并将信息与基本物理原理相联系的能力．‎ ‎ [新题导练]如图所示，固定的竖直光滑金属导轨间距为L，上端接有阻值为R的电阻，处在方向水平、垂直导轨平面向里的磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与下端固定的竖直轻质弹簧相连且始终保持与导轨接触良好，导轨与导体棒的电阻均可忽略，弹簧的劲度系数为k．初始时刻，弹簧恰好处于自然长度，使导体棒以初动能Ek沿导轨竖直向下运动，且导体棒在往复运动过程中，始终与导轨垂直．（1）求初始时刻导体棒所受安培力的大小F；（2）导体棒往复运动一段时间后，最终将静止．设静止时弹簧的弹性势能为Ep，则从初始时刻到最终导体棒静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为多少？‎ ‎★三、抢分频道 ‎◇限时基础训练（20分钟）‎ ‎ 班级 姓名 成绩 ‎ ‎1．关于磁感应强度，下列说法中正确的是（ ）‎ A．由B=F/IL可知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明此处一定无磁场 B．通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强 C．在确定的磁场中，同一点的B是确定的，不同点的B可能不同，磁感线密的地方B大些，磁感线疏的地方B小些．‎ D．磁感应强度的方向总是与该处电流受力方向相同 ‎2．如图1所示的四个实验现象中，不能表明电流能产生磁场的是（ ）‎ A．图甲中，导线通电后磁针发生偏转 B．图乙中，通电导线在磁场中受到力的作用 C．图丙中，当电流方向相同时，导线相互靠近 D．图丁中，当电流方向相反时，导线相互远离 ‎3．（2008广东四校联考）关于磁场和磁感线，下列说法中正确的是（ ）‎ A．磁感线总是从磁体N极出发到磁体S极终止 B．磁感线的疏密程度描述了磁场的强弱 C．磁场中某点磁场方向与可以自由转动的小磁针在该点静止时N极所指的方向相同 D．磁场中某处磁感应强度方向与通电导线在该处所受的安培力方向相同 ‎4．(2008年广州一摸)以下哪个图能正确反映通电直导线形成的磁场的磁感线分布和方向（ ）‎ ‎5．一段长为l的通电直导线，设每米导线中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量都是q，设它们的定向移动速度大小为v.现加一匀强磁场，其方向垂直于直导线，磁感应强度为B，则磁场对这段导线的作用力为（    ）‎ A.Bvql              B.nqBl/v             C.nqBlv             D.qvBl/n ‎ ‎6．（2007潮州二模）如图2所示，在两个倾角均为α的光滑斜面上均水平放置一相同的金属棒，棒中通以相同的电流，一个处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B1，另一个处于垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B2，两金属棒均处于静止状态，则B1、B2大小的关系为（ ）‎ A．B1︰B2=1︰cosα B．B1︰B2=1︰sinα C．B1︰B2= cosα︰1 D．B1︰B2= sinα︰1‎ ‎7．如图3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，以下说法正确的是（    ）‎ A.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所受合力为零 ‎ ‎8．图4为一测定磁感应强度B的实验装置，天平右端挂一矩形线圈，其匝数为5匝，底边cd长‎20cm，放在待测匀强磁场中，设磁场方向垂直于纸面向里，当线圈中通入如图方向的电流I＝100mA时，天平平衡，如电流方向相反，则要在天平左盘加质量m＝8．‎2g砝码才能平衡，则磁感应强度B的量值为（　　）‎ A． 0．2T B． 0．4T C． 0．8T D． 1．2T ‎9．如图5所示，带负电的橡胶环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是( )‎ A．N极竖直向下 B．N极竖直向上 C．N极沿轴线向左 D．N极沿轴线向右 ‎10．两条直导线相互垂直，如图6所示，但相隔一个小距离，其中AB是固定的，另一条CD能自由转动，当直流电流按图所示方向通入两条导线时，CD导线将（ ）‎ A．逆时针方向转动，同时离开导线AB B．顺时针方向转动，同时离开导线AB C．逆时针方向转动，同时靠近导线AB D．顺时针方向转动，同时靠近导线AB ‎◇基础提升训练 ‎1．如图‎11-1-11‎所示，小磁针可以自由转动，当电子由A不断运动到B的过程中，小磁针将（ ）‎ A．不动 　B．N极向纸里，S极向纸外旋转 C．向上运动 D．N极向纸外，S极向纸里旋转 ‎2．图‎11-1-12‎是一种利用电磁原理制作的一种充气泵的示意图，其工作原理类似打点计时器，当电流从电磁铁的a接线柱流入，吸引小磁铁向下运动时，下列选项中正确的是（ ）‎ A．电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为N极 B．电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为S极 C．电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为S极 D．电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为N极 ‎3、把电流强度均为I，长度均为L的两小段通电直导线分别置于磁场中的1、2两点处时，所受磁场力的大小分别为F1和F2，已知1、2两点磁感应强度的大小B1＜B2，则（　  ）‎ ‎　　A．B1=F1/IL　　B．B2= F2/IL　　C．F1＜F2　　D．以上都不对 ‎4．在同一平面上有a、b、c三根等间距平行放置的长直导线，依次通有电流强度为‎1A、‎2A、‎3A的电流，各电流的方向如图‎11-1-13‎所示，则导线b所受的合力（ ）‎ A．合力为零 B．方向向右 C．方向向左 D．不能确定 ‎5．如图‎11-1-14‎所示，在磁场中的同一位置，先后放入长度相等的两根直导线 a 和b，a、b导线的方向均与磁场方向垂直，但两根导线中的电流大小不同，下列图像中表示出导线所受的磁场力F与通过导线电流强度I的关系．a、b各自有一组F、I的数据，在图像中各描出一个点．下列图像中正确的是（ ） ‎ ‎◇基础提升训练 ‎1．（2008江苏南京）关于磁场和磁感线，下列说法中正确的是（ ）‎ ‎ A．磁感线总是从磁体N极出发到磁体S极终止 ‎ B．磁感线的疏密程度描述了磁场的强弱 ‎ C．磁场中某点磁场方向与可以自由转动的小磁针在该点静止时N极所指的方向相同 ‎ D．磁场中某处磁感应强度方向与通电导线在该处所受的安培力方向相同 ‎2．如图‎11-1-15‎所示是云层之间闪电的模拟图，图中A、B是位于南、北方向带有电荷的两块阴雨区，在放电的过程中，两片云层的尖端之间形成了一个放电的通道，发现位于通道的正上方的小磁针N极转向里，S端向纸外，则关于A、B的带电情况下列说法中真确的是（ ）‎ A．带同种电荷 B．A带正电 C．B带负电 D．A带负电 ‎3．（2007南京调研）如图‎11-1-16‎所示，平行于纸面水平向右的匀强磁场，磁感应强度B1＝1T．位于纸面内的细直导线，长L＝‎1m，通有I＝‎1A的恒定电流．当导线与B成600夹角时，发现其受到的安培力为零．则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B2大小可能值（　　）‎ A．T 　 B．T 　　　C．1 T D．T ‎4．（2007上海调研）如图‎11-1-17‎，A为螺线管，B为铁芯，C为套在铁芯B上的绝缘磁环，现将A、B、C放置在天平的左盘上，当A中通有电流I时，C悬停在A的上方，天平保持平衡；当调节滑动变阻器，使A中的电流增大时，绝缘磁环C将向上运动，在绝缘磁环C上升到最高点的过程中，若不考虑摩擦及空气阻力的影响，下列说法中正确的是（ ）‎ A．天平仍然保持平衡 B．天平左盘先下降后上升 C．天平左盘先上升后下降 D．绝缘磁环速度最大时，加速度也最大 ‎5．如图‎11-1-18‎所示，两根相互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受到磁场力的大小为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受到的磁场力大小为(　　)‎ A．F2 B．F1-F2‎ C．F1+F2 D．‎2F1-F2‎ ‎6．如图‎11-1-19‎所示，将通电线圈悬挂在磁铁N极附近，磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心．线圈将（ ）‎ A．转动同时靠近磁铁 B．转动同时离开磁铁 C．不转动只靠近磁铁 D．不转动只离开磁铁 图‎11-1-20‎ R θ θ a b E r B ‎7．（2008北京海淀）如图20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=37º，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直遇导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源．现把一个质量m=‎0.040kg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R0=2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取‎10m/s2．已知sin37º=0.60，cos37º=0.80，求：（1）通过导体棒的电流；（2）导体棒受到的安培力大小；（3）导体棒受到的摩擦力．‎ ‎8．（2005北京高考）图‎11-1-21‎ 是导轨式电磁炮实验装置示意图．两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块（即实验用弹丸）．滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触．电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源．滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射．在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为B＝kl，比例常量k＝2.5×10－6T/A．已知两导轨内侧间距l＝‎1.5cm，滑块的质量m＝‎30g，滑块沿导轨滑行‎5m后获得的发射速度v＝‎3.0km/s（此过程视为匀加速运动）．‎ ‎（1）求发射过程中电源提供的电流强度；（2）若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大；（3）若此滑块射出后随即以速度沿水平方向击中放在水平面上的砂箱，它嵌入砂箱的深度为s´．设砂箱质量为M，滑块质量为m，不计砂箱与水平面之间的摩擦．求滑块对砂箱平均冲击力的表达式．‎ ‎9．如图‎11-1-22‎所示，质量为m的铜棒搭在U形导线框右端，棒长和框宽均为L，磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下．电键闭合后，在磁场力作用下铜棒被平抛出去，下落h后的水平位移为s．求闭合电键后通过铜棒的电荷量Q．‎ ‎10．在原子反应堆中抽动液态金属时，由于不允许转动机械部分和液态金属接触，常使用一种电磁泵．如图‎11-1-23‎所示是这种电磁泵的结构示意图，图中A是导管的一段，垂直于匀强磁场放置，导管内充满液态金属．当电流I垂直于导管和磁场方向穿过液态金属时，液态金属即被驱动，并保持匀速运动．若导管内截面宽为a，高为b，磁场区域中的液体通过的电流为I，磁感应强度为B.求：（1）电流I的方向；（2）驱动力对液体造成的压强差．‎ ‎ ‎ 考点参考答案 考点一、1、磁场（1）磁体，电流，运动电荷周围；（2）磁极，电流，平行；（3）N，Ｎ；（4）斥，吸 考点二、1、（1）切线，磁场；（2）强弱，相交，闭合，外，内，真实；（3）、右，电流，磁感线；右，电流，N ‎2、垂直，乘积，B=F/IL，磁场，N，特斯特，特，T，强弱 考点三1、（1）电流，BILsinq，大，小，0，有效，反作用 ‎2、（1）垂直，垂直，电流，安培力，磁感强度，电流；（2）斥，吸；（3）吸，斥，‎ 新题导练 解析：设导体棒的初速度为v0，由动能的定义式 ‎ 得 ‎ 设初始时刻产生的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律得：‎ ‎ ‎ 设初始时刻回路中产生的电流为I，由闭合电路的欧姆定律得：‎ ‎ ‎ 设初始时刻导体棒受到的安培力为F，由安培力公式得：‎ ‎ ‎ ‎（2）从初始时刻到最终导体棒静止的过程中，导体棒减少的机械能一部分转化为弹簧的弹性势能，另一部分通过克服安培力做功转化为电路中的电能，因在电路中只有电阻，电能最终全部转化为电阻上产生的焦耳热Q．‎ ‎ 当导体棒静止时，棒受力平衡，此时导体棒的位置比初始时刻降低了h，则 ‎ ‎ 由能的转化和守恒定律得： ，解得： ‎ ‎★四、抢分频道 限时基础训练参考答案 ‎1．答案：C。解析：磁感应强度的大小和方向均取决于磁场本身，安培力的大小与电流的强弱也有关，磁感线的疏密可表示磁感应强度的大小。‎ ‎2．答案：B（导线在磁场中受安培力与电流的磁场无关）‎ ‎3．答案：B、C ‎ ‎4．答案：A（解析：根据右手螺旋定责，即安培定责分析）‎ ‎5．答案：C 。解析：该段导线内共有电荷数目N=nl，这N个电荷受到的洛伦兹力为F=Bv(Nq)=nBlvq.‎ ‎6．答案：A［解析：当B竖直向上时有：B1ILcosθ=mgsinθ；当B垂直斜面时有：：B1ILcosθ=mgsinθ；由此可解得答案为A］‎ ‎7．答案：BD。解析：由安培定则确定电流磁场方向，再由磁场的叠加判定a、b、c处合磁场方向，由左手定则可得出导线a受合力方向向左，导线c受合力方向向右，导线b受安培力合力为零，故选B、D. ‎ ‎8．答案：B。解析：磁场方向垂直于纸面向里时线圈受到的安培力为：F1=NBIL，方向向上，设左端砝码的重量为G1，线框的重量为G0，根据力的平衡有：G0-NBIL=G1；当电流反向时线框受的安培力向下，由力的平衡可得：G0+NBIL=G1+Gm，两式相减可解得B=0.4T。‎ ‎9．答案：D。解析：橡胶环转动方向即环形电流的反方向，再根据安培定则分析。‎ ‎10．答案：C。解析：利用推论法判断 基础提升训练参考答案 ‎1．答案：C ‎2．A（从南往北看磁场方向是逆时针的，根据安培定则可判断电流的方向是从A流向B）‎ ‎3、答案：D。解析：B=F/IL适用于电流垂直于B的方向放置的情形，而通电导线在这两点是否垂直B不能确定，因此A、B两选项中的等式不一定成立；磁场力的大小除与B、I、l有关外，还与导线放置时与B的方向间的夹角有关，因此，无法比较F1和F2的大小，C错。正确选项为D。‎ ‎4．答案：B。解析：先判断a、c在b处产生的合磁场方向，再用左手定则判断]‎ ‎5．答案：B。解析：磁场中某点的磁感强度有磁场本身决定，与外界因素无关）‎ 基础提升训练答案 ‎1．答案：B、C ‎2．答案：B［解析：导线在磁场中受安培力与电流的磁场无关］‎ ‎3．答案：B、C、D[解析：磁场叠加后场强为零或方向与电流方向平行]‎ ‎4．答案：B。 [解析：结合安培力考查了超重与失重]‎ ‎5．答案：A 。[解析：a对b的力与b对a的力（b所受安培力）为作用力与反作用力]‎ ‎6．答案：A 解析：[将电流等效成磁铁后根据磁极间的相互作用判断]‎ ‎7．（1）答案：I=‎1.5A （2）F安= 0.30N（3）f=0.06N [安培力与导体棒所受重力沿斜面向下的分力及摩擦力平衡]‎ ‎8．（1）答案：（2），（3）‎ ‎9．答案：［安培力的平均冲量使铜棒获得平抛的初速度］‎ ‎10．答案：（1）电流方向由下而上（2）Δp=F/S=IbB/ab=IB/a．［液体可等效成长为b的直电流］‎