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1、考纲要求考纲要求考纲解读考纲解读磁磁场场、磁感、磁感应应强强度、磁感度、磁感线线 通通电电直直导线导线和通和通电线电线圈周圈周围围磁磁场场的方向的方向 安培力、安培力的方向安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力匀强磁场中的安培力 深入对磁场的理解及对磁感应强度、磁感线等深入对磁场的理解及对磁感应强度、磁感线等磁场基本概念的认识，熟练掌握电流在磁场中磁场基本概念的认识，熟练掌握电流在磁场中受到安培力运动的分析高考安培力的计算只受到安培力运动的分析高考安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形限于电流与磁感应强度垂直的情形洛洛伦兹伦兹力、洛力、洛伦兹伦兹力的方力的方向向 洛洛伦兹伦兹力的公式力的
2、公式 带电粒子在匀强磁场中的带电粒子在匀强磁场中的运动运动 理解和掌握洛伦兹力概念及洛伦兹力的大小和理解和掌握洛伦兹力概念及洛伦兹力的大小和方向的分析和计算，掌握解决带电粒子在匀强方向的分析和计算，掌握解决带电粒子在匀强磁场中的运动问题的方法高考考查的热点主磁场中的运动问题的方法高考考查的热点主要集中在带电粒子在有界磁场中的运动，题型要集中在带电粒子在有界磁场中的运动，题型以选择题和计算题为主以选择题和计算题为主带电带电粒子在匀粒子在匀强强磁磁场场中的中的运运动动 质谱仪质谱仪和回旋加速器和回旋加速器 熟熟练练掌握掌握带电带电粒子在粒子在电场电场、磁、磁场场和重力和重力场场中的中的受力特点，受
3、力特点，结结合牛合牛顿顿运运动动定律、运定律、运动动学学规规律、律、圆圆周运周运动动及功能关系及功能关系进进行行综综合分析，合分析，带电带电粒子粒子在复合在复合场场中的运中的运动动是高考考是高考考查查的的热热点点.说说明：明：1.安培力的安培力的计计算只限于算只限于电电流与磁感流与磁感应应强强度垂直的情形度垂直的情形2.洛洛仑兹仑兹力的力的计计算只限于速度与磁算只限于速度与磁场场方向垂直的情形方向垂直的情形 一、磁场、磁感应强度一、磁场、磁感应强度()1磁磁场场(1)基基本本特特性性：磁磁场场对对处处于于其其中中的的磁磁体体、电电流流和和运运动动电电荷荷有有磁磁场场力力的作用的作用(2)方向：
4、小磁方向：小磁针针的的北极北极(N)所受磁所受磁场场力的方向力的方向问问题题探探究究1磁磁感感应应强强度度B的的方方向向是是小小磁磁针针N极极受受力力方方向向，通通电电导导线线在磁在磁场场中受力方向与磁感中受力方向与磁感应应强强度的方向一致度的方向一致吗吗？提提示示虽虽然然磁磁感感应应强强度度B的的方方向向是是小小磁磁针针N极极受受力力方方向向，但但通通电电导导线线在在磁磁场场中中受受力力方方向向与与小小磁磁针针受受力力方方向向不不同同，应应由由左左手手定定则则分分析析判判定定二、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向二、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向()1磁磁感感线线：在在磁磁场
5、场中中画画出出一一些些曲曲线线，使使曲曲线线上上每每一一点点的的切切线线方方向向都跟都跟这这点的点的磁感磁感应应强强度度的方向一致的方向一致2几种常几种常见见的磁的磁场场(1)条形磁条形磁铁铁和蹄形磁和蹄形磁铁铁的磁的磁场场磁磁铁铁外外部部的的磁磁感感线线从从磁磁铁铁的的N极极出出来来，进进入入磁磁铁铁的的S极极，如如下下图图所所示示(2)地磁地磁场场地球的磁地球的磁场场与条形磁与条形磁铁铁的磁的磁场场相似，其主要特点有三个：相似，其主要特点有三个：地地磁磁场场的的N极极在在地地球球南南极极附附近近，S极极在在地地球球北北极极附附近近，磁磁感感线线分分布如右布如右图图所示所示地地磁磁场场B的的
6、水水平平分分量量(Bx)总总是是从从地地球球南南极极指指向向北北极极，而而竖竖直直分分量量(By)则则南南北北半半球球相相反反，在在南南半半球球垂垂直直地地面面向向上上，在在北北半半球球垂垂直直地地面面向向下下在在赤赤道道平平面面上上，距距离离地地球球表表面面相相等等的的各各点点，磁磁感感应应强强度度相相等等，且方向且方向水平向北水平向北(3)电电流周流周围围的磁的磁场场直线电流的磁场直线电流的磁场通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场环形电流的磁场特点特点无磁极、非匀强，且无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场距导线越远处磁场越越弱弱与条形磁铁的磁场相与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场
7、，似，管内为匀强磁场，管外为非匀强磁场管外为非匀强磁场环形电流的两侧是环形电流的两侧是N极和极和S极，且离圆环中极，且离圆环中心越远，磁场心越远，磁场越弱越弱立体立体图图横截横截面图面图纵截纵截面图面图电电流流周周围围的的磁磁场场情情况况都都可可以以用用安安培培定定则则判判断断但但不不同同形形式式的的通通电电导体采用的安培定则的方式不同导体采用的安培定则的方式不同(4)匀匀强强磁磁场场：在在磁磁场场的的某某些些区区域域内内，磁磁感感线线为为同同向向、等等间间距距的的平平行行线线，如下，如下图图所示所示问题探究问题探究2同名磁极一定相斥，异名磁极一定相吸同名磁极一定相斥，异名磁极一定相吸吗吗？提
8、提示示同同名名磁磁极极相相斥斥，异异名名磁磁极极相相吸吸只只适适用用于于通通电电螺螺线线管管外外部部，在在螺螺线线管管内内部部不不成成立立，因因为为规规定定磁磁针针的的N极极指指向向为为磁磁场场方方向向，而而在在螺螺线线管管内内部部的的磁磁场场方方向向是是由由S极极指指向向N极极，因因此此在在管管内内部部为为同同名名相相吸吸，异异名名相相斥斥三、安培力、安培力的方向三、安培力、安培力的方向()匀强磁场中的安培力匀强磁场中的安培力()1大小大小(1)磁磁场场和和电电流垂直流垂直时时，FBIL.(2)磁磁场场和和电电流平行流平行时时，F0.2方向方向用用左左手手定定则则判判定定：伸伸开开左左手手，
9、使使拇拇指指与与其其余余四四个个手手指指垂垂直直，并并且且都都与与手手掌掌在在同同一一个个平平面面内内；让让磁磁感感线线从从掌掌心心进进入入，并并使使四四指指指指向向电电流流的的方方向向，这这时时拇拇指指所所指指的的方方向向就就是是通通过过导导线线在在磁磁场场中中所所受受安安培培力力的的方方向向通通电导线电导线受到的安培力的方向与受到的安培力的方向与电电流方向流方向、磁感、磁感应应强强度方向都度方向都垂直垂直不不论论电电流流方方向向与与磁磁场场方方向向关关系系如如何何，安安培培力力的的方方向向既既与与电电流流方方向向垂垂直直，也也与与磁磁场场方方向向垂垂直直，即即安安培培力力的的方方向向垂垂直
10、直于于电电流流与与磁磁场场决决定定的的平平面面 要点一要点一磁场和电场的对比磁场和电场的对比1.磁感磁感应应强强度与度与电场电场强强度度磁感应强度磁感应强度B电场强度电场强度E物理意义物理意义描述磁场的力的性质的物理描述磁场的力的性质的物理量量描述电场的力的性质的物描述电场的力的性质的物理量理量大小决定大小决定由磁场本身决定由磁场本身决定由电场本身决定由电场本身决定方向方向矢量矢量磁感线切线方向，小磁针磁感线切线方向，小磁针N极受力方向极受力方向矢量矢量电场线切线方向，放入该电场线切线方向，放入该点正电荷受力方向点正电荷受力方向场的叠加场的叠加合磁感应强度等于各磁场的合磁感应强度等于各磁场的磁
11、感应强度的矢量和磁感应强度的矢量和合场强等于各个电场的场合场强等于各个电场的场强的矢量和强的矢量和单位单位1 T1 N/(Am)1 V/m1 N/C2.磁感磁感线线与与电场线电场线磁感线磁感线电场线电场线不同点不同点闭合曲线闭合曲线在静电场中，电场线起始于正在静电场中，电场线起始于正电荷，终止于负电荷电荷，终止于负电荷相相似似点点引入引入目的目的形象描述场而引入的假想线，实际不存在形象描述场而引入的假想线，实际不存在疏密疏密 场强的强弱场强的强弱切线切线方向方向场的方向场的方向相交相交 不能相交不能相交(电场中无电荷，空间不相交电场中无电荷，空间不相交)磁感线和电场线的疏密都能形象地表示相应场
12、的强弱，应注意：磁感线和电场线的疏密都能形象地表示相应场的强弱，应注意：(1)只只有有在在同同一一个个图图上上才才能能根根据据磁磁感感线线或或电电场场线线的的疏疏密密判判定定各各处处相相应场的强弱应场的强弱(2)没没有有画画出出磁磁感感线线或或电电场场线线的的地地方方并并不不表表示示那那里里没没有有磁磁场场或或电电场场存在存在下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A电电荷在某荷在某处处不受不受电场电场力的作用，力的作用，则该处电场则该处电场强强度度为为零零B磁感磁感线总线总是从磁体是从磁体N极出极出发发到磁体到磁体S极极终终止止C表表征征电电场场中中某某点点电电场场的的强强弱弱，是是把把一一
13、个个检检验验电电荷荷放放在在该该点点时时受受到的到的电场电场力与力与检验电检验电荷本身荷本身电电荷量的比荷量的比值值D表表征征磁磁场场中中某某点点磁磁场场的的强强弱弱，是是把把一一小小段段通通电电导导线线放放在在该该点点时时受到的磁受到的磁场场力与力与该该小段小段导线长导线长度和度和电电流乘流乘积积的比的比值值答案答案AC要点二要点二对安培力及安培力做功的理解对安培力及安培力做功的理解1.对安培力的理解对安培力的理解(1)安安培培力力是是磁磁场场对对电电流流的的作作用用力力，它它与与重重力力、弹弹力力、摩摩擦擦力力、电电场力一样，是一种性质力场力一样，是一种性质力(2)安培力公式的安培力公式的
14、说说明明L是是通通电电导导线线在在磁磁场场中中的的有有效效长长度度，如如右右图图所所示示，导导线线ACB中中电电流流为为I，则则其受水平向右的安培力其受水平向右的安培力FBIL.B与与L垂垂直直或或其其分分量量与与L垂垂直直，B并并非非一一定定是是匀匀强强磁磁场场，但但一一定定是是导线导线所在所在处处的磁感的磁感应应强强度度是通是通电导线电导线和磁和磁场场的的夹夹角角2安培力做功的特点和安培力做功的特点和实质实质(1)重力、重力、电场电场力做功与路径无关，而安培力做功与路径有关力做功与路径无关，而安培力做功与路径有关(2)安培力做功的安培力做功的实质实质能量的能量的转转化化安安培培力力做做正正
15、功功：将将电电源源的的能能量量传传递递给给通通电电导导线线，或或转转化化为为导导线线的的动动能或能或转转化化为为其他形式的能其他形式的能安安培培力力做做负负功功：将将其其他他形形式式的的能能转转化化为为电电能能后后或或储储存存或或转转化化为为其他形式的能其他形式的能 在在分分析析安安培培力力是是否否存存在在的的问问题题时时，首首先先应应把把立立体体图图改改画画为为易易于于分分析析的的平平面面图图，如如侧侧视视图图、剖剖视视图图或或俯俯视视图图等等，然然后后借借助助于于力力学学知知识识求求解解(2010上上海海高高考考)如如右右图图所所示示，长长为为2l的的直直导导线线折折成成边边长长相相等等，
16、夹夹角角为为60的的V形形，并并置置于于与与其其所所在在平平面面相相垂垂直直的的匀匀强强磁磁场场中中，磁磁感感应应强强度度为为B，当当在在该该导导线线中中通通以以电电流流强强度度为为I的的电电流流时时，该该V形形通通电电导导线线受受到到的的安培力大小安培力大小为为()A0B0.5 BIlCBIl D2BIl解解析析本本题题考考查查安安培培力力大大小小的的计计算算，我我们们可可以以把把导导线线分分成成两两段段，分分别别分分析析其其受受力力情情况况，应应用用左左手手定定则则判判断断每每一一段段导导线线受受安安培培力力的的方方向向，然然后后根根据据平平行行四四边边形形定定则则求求合合力力；更更简简单
17、单的的方方法法是是直直接接找找出出导导线线有有效效长长度为度为2lsin30l，所以该，所以该V形通电导线受到的安培力大小为形通电导线受到的安培力大小为BIl.答案答案C 题型一题型一安培定则的应用及磁感应强度的叠加安培定则的应用及磁感应强度的叠加直直线线电电流流的的磁磁场场方方向向由由安安培培定定则则确确定定，直直线线电电流流的的磁磁场场强强弱弱与与电电流流I的的大大小小及及位位置置有有关关这这类类题题的的磁磁感感应应强强度度的的大大小小和和方方向向往往往往具具有有“对对称称性性”，所所以以结结合合电电路路的的结结构构特特点点，分分析析电电流流的的大大小小关关系系，利利用用矢矢量量合合成成原
18、原理理分分析析磁磁感感应应强强度度的的大大小小和和方方向向，充充分分利利用用“对对称称性性”常常常常是是解解这这类类题的关键题的关键 例例1 三三根根平平行行的的长长直直通通电电导导线线，分分别别通通过过一一个个等等腰腰直直角角三三角角形形的的三三个个顶顶点点且且与与三三角角形形所所在在平平面面垂垂直直，如如右右图图所所示示现现在在使使每每根根通通电电导导线线在在斜斜边边中中点点O处处所所产产生生的的磁磁感感应应强强度度大大小小均均为为B，则则下下列列说说法法中中正正确确的的有有()答案答案BD空空间间中中磁磁场场叠叠加加，在在某某一一点点的的磁磁场场方方向向即即该该点点的的磁磁感感应应强强度
19、度的的方方向只有一个，即合磁场方向，应用平行四边形定则来求向只有一个，即合磁场方向，应用平行四边形定则来求(2011南南宁宁月月考考)如如下下图图所所示示，竖竖直直向向上上的的匀匀强强磁磁场场中中，水水平平放放置置一一根根长长直直通通电电导导线线，电电流流方方向向垂垂直直于于纸纸面面向向外外，a、b、c、d是是以以直直导导线线上的点上的点为圆为圆心的同一个心的同一个圆圆周上的四个点，周上的四个点，则则()A四个点不可能有磁感四个点不可能有磁感应应强强度度为为零的点零的点Ba点的磁感点的磁感应应强强度最小度最小Cb、d两点的磁感两点的磁感应应强强度相同度相同Dc点的磁感点的磁感应应强强度最大度最
20、大解解析析磁磁感感应应强强度度是是矢矢量量，若若在在某某一一个个空空间间同同时时存存在在多多个个磁磁场场，那那么么某某一一点点的的磁磁感感应应强强度度是是各各个个磁磁场场在在该该点点场场强强的的矢矢量量和和通通电电导导线线在在圆圆周周上上各各点点产产生生的的磁磁感感应应强强度度B等等大大，在在a点点通通电电导导线线产产生生的的磁磁场场与与匀匀强强磁磁场场反反向向，该该点点磁磁感感应应强强度度为为两两者者之之差差，有有可可能能抵抵消消，所所以以A错错误误；b点点和和d点点所所在在处处的的两两磁磁场场相相互互垂垂直直，所所以以b、d两两点点的的总总磁磁感感应应强强度度大大小小相相等等但但方方向向不
21、不同同，b、d两两点点的的合合场场强强由由平平行行四四边边形形定定则则来来确确定定；c点点的的两两磁场同向，磁感应强度为两者之和，所以磁场同向，磁感应强度为两者之和，所以c点磁感应强度最大点磁感应强度最大答案答案BD题型二题型二安培力作用下导体的运动安培力作用下导体的运动 判判断断通通电电导导体体在在安安培培力力作作用用下下的的运运动动方方向向：清清楚楚导导线线所所在在位位置置的的磁磁场场分分布布情情况况，然然后后结结合合左左手手定定则则准准确确判判断断导导线线的的受受力力情情况况或或将将要要发发生生的运动往往采用以下几种方法：的运动往往采用以下几种方法：电电流元流元法法把整段把整段导线导线分
22、分为为多段直多段直电电流元，先用左手定流元，先用左手定则则判断每段判断每段电电流元受流元受力的方向，然后判断整段力的方向，然后判断整段导线导线所受合力的方向，从而确定所受合力的方向，从而确定导线导线运运动动方向方向等效法等效法环环形形电电流可等效成小磁流可等效成小磁针针，通，通电电螺螺线线管可以等效成条形磁管可以等效成条形磁铁铁或多或多个个环环形形电电流，反流，反过过来等效也成立来等效也成立特殊位特殊位置法置法通通过转动过转动通通电导线电导线到某个便于分析的特殊位置，然后判断其所受到某个便于分析的特殊位置，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运安培力的方向，从而确定其运动动方向方向结论结论法
23、法两平行直两平行直线电线电流在相互作用流在相互作用过过程中，无程中，无转动趋势转动趋势，同向，同向电电流互相流互相吸引，反向吸引，反向电电流互相排斥；两不平行的直流互相排斥；两不平行的直线电线电流相互作用流相互作用时时，有，有转动转动到平行且到平行且电电流方向相同的流方向相同的趋势趋势转换转换研研究究对对象法象法定性分析磁体在定性分析磁体在电电流磁流磁场场作用下如何运作用下如何运动动的的问题问题，可先分析，可先分析电电流流在磁体磁在磁体磁场场中所受的安培力，然后由牛中所受的安培力，然后由牛顿顿第三定律，确定磁体所第三定律，确定磁体所受受电电流磁流磁场场的反作用力，从而确定磁体所受合力及运的反作
24、用力，从而确定磁体所受合力及运动动方向方向例例2如如图图所所示示，把把轻轻质质导导线线圈圈用用细细线线挂挂在在磁磁铁铁N极极附附近近，磁磁铁铁的的轴轴线线穿穿过过线线圈圈的的圆圆心心且且垂垂直直于于线线圈圈的的平平面面，当当线线圈圈内内通通以以如如右右图图所所示示方方向的向的电电流流时时，线线圈将怎圈将怎样样运运动动？思思路路诱诱导导把把环环形形电电流流等等效效成成多多段段直直线线电电流流，然然后后用用什什么么判判定定受受力力方方向向？把把条条形形磁磁铁铁等等效效成成环环形形电电流流，如如何何判判断断呢呢？能能不不能能把把环环形形电电流流等效成条形磁铁判断呢？等效成条形磁铁判断呢？尝尝试试解解
25、答答解解法法一一：把把环环形形电电流流等等效效成成很很多多直直线线电电流流，条条形形磁磁铁铁磁磁感感线线分分布布以以及及上上下下两两小小段段电电流流受受安安培培力力方方向向如如右右图图所所示示，可可见见线线圈圈竖竖直直方方向向上上合合力力为为零零，水水平平方方向向合合力力指指向向磁磁铁铁选选取取任任意意对对称称的的两两小小段段分分析，亦得此结论，所以线圈将向磁铁平移析，亦得此结论，所以线圈将向磁铁平移解解法法二二：把把条条形形磁磁铁铁等等效效成成如如右右图图所所示示的的环环形形电电流流，由由图图可可见见两两电电流流相相互互平平行行，方方向向相相同同，因因此此环环形形电电流流没没有有转转动动，只
26、只是是同同向向电电流流相相互互吸引，故线圈将向磁铁靠近吸引，故线圈将向磁铁靠近解法三：把环形电流等效成如右图所示的条形磁铁解法三：把环形电流等效成如右图所示的条形磁铁可见两条形磁铁只是相互吸引，没有转动可见两条形磁铁只是相互吸引，没有转动答案答案线线圈将向磁圈将向磁铁铁靠近靠近判判断断在在安安培培力力作作用用下下的的运运动动时时三三种种方方法法均均可可采采用用，根根据据具具体体的的情情况进行最有效的分析，比如本题采用等效分析法较为简单况进行最有效的分析，比如本题采用等效分析法较为简单如如右右图图所所示示，把把一一通通电电导导线线放放在在蹄蹄形形磁磁铁铁磁磁极极的的正正上上方方，导导线线可可以以
27、自自由由移移动动当当导导线线通通过过电电流流I时时，如如果果只只考考虑虑安安培培力力的的作作用用，则则从从上上往下看，往下看，导线导线的运的运动动情况是情况是()A顺时针顺时针方向方向转动转动，同，同时时下降下降B顺时针顺时针方向方向转动转动，同，同时时上升上升C逆逆时针时针方向方向转动转动，同，同时时下降下降D逆逆时针时针方向方向转动转动，同，同时时上升上升解析解析第一步：电流元受力分析法第一步：电流元受力分析法把把直直线线电电流流等等效效为为OA、OB两两段段电电流流元元，蹄蹄形形磁磁铁铁磁磁感感线线分分布布以以及及两两段段电电流流元元受受安安培培力力方方向向相相反反，如如上上图图所所示示
28、可可见见从从上上往往下下看看时时，导导线线将逆时针方向转动将逆时针方向转动第二步：特殊位置分析法第二步：特殊位置分析法取取导导线线逆逆时时针针转转过过90的的特特殊殊位位置置来来分分析析，如如上上图图所所示示根根据据左左手手定则判断安培力方向向下，故导线在逆时针转动的同时向下运动定则判断安培力方向向下，故导线在逆时针转动的同时向下运动答案答案C题型三题型三安培力作用下通电导体平衡与加速问题分析安培力作用下通电导体平衡与加速问题分析(1)解解决决有有关关通通电电导导体体在在磁磁场场中中的的平平衡衡问问题题，关关键键是是受受力力分分析析只只不过比纯力学中的平衡问题要多考虑一个安培力不过比纯力学中的
29、平衡问题要多考虑一个安培力(2)画画好好辅辅助助图图(如如斜斜面面)，标标明明辅辅助助方方向向(如如B的的方方向向、I的的方方向向等等)是是画好受力分析图的关键画好受力分析图的关键(3)由由于于安安培培力力、电电流流I、磁磁感感应应强强度度B的的方方向向之之间间涉涉及及到到三三维维空空间间，所以在受力分析时要善于把立体图转化成平面图所以在受力分析时要善于把立体图转化成平面图例例3(20分分)(2010浙浙江江理理综综)如如图图所所示示，一一矩矩形形轻轻质质柔柔软软反反射射膜膜可可绕绕过过O点点垂垂直直纸纸面面的的水水平平轴轴转转动动其其在在纸纸面面上上的的长长度度OA为为L1，垂垂直直纸纸面面
30、的的宽宽度度为为L2.在在膜膜的的下下端端(图图中中A处处)挂挂有有一一平平行行于于转转轴轴，质质量量为为m，长长为为L2的的导导体体棒棒使使膜膜绷绷成成平平面面在在膜膜下下方方水水平平放放置置一一足足够够大大的的太太阳阳能能光光电电池池板板，能能接接收收到到经经反反射射膜膜反反射射到到光光电电池池板板上上的的所所有有光光能能，并并将将光光能能转转化化成成电电能能光光电电池池板板可可等等效效为为一一个个电电池池，输输出出电电压压恒恒定定为为U；输输出出电电流流正正比比于于光光电电池池板板接接收收到到的的光光能能(设设垂垂直直于于入入射射光光单单位位面面积积上上的的光光功功率率保保持持恒恒定定)
31、导导体体棒棒处处在在方方向向竖竖直直向向上上的的匀匀强强磁磁场场B中中，并并与与光光电电池池构构成成回回路路，流流经经导导体体棒棒的的电电流流垂垂直直纸纸面面向向外外(注注：光光电电池池与与导导体体棒棒直直接接相相连连，连连接接导导线线未未画出画出)(1)现现有有一一束束平平行行光光水水平平入入射射，当当反反射射膜膜与与竖竖直直方方向向成成60时时，导导体体棒棒处处于于受受力力平平衡衡状状态态，求求此此时时电电流流强强度度的的大大小小和和光光电电池池的的输输出出功功率率(2)当当变变为为45时时，通通过过调调整整电电路路使使导导体体棒棒保保持持平平衡衡，光光电电池池除除维维持持导导体棒力学平衡
32、外，体棒力学平衡外，还还能能输输出多少出多少额额外外电电功率？功率？据据报报道道，最最近近已已研研制制出出一一种种可可投投入入使使用用的的电电磁磁轨轨道道炮炮，其其原原理理如如图图所所示示炮炮弹弹(可可视视为为长长方方形形导导体体)置置于于两两固固定定的的平平行行导导轨轨之之间间，并并与与轨轨道道壁壁密密接接开开始始时时炮炮弹弹在在导导轨轨的的一一端端，通通以以电电流流后后炮炮弹弹会会被被磁磁力力加加速速，最最后后从从位位于于导导轨轨另另一一端端的的出出口口高高速速射射出出设设两两导导轨轨之之间间的的距距离离0.10 m，导导轨轨长长L5.0 m，炮炮弹弹质质量量m0.30 kg.导导轨轨上上
33、的的电电流流I的的方方向向如如图图中中箭箭头头所所示示可可以以认认为为，炮炮弹弹在在轨轨道道内内运运动动时时，它它所所在在处处磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度始始终终为为B2.0 T，方方向向垂垂直直于于纸纸面面向向里里若若炮炮弹弹出出口口速速度度为为v2.0103 m/s，求通，求通过导轨过导轨的的电电流流I.忽略摩擦力与重力的影响忽略摩擦力与重力的影响 答案答案6105 A 易错点易错点1：对基本概念、规律掌握不牢对基本概念、规律掌握不牢等等边边三三角角形形的的三三个个顶顶点点a、b、c处处，各各有有一一根根长长直直导导线线垂垂直直穿穿过过纸纸面面，三三根根导导线线均均通通有有大大小小不不
34、变变的的恒恒定定电电流流，方方向向均均垂垂直直于于纸纸面面向向里里，如如图图所示已知所示已知IaIb，则过则过c点的点的导线导线所受安培力的方向可能是所受安培力的方向可能是()AF1 BF2CF3 DF4易易错错分分析析由由安安培培定定则则可可知知，导导线线a，b中中的的电电流流在在c点点处处所所产产生生的的磁磁场场方方向向分分别别是是偏偏离离PQ指指向向左左下下方方和和指指向向右右下下方方，因因IaIb，所所以以合合磁磁场场方方向向一一定定介介于于PQ和和b、c连连线线之之间间，从从而而过过c点点的的导导线线所所受受安安培培力力方方向向可能是可能是F2的方向，故选的方向，故选B.正正确确解解
35、答答由由安安培培定定则则可可知知，通通电电导导线线a在在导导线线c处处所所产产生生的的磁磁场场方方向向与与a、c连连线线垂垂直直，并并偏偏离离PQ指指向向左左下下方方，导导线线b在在导导线线c处处所所产产生生的的磁磁场场方方向向与与b、c连连线线垂垂直直，并并偏偏离离PQ指指向向右右下下方方由由于于IaIb，所所以以导导线线c处处的的合合磁磁场场方方向向并并不不在在直直线线PQ上上，而而是是介介于于PQ和和b、c连连线线之之间间所所以以，由左手定则可知，导线由左手定则可知，导线c所受安培力的方向可能是所受安培力的方向可能是F4.答案为答案为D.磁磁感感应应强强度度的的叠叠加加规规律律和和电电场
36、场强强度度的的叠叠加加规规律律相相似似，但但是是，电电荷荷在在电电场场中中所所受受静静电电力力与与电电流流在在磁磁场场中中所所受受安安培培力力规规律律不不同同，电电荷荷在在电电场场中中所所受受静静电电力力方方向向与与电电场场强强度度方方向向在在同同一一直直线线上上，只只需需分分清清电电荷荷的的正正负负，而安培力方向要用左手定而安培力方向要用左手定则则来判断来判断如如图图所所示示，平平行行于于纸纸面面水水平平向向右右的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度B11 T.位位于于纸纸面面内内的的细细直直导导线线，长长L1 m，通通有有I1 A的的恒恒定定电电流流当当导导线线与与B1成成60夹夹角角
37、时时，发发现现其其受受到到的的安安培培力力为为零零.则则该该区区域域同同时时存存在在的的另另一一匀匀强强磁磁场场的磁感的磁感应应强强度度B2的大小可能的大小可能为为()答案答案BCD易错点易错点2：不能准确的理解静摩擦力和滑动摩擦力两个概念而出错不能准确的理解静摩擦力和滑动摩擦力两个概念而出错质质量量为为m的的通通电电导导体体棒棒ab置置于于倾倾角角为为的的导导轨轨上上，如如图图所所示示已已知知导导体体与与导导轨轨间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为，在在题题图图所所加加各各种种磁磁场场中中，导导体体均均静静止止，则导则导体与体与导轨间导轨间摩擦力摩擦力为为零的可能情况是零的可能情况是()易易错错
38、分分析析根根据据FfFN，题题目目中中0，要要使使Ff0必必有有FN0.为为此此需需要要安安培培力力FB与与导导体体重重力力G平平衡衡，由由左左手手定定则则可可判判定定题题图图中中B项项有有此此可能，故选可能，故选B.上上述述分分析析受受到到题题目目中中“动动摩摩擦擦因因数数”的的干干扰扰，误误用用滑滑动动摩摩擦擦力力的的计算式计算式FfFN来讨论静摩擦力的问题从而导致错选、漏选来讨论静摩擦力的问题从而导致错选、漏选正正确确解解答答要要使使静静摩摩擦擦力力为为零零，如如果果FN0，必必有有Ff0.B选选项项题题图图中中安安培培力力的的方方向向竖竖直直向向上上与与重重力力的的方方向向相相反反可可
39、能能使使FN0.B是是正正确确的的；如如果果FN0，则则导导体体除除受受静静摩摩擦擦力力Ff以以外外的的其其他他力力的的合合力力只只要要为为零零，那那么么Ff0在在选选项项中中，导导体体所所受受到到的的重重力力G.支支持持力力FN及及安安培培力力F安安三三力力合合力力可可能能为为零零，则则导导体体所所受受静静摩摩擦擦力力可可能能为为零零C、D选选项项中中，从从导导体体所所受受到到的的重重力力G.支支持持力力FN及及安安培培力力F安安三三力力的的方方向向分分析析，合合力力不不可可能能为为零零，所所以导体所受静摩擦力不可能为零，故正确的选项应为以导体所受静摩擦力不可能为零，故正确的选项应为A、B.
40、本本题题是是一一道道概概念念性性极极强强的的题题，又又是是一一道道力力学学与与电电学学知知识识交交叉叉的的综综合合试试题题摩摩擦擦力力有有静静摩摩擦擦力力与与滑滑动动摩摩擦擦力力两两种种判判断断它它们们区区别别的的前前提提是是两两个个相相互互接接触触的的物物体体有有没没有有相相对对运运动动或或相相对对运运动动趋趋势势力力学学中中的的概概念念的的准确与否影响准确与否影响电电学的学学的学习习成成绩绩(2011泉泉州州模模拟拟)如如图图所所示示，两两平平行行金金属属导导轨轨间间的的距距离离L0.40 m，金金属属导导轨轨所所在在的的平平面面与与水水平平面面夹夹角角37，在在导导轨轨所所在在平平面面内
41、内，分分布布着着磁磁感感应应强强度度B0.50 T，方方向向垂垂直直于于导导轨轨所所在在平平面面的的匀匀强强磁磁场场金金属属导导轨轨的的一一端端接接有有电电动动势势E4.5 V、内内阻阻r0.50 的的直直流流电电源源现现把把一一个个质质量量m0.040 kg的的导导体体棒棒ab放放在在金金属属导导轨轨上上，导导体体棒棒恰恰好好静静止止导导体体棒棒与与金金属属导导轨轨垂垂直直且且接接触触良良好好，导导体体棒棒与与金金属属导导轨轨接接触触的的两两点点间间的的电电阻阻R02.5，金金属属导导轨轨电电阻阻不不计计，g取取10 m/s2.已已知知sin370.60，cos370.80，求：求：(1)通
42、通过导过导体棒的体棒的电电流；流；(2)导导体棒受到的安培力大小；体棒受到的安培力大小；(3)导导体棒受到的摩擦力体棒受到的摩擦力(2)导体棒受到的安培力导体棒受到的安培力F安安BIL0.30 N(3)将重力正交分解，设导体棒所受重力沿斜面的分力为将重力正交分解，设导体棒所受重力沿斜面的分力为F1，则，则F1mgsin370.24 N所以所以F1F安安，导体棒受力如图，根据平衡条件有，导体棒受力如图，根据平衡条件有mgsin37FfF安安解得解得Ff0.06 N，方向沿斜面向下，方向沿斜面向下答案答案(1)1.5 A(2)0.30 N(3)006 N，方向沿斜面向下，方向沿斜面向下 1关于磁场
43、和磁感线的描述，下列说法中正确的是关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是()A磁磁极极之之间间的的相相互互作作用用是是通通过过磁磁场场发发生生的的，磁磁场场和和电电场场一一样样，也也是一种客观存在的物质是一种客观存在的物质B磁磁感感线线可可以以形形象象地地描描述述磁磁场场中中各各点点的的强强弱弱和和方方向向，它它每每一一点点的的切线方向都和小磁针放在该点静止时切线方向都和小磁针放在该点静止时N极所指方向一致极所指方向一致C磁感线总是从磁铁的磁感线总是从磁铁的N极出发到极出发到S极终止极终止D磁磁感感线线就就是是细细铁铁屑屑在在磁磁铁铁周周围围排排列列成成的的曲曲线线，没没有有细细铁铁屑屑的
44、的地地方就没有磁感线方就没有磁感线解解析析磁磁场场是是物物质质客客观观存存在在的的一一种种形形式式，为为形形象象描描述述引引入入了了磁磁感感线线，但但磁磁感感线线是是假假设设的的线线，实实际际上上是是不不存存在在的的而而磁磁感感线线是是闭闭合合曲曲线线，曲线的切线方向为磁场的方向曲线的切线方向为磁场的方向答案答案AB2(2011长长沙沙一一中中月月考考)通通有有电电流流的的导导线线L1、L2处处在在同同一一平平面面(纸纸面面)内内，L1是是固固定定的的，L2可可绕绕垂垂直直纸纸面面的的固固定定转转轴轴O转转动动(O为为L2的的中中心心)，各各自的自的电电流方向如流方向如图图所示下列哪种情况将会
45、所示下列哪种情况将会发发生生()A因因L2不受磁不受磁场场力的作用，故力的作用，故L2不不动动B因因L2上、下两部分所受的磁上、下两部分所受的磁场场力平衡，故力平衡，故L2不不动动CL2绕轴绕轴O按按顺时针顺时针方向方向转动转动DL2绕轴绕轴O按逆按逆时针时针方向方向转动转动解解析析由由右右手手螺螺旋旋定定则则可可知知导导线线L1的的上上方方的的磁磁场场的的方方向向为为垂垂直直纸纸面面向向外外，且且离离导导线线L1的的距距离离越越远远的的地地方方，磁磁场场越越弱弱，导导线线L2上上的的每每一一小小部部分分受受到到的的安安培培力力方方向向水水平平向向右右，由由于于O点点的的下下方方磁磁场场较较强
46、强，则则安安培培力力较大，因此较大，因此L2绕轴绕轴O按逆时针方向转动，按逆时针方向转动，D项正确项正确答案答案D3如如图图所所示示，用用细细橡橡皮皮筋筋悬悬挂挂一一轻轻质质线线圈圈，置置于于一一固固定定直直导导线线上上方，方，线线圈可以自由运圈可以自由运动动当当给给两者通以两者通以图图示示电电流流时时，线线圈将圈将()A靠近直靠近直导线导线，两者仍在同一，两者仍在同一竖竖直平面内直平面内B远远离直离直导线导线，两者仍在同一，两者仍在同一竖竖直平面内直平面内C靠近直靠近直导线导线，同，同时时旋旋转转90D远远离直离直导线导线，同，同时时旋旋转转90解解析析由由安安培培定定则则知知，通通电电直直
47、导导线线在在线线圈圈处处产产生生的的磁磁场场垂垂直直于于纸纸面面向向外外为为了了判判定定通通电电线线圈圈在在这这一一磁磁场场内内的的受受力力方方向向，不不妨妨将将它它分分成成足足够够多多的的等等份份来来处处理理，这这样样每每一一小小段段便便可可看看作作是是一一小小段段通通电电直直导导线线结结合合左左手手定定则则可可判判定定出出各各段段受受力力皆皆背背离离圆圆心心，如如右右图图所所示示但但由由于于直直线线电电流流的的磁磁场场不不均均匀匀，靠靠近近直直导导线线的的部部分分磁磁场场较较强强，因因而而线线圈圈靠靠近近直直导导线线的的部部分分受受力力较较大大考考虑虑对对称称性性特特点点，将将各各段段受受
48、力力合合成成时时，合合力力方方向向一一定定竖竖直直向下，这样线圈必定靠近直导线并仍处于同一竖直平面内向下，这样线圈必定靠近直导线并仍处于同一竖直平面内答案答案A4(2011江江西西师师大大附附中中、临临川川联联考考)两两条条金金属属导导轨轨上上水水平平放放置置一一根根导导电电棒棒ab，处处于于竖竖直直向向上上的的匀匀强强磁磁场场中中，如如图图所所示示，导导电电棒棒质质量量为为1.2 kg，长长1 m当当导导电电棒棒中中通通入入3 A电电流流时时，它它可可在在导导轨轨上上匀匀速速滑滑动动，若若电电流流强强度度增增大大为为5 A时时，导导电电棒棒可可获获得得2 m/s2的的加加速速度度，求求装装置置所所在在处处的的磁磁感感应应强强度的大小度的大小解析解析导电棒匀速运动有：摩擦力等于安培力：导电棒匀速运动有：摩擦力等于安培力：fF1BI1L导电棒加速运动时，安培力和摩擦力的合力提供加速度：导电棒加速运动时，安培力和摩擦力的合力提供加速度：F2fma即即BI2LfmaBI2LBI1Lma即即5B3B1.22解之得解之得B1.2 T答案答案1.2 T