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1、第 九 章 D IJIU Z H A N G磁 场 第 1节 磁 场 的 描 述 磁 场 对 电 流 的 作 用 或 足“四 层 方 夯 基 础 清 单 记 牢 悟 透 一、磁 场、磁 感 应 强 度 1.磁 场 的 基 本 性 质 磁 场 对 处 于 其 中 的 磁 体、电 流 和 运 动 电 荷 有 磁 场 力 的 作 用。2.磁 感 应 强 度(1)物 理 意 义：描 述 磁 场 的 强 弱 和 方 向。定 义 式：8=东(3)方 向：小 磁 针 的 N 极 所 受 磁 场 力 的 方 向，也 就 是 小 磁 针 静 止 时 N 极 的 指 向。(4)单 位：特 斯 拉，简 称 特，符
2、号 为 T。3.匀 强 磁 场(1)定 义：磁 感 应 强 度 的 大 小 处 处 相 笠、方 向 处 处 相 同 的 磁 场 称 为 匀 强 磁 场。(2)特 点：磁 感 线 疏 密 程 度 相 回、方 向 相 同。4.地 磁 场(1)地 磁 场 的 N 极 在 地 理 南 极 附 近，S 极 在 地 理 北 极 附 近。(2)在 赤 道 平 面 上，距 离 地 球 表 面 高 度 相 等 的 各 点 的 磁 感 应 强 度 大 小 相 篁，且 方 向 水 平 向 北。二、磁 感 线 电 流 周 围 的 磁 场 1.磁 感 线 及 其 特 点(1)磁 感 线：在 磁 场 中 画 出 一 些
3、曲 线，使 曲 线 上 每 一 点 的 切 线 方 向 都 跟 该 点 的 磁 感 应 强 度 的 方 向 一 致。(2)特 点 磁 感 线 上 某 点 的 切 线 方 向 就 是 该 点 的 磁 场 方 向。磁 感 线 的 琉 蜜 定 性 地 表 示 磁 场 的 强 弱。磁 感 线 是 闭 合 曲 线,没 有 起 点 和 终 点。磁 感 线 是 假 想 的 曲 线，客 观 上 不 存 在。2.常 见 电 流 的 磁 场 安 培 定 则 横 截 面 图 纵 截 面 图 直 线 电 流/X X X*X X X X X磁 感 线 分 布 特 点：以 导 线 上 任 意 点 为 圆 心，垂 直 于
4、导 线 的 多 组 同 心 圆 稀 疏，磁 场 越 弱,越 向 外 越 环 形 电 流 x X xS _ N磁 感 线 分 布 特 点：环 内 磁 场 比 土 F外 强，磁 感 线 越 向 外 越 稀 疏 通 电 螺 线 管 B*0X。a/磁 感 线 分 布 特 点：内 部 为 匀 强 磁 场 且 磁 感 应 强 度 比 外 部 强，方 向 由 S极 指 向 N 极，外 部 类 似 条 形 磁 铁，由 N 极 指 向 S极 三、安 培 力 1.定 义：通 电 导 线 在 磁 场 中 受 的 力 称 作 安 培 力。2.大 小(1)磁 场 方 向 和 电 流 垂 直 时：F=BIL。磁 场 方
5、向 和 电 流 平 行 时：F=03.方 向：由 左 手 定 则 判 断。(1)伸 出 左 手，让 拇 指 与 其 余 四 指 垂 直，并 且 都 在 同 一 个 平 面 内。(2)让 磁 感 线 从 掌 心 垂 直 进 入，并 使 四 指 指 向 电 流 方 向。(3)拇 指 所 指 的 方 向 就 是 通 电 导 线 在 磁 场 中 所 受 安 培 力 的 方 向。口 情 境 思 辨 我 们 居 住 的 地 球 是 一 个 大 磁 体，地 磁 场 的 磁 感 线 分 布 类 似 于 条 形 磁 铁 的 磁 场，如 图 所 示。请 判 断 下 列 说 法 的 正 误:(1)磁 场 中 某 点
6、 磁 感 应 强 度 的 大 小 跟 放 在 该 点 的 试 探 电 流 元 的 情 况 无 关.(V)(2)磁 场 中 某 点 磁 感 应 强 度 的 方 向 跟 放 在 该 点 的 试 探 电 流 元 所 受 磁 场 力 的 方 向 一 致。(义)(3)磁 感 线 可 以 表 示 磁 场 的 强 弱 和 方 向。(J)(4)小 磁 针 N 极 所 指 的 方 向 就 是 该 处 磁 场 的 方 向。(X)(5)在 同 一 幅 图 中，磁 感 线 越 密，磁 场 越 强。(J)(6)将 通 电 导 线 放 入 磁 场 中，若 不 受 安 培 力，说 明 该 处 磁 感 应 强 度 为 零。(
7、义)(7)1820年，丹 麦 物 理 学 家 奥 斯 特 发 现 电 流 可 以 使 周 围 的 小 磁 针 发 生 偏 转，称 为 电 流 的 磁 效 应。(V)着 眼“四 翼”探 考 点,题 型 规 律 方 法 考 点 一 安 培 定 则 的 应 用 和 磁 场 的 叠 加 素 养 自 修 类 1.安 培 定 则 的 应 用 如 图 所 示，直 导 线 4 8、螺 线 管 E、电 磁 铁。三 者 相 距 较 远，其 磁 场 互 不 影 响。当 开 关 S 闭 合 后，则 小 磁 针 北 极 N(黑 色 一 端)指 示 磁 场 方 向 正 确 的 是()A.a B.bC.c D.d解 析：C
8、 根 据 安 培 定 则 可 判 断 出 电 流 的 磁 场 方 向，再 根 据 小 磁 针 静 止 时 N 极 的 指 向 为 磁 场 的 方 向 可 知 C 正 确。2.电 流 磁 场 的 叠 加(2021全 国 甲 卷)两 足 够 长 直 导 线 均 折 成 直 角，按 图 示 方 式 放 置 Q在 同 一 平 面 内，E O与 O Q 在 一 条 直 线 上，P(T 与 O F在 一 条 直 M 金 一 N线 上，两 导 线 相 互 绝 缘，通 有 相 等 的 电 流/,电 流 方 向 如 图 所 示。若；00:P一 根 无 限 长 直 导 线 通 过 电 流/时，所 产 生 的 磁
9、场 在 距 离 导 线 d 处 的/E磁 感 应 强 度 大 小 为 3,则 图 中 与 导 线 距 离 均 为 d 的 V、N 两 点 处 的 磁 感 应 强 度 大 小 分 别 为()A.0 B.0、2BC.2 3、IB D.B、B解 析：B 两 直 角 导 线 可 以 等 效 为 如 图 所 示 的 两 直 导 线，由 安 培 定 幺 则 可 知，两 直 导 线 分 别 在 处 的 磁 感 应 强 度 方 向 为 垂 直 纸 面 向 里、垂 直 纸 面 向 外，故 M 处 的 磁 感 应 强 度 为 零；两 直 导 线 在 N 处 的 磁 感 应 强 度 方 向 均 垂 直 纸 面 向
10、里，故 M 处 的 磁 感 应 强 度 为 2 8。选 项 B 正 确。EOQ考 亘 归 纳 求 解 电 流 的 磁 场 叠 加 问 题 的 思 路(1)根 据 通 电 导 线 的 形 状 特 点 及 空 间 分 布 情 况 确 定 磁 场 的 特 点。(2)定 位 所 求 点 的 磁 场 在 空 间 中 的 位 置，利 用 安 培 定 则 判 定 各 个 场-木 源 在 这 一 点 上 产 生 的 磁 场 的 大 小 和 方 向。如 图 所 示，&/、而 分 别 为 宜 曾 二 线 电 流 M、N 在 c 点 产 生 的 磁 感 应 强 度。/(3)应 用 平 行 四 边 形 定 则 进 行
11、 合 成。B考 点 二 安 培 力 的 大 小 和 方 向 素 养 自 修 类 1.安 培 力 的 方 向 判 断(2021广 东 高 考)截 面 为 正 方 形 的 绝 缘 弹 性 长 管 中 心 有 一 固 定 长 直 导 线，一 长 管 外 表 面 固 定 着 对 称 分 布 的 四 根 平 行 长 直 导 线，若 中 心 直 导 线 通 入 电 流 八，/J 0四 根 平 行 直 导 线 均 通 入 电 流 八/2,电 流 方 向 如 图 所 示，下 列 截 面 图 中 可 二 能 正 确 表 示 通 电 后 长 管 发 生 形 变 的 是()解 析：C 因 人/2,则 可 不 考 虑
12、 四 个 边 上 的 直 导 线 之 间 的 相 互 作 用；根 据 两 通 电 直 导 线 间 的 安 培 力 作 用 满 足“同 向 电 流 相 互 吸 引，异 向 电 流 相 互 排 斥”，则 正 方 形 左、右 两 侧 的 直 导 线/2要 受 到 人 吸 引 的 安 培 力，形 成 凹 形，正 方 形 上、下 两 边 的 直 导 线/2要 受 到 八 排斥 的 安 培 力，形 成 凸 形，故 C 正 确。2.安 培 力 的 大 小（多 选）（2021浙 江 6 月 选 考）如 图 所 示，有 两 根 用 超 导 材 料 制 成。-80 A的 长 直 平 行 细 导 线、从 分 别 通
13、 以 80 A 和 100 A 流 向 相 同 的 电 流，.M两 导 线 构 成 的 平 面 内 有 一 点 p,到 两 导 线 的 距 离 相 等。下 列 说 法 正 确 的 是（）A.两 导 线 受 到 的 安 培 力 外=125凡 B.导 线 所 受 的 安 培 力 可 以 用 尸=计 算 C.移 走 导 线 6 前 后，p 点 的 磁 感 应 强 度 方 向 改 变 D.在 离 两 导 线 所 在 的 平 面 有 一 定 距 离 的 有 限 空 间 内，不 存 在 磁 感 应 强 度 为 零 的 位 置 解 析：B C D 两 导 线 受 到 的 安 培 力 是 相 互 作 用 力，
14、大 小 相 等，故 A 错 误；因 为 磁 场 与 导 线 垂 直，导 线 所 受 的 安 培 力 可 以 用 尸=辽 8 计 算，故 B 正 确；移 走 导 线 分 前，方 的 电 流 较 大，则 p 点 磁 场 方 向 与 b 产 生 磁 场 方 向 同 向，向 里，移 走 导 线 b 后，p 点 磁 场 方 向 与 a 产 生 磁 场 方 向 相 同，向 外，故 C 正 确；在 离 两 导 线 所 在 的 平 面 有 一 定 距 离 的 有 限 空 间 内，两 导 线 在 任 意 点 产 生 的 磁 场 均 不 在 同 一 条 直 线 上，所 以 不 存 在 磁 感 应 强 度 为 零
15、的 位 置，故 D 正 确。3.安 培 力 的 叠 加 问 题（2019全 国 卷 I）如 图，等 边 三 角 形 线 框 L M N 由 三 根 相 同 的 导 体 棒 连 接 而 成，固 定 于 匀 强 磁 场 中，线 框 平 面 与 磁 感 应 强 度 方 向 垂 直，线 框 顶 点 M、N 与 直 流 电 源 两 端 相 接。已 知 导 体 棒 M N受 到 的 安 培 力 大 小 为 尸，则 线 框 L M N 受 到 的 安 培 力 的 大 小 为（）A.2F B.1.5FC.0.5F D.0解 析：B 设 每 根 导 体 棒 的 电 阻 为 R,长 度 为 L,则 电 路 中，上
16、 下 两 路 电 阻 之 比 为 油：Ri=2R:R=2：1,上 下 两 路 电 流 之 比 h：/2=1：2 o 如 图 所 示，由 于 上 路 通 电 的 导 体 受 安 培 力 的 有 效 长 度 也 为 L,根 据 安 培 力 计 算 公 式 歹=3 可 知 P：F=h：I2=l：2,解 得/=%,根 据 左 手 定 则 可 知，两 力 方 向 相 同，故 线 框 LMN所 受 的 合 力 大 小 为 F+F=1.5F,选 项 B 正 确。1.安 培 力 大 小：F=ILBsin 0,其 中，为/与 3 的 夹 角。当/_1_3(，=90)时，F=BIL(2)当/5(=0)时，F=0.
17、注 意：心 应 是 导 线 的“有 效 长 度”。对 于 弯 曲 的 导 线，导 线 的“有 效 长 度”如 图 中 虚 线 所 示。X X X B x x X X X X 对 于 任 意 形 状 的 闭 合 导 线 圈，其 有 效 长 度 均 为 零，所 以 通 电 后 在 匀 强 磁 场 中 受 到 的 安 培 力 一 定 为 零。2.安 培 力 的 方 向：用 左 手 定 则 判 断。注 意：安 培 力 方 向 总 是 既 垂 直 于 8 又 垂 直 于/,即 垂 直 于 3 与 1 决 定 的 平 面。考 点 三 安 培 力 作 用 下 运 动 情 况 的 判 断 素 养 自 修 类
18、1.电 流 元 法 等 效 法 和 结 论 法 一 个 可 以 自 由 运 动 的 线 圈 L 和 一 个 固 定 的 线 圈 心 互 相 绝 缘 垂 直 放 置,且 两 个 线 圈 的 圆 心 重 合，如 图 所 示。当 两 线 圈 中 通 以 图 示 方 向 的 电 流 时，从 左 向 右 看，线 圈/“将()A.不 动 B.顺 时 针 转 动 C.逆 时 针 转 动 D.在 纸 面 内 平 动 解 析：B 方 法 一 电 流 元 法 把 线 圈 L 沿 水 平 转 动 轴 分 成 上 下 两 部 分，每 一 部 分 又 可 以 看 成 无 数 段 直 线 电 流 元，电 流 元 处 在
19、心 产 生 的 磁 场 中，根 据 安 培 定 则 可 知 各 电 流 元 所 在 处 的 磁 场 方 向 向 上，由 左 手 定 则 可 得，上 半 部 分 电 流 元 所 受 安 培 力 方 向 均 指 向 纸 外，下 半 部 分 电 流 元 所 受 安 培 力 方 向 均 指 向 纸 内，因 此 从 左 向 右 看 线 圈 L 将 顺 时 针 转 动，故 选 B。方 法 二 等 效 法 把 线 圈 乙 等 效 为 小 磁 针，该 小 磁 针 刚 好 处 于 环 形 电 流 上 的 中 心，小 磁 针 的 N 极 应 指 向 该 点 环 形 电 流，2 的 磁 场 方 向，由 安 培 定
20、则 知，2产 生 的 磁 场 方 向 在 其 中 心 处 竖 直 向 上，而 L1等 效 成 小 磁 针 后，转 动 前 N 极 指 向 纸 内，因 此 小 磁 针 的 N 极 应 由 指 向 纸 内 转 为 向 上，所 以 从 左 向 右 看，线 圈 L 将 顺 时 针 转 动，故 选 B。方 法 三 结 论 法 环 形 电 流 八、/2 之 间 不 平 行，则 必 有 相 对 转 动，直 到 两 环 形 电 流 同 向 平 行 为 止，据 此 可 得，从 左 向 右 看，线 圈 心 将 顺 时 针 转 动，故 选 B。2.转 换 研 究 对 象 法 如 图 所 示，条 形 磁 铁 放 在
21、光 滑 斜 面 上，用 平 行 于 斜 面 的 轻 弹 簧 拉 住 而 平 衡，A 为 水 平 放 置 的 直 导 线 的 截 面，导 线 中 无 电 流 时 磁 铁 对 斜 面 的 压 力 为 F N H 当 导 线 中 有 垂 直 纸 面 向 外 的 电 流 时，磁 铁 对 斜 面 的 压 力 为 FN2,则 下 列 关 于 磁 铁 对 斜 面 的 压 力 和 弹 簧 的 伸 长 量 的 说 法 中 正 确 的 是（）A.F m FN2,弹 簧 的 伸 长 量 增 大 D.F N I F N2,弹 簧 的 伸 长 量 减 小 解 析：C 在 题 图 中，由 于 条 形 磁 铁 的 磁 感
22、线 是 从 N 极 出 发 到 S极，所 以 可 画 出 磁 铁 在 导 线 4 处 的 一 条 磁 感 线，其 方 向 是 斜 向 左 下 方 的，导 线 A 中 的 电 流 垂 直 纸 面 向 外 时，由 左 手 定 则 可 判 断 导 线 4 必 受 斜 向 右 下 方 的 安 培 力 F,由 牛 顿 第 三 定 律 可 知 磁 铁 所 受 作 用 力 F 的 方 向 是 斜 向 左 上 方，所 以 磁 铁 对 斜 面 的 压 力 减 小，即 F N I 尸 N 2。同 时，F 有 沿 斜 面 向 下 的 分 力，使 得 弹 簧 弹 力 增 大，可 知 弹 簧 的 伸 长 量 增 大，所
23、 以 选 项 C 正 确。考 亘 归 纳 安 培 力 作 用 下 导 体 运 动 情 况 判 断 的 常 用 方 法 电 流 元 法 分 割 为 电 流 元 旦 也 安 培 力 方 向 一 整 段 导 体 所 受 合 力 方 向 f 运 动 方 向 特 殊 位 置 法 在 特 殊 位 置 f 安 培 力 方 向 f 运 动 方 向 等 效 法 环 形 电 流 f 小 磁 针，通 电 螺 线 管 f 条 形 磁 铁 结 论 法 同 向 电 流 互 相 吸 引，异 向 电 流 互 相 排 斥；两 不 平 行 的 直 线 电 流 相 互 作 用 时，有 转 到 平 行 且 电 流 方 向 相 同 的
24、 趋 势 转 换 研 究 对 象 法 定 性 分 析 磁 体 在 电 流 磁 场 作 用 下 如 何 运 动 或 运 动 趋 势 的 问 题，可 先 分 析 电 流 在 磁 体 磁 场 中 所 受 的 安 培 力，然 后 由 牛 顿 第 三 定 律，确 定 磁 体 所 受 电 流 磁 场 的 作 用 力，从 而 确 定 磁 体 所 受 合 力 及 运 动 方 向 考 点 四 安 培 力 作 用 下 导 体 的 平 衡 问 题 互 动 共 研 类 安 培 力 作 用 下 导 体 的 平 衡 问 题 是 一 种 常 见 的 力 电 综 合 问 题，这 类 题 目 的 难 点 是 题 图 往 往 具
25、 有 立 体 性，安 培 力 的 方 向 不 方 便 画 出。因 此 解 题 时 一 定 要 先 把 立 体 图 转 化 为 平 面 图，通 过 受 力 分 析 建 立 有 关 的 平 衡 关 系。1.求 解 该 类 问 题 的 关 键 画 受 力 图：三 维 图 处 在 二 维 平 面 图(即 画 俯 视 图、剖 面 图、侧 视 图 等)一 平 面 受 力 图。2.求 解 安 培 力 作 用 下 导 体 平 衡 问 题 的 基 本 思 路 选 定 研 究 对 象;(2)变 三 维 图 为 二 维 图，如 侧 视 图、剖 面 图 或 俯 视 图 等，并 画 出 平 面 受 力 分 析 图，其
26、中 安 培 力 的 方 向 要 注 意 尸 _LB、FLI；(3)列 平 衡 方 程。典 你 精 析 典 例 如 图 甲 所 示，两 光 滑 平 行 金 属 导 轨 间 的 距 离 为 L 金 属 导 轨 所 在 的 平 面 与 水 平 面 夹 角 为 仇 导 体 棒 必 与 导 轨 垂 直 并 接 触 良 好，其 质 量 为 处 长 度 为 L,通 过 的 电 流 为 沿 棒 谛 中 电 流 方 向 观 察，侧 视 图 如 图 乙 所 示，为 使 导 体 棒 诏 保 持 静 止，需 加 一 匀 强 磁 场,磁 场 方 向 垂 直 于 导 轨 平 面 向 上，重 力 加 速 度 为 g,求 磁
27、 感 应 强 度 B 的 大 小。I解 析 对 导 体 棒 油 受 力 分 析，如 图 所 示。由 平 衡 条 件 得 mgsin/LBi=O解 得 5 尸 陪。答 案 jngsin 0ILn 拓 展 延 仲（1）若 典 例 中 磁 场 方 向 改 为 竖 直 向 上，其 他 条 件 不 变，如 图 丙 所 示，“求 磁 感 应 强 度 电 的 大 小；（2）若 只 改 变 磁 场，且 磁 场 的 方 向 始 终 在 与 棒 而 垂 直 的 平 面 内，欲 使 导|体 棒 ab保 持 静 止，求 磁 场 方 向 变 化 的 最 大 范 围。丙 解 析：（1）对 导 体 棒 必 受 力 分 析，
28、如 图 所 示。由 平 衡 条 件 得/ngtan OILBz=5 一 wqtan 0解 得 B 1=IL-（2）使 导 体 棒 保 持 静 止 状 态，需 尸 a=0,即 三 力 平 衡，安 培 力 与 另 外 两 个 力 的 合 力 等 大 反 向；如 图 所 示，因 为 重 力 与 斜 面 支 持 力 的 合 力 方 向 在 a 角 范 围 内（垂 直 于 斜 面 方 向 取 不 到），故 安 培 力 方 向 在 a 角 范 围 内（垂 直 于 斜 面 方 向 取 不 到），根 据 左 手 定 则，磁 场 方 向 可 以 在 a 角 范 围 内 变 动，其 中 沿 斜 面 向 上 方 向
29、 取 不 到。/ngtan 0答 案：（l）f 见 解 析 对 点 训 练 1.通 电 线 框 的 平 衡 问 题 如 图 所 示，一 劲 度 系 数 为 A的 轻 质 弹 簧，下 面 挂 有 匝 数 为 的 矩 形 线 框 H cd。儿 边 长 为/,线 框 的 下 半 部 分 处 在 匀 强 磁 场 中，磁 感 应 强 度 大 小 为 8,方 向 与 线 框 平 面 垂 直，在 图 中 垂 直 于 纸 面 向 里。线 框 中 通 以 电 流/,s 方 向 如 图 所 示 时 线 框 处 于 平 衡 状 态。令 磁 场 反 向，磁 感 应 强 度 的 大 小 仍 为 X X X X5,线 框
30、 达 到 新 的 平 衡。则 在 此 过 程 中 线 框 位 移 的 大 小 A x及 方 向 是（）、6%上，、X X X XInBIl I RA.A x=-%-,方 向 向 上 X x xc 2nBIl 心 心 十 B.A x=%,方 向 向 下 C.A x=一，方 向 向 上 D 方 向 向 下 解 析：B 线 框 在 磁 场 中 受 重 力、安 培 力、弹 簧 弹 力 处 于 平 衡，安 培 力 为 FB=nBIl9且 开 始 时 方 向 向 上，然 后 方 向 向 下，大 小 不 变。设 在 电 流 反 向 之 前 弹 簧 的 伸 长 x,则 反 向 之后 弹 簧 的 伸 长 为*+
31、A x,则 有 AX+8-G=0;A（X+AX）G=0；解 得 Ar=初 茂,且 线 框 向 下 移 动，故 选 B。2.通 电 金 属 棒 的 平 衡 问 题 上 等 如 图，垂 直 纸 面 放 置 的 金 属 棒 用 绝 缘 丝 线 悬 挂 在。点，金 属 棒 的 质 量，=A0.1k g、长 度 L=0.5 m,棒 中 通 有 垂 直 纸 面 向 里 的 电 流。在 竖 直 面 内 加 上 匀 i 强 磁 场，金 属 棒 平 衡 时 丝 线 与 竖 直 方 向 间 夹 角，=3 0。，棒 中 电 流 强 度/=2 A,重 力 加 速 度 g=1 0 m/s2o关 于 所 加 磁 场，下
32、面 判 断 正 确 的 是（）A.磁 场 的 方 向 可 能 垂 直 丝 线 指 向 右 上 方 B.若 所 加 磁 场 的 磁 感 应 强 度 大 小 8=0.8 T,那 么 磁 场 的 方 向 是 唯 一 确 定 的 C.若 所 加 磁 场 的 方 向 与 丝 线 平 行，那 么 磁 场 的 磁 感 应 强 度 数 值 最 小 D.只 要 所 加 磁 场 的 磁 感 应 强 度 大 小 确 定，丝 线 上 的 拉 力 大 小 也 就 唯 一 确 定 解 析：C 金 属 棒 受 重 力、绳 子 拉 力 和 安 培 力，三 力 平 衡，受 力 分 析 如 图 所 示，故 安 培 力 一 定 与
33、 拉 力 和 重 力 的 合 力 大 小 相 等，如 图 所 示 弧 形 区 域 的 反 方 向。由 图 可 知，磁 场 方 向 应 该 指 向 左 上 方，故 A 错 误；若 所 加 磁 场 的 磁 感 应 强 度 大 小 8=0.8 T,只 要 安 培 力 大 小 与 拉 力 和 重 力 的 合 力 大 小 相 等，方 向 相 反 即 可，故 磁 场 方 向 不 确 定，故 B 错 误；根 据 图 可 知，当 安 培 力 与 绳 子 拉 力 垂 直 时，安 培 力 最 小，磁 感 应 强 度 最 小，根 据 左 手 定 则 可 判，此 时 所 加 磁 场 的 方 向 与 丝 线 平 行，故
34、 C 正 确；所 加 磁 场 的 磁 感 应 强 度 大 小 确 定，由 于 磁 场 方 向 不 确 定，故 安 培 力 不 确 定,绳 子 拉 力 则 不 确 定，只 要 满 足 三 力 合 力 为 零 即 可，故 D 错 误。聚 在“隹 家”提 能 力 巧 学 妙 解 应 用 STSE问 题 巧 迁 移 安 培 力 作 用 下 的 力 电 综 合 问 题 安 培 力 和 重 力、弹 力、摩 擦 力 一 样，会 使 通 电 导 体 在 磁 场 中 处 于 平 衡、转 动 或 加 速 状 态，有 时 也 会 涉 及 做 功 问 题。解 答 时 一 般 要 用 到 牛 顿 运 动 定 律、动 能
35、 定 理、能 量 守 恒 定 律 等。口 素 能 训 缘 1.电 流 天 平 测 量 磁 感 应 强 度（多 选）电 流 天 平 可 以 用 来 测 量 匀 强 磁 场 的 磁 感 应 强 度 的 大 小。如 图 甲 所 示，测 量 前 天 平 已 调 至 平 衡，测 量 时，在 左 边 托 盘 中 放 入 质 量 为 m 的 祛 码，右 边 托 盘 中 不 放 祛 码，将 一 个 质 量 为 机。、匝 数 为，八 下 边 长 为 I的 矩 形 线 圈 挂 在 右 边 托 盘 的 底 部，再 将 此 矩 形 线 圈 的 下 半 部 分 放 在 待 测 磁 场 中。线 圈 的 两 头 连 在 如
36、 图 乙 所 示 的 电 路 中，不 计 连 接 导 线 对 线 圈 的 作用 力，电 源 电 动 势 为 E,内 阻 为 人 开 关 S 闭 合 后，调 节 可 变 电 阻 至 拈 时，天 平 正 好 平 衡,此 时 电 压 表 读 数 为 已 知 所。小，取 重 力 加 速 度 为 g,则（接 矩 形 线 圈 乙 A.矩 形 线 圈 中 电 流 的 方 向 为 逆 时 针 方 向 p IB.矩 形 线 圈 的 电 阻/?=一 声 一 心 C.匀 强 磁 场 的 磁 感 应 强 度 的 大 小 5=笔 噜 n（E U）lD.若 仅 将 磁 场 反 向，在 左 盘 中 再 添 加 质 量 为
37、2?o机 的 祛 码 可 使 天 平 重 新 平 衡 解 析：A C 由 于,o,”，根 据 天 平 的 平 衡 条 件 可 判 定 线 圈 受 到 的 安 培 力 方 向 竖 直 向 上,由 左 手 定 则 判 断 知 矩 形 线 圈 中 电 流 的 方 向 为 逆 时 针 方 向，选 项 A 正 确；根 据 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 可 得 U=E一 缶，解 得 矩 形 线 圈 的 电 阻 尺=与 一 修，选 项 B 错 误；根 据 平 衡 条 K-TKi E UEU件 有 mogF=m g9而 尸=3，1=,联 立 解 得 匀 强 磁 场 的 磁 感 应 强 度 的 大 小 B=驾
38、 玉，选 项 C 正 确；开 始 时 线 圈 所 受 安 培 力 的 方 向 竖 直 向 上，此 时 安 培 力 大 小 为 尸=mog-m g,仅 将 磁 场 反 向，则 安 培 力 方 向 变 为 竖 直 向 下，大 小 不 变，相 当 于 右 边 托 盘 底 部 受 2F到 的 力 比 原 来 增 加 了 2 K 所 以 需 要 在 左 边 加 祛 码，添 加 质 量 为 A/n=2（?o 的 硅 码 可 使 天 平 重 新 平 衡，选 项 D 错 误。2.电 流 天 平 测 量 磁 场 力（2019浙 江 选 考）电 流 天 平 是 一 种 测 量 磁 场 力 的 装 置，如 图 所
39、示。两 相 距 很 近 的 通 电 平 行 线 圈 I 和 n,线 圈 I 固 定，线 圈 n 置 于 天 平 托 盘 上。当 两 线 圈 均 无 电 流 通 过 时，天 平 示 数 恰 好 为 零。下 列 说 法 正 确 的 是（）ZZZ7A.当 天 平 示 数 为 负 时，两 线 圈 电 流 方 向 相 同 B.当 天 平 示 数 为 正 时，两 线 圈 电 流 方 向 相 同 c.线 圈 I 对 线 圈 n 的 作 用 力 大 于 线 圈 II对 线 圈 I 的 作 用 力 D.线 圈 I 对 线 圈 II的 作 用 力 与 托 盘 对 线 圈 n 的 作 用 力 是 一 对 相 互 作
40、 用 力解 析：A 当 两 线 圈 电 流 方 向 相 同 时，表 现 为 相 互 吸 引，电 流 方 向 相 反 时，表 现 为 相 互 排 斥，故 当 天 平 示 数 为 正 时，两 者 相 互 排 斥，电 流 方 向 相 反，当 天 平 示 数 为 负 时，两 者 相 互 吸 引，电 流 方 向 相 同，A 正 确，B 错 误；线 圈 I 对 线 圈 II的 作 用 力 与 线 圈 n 对 线 圈 I 的 作 用 力 是 一 对 相 互 作 用 力，等 大 反 向，c、D 错 误。3.“电 磁 炮”中 功 能 关 系 的 应 用“电 磁 炮”是 利 用 电 磁 力 对 弹 体 加 速 的
41、 新 型 武 器，具 有 速 度 快、效 率 高 等 优 点。“电 磁 炮”的 原 理 结 构 示 意 图 如 图 所 示。光 滑 水 平 加 速 导 轨 电 阻 不 计，轨 道 宽 L=().2 m。在 导 轨 间 有 竖 直 向 上 的 匀 强 磁 场，磁 感 应 强 度 5=IX HP T。“电 磁 炮”弹 体 总 质 量,=().2k g,其 中 弹 体 在 轨 道 间 的 电 阻 R=0.4 Q.可 控 电 源 的 内 阻 r=0.6。，电 源 的 电 压 能 自 行 调 节，以 保 证“电 磁 炮”匀 加 速 发 射。在 某 次 试 验 发 射 时，电 源 为 加 速 弹 体 提
42、供 的 电 流/=4 X 1 03A,不 计 空 气 阻 力。求：(1)弹 体 所 受 安 培 力 大 小；(2)弹 体 从 静 止 加 速 到 4 k m/s,轨 道 至 少 要 多 长？(3)弹 体 从 静 止 加 速 到 4 km/s过 程 中，该 系 统 消 耗 的 总 能 量；(4)请 说 明 电 源 的 电 压 如 何 自 行 调 节，以 保 证“电 磁 炮”匀 加 速 发 射。解 析：(1)由 安 培 力 公 式 得 尸=5/L=8 X 1 0 4 N。(2)由 动 能 定 理 得 尸 工=：1niTY弹 体 从 静 止 加 速 到 4 k H i/s,轨 道 长 度 万=2 0
43、 m。Lr(3)由 F=m a、解 得 发 射 弹 体 需 要 时 间 Z=lX 10-2s发 射 弹 体 过 程 中 产 生 的 焦 耳 热 Q=P(R+r)f=l.6X 105 J弹 体 动 能 E k=J=i.6x i 06 J系 统 消 耗 总 能 量 片=a+0=1.76X106Jo(4)由 于 弹 体 的 速 度 增 大，弹 体 切 割 磁 感 线 产 生 感 应 电 动 势 增 大，所 以 应 使 电 源 的 电 压 增 大，抵 消 产 生 的 感 应 电 动 势，以 保 证 电 源 为 加 速 弹 体 提 供 恒 定 的 电 流，使 电 磁 炮 匀 加 速 发 射。答 案：(1
44、)8X1()4N(2)20 m(3)1.76X106 J(4)见 解 析 课 时 跟 踪 检 测 1.（2020浙 江 7 月 选 考）特 高 压 直 流 输 电 是 国 家 重 点 能 源 工 程。如 图 所 示，两 根 等 高、相 互 平 行 的 水 平 长 直 导 线 分 别 通 有 方 向 相 同 的 电 流 八 和，2,。、b、c 三 点 连 线 与 两 根 导 线 等 高 并 垂 直，8 点 位 于 两 根 导 线 间 的 中 点，、C两 点 与 点 距 离 相 等，d 点 位 于 b 点 正 下 方。不 考 虑 地 磁 场 的 影 响，贝（1（）A.方 点 处 的 磁 感 应 强
45、 度 大 小 为 0B.d 点 处 的 磁 感 应 强 度 大 小 为 0C.a 点 处 的 磁 感 应 强 度 方 向 竖 直 向 下 D.c 点 处 的 磁 感 应 强 度 方 向 竖 直 向 下 解 析：C 由 于/卜/2不 相 等，而 两 长 直 导 线 到 从 d 的 距 离 相 等，所 以 两 长 直 导 线 各 自 在 这 两 点 产 生 的 磁 场 的 磁 感 应 强 度 大 小 不 等，虽 然 在 b 处 产 生 的 磁 感 应 强 度 的 方 向 相 反 但 矢 量 和 不 为 零，故 A、B 错 误；根 据 安 培 定 则 可 知，两 电 流 在 a 点 产 生 的 磁
46、场 的 磁 感 应 强 度 的 方 向 均 竖 直 向 下，在 c 点 产 生 的 磁 场 的 磁 感 应 强 度 的 方 向 均 竖 直 向 上，C 正 确，D 错 误。2.超 导 电 磁 船 是 一 种 不 需 要 螺 旋 桨 推 进 的 低 噪 音 新 型 船，电 磁 船 天 金 Q 屋 三 三 三 的 简 化 原 理 图 如 图 所 示，A 3和 CO是 与 电 源 相 连 的 导 体 板，A B与。善 黑 篝 霸 鬟:之 间 部 分 区 域 浸 没 在 海 水 中，并 有 方 向 垂 直 纸 面 向 里 的 匀 强 磁 场（磁 场 耳 蓑 壁 轰 黛 由 固 定 在 船 上 的 超
47、导 线 圈 产 生，其 独 立 电 路 部 分 未 画 出），以 下 说 法 正 确 的 是（）A.使 船 前 进 的 力，是 磁 场 对 海 水 中 电 流 的 安 培 力 B.要 使 船 前 进，海 水 中 的 电 流 方 向 从 C&板 指 向 A 8板 C.同 时 改 变 磁 场 的 方 向 和 电 源 正 负 极，推 进 力 方 向 将 与 原 方 向 相 反 D.若 接 入 电 路 的 海 水 电 阻 为 K,其 两 端 的 电 压 为 U,则 船 在 海 水 中 前 进 时，A 3与 C。间 海 水 中 的 电 流 强 度 小 畤 解 析：D 根 据 题 述，4 3 与 之 间
48、部 分 区 域 浸 没 在 海 水 中 并 有 方 向 垂 直 纸 面 向 里 的 匀 强 磁 场，海 水 中 该 部 分 为 导 体，与 导 体 板 和 电 源 构 成 回 路，海 水 通 电 后 受 到 安 培 力 作 用，磁 场 对 海 水 有 向 后 的 作 用 力，根 据 牛 顿 第 三 定 律，海 水 对 磁 场（实 质 是 海 水 对 超 导 电 磁 船）有 向 前 的 反 作 用 力，该 力 是 使 船 前 进 的 力，选 项 A 错 误；根 据 左 手 定 则，要 使 船 前 进，海 水 中 的 电 流 方 向 从 A B板 指 向 板，选 项 B 错 误；同 时 改 变 磁
49、 场 的 方 向 和 电 源 正 负 极，推 进 力 方 向 将 与 原 方 向 相 同，选 项 C 错 误；若 接 入 电 路 的 海 水 电 阻 为 R,其 两 端 的 电 压 为 U,则 船 在 海 水 中 前 进 时，由 于 可 视 为 导 体 的 海 水 切 割 磁 感 线 要 产 生 与 电 流 方 向 相 反 的 感 应 电动 势，所 以 A B与 C D间 海 水 中 的 电 流 强 度 小 于，选 项 D 正 确。3.（多 选）“巴 罗 轮”的 示 意 图 如 图 所 示，下 边 缘 浸 入 水 银 槽 中 的 铝 盘 置 于 蹄 形 磁 铁 的 磁 场 中，可 绕 转 轴
50、转 动。当 转 轴、水 银 槽 分 别 与 电 源 的 正 负 极 相 连 时，铝 盘 开 始 转 动，下 列 说 法 中 正 确 的 是（）铝 学 转 铁 架 台 蹄 形 磁 铁 石 N 极 飞 水 银 槽+电 源 廿 A.铝 盘 绕 顺 时 针 方 向 转 动 B.只 改 变 磁 场 方 向，铝 盘 的 转 动 方 向 改 变 C.只 改 变 电 流 方 向，铝 盘 的 转 动 方 向 改 变 D.同 时 改 变 磁 场 方 向 与 电 流 方 向，铝 盘 的 转 动 方 向 不 变 解 析：B C D 铝 盘、水 银 与 电 源 构 成 一 个 闭 合 回 路，铝 盘 中 有 电 流，由