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1、 2016 高考导航 考纲展示 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洛伦兹力、洛伦兹力的方向 6洛伦兹力公式 7带电粒子在匀强磁场中的运动 8质谱仪和回旋加速器 说明：1.安培力的计算只限于电流与磁感应强 度方向垂直的情况 2洛伦兹力的计算只限于速度和磁场方向垂 直的情况 热点视角 1高考对磁场知识的考查频率较高，考查的热点主要集中在：磁场概念的理解、安培力的应用和带电粒子在磁场中的运动、带电粒子在复合场中的运动 2高考题型包括选择题和计算题选择题侧重考查磁场的基本概念、安培力的简单应用和洛伦兹力的有关分析；计算题则
2、侧重考查带电粒子在磁场中或在复合场中的运动以及与电磁感应相结合的问题特别注意“边界问题”以及由周期性引起的多解问题 3高考也注重实际应用，如质谱仪、回旋加速器、霍尔元件、磁流体发电机、速度选择器、磁电式电流表等都可能成为命题的背景 第一节 磁场的描述 磁场对电流的作用 学生用书 P156 一、磁场、磁感应强度 1磁场(1)基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁力的作用(2)方向：小磁针的 N 极所受磁场力的方向 2磁感应强度(1)物理意义：描述磁场强弱和方向(2)定义式：BFIL(通电导线垂直于磁场)(3)方向：小磁针静止时 N 极的指向(4)单位：特斯拉，符号 T.1.(单选)关
3、于磁感应强度的说法正确的是()A一小段通电导体放在磁场 A 处，受到的磁场力比 B 处的大，说明 A 处的磁感应强度比 B 处的磁感应强度大 B由 BFIL可知，某处的磁感应强度的大小与放入该处的通电导线所受磁场力 F 成正比，与电流强度 I 和导线长度 L 的乘积 IL 成反比 C一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零 D小磁针 N 极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向 答案：D 二、磁感线及特点 1磁感线 在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致 2磁感线的特点(1)磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向(2)磁感线的
4、疏密定性地表示磁场的强弱，在磁感线较密的地方磁场较强；在磁感线较疏的地方磁场较弱(3)磁感线是闭合曲线，没有起点和终点在磁体外部，从 N 极指向 S 极；在磁体内部，由 S 极指向 N 极(4)同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切(5)磁感线是假想的曲线，客观上不存在 3电流周围的磁场 直线电流 的磁场 通电螺线管 的磁场 环形电流 的磁场 特点 无磁极、非匀强且距导线越远处磁场越弱 与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场最强，管外为非匀强磁场 环形电流的两侧是 N极和 S 极且离圆环中心越远，磁场越弱 安培定则 2.(单选)下列四图为电流产生磁场的分布图，正确的分布图是()A B C
5、D 答案：C 三、安培力的大小和方向 1安培力的大小 的安培力洛伦兹力洛伦兹力的方向洛伦兹力公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器说明安培力的计算只限于电流与磁感应强度方向垂直的情况洛伦兹力的计算只限于速度和磁场方向垂直的情况热点视角高考对磁场知合场中的运动高考题型包括选择题和计算题选择题侧重考查磁场的基本概念安培力的简单应用和洛伦兹力的有关分析计算题则侧重考查带电粒子在磁场中或在复合场中的运动以及与电磁感应相结合的问题特别注意边界问题以及由周可能成为命题的背景第一节磁场的描述磁场对电流的作用学生用书一磁场磁感应强度磁场基本性质磁场对处于其中的磁体电流和运动电荷有磁力的作用方向小磁针
6、的极所受磁场力的方向磁感应强度物理意义描述磁场强弱和方向定义(1)磁场和电流垂直时，FBIL.(2)磁场和电流平行时：F0.2安培力的方向(1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时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(2)安培力的方向特点：FB，FI，即 F 垂直于 B 和 I 决定的平面(注意：B 和 I 可以有任意夹角)3.(单选)(2014 高考新课标全国卷)关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()A安培力的方向可以不垂直于直导线 B安培力的方向总是垂直于磁场的方
7、向 C安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关 D将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半 答案：B 考点一 安培定则的应用和磁场的叠加 学生用书 P157 1安培定则的应用 在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”原因(电流方向)结果(磁场绕向)直线电流的磁场 大拇指 四指 环形电流的磁场 四指 大拇指 2.磁场的叠加 磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解 特别提醒：两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的 (单选)(2015 南昌调研)如图所示
8、，M、N 和 P 是以 MN 为直径的半圆弧上的三点，O 为半圆弧的圆心，MOP60.在 M、N 处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时 O 点的磁感应强度大小为 B1.若将 M 处长直导线移至 P 处，则 O 点的磁感应强度大小为 B2，那么 B2与 B1之比为()A.31 B.32 C11 D12 审题点睛(1)在 M、N 两点时，O 点的两个分磁感应强度大小关系如何？方向夹角为多大？(2)在 P、N 两点时，O 点分磁感应强度大小关系如何？方向夹角为多大？的安培力洛伦兹力洛伦兹力的方向洛伦兹力公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器说明安
9、培力的计算只限于电流与磁感应强度方向垂直的情况洛伦兹力的计算只限于速度和磁场方向垂直的情况热点视角高考对磁场知合场中的运动高考题型包括选择题和计算题选择题侧重考查磁场的基本概念安培力的简单应用和洛伦兹力的有关分析计算题则侧重考查带电粒子在磁场中或在复合场中的运动以及与电磁感应相结合的问题特别注意边界问题以及由周可能成为命题的背景第一节磁场的描述磁场对电流的作用学生用书一磁场磁感应强度磁场基本性质磁场对处于其中的磁体电流和运动电荷有磁力的作用方向小磁针的极所受磁场力的方向磁感应强度物理意义描述磁场强弱和方向定义解析 如图所示，当通有电流的长直导线在 M、N 两处时，根据安培定则可知，二者在圆心
10、O 处产生的磁感应强度大小都为 B1/2.当将 M 处长直导线移到 P 处时，两直导线在圆心 O 处产生的磁感应强度也为 B1/2，做平行四边形，由图中的几何关系，可得：cos 30B22B12B2B132，故选项 B 正确 答案 B 方法总结 解决这类问题的思路和步骤：(1)根据安培定则确定各导线在某点产生的磁场方向；(2)判断各分磁场的磁感应强度大小关系；(3)根据矢量合成法则确定合磁场的大小和方向 1.(单选)(2015 长春调研)如图所示，现有四条完全相同的垂直于纸面放置的长直导线，横截面分别位于一正方形 abcd 的四个顶点上，直导线分别通有方向垂直于纸面向里、大小分别为 IaI，I
11、b2I，Ic3I，Id4I 的恒定电流已知通电长直导线周围距离为r 处磁场的磁感应强度大小为 BkIr，式中常量 k0，I 为电流大小 忽略电流间的相互作用，若电流 Ia在正方形的几何中心 O 点处产生的磁感应强度大小为 B，则 O 点处实际的磁感应强度的大小及方向为()A2 2B，方向由 O 点指向 ad 中点 B2 2B，方向由 O 点指向 ab 中点 C10B，方向垂直于纸面向里 D10B，方向垂直于纸面向外 解析：选 A.由题意，直导线周围某点的磁感应强度的大小与电流的大小成正比，与距直导线的距离成反比应用安培定则并结合平行四边形定则，可知 A 选项正确 考点二 安培力作用下导体运动情
12、况的判定 学生用书 P158 1判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向 2在应用左手定则判定安培力方向时，磁感线方向不一定垂直于电流方向，但安培力方向一定与磁场方向和电流方向垂直，即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面 (单选)如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁 N 极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面当线圈内通以图中方向的电流后，线圈的运动情况是()A线圈向左运动 B线圈向右运动 C从上往下看顺时针转动 的安培力洛伦兹力洛伦兹力的方向洛伦兹
13、力公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器说明安培力的计算只限于电流与磁感应强度方向垂直的情况洛伦兹力的计算只限于速度和磁场方向垂直的情况热点视角高考对磁场知合场中的运动高考题型包括选择题和计算题选择题侧重考查磁场的基本概念安培力的简单应用和洛伦兹力的有关分析计算题则侧重考查带电粒子在磁场中或在复合场中的运动以及与电磁感应相结合的问题特别注意边界问题以及由周可能成为命题的背景第一节磁场的描述磁场对电流的作用学生用书一磁场磁感应强度磁场基本性质磁场对处于其中的磁体电流和运动电荷有磁力的作用方向小磁针的极所受磁场力的方向磁感应强度物理意义描述磁场强弱和方向定义D从上往下看逆时针转动 解析
14、法一：电流元法 首先将圆形线圈分成很多小段，每一段可看做一直线电流元，取其中上、下两小段分析，其截面图和受安培力情况如图甲所示根据对称性可知，线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动只有选项A 正确 法二：等效法 将环形电流等效成小磁针，如图乙所示，根据异名磁极相吸引知，线圈将向左运动，选 A.也可将左侧条形磁铁等效成环形电流，根据结论“同向电流相吸引，异向电流相排斥”，也可判断出线圈向左运动，选 A.答案 A 方法总结 安培力作用下导体运动情况的判定方法 电流元法 分割为电流元 左手定则 安培力方向 整段导体所受合力方向 运动方向 特殊位置法 在特殊位置 安培力方向 运动方向 等效法 环
15、形电流小磁针 条形磁铁通电螺线管多个环形电流 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 2.(单选)如图所示，蹄形磁铁用悬线悬于 O 点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是()A静止不动 B向纸外平动 CN 极向纸外、S 极向纸内转动 DN 极向纸内、S 极向纸外转动 解析：选 C.采取转
16、换研究对象法判断在图示位置，导线左端受磁场力向里，右端受的安培力洛伦兹力洛伦兹力的方向洛伦兹力公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器说明安培力的计算只限于电流与磁感应强度方向垂直的情况洛伦兹力的计算只限于速度和磁场方向垂直的情况热点视角高考对磁场知合场中的运动高考题型包括选择题和计算题选择题侧重考查磁场的基本概念安培力的简单应用和洛伦兹力的有关分析计算题则侧重考查带电粒子在磁场中或在复合场中的运动以及与电磁感应相结合的问题特别注意边界问题以及由周可能成为命题的背景第一节磁场的描述磁场对电流的作用学生用书一磁场磁感应强度磁场基本性质磁场对处于其中的磁体电流和运动电荷有磁力的作用方向小磁
17、针的极所受磁场力的方向磁感应强度物理意义描述磁场强弱和方向定义磁场力向外，由牛顿第三定律可知，蹄形磁铁 N 极受力向外，S 极向里，故 C 正确 方法技巧用视图转换法求解涉及安培力的力学问题 1安培力(1)方向：根据左手定则判断(2)大小：由公式 FBIL 计算，且其中的 L 为导线在磁场中的有效长度如弯曲通电导线的有效长度 L 等于连接两端点的直线的长度，相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端，如图所示 2视图转换 对于安培力作用下的力学问题，需画出导体棒的受力示意图 但在三维空间无法准确画出其受力情况，可将三维立体图转化为二维平面图，即画出俯视图、剖面图或侧视图等此时，金属棒用圆代替，电
18、流方向用“”或“”表示 (10 分)如图所示，在水平地面上固定一对与水平面倾角为 的光滑平行导电轨道，轨道间的距离为 l，两轨道底端的连线与轨道垂直，顶端接有电源将一根质量为 m 的直导体棒 ab 放在两轨道上，且与两轨道垂直已知通过导体棒的恒定电流大小为 I，方向由 a 到 b，重力加速度为 g，在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场，使导体棒在轨道上保持静止(1)求磁场对导体棒的安培力的大小；(2)如果改变导轨所在空间的磁场方向，试确定使导体棒在轨道上保持静止的匀强磁场磁感应强度 B 的最小值的大小和方向 审题点睛(1)磁场竖直向上时，安培力的方向如何？处于静止时，安培力的大小应满足什么关系
19、？(2)安培力沿什么方向时，维持导体棒静止所需安培力最小？规范解答该得的分一分不丢！(1)导体棒受力如图所示(2 分)根据共点力平衡条件可知，磁场对导体棒的安培力的大小 F安mgtan .(2 分)(2)要使磁感应强度最小，则要求安培力最小根据受力情况可知，最小安培力 F安 minmgsin ，方向平行于轨道斜向上，(3 分)所以最小磁感应强度 BminF安minIlmgsin Il(2 分)根据左手定则可判断出，此时的磁感应强度的方向为垂直轨道平面斜向上(1 分)的安培力洛伦兹力洛伦兹力的方向洛伦兹力公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器说明安培力的计算只限于电流与磁感应强度方向垂
20、直的情况洛伦兹力的计算只限于速度和磁场方向垂直的情况热点视角高考对磁场知合场中的运动高考题型包括选择题和计算题选择题侧重考查磁场的基本概念安培力的简单应用和洛伦兹力的有关分析计算题则侧重考查带电粒子在磁场中或在复合场中的运动以及与电磁感应相结合的问题特别注意边界问题以及由周可能成为命题的背景第一节磁场的描述磁场对电流的作用学生用书一磁场磁感应强度磁场基本性质磁场对处于其中的磁体电流和运动电荷有磁力的作用方向小磁针的极所受磁场力的方向磁感应强度物理意义描述磁场强弱和方向定义答案(1)mgtan (2)mgsin Il 垂直轨道平面斜向上 方法提炼 解决安培力作用下的力学问题的思路：(1)选定研究
21、对象；(2)变三维为二维，画出平面受力分析图，判断安培力的方向时切忌跟着感觉走，一定要用左手定则来判断，注意 F安 B、F安 I；(3)根据力的平衡条件或牛顿第二定律列方程求解 3.(多选)如图所示，质量为 m，长为 L 的导体棒电阻为 R，初始时静止于光滑的水平轨道上，电源电动势为 E，内阻不计匀强磁场的磁感应强度为 B，其方向与轨道平面成 角斜向上方且垂直于导体棒，开关闭合后导体棒开始运动，则()A导体棒向左运动 B开关闭合瞬间导体棒 MN 所受安培力为BELR C开关闭合瞬间导体棒 MN 所受安培力为BELsin R D开关闭合瞬间导体棒 MN 的加速度为BELsin mR 解析：选 B
22、D.磁场方向与导体棒垂直，导体棒所受安培力 FBILBELR，方向为垂直于磁场方向与电流方向所确定的平面斜向下，其有水平向右的分量，将向右运动，故 A、C 错误，B 正确导体棒的合力 F合Fcos(90 )Fsin ，由 aF合m得 aBELsin mR，D 正确 1.(单选)(2015 石家庄模拟)在一根南北方向放置的直导线的正下方 10 cm 处放一个罗盘导线没有通电时小磁针的 N 极指向北方；当给导线通入电流时，发现罗盘的指针偏转一定角度现已测出此地的地磁场水平分量 B15.0105T，通电后罗盘指针停在北偏东60 的位置，如图所示由此测出该通电直导线在该处产生磁场的磁感应强度大小为()
23、A5.0105T B1.0104T C8.66105T D7.07105T 解析：选 C.电流在罗盘处产生的磁场方向水平向东，合磁场方向东偏北 30，由图可知：B2B1tan 308.66105T.故 C 正确 的安培力洛伦兹力洛伦兹力的方向洛伦兹力公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器说明安培力的计算只限于电流与磁感应强度方向垂直的情况洛伦兹力的计算只限于速度和磁场方向垂直的情况热点视角高考对磁场知合场中的运动高考题型包括选择题和计算题选择题侧重考查磁场的基本概念安培力的简单应用和洛伦兹力的有关分析计算题则侧重考查带电粒子在磁场中或在复合场中的运动以及与电磁感应相结合的问题特别注意
24、边界问题以及由周可能成为命题的背景第一节磁场的描述磁场对电流的作用学生用书一磁场磁感应强度磁场基本性质磁场对处于其中的磁体电流和运动电荷有磁力的作用方向小磁针的极所受磁场力的方向磁感应强度物理意义描述磁场强弱和方向定义 2(单选)(2015 南通模拟)如图所示，A为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图当圆盘高速绕中心轴 OO转动时，通电直导线所受磁场力的方向是()A竖直向上 B竖直向下 C水平向里 D水平向外 解析：选 C.从上向下看，由于带负电的圆盘顺时针方向旋转，形成的等效电流为逆时针方向，所产生的磁场方向竖直向上 由左手定则可判定通
25、电导线所受安培力的方向水平向里故 C 正确 3.(单选)(2015 江苏淮安楚州中学阶段测试)如图所示，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 的直导体棒当导体棒中的恒定电流 I 垂直于纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度 B的方向在纸面内由竖直向上逆时针转至水平向左的过程中，关于 B 的大小的变化，正确的是()A逐渐增大 B逐渐减小 C先增大后减小 D先减小后增大 解析：选 D.对导体棒受力分析，受重力 G、支持力 FN和安培力 FA，三力平衡，合力为零，将支持力 FN和安培力 FA合成，合力与重力相平衡，如图所示从图
26、中可以看出，当磁场变化时，安培力 FA先减小后增大，由于 FABIL，且其中电流 I 和导体棒的长度 L 均不变，故磁感应强度先减小后增大，故本题选 D.4(单选)如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的 M、N 两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流a、O、b 在 M、N 的连线上，O 为 MN 的中点，c、d 位于 MN 的中垂线上，且 a、b、c、d 到 O 点的距离均相等关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是()AO 点处的磁感应强度为零 Ba、b 两点处的磁感应强度大小相等，方向相反 Cc、d 两点处的磁感应强度大小相等，方向相同 Da、c 两点处磁感应强度的方向不
27、同 解析：选 C.根据安培定则判断磁场方向，再结合矢量的合成知识求解根据安培定则判断：两直线电流在 O 点产生的磁场方向均垂直于 MN 向下，O 点的磁感应强度不为零，故 A 选项错误；a、b 两点的磁感应强度大小相等，方向相同，故 B 选项错误；根据对称性，的安培力洛伦兹力洛伦兹力的方向洛伦兹力公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器说明安培力的计算只限于电流与磁感应强度方向垂直的情况洛伦兹力的计算只限于速度和磁场方向垂直的情况热点视角高考对磁场知合场中的运动高考题型包括选择题和计算题选择题侧重考查磁场的基本概念安培力的简单应用和洛伦兹力的有关分析计算题则侧重考查带电粒子在磁场中或在
28、复合场中的运动以及与电磁感应相结合的问题特别注意边界问题以及由周可能成为命题的背景第一节磁场的描述磁场对电流的作用学生用书一磁场磁感应强度磁场基本性质磁场对处于其中的磁体电流和运动电荷有磁力的作用方向小磁针的极所受磁场力的方向磁感应强度物理意义描述磁场强弱和方向定义c、d 两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故 C 选项正确；a、c 两点的磁感应强度方向相同，故 D 选项错误 5(单选)如图，长为 2l 的直导线折成边长相等，夹角为 60 的 V 形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为 B.当在该导线中通以电流 I 时，该 V 形通电导线受到的安培力大小为()A0 B0.5B
29、Il CBIl D2BIl 解析：选 C.该导线受安培力的有效长度为 l，所以该导线受到的安培力的大小为 FBIl，C 正确 6(多选)电磁轨道炮工作原理如图所示 待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触 电流 I 从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回 轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与 I 成正比通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出 现欲使弹体的出射速度增加至原来的 2 倍，理论上可采用的办法是()A只将轨道长度 L 变为原来的 2 倍 B只将电流 I 增加至原来的 2 倍 C只将弹体质量减至原来的一半 D将弹体
30、质量减至原来的一半，轨道长度 L 变为原来的 2 倍，其他量不变 解析：选 BD.由题意可知磁感应强度 BkI，安培力 FBIdkI2d，由动能定理可得 FLmv22，解得 vI2kdLm，由此式可判断 B、D 正确 一、单项选择题 1.一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由 a 到 b 的电流，则导线 ab 受磁场力后的运动情况为()A从上向下看顺时针转动并靠近螺线管 B从上向下看顺时针转动并远离螺线管 C从上向下看逆时针转动并远离螺线管 D从上向下看逆时针转动并靠近螺线管 解析：选 D.先由安培定则判断出通电螺线管的 N、S 极，
31、找出导线左、右两端磁感应强度的方向，并用左手定则判断这两端受到的安培力的方向，如图甲所示可以判断导线受磁场力后从上向下看逆时针方向转动 再分析此时导线位置的磁场方向，再次用左手定则判断导线受磁场力的方向，如图乙所示，导线还要靠近螺线管，所以 D 正确，A、B、C 错误 的安培力洛伦兹力洛伦兹力的方向洛伦兹力公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器说明安培力的计算只限于电流与磁感应强度方向垂直的情况洛伦兹力的计算只限于速度和磁场方向垂直的情况热点视角高考对磁场知合场中的运动高考题型包括选择题和计算题选择题侧重考查磁场的基本概念安培力的简单应用和洛伦兹力的有关分析计算题则侧重考查带电粒子在
32、磁场中或在复合场中的运动以及与电磁感应相结合的问题特别注意边界问题以及由周可能成为命题的背景第一节磁场的描述磁场对电流的作用学生用书一磁场磁感应强度磁场基本性质磁场对处于其中的磁体电流和运动电荷有磁力的作用方向小磁针的极所受磁场力的方向磁感应强度物理意义描述磁场强弱和方向定义 2.如图所示，在同一平面内互相绝缘的三根无限长直导线 ab、cd、ef 围成一个等边三角形，三根导线通过的电流大小相等，方向如图所示，O 为等边三角形的中心，M、N 分别为O 关于导线 ab、cd 的对称点已知三根导线中的电流形成的合磁场在 O 点的磁感应强度大小为 B1，在 M 点的磁感应强度大小为 B2，若撤去导线
33、ef，而 ab、cd 中电流不变，则此时 N点的磁感应强度大小为()AB1B2 BB1B2 C.B1B22 D.B1B22 解析：选 C.设每根导线中的电流在 O 点产生的磁感应强度大小为 B0，ef、cd 的电流在M 点产生的磁感应强度大小都为 B0，则在 O 点有 B1B0，在 M 点有 B22B0B0，撤去导线 ef 后，在 N 点有 BNB0B0，联立各式可得 BNB1B22，C 正确 3.如图所示，一个边长为 L、三边电阻相同的正三角形金属框放置在磁感应强度为 B 的匀强磁场中若通以图示方向的电流(从 A点流入，从 C 点流出)，电流强度为 I，则金属框受到的磁场力为()A0 BIL
34、B C.43ILB D2ILB 解析：选 B.金属框三边电阻相同，则 AC、ABC 两段导线上流过的电流分别为23I 和13I，导线 ABC 段的有效长度为 2Lsin 30 L，所以该正三角形通电导线受到的安培力大小为23ILB13ILBILB，故 B 正确 4(2013 高考上海卷)如图，通电导线 MN 与单匝矩形线圈 abcd 共面，位置靠近 ab 且相互绝缘当 MN 中电流突然减小时，线圈所受安培力的合力方向()A向左 B向右 C垂直纸面向外 D垂直纸面向里 的安培力洛伦兹力洛伦兹力的方向洛伦兹力公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器说明安培力的计算只限于电流与磁感应强度方向
35、垂直的情况洛伦兹力的计算只限于速度和磁场方向垂直的情况热点视角高考对磁场知合场中的运动高考题型包括选择题和计算题选择题侧重考查磁场的基本概念安培力的简单应用和洛伦兹力的有关分析计算题则侧重考查带电粒子在磁场中或在复合场中的运动以及与电磁感应相结合的问题特别注意边界问题以及由周可能成为命题的背景第一节磁场的描述磁场对电流的作用学生用书一磁场磁感应强度磁场基本性质磁场对处于其中的磁体电流和运动电荷有磁力的作用方向小磁针的极所受磁场力的方向磁感应强度物理意义描述磁场强弱和方向定义解析：选 B.因为导线 MN 靠近 ab，由图可知，线圈中等效合磁场为垂直纸面向里，当 MN 中电流减小时，由楞次定律可知
36、感应电流的磁场阻碍磁通量的减小，故线圈向右运动，所受安培力的合力向右，故只有 B 项正确 5.如图所示，用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有 n 匝，线圈由粗细均匀、单位长度的质量为 2.5 g 的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平，在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁，磁铁的中轴线 OO垂直于线圈平面且通过其圆心 O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为 0.5 T，方向与竖直线成 30 角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为(g 取 10 m/s2)()A0.1 A B0.2 A C0.05 A D0.01 A 解析：选 A.设线圈半径为 R，通电线圈受到的安培力
37、为每小段导线所受的安培力的合力 FnBI2Rsin 30，所受重力为 Gn2 Rg，平衡时有：FG，nBI2Rsin 30 n2Rg，得 I2gB，代入数据得 I0.1 A，故 A正确 6.(2015 衡阳模拟)如图所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨 CD、EF，导轨上放一金属棒 MN.现从 t0 时刻起，给金属棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，即 Ikt，其中 k 为常量，金属棒与导轨始终垂直且接触良好下列关于金属棒的速度 v、加速度 a 随时间 t 变化的关系图象，可能正确的是()解析：选 D.从 t0 时刻起，金属棒通以电流 Ikt，由左手定则可知，安培力
38、方向垂直纸面向里，使其紧压导轨，导致金属棒在运动过程中，所受到的摩擦力增大，所以加速度在减小，当滑动摩擦力小于重力时速度与加速度方向相同，所以金属棒做加速度减小的加速运动当滑动摩擦力等于重力时，加速度为零，此时速度达到最大当安培力继续增大时导致加速度方向竖直向上，则出现加速度与速度方向相反，因此做加速度增大的减速运动vt图象的斜率绝对值表示加速度的大小，故选项 A、B 均错误对金属棒 MN，由牛顿第二定律得 mgFNma，而 FNBILBktL，即 mgBktL ma，因此 agkBLmt，显然加速度 a 与时间 t 成线性关系，故选项 C 错误，D 正确 的安培力洛伦兹力洛伦兹力的方向洛伦兹
39、力公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器说明安培力的计算只限于电流与磁感应强度方向垂直的情况洛伦兹力的计算只限于速度和磁场方向垂直的情况热点视角高考对磁场知合场中的运动高考题型包括选择题和计算题选择题侧重考查磁场的基本概念安培力的简单应用和洛伦兹力的有关分析计算题则侧重考查带电粒子在磁场中或在复合场中的运动以及与电磁感应相结合的问题特别注意边界问题以及由周可能成为命题的背景第一节磁场的描述磁场对电流的作用学生用书一磁场磁感应强度磁场基本性质磁场对处于其中的磁体电流和运动电荷有磁力的作用方向小磁针的极所受磁场力的方向磁感应强度物理意义描述磁场强弱和方向定义二、多项选择题 7如图中装置可
40、演示磁场对通电导线的作用电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L 是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆当电磁铁线圈两端 a、b，导轨两端 e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L 便在导轨上滑动下列说法正确的是()A若 a 接正极，b 接负极，e 接正极，f 接负极，则 L 向右滑动 B若 a 接正极，b 接负极，e 接负极，f 接正极，则 L 向右滑动 C若 a 接负极，b 极正极，e 接正极，f 接负极，则 L 向左滑动 D若 a 接负极，b 极正极，e 接负极，f 接正极，则 L 向左滑动 解析：选 BD.若 a 接正极，b 接负极，电磁铁磁极间磁场方向向上，e 接正极，f
41、 接负极，由左手定则判定金属杆受安培力向左，则 L 向左滑动，A 项错误，同理判定 B、D 项正确，C 项错误 8(2015 山东实验中学模拟)如图所示，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时磁铁对水平面的压力为 FN1，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后，磁铁对水平面的压力为 FN2，则以下说法正确的是()A弹簧长度将变长 B弹簧长度将变短 CFN1FN2 DFN1FN2 解析：选 BC.在导体棒处条形磁铁的磁场方向为向右偏上，如图由左手定则知导体棒受的磁场力方向为向下偏右由牛顿第三定律知，磁铁受导体棒的作用力向上偏左显然 B、C 正确 9(
42、2015 启东模拟)如图所示，在竖直向下的恒定匀强磁场中有一光滑绝缘的14圆轨道，一重为 G 的金属导体 MN 垂直于轨道横截面水平放置，在导体中通入电流 I，使导体在安培力的作用下以恒定的速率 v 从 A 点运动到 C 点，设导体所在位置的轨道半径与竖直方向的夹角为 ，安培力的瞬时功率为 P，则从 A到 C 的过程中，下列有关说法正确的是()A电流方向从 M 指向 N BIcot CPcos DPsin 解析：选 AD.由于安培力方向始终水平向左，根据左手定则知电流方向从 M 指向 N，A正确因为导体棒做匀速圆周运动，所以有 Gsin F安cos ILBcos ，故 IGBLtan ，则I
43、tan ，B 错误；又 PF安vcos Gvsin ，所以 P sin ，C 错误，D 正确 10.(2014 高考浙江卷)如图甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为 L，其间有的安培力洛伦兹力洛伦兹力的方向洛伦兹力公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器说明安培力的计算只限于电流与磁感应强度方向垂直的情况洛伦兹力的计算只限于速度和磁场方向垂直的情况热点视角高考对磁场知合场中的运动高考题型包括选择题和计算题选择题侧重考查磁场的基本概念安培力的简单应用和洛伦兹力的有关分析计算题则侧重考查带电粒子在磁场中或在复合场中的运动以及与电磁感应相结合的问题特别注意边界问题以及由周可能成为命题的背
44、景第一节磁场的描述磁场对电流的作用学生用书一磁场磁感应强度磁场基本性质磁场对处于其中的磁体电流和运动电荷有磁力的作用方向小磁针的极所受磁场力的方向磁感应强度物理意义描述磁场强弱和方向定义竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为 B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒从 t0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流 I，周期为 T，最大值为 Im，图甲中 I 所示方向为电流正方向则金属棒()A一直向右移动 B速度随时间周期性变化 C受到的安培力随时间周期性变化 D受到的安培力在一个周期内做正功 解析：选 ABC.根据左手定则知金属棒在 0T2内所受安培力向右，大小恒定，故金属棒向右做匀加速运动，在T2T
45、 内金属棒所受安培力与前半个周期大小相等，方向相反，金属棒向右做匀减速运动，一个周期结束时金属棒速度恰好为零，以后始终向右重复上述运动，选项 A、B、C 正确；在 0T2时间内，安培力方向与运动方向相同，安培力做正功，在T2T时间内，安培力方向与运动方向相反，安培力做负功，在一个周期内，安培力所做总功为零，选项 D 错误 三、非选择题 11.如图所示，电动势为 E、内阻为 r 的电源与一滑动变阻器相连，接到间距为 L 的两竖直导轨之间，在导轨外侧紧靠着一水平金属棒，金属棒与导轨间的动摩擦因数为 ，为使金属棒静止于导轨上，今在导轨平面内加一个竖直向下的磁感应强度为 B 的匀强磁场，求滑动变阻器电
46、阻值的范围(最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计导轨和金属棒的电阻)解析：金属棒受力如图 设变阻器的阻值为 R，则 IERr，FBILBELRr 由平衡条件得：FNFBELRr mgFfFN 联立解得：RBELmgr.答案：0RBELmgr 12.(2015 河南开封质检)水平面上有电阻不计的 U 形导轨 NMPQ，导轨的宽度为 L，M 和 P 之间接入电动势为 E 的电源(不计内阻)现垂直于导轨搁一根质量为 m，电阻为 R的金属棒 ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，方向与水平面夹角为 ，指向右斜上方的安培力洛伦兹力洛伦兹力的方向洛伦兹力公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和
47、回旋加速器说明安培力的计算只限于电流与磁感应强度方向垂直的情况洛伦兹力的计算只限于速度和磁场方向垂直的情况热点视角高考对磁场知合场中的运动高考题型包括选择题和计算题选择题侧重考查磁场的基本概念安培力的简单应用和洛伦兹力的有关分析计算题则侧重考查带电粒子在磁场中或在复合场中的运动以及与电磁感应相结合的问题特别注意边界问题以及由周可能成为命题的背景第一节磁场的描述磁场对电流的作用学生用书一磁场磁感应强度磁场基本性质磁场对处于其中的磁体电流和运动电荷有磁力的作用方向小磁针的极所受磁场力的方向磁感应强度物理意义描述磁场强弱和方向定义且与金属棒 ab 垂直，如图所示，问：(1)当 ab 棒静止时，受到的
48、支持力和摩擦力各为多少？(2)若 B 的大小和方向均能改变，则要使 ab 棒所受支持力为零，B 的大小至少为多少？此时 B 的方向如何？解析：(1)从 b 向 a 看，如图所示 水平方向：FfF安sin 竖直方向：FNF安cos mg 又 F安BILBERL 联立得，FNmgBLEcos R，FfBLEsin R.(2)使 ab 棒受支持力为零，且让磁感应强度最小，则受安培力竖直向上，则有 F安mg BminmgREL，根据左手定则判定磁场方向水平向右 答案：(1)mgBLEcos R BLEsin R(2)mgREL 方向水平向右 的安培力洛伦兹力洛伦兹力的方向洛伦兹力公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器说明安培力的计算只限于电流与磁感应强度方向垂直的情况洛伦兹力的计算只限于速度和磁场方向垂直的情况热点视角高考对磁场知合场中的运动高考题型包括选择题和计算题选择题侧重考查磁场的基本概念安培力的简单应用和洛伦兹力的有关分析计算题则侧重考查带电粒子在磁场中或在复合场中的运动以及与电磁感应相结合的问题特别注意边界问题以及由周可能成为命题的背景第一节磁场的描述磁场对电流的作用学生用书一磁场磁感应强度磁场基本性质磁场对处于其中的磁体电流和运动电荷有磁力的作用方向小磁针的极所受磁场力的方向磁感应强度物理意义描述磁场强弱和方向定义