2022版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第9章 磁場(chǎng) 第1節(jié) 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用學(xué)案

1、2022版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第9章 磁場(chǎng) 第1節(jié) 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用學(xué)案2022版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第9章 磁場(chǎng) 第1節(jié) 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用學(xué)案年級(jí)：姓名：- 18 -第1節(jié) 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用高考備考指南考點(diǎn)內(nèi)容高考(江蘇卷)四年命題情況對(duì)照分析20172018201920202021年1月24日適應(yīng)性考試命題分析磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線(xiàn)t15：質(zhì)譜儀t13：安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)t15：帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)t7：通電直導(dǎo)線(xiàn)的磁場(chǎng)t16：帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)t15：帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)t16：回旋加速器高考對(duì)本章的考查命題頻率極高，常以選擇題和計(jì)算題兩種形式出題

2、，選擇題一般考查磁場(chǎng)的基本規(guī)律和應(yīng)用。計(jì)算題以考查安培力和帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)以及帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，難度較大，較多的是高考的壓軸題。通電導(dǎo)線(xiàn)及通電線(xiàn)圈周?chē)拇艌?chǎng)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)質(zhì)譜儀和回旋加速器核心素養(yǎng)物理觀念：磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線(xiàn)、磁場(chǎng)力、左手定則?？茖W(xué)思維：電流元法、比值定義法、圖象法、控制變量法、臨界法?？茖W(xué)探究：探究影響磁感應(yīng)強(qiáng)度的因素?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：高科技儀器的應(yīng)用。第1節(jié)磁場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用一、磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度1磁場(chǎng)(1)基本性質(zhì)：磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有磁場(chǎng)力的作用。(2)方向：小磁針的n極所受磁

3、場(chǎng)力的方向。2磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義：描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。(2)大?。篵(通電導(dǎo)線(xiàn)垂直于磁場(chǎng))。(3)方向：小磁針靜止時(shí)n極的指向。(4)單位：特斯拉(t)。3勻強(qiáng)磁場(chǎng)(1)定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等、方向處處相同的磁場(chǎng)稱(chēng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)。(2)特點(diǎn)：疏密程度相同、方向相同的平行直線(xiàn)。4地磁場(chǎng)(1)地磁的n極在地理南極附近，s極在地理北極附近，磁感線(xiàn)分布如圖所示。(2)在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度相等，且方向水平向北。5磁場(chǎng)的疊加磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，計(jì)算時(shí)與力的計(jì)算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進(jìn)行合成與分解。二、磁感線(xiàn)通電直導(dǎo)線(xiàn)和通電線(xiàn)圈周?chē)艌?chǎng)的方向1磁感

4、線(xiàn)及特點(diǎn)(1)磁感線(xiàn)：在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些曲線(xiàn)，使曲線(xiàn)上每一點(diǎn)的切線(xiàn)方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致。(2)特點(diǎn)磁感線(xiàn)上某點(diǎn)的切線(xiàn)方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。磁感線(xiàn)的疏密定性地表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。磁感線(xiàn)是閉合曲線(xiàn)，沒(méi)有起點(diǎn)和終點(diǎn)。磁感線(xiàn)是假想的曲線(xiàn)，客觀上不存在。2電流的磁場(chǎng)通電直導(dǎo)線(xiàn)通電螺線(xiàn)管環(huán)形電流安培定則三、安培力及其方向1安培力的大小(1)磁場(chǎng)和電流垂直時(shí)：fbil。(2)磁場(chǎng)和電流平行時(shí)：f0。2安培力的方向左手定則判斷：(1)伸出左手，讓拇指與其余四指垂直，并且都在同一個(gè)平面內(nèi)。(2)讓磁感線(xiàn)從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流方向。(3)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。1思考辨

5、析(正確的畫(huà)“”，錯(cuò)誤的畫(huà)“”)(1)磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，跟放在該點(diǎn)的試探電流元的情況無(wú)關(guān)。()(2)小磁針n極所指的方向就是該處磁場(chǎng)的方向。()(3)在同一幅圖中，磁感線(xiàn)越密，磁場(chǎng)越強(qiáng)。()(4)將通電導(dǎo)線(xiàn)放入磁場(chǎng)中，若不受安培力，說(shuō)明該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。()(5)1820年，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)電流可以使周?chē)男〈裴槹l(fā)生偏轉(zhuǎn)，稱(chēng)為電流的磁效應(yīng)。()(6)安培力可能做正功，也可能做負(fù)功。()2(粵教版選修31p84t1)把一小段通電直導(dǎo)線(xiàn)放入磁場(chǎng)中，導(dǎo)線(xiàn)受到安培力的作用。關(guān)于安培力的方向，下列說(shuō)法中正確的是()a安培力的方向一定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向相同b安培力的方向一定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的

6、方向垂直，但不一定跟電流方向垂直c安培力的方向一定跟電流方向垂直，但不一定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直d安培力的方向一定跟電流方向垂直，也一定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直d根據(jù)左手定則可知，安培力的方向一定跟電流方向垂直，也一定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，故d正確。3(教科版選修31p83t3)如圖為通電螺線(xiàn)管。a為螺線(xiàn)管外一點(diǎn)，b、c兩點(diǎn)在螺線(xiàn)管的垂直平分線(xiàn)上，則下列說(shuō)法正確的是()a磁感線(xiàn)最密處為a處，最疏處為b處b磁感線(xiàn)最密處為b處，最疏處為a處c小磁針在b處和a處n極都指向左方d小磁針在b處和c處n極都指向右方c根據(jù)安培定則可知，a、b兩處磁場(chǎng)方向向左，c處磁場(chǎng)方向向右；根據(jù)通電螺線(xiàn)管周?chē)拇鸥芯€(xiàn)分布情況可

7、知，b處磁感線(xiàn)最密，c處磁感線(xiàn)最疏。4(人教版選修31p83“演示”實(shí)驗(yàn)改編)如圖是“探究影響通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的因素”的實(shí)驗(yàn)示意圖。三塊相同的蹄形磁鐵并列放置在水平桌面上，導(dǎo)體棒用圖中1、2、3、4輕而柔軟的細(xì)導(dǎo)線(xiàn)懸掛起來(lái)，它們之中的任意兩根與導(dǎo)體棒和電源構(gòu)成回路。認(rèn)為導(dǎo)體棒所在位置附近為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最初導(dǎo)線(xiàn)1、4接在直流電源上，電源沒(méi)有在圖中畫(huà)出。關(guān)于接通電源時(shí)可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，下列敘述正確的是()a改變電流方向同時(shí)改變磁場(chǎng)方向，導(dǎo)體棒擺動(dòng)方向?qū)?huì)改變b僅改變電流方向或者僅改變磁場(chǎng)方向，導(dǎo)體棒擺動(dòng)方向一定改變c增大電流同時(shí)改變接入導(dǎo)體棒上的細(xì)導(dǎo)線(xiàn)，接通電源時(shí)，導(dǎo)體棒擺動(dòng)幅度一定增大d僅拿

8、掉中間的磁鐵，導(dǎo)體棒擺動(dòng)幅度不變答案b 安培定則的應(yīng)用和磁場(chǎng)的疊加1下列說(shuō)法正確的是()a磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以這樣測(cè)定：把一小段通電導(dǎo)線(xiàn)放在該點(diǎn)時(shí)，受到的磁場(chǎng)力f與該導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度l、通過(guò)的電流i的乘積的比值b，即磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b通電導(dǎo)線(xiàn)在某點(diǎn)不受磁場(chǎng)力的作用，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零c磁感應(yīng)強(qiáng)度b只是定義式，它的大小取決于場(chǎng)源及磁場(chǎng)中的位置，與f、i、l以及通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中的方向無(wú)關(guān)d磁感線(xiàn)是客觀存在的ca項(xiàng)考查的是磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，只有當(dāng)通電導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)才有b，a錯(cuò)誤；b項(xiàng)中，當(dāng)通電導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)平行時(shí)，不受磁場(chǎng)力，此時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，b錯(cuò)誤；c選項(xiàng)中，b是定義式，磁場(chǎng)

9、強(qiáng)弱取決于場(chǎng)源及磁場(chǎng)中的位置，c正確；磁感線(xiàn)與電場(chǎng)線(xiàn)一樣，都不是客觀存在的，d錯(cuò)誤。2如圖所示，圓環(huán)上帶有大量的負(fù)電荷，當(dāng)圓環(huán)沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a、b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的是()aa、b、c的n極都向紙里轉(zhuǎn)bb的n極向紙外轉(zhuǎn)，而a、c的n極向紙里轉(zhuǎn)cb、c的n極都向紙里轉(zhuǎn)，而a的n極向紙外轉(zhuǎn)db的n極向紙里轉(zhuǎn)，而a、c的n極向紙外轉(zhuǎn)b由于圓環(huán)帶負(fù)電荷，故當(dāng)圓環(huán)沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，等效電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，由安培定則可判斷環(huán)內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，環(huán)外磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi)，磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)方向即是放在該點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)n極的指向，所以小磁針b的n極向紙外轉(zhuǎn)，a、c的n極向紙里

10、轉(zhuǎn)，故b正確。3(2020江蘇泰州中學(xué)高三期末)如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)p和q垂直于紙面固定放置，兩者之間的距離為l。在兩導(dǎo)線(xiàn)中均通有方向垂直于紙面向里大小相等的電流時(shí)，紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線(xiàn)距離為l的a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。若僅讓p中的電流反向，則a點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為() a2b0 bb0 cb0 db0b在兩導(dǎo)線(xiàn)中均通有方向垂直于紙面向里的電流i時(shí)，紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線(xiàn)距離為l的a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b0，如圖所示：由此可知，外加的磁場(chǎng)方向與pq平行，且由q指向p，即b1b0；依據(jù)幾何關(guān)系，及三角知識(shí)，則有：bpcos 30b0，解得p或q通電導(dǎo)線(xiàn)在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小

11、為bp b0；當(dāng)p中的電流反向，其他條件不變，再依據(jù)幾何關(guān)系，及三角知識(shí)，則有：b2 b0；因外加的磁場(chǎng)方向與pq平行，且由q指向p，磁場(chǎng)大小為b0；最后由矢量的合成法則，知a點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為bb0，故b正確，a、c、d錯(cuò)誤。4(2018全國(guó)卷t20改編)如圖所示，紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線(xiàn)l1、l2，l1中的電流方向向左，l2中的電流方向向上；l1的正上方有a、b兩點(diǎn)，它們相對(duì)于l2對(duì)稱(chēng)。整個(gè)系統(tǒng)處于勻強(qiáng)外磁場(chǎng)中，外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0，方向垂直于紙面向外。已知a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為b0和b0，方向也垂直于紙面向外。則()a流經(jīng)l1的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大

12、小為b0b流經(jīng)l1的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0c流經(jīng)l2的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0d流經(jīng)l2的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0c由對(duì)稱(chēng)性可知，流經(jīng)l1的電流在a、b兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等且方向相同，設(shè)為b1，流經(jīng)l2的電流在a、b兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等但方向相反，設(shè)其大小為b2，由磁場(chǎng)疊加原理有b0b1b2b0，b0b1b2b0，聯(lián)立解得b1b0，b2b0，所以選項(xiàng)c正確。1安培定則的應(yīng)用在運(yùn)用安培定則判定直線(xiàn)電流和環(huán)形電流及通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”。原因(電流方向)結(jié)果(磁場(chǎng)方向)直線(xiàn)電流的磁場(chǎng)大拇指四指環(huán)形電流及通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)四指大拇指

13、2磁場(chǎng)疊加問(wèn)題的解題思路(1)確定磁場(chǎng)場(chǎng)源，如通電導(dǎo)線(xiàn)。(2)定位空間中需求解磁場(chǎng)的點(diǎn)，利用安培定則判定各個(gè)場(chǎng)源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小和方向。如圖所示為m、n在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)bm、bn。(3)應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成，如圖中的合磁場(chǎng)b。 安培力大小和方向1安培力大?。篺ilbsin (1)當(dāng)ib時(shí)，fbil。(2)當(dāng)ib時(shí)，f0。注意：當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)彎曲時(shí)，l是導(dǎo)線(xiàn)兩端的有效直線(xiàn)長(zhǎng)度(如圖所示)。對(duì)于任意形狀的閉合線(xiàn)圈，其有效長(zhǎng)度均為零，所以通電后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受到的安培力的矢量和為零。2安培力方向：用左手定則判斷，注意安培力既垂直于b，也垂直于i，即垂直于b與i決定的平面。典例示法(一題多變)(

14、2019全國(guó)卷)如圖，等邊三角形線(xiàn)框lmn由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線(xiàn)框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線(xiàn)框頂點(diǎn)m、n與直流電源兩端相接。已知導(dǎo)體棒mn受到的安培力大小為f，則線(xiàn)框lmn受到的安培力的大小為()a2f b1.5f c0.5f d0審題指導(dǎo)：解答本題注意以下兩點(diǎn)：(1)導(dǎo)線(xiàn)mln邊的有效長(zhǎng)度與導(dǎo)線(xiàn)mn邊相同。(2)導(dǎo)線(xiàn)mln邊等效后的電流方向與導(dǎo)線(xiàn)mn邊相同。b設(shè)三角形邊長(zhǎng)為l，通過(guò)導(dǎo)體棒mn的電流大小為i，則根據(jù)并聯(lián)電路的規(guī)律可知通過(guò)導(dǎo)體棒ml和ln的電流大小為，如圖所示，依題意有fbli，則導(dǎo)體棒ml和ln所受安培力的合力為f1blif，方向與f的方向相同，所以

15、線(xiàn)框lmn受到的安培力大小為1.5f，選項(xiàng)b正確。變式1上例中若mn邊恰在磁場(chǎng)外，如圖所示則線(xiàn)框所受安培力的大小為多少？解析依題意導(dǎo)線(xiàn)ml、ln所受安培力分別為f1f2bil，由力的合成得合力f合bilf。變式2若上例中，題設(shè)條件改為如圖所示情況，邊長(zhǎng)為l，質(zhì)量為m的等邊三角形導(dǎo)線(xiàn)框用絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛于天花板，導(dǎo)線(xiàn)框中通一逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?，圖中虛線(xiàn)過(guò)ab邊中點(diǎn)和ac邊中點(diǎn)，在虛線(xiàn)的下方有一垂直于導(dǎo)線(xiàn)框向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，此時(shí)導(dǎo)線(xiàn)框處于靜止?fàn)顟B(tài)，細(xì)線(xiàn)中的拉力為f1；保持其他條件不變，現(xiàn)將虛線(xiàn)下方的磁場(chǎng)移至虛線(xiàn)上方，此時(shí)細(xì)線(xiàn)中拉力為f2。導(dǎo)線(xiàn)框中的電流大小為()a b c da當(dāng)磁場(chǎng)

16、在虛線(xiàn)下方時(shí)，通電導(dǎo)線(xiàn)的等效長(zhǎng)度為l，受到的安培力方向豎直向上，故f1bilmg，當(dāng)磁場(chǎng)在虛線(xiàn)上方時(shí)，通電導(dǎo)線(xiàn)的等效長(zhǎng)度為l，受到的安培力方向豎直向下，故f2bilmg，聯(lián)立可得i，a正確。變式3若上例中題設(shè)條件改為如圖所示情況，閉合圓環(huán)由一段粗細(xì)均勻的電阻絲做成，圓環(huán)半徑為l，圓心為o，p、q在圓環(huán)上，poq90，圓環(huán)處在垂直于圓面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b。兩根導(dǎo)線(xiàn)的一端分別連接p、q兩點(diǎn)，另一端分別與直流電源正、負(fù)極相連，已知圓環(huán)的電阻為4r，電源的電動(dòng)勢(shì)為e，內(nèi)阻為，則圓環(huán)受到的安培力的大小為()a b c dd優(yōu)弧pq的電阻為3r，劣弧pq的電阻為r，兩部分并聯(lián)在電路中，并聯(lián)

17、的總電阻r并r，電路總電阻rrrr。流過(guò)優(yōu)弧pq的電流由p到q，流過(guò)劣弧pq的電流由p到q，電流分別為，優(yōu)、劣弧都可以等效為直導(dǎo)線(xiàn)pq，故兩段弧所受安培力為f1bl，f2bl，所以合力為ff1f2，故d正確。(1)安培力作用下的平衡問(wèn)題與力學(xué)中的平衡問(wèn)題分析方法是相同的，只不過(guò)多了安培力，解題的關(guān)鍵仍是受力分析。(2)視圖轉(zhuǎn)換(降維法)：對(duì)于安培力作用下的力學(xué)問(wèn)題，線(xiàn)框的受力邊及金屬棒的受力往往分布在三維空間的不同方向上，這時(shí)應(yīng)利用俯視圖、剖面圖或側(cè)視圖等，變立體圖為二維平面圖。(3)在剖面圖中，線(xiàn)框的受力邊及金屬棒可用小圓圈代替，垂直剖面方向的電流可用“”或“”表示，垂直剖面方向的磁場(chǎng)可用“

18、”或“”表示，但垂直剖面方向的力不能用“”或“”表示。跟進(jìn)訓(xùn)練安培力的疊加1如圖所示，一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形金屬框豎直放置，各邊電阻相同，金屬框放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b、方向垂直金屬框平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。若a、b兩端與導(dǎo)線(xiàn)相連，由a到b通以如圖所示方向的電流(由a點(diǎn)流入，從b點(diǎn)流出)，流過(guò)ab邊的電流為i，則金屬框受到的安培力大小和方向分別為()a2bil，豎直向下bbil，豎直向上cbil，豎直向上 dbil，豎直向下b由題圖可知，電流由a點(diǎn)流入，從b點(diǎn)流出，則有ab和adcb的電流，而adcb的電流產(chǎn)生的安培力可等效成dc邊受到的安培力，由于流過(guò)ab邊電流為i，根據(jù)電路并聯(lián)特點(diǎn)，流過(guò)dc邊

19、的電流為i，因此金屬框受到的合安培力為bil，根據(jù)左手定則，方向豎直向上，故b正確，a、c、d錯(cuò)誤。2(2017全國(guó)卷t19改編)如圖，三根相互平行的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)l1、l2和l3兩兩等距，均通有電流i，l1中電流方向與l2中的相同，與l3中的相反。下列說(shuō)法正確的是()al1所受磁場(chǎng)作用力的方向與l2、l3所在平面垂直bl3所受磁場(chǎng)作用力的方向與l1、l2所在平面平行cl1、l2和l3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為11dl1、l2和l3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為1c如圖，由磁場(chǎng)的疊加知，l2與l3中的電流在l1處產(chǎn)生的合磁場(chǎng)的方向在l2、l3連線(xiàn)的中垂線(xiàn)上，由左手定則知，l1所受磁場(chǎng)

20、作用力的方向與l2、l3所在平面平行，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；l1與l2中的電流在l3處產(chǎn)生的合磁場(chǎng)的方向與l1、l2的連線(xiàn)平行，由左手定則知，l3所受磁場(chǎng)作用力的方向與l1、l2所在平面垂直，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；由幾何關(guān)系知，設(shè)電流在另外導(dǎo)線(xiàn)處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，而l1、l2所在處兩個(gè)磁場(chǎng)方向的夾角均為120，則b合1b合2b，而l3所在處兩個(gè)磁場(chǎng)方向的夾角為60，則b合3b，由fbil知，l1、l2和l3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為11。選項(xiàng)c正確，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。安培力作用下的平衡問(wèn)題3如圖所示，一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧，下面掛有匝數(shù)為n的矩形線(xiàn)框abcd。bc邊長(zhǎng)為l，線(xiàn)框的下半部分處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中

21、，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，方向與線(xiàn)框平面垂直，在圖中垂直于紙面向里。線(xiàn)框中通以電流i，方向如圖所示，開(kāi)始時(shí)線(xiàn)框處于平衡狀態(tài)。令磁場(chǎng)反向，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小仍為b，線(xiàn)框達(dá)到新的平衡。則在此過(guò)程中線(xiàn)框位移的大小x及方向是()ax，方向向上 bx，方向向下cx，方向向上 dx，方向向下b線(xiàn)框在磁場(chǎng)中受重力、安培力、彈簧彈力處于平衡狀態(tài)，安培力為fnbil，且開(kāi)始時(shí)方向向上，改變磁場(chǎng)方向后安培力方向向下，大小不變。設(shè)在磁場(chǎng)反向之前彈簧的伸長(zhǎng)量為x，則磁場(chǎng)反向之后彈簧的伸長(zhǎng)量為(xx)，由平衡條件知kxnbilmg及k(xx)nbilmg，聯(lián)立解得x，且線(xiàn)框向下移動(dòng)，b對(duì)。4如圖所示，u形平行金屬導(dǎo)軌與水平面

22、成37角，金屬桿ab橫跨放在導(dǎo)軌上，其有效長(zhǎng)度為0.5 m，質(zhì)量為0.2 kg，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1。空間存在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2 t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。要使ab桿在導(dǎo)軌上保持靜止，則ab中的電流大小應(yīng)在什么范圍？(設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)解析先畫(huà)出金屬桿受力的側(cè)面圖，由于安培力的大小與電流有關(guān)，因此改變電流的大小，可以改變安培力的大小，也可以使導(dǎo)線(xiàn)所受的摩擦力方向發(fā)生變化。由平衡條件可知，當(dāng)電流較小時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)所受的摩擦力方向沿斜面向上，如圖甲所示。甲乙則mgsin (mgcos fsin )fcos 又fbi1l，得i11

23、.21 a當(dāng)電流較大時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)所受的摩擦力方向沿斜面向下，如圖乙所示。則mgsin (mgcos fsin )fcos 又fbi2l，i21.84 a所以1.21 ai1.84 a。答案1.21 ai1.84 a 安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判斷方法1判定導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的基本思路判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁感線(xiàn)分布情況，然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況，進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向。2五種常用判定方法電流元法分割為電流元安培力方向整段導(dǎo)體所受合力方向運(yùn)動(dòng)方向特殊位置法在特殊位置安培力方向運(yùn)動(dòng)方向等效法環(huán)形電流小磁針，通電螺線(xiàn)管條形磁鐵結(jié)論

24、法同向電流互相吸引，異向電流互相排斥；兩不平行的直線(xiàn)電流相互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢(shì)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的問(wèn)題，可先分析電流在磁體磁場(chǎng)中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場(chǎng)的作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向典例示法(一題多法)一個(gè)可以自由運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)圈l1和一個(gè)固定的線(xiàn)圈l2互相絕緣垂直放置，且兩個(gè)線(xiàn)圈的圓心重合，如圖所示。當(dāng)兩線(xiàn)圈中通以圖示方向的電流時(shí)，從左向右看，線(xiàn)圈l1將()a不動(dòng)b順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)c逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)d在紙面內(nèi)平動(dòng)b方法一(電流元法)把線(xiàn)圈l1沿水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸分成上下兩部分，每一部分又可以看成無(wú)數(shù)段直線(xiàn)電流元，電流

25、元處在l2產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，根據(jù)安培定則可知各電流元所在處的磁場(chǎng)方向向上，由左手定則可得，上半部分電流元所受安培力均指向紙外，下半部分電流元所受安培力均指向紙內(nèi)，因此從左向右看線(xiàn)圈l1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。方法二(等效法)把線(xiàn)圈l1等效為小磁針，該小磁針剛好處于環(huán)形電流i2的中心，小磁針的n極應(yīng)指向該點(diǎn)環(huán)形電流i2的磁場(chǎng)方向，由安培定則知i2產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在其中心處豎直向上，而l1等效成小磁針后，轉(zhuǎn)動(dòng)前，n極指向紙內(nèi)，因此小磁針的n極應(yīng)由指向紙內(nèi)轉(zhuǎn)為向上，所以從左向右看，線(xiàn)圈l1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。方法三(結(jié)論法)環(huán)形電流i1、i2之間不平行，則必有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到兩環(huán)形電流同向平行為止。據(jù)此可得，從左向右看，線(xiàn)圈l1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。判斷磁場(chǎng)中導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的兩點(diǎn)注意(1)應(yīng)用左手定則判定安培力方向時(shí)，磁感線(xiàn)穿入手心，大拇指一定要與磁感線(xiàn)方向垂直，四指與電流方向一致但不一定與磁感線(xiàn)方向垂