高考物理母題解讀（九）磁場母題3磁場對電流的作用

1、高考母題解讀高考題千變?nèi)f化，但萬變不離其宗。千變?nèi)f化的新穎高考題都可以看作是由母題衍生而來。研究高考母題，掌握母題解法規(guī)律，使學(xué)生觸類旁通，舉一反三，可使學(xué)生從題海中跳出來，輕松備考，事半功倍。母題3、磁場對電流的作用【解法歸納】磁場對電流的作用叫做安培力，安培力大小F=BILsin，式中是電流與磁場方向的夾角，L為導(dǎo)線的有效長度。閉合通電線圈在勻強(qiáng)磁場中所受的安培力的矢量和為零。兩平行直導(dǎo)線通有同向電流時相互吸引，通有反向電流時相互排斥。兩平行通電直導(dǎo)線之間的作用力大小正比于電流大小。對于放在磁場中的通電導(dǎo)線，分析受力時要考慮它受到的安培力。若通電導(dǎo)線在安培力和其他力作用下處于平衡狀態(tài)，則利

2、用平衡條件列方程解之；典例：(2012·天津理綜)如圖所示，金屬棒MN兩端由等長的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，棒中通一由M向N的電流，平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為。如果僅改變下列某一個條件，角的相應(yīng)變化情況是A 棒中電流變大，角變大B 兩懸線等長變短，角變小C 金屬棒質(zhì)量變大，角變大D 磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，角變小【針對訓(xùn)練題精選解析】1. （2012·海南物理）圖中裝置可演示磁場對通電導(dǎo)線的作用。電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌，L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬桿。當(dāng)電磁鐵線圈兩端a、b，導(dǎo)軌兩端e、f，分別接到兩個不同的直流電源上時，L便

3、在導(dǎo)軌上滑動。下列說法正確的是若a接正極，b接負(fù)極，e接正極，f接負(fù)極，則L向右滑動A 若a接正極，b接負(fù)極，e接負(fù)極，f接正極，則L向右滑動B 若a接負(fù)極，b接正極，e接正極，f接負(fù)極，則L向左滑動C 若a接負(fù)極，b接正極，e接負(fù)極，f接正極，則L向左滑動【答案】：BD【解析】：若a接正極，b接負(fù)極，根2（2010上海物理）如圖，長為2l的直導(dǎo)線折成邊長相等，夾角為60°的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強(qiáng)度為I的電流時，該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為B60O× × × × × &#

4、215; × × × × × ×× × × × × ×× × × × × ×× × × × × ×A0 B0.5BI l CBI l D2 BI l 【解析】V形通電導(dǎo)線的有效長度為2lsin30°=l，所以該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為BIl，選項(xiàng)C正確。【答案】C【點(diǎn)評】安培力公式中的L為通電導(dǎo)線的有效長度，彎折形通電導(dǎo)線的有效長度等于導(dǎo)線兩

5、端點(diǎn)連線的長度。4（2009年全國卷）如圖，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，且與磁場方向（垂直于紙面向里）垂直。線段ab、bc和cd的長度均為L，且abc=bcd=135°。流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示。導(dǎo)線段abcd所受到的磁場的作用力的合力方向沿紙面向上，大小為(+1)IBL 方向沿紙面向上，大小為(-1)IBL 方向沿紙面向下，大小為(+1)IBL 方向沿紙面向下，大小為(-1)IBL 【解析】該導(dǎo)線可以用a和d之間的直導(dǎo)線長為(+1) L來等效代替,根據(jù)F=IBL，可知導(dǎo)線段abcd所受到的磁場的作用力的合力大小為(+1)IBL，根據(jù)左手定則磁場

6、作用力的方向沿紙面向上，選項(xiàng).A正確?！敬鸢浮緼水銀直銅棒磁鐵絕緣支架導(dǎo)體柱SO圖7【點(diǎn)評】此題也可分段計(jì)算各段所受的安培力，然后進(jìn)行矢量合成得到導(dǎo)線段abcd所受到的磁場的作用力的合力。5（2012北京石景山期末）法拉第曾做過如下的實(shí)驗(yàn)：在玻璃杯側(cè)面底部裝一導(dǎo)體柱并通過導(dǎo)線與電源負(fù)極相連，直立的細(xì)圓柱形磁鐵棒下端固定在玻璃杯底部的中心，往杯內(nèi)加入水銀。在玻璃杯的正上方O點(diǎn)吊一可自由轉(zhuǎn)動的直銅棒，銅棒的上端與電源的正極相接，下端浸入玻璃杯的水銀中。由于水銀的密度比銅大，銅棒靜止時處于傾斜狀態(tài)，如圖7所示。這樣，可動銅棒、水銀、導(dǎo)體柱和電源就構(gòu)成了一個回路。閉合開關(guān)S，可觀察到的現(xiàn)象是 A與閉合

7、S前相比，銅棒與豎直方向的夾角不變且仍靜止B與閉合S前相比，銅棒與豎直方向的夾角會增大但仍可靜止C與閉合S前相比，銅棒與豎直方向的夾角會減小但仍可靜止D銅棒會以磁鐵棒為軸轉(zhuǎn)動7(2012年3月陜西渭南市質(zhì)檢)如圖1所示，長方形線框abcd通有電流I，放在直線電流I'附近，以下關(guān)于線框四個邊受到安培力的說法正確的是A線框只有兩個邊受力，合力向左B線框只有兩個邊受力，合力向右C線框四個邊都受力，合力向左D線框四個邊都受力，合力向右7.答案：C解析：利用左手定則可判斷出線框四個邊都受力，由于左側(cè)邊所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，所以合力向左，選項(xiàng)C正確。8（2012年2月福建晉江四校第二次聯(lián)考）如圖所

8、示，長為L的通電直導(dǎo)體棒放在光滑水平絕緣軌道上，勁度系數(shù)為k的水平輕彈簧一端固定，另一端拴在棒的中點(diǎn)，且與棒垂直，整個裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，彈簧伸長x，棒處于靜止?fàn)顟B(tài)則 （ ） A導(dǎo)體棒中的電流方向從b流向aB導(dǎo)體棒中的電流大小為C若只將磁場方向緩慢順時針轉(zhuǎn)過一小角度，x變大D若只將磁場方向緩慢逆時針轉(zhuǎn)過一小角度，x變大10（江西省重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體2012屆高三第二次聯(lián)考）如圖所示，一個半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)與一個軸向?qū)ΨQ的發(fā)散磁場處處正交，環(huán)上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相等，方向均與環(huán)面軸線方向成角（環(huán)面軸線為豎直方向）。若導(dǎo)線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，則下列說法正確的

9、是（ ）A導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢 B導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上C導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIR D導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRsin10.答案：ABD解析：若導(dǎo)線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，由左手定則可得導(dǎo)線環(huán)上各小段所受安培力斜向內(nèi)，導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢，導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上，導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRsin，選項(xiàng)ABD正確C錯誤。11(2011上海物理第18題)如圖3，質(zhì)量為m、長為L的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O，并處于勻強(qiáng)磁場中。當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x正方向的電流I，且導(dǎo)線保持靜止時，懸線與豎直方向夾角為。則磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和大小可能為(A) z正向，tan (B) y正向，