新版高考物理一輪復(fù)習(xí)微專題系列之熱點(diǎn)專題突破專題48磁場(chǎng)疊加問題與安培力問題學(xué)案.doc

1、突破48磁場(chǎng)疊加問題與安培力問題一、安培定則的應(yīng)用與磁場(chǎng)疊加1 .電流周圍的磁場(chǎng)(安培定則)電流磁場(chǎng)特征安培定則圖示直線電流無磁極、非勻強(qiáng)且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)越弱通電螺線管與條形磁鐵磁場(chǎng)相似，管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且磁場(chǎng)最強(qiáng)，管外為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)形電流環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)越弱立體圖橫截面圖縱截面圖安培定則2 .磁場(chǎng)的疊加空間中的磁場(chǎng)通常會(huì)是幾個(gè)磁場(chǎng)的疊加，磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，可以通過平行四邊形定則進(jìn)行計(jì)算或判斷，通?？碱}中出現(xiàn)的磁場(chǎng)不是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，這類考題的解法如下：(1)確定磁場(chǎng)場(chǎng)源(2)定位空間中需要求解磁場(chǎng)的點(diǎn)，利用安培定則判斷各個(gè)場(chǎng)源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生磁場(chǎng)的大小和方向(3)應(yīng)用

2、平行四邊形定則進(jìn)行合成【典例1】兩根長直漆包線交叉放置并分別通以如圖所示的電流I,那么兩電流的磁場(chǎng)在導(dǎo)線平面內(nèi)方向一致的是（）A.區(qū)域1、2B.區(qū)域3、4C.區(qū)域1、3D.區(qū)域2、4答案C解析 根據(jù)安培定則判斷，兩電流的磁場(chǎng)在導(dǎo)線平面內(nèi)方向一致的是區(qū)域1、3,故C正確?！镜淅?】 如圖所示，兩根相互平行的長直導(dǎo)線過紙面上的M N兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流. a、Q b在M N的連線上，O為MNB勺中點(diǎn)，c、d位于MN的中垂線上，且 a、b、c、 d到 O點(diǎn)的距離均相等.關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場(chǎng)，下列說法正確的是A.O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B. a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小

3、相等，方向相反C. c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同D. a、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同答案 C解析 根據(jù)安培定貝隹新磁場(chǎng)方向，再結(jié)合矢量的合成知識(shí)求解.根據(jù)安培定則判斷：兩直線電流在。 點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向均垂直于MN向下，。點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，故人選項(xiàng)錯(cuò)誤j a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 大小相等k方向相同，故H餞嗔錯(cuò)誤:根據(jù)對(duì)壽性，人d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同,JJC 選項(xiàng)正確寧a、仃兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同故D選項(xiàng)錯(cuò)誤.【跟蹤短訓(xùn)】1 .（多選）（教科教材原題）如圖為通電螺線管。 A為螺線管外一點(diǎn)， R C兩點(diǎn)在螺線管的垂直平分線上，則下列說法正確的是 （）A.磁感線最

4、密處為 A處，最疏處為 B處B.磁感線最密處為 B處，最疏處為 C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極都指向右方答案BC解析 根據(jù)通電螺線管的磁感線分布情況可知，A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)安培定則判斷，A處、B處磁場(chǎng)方向向左，C處磁場(chǎng)方向向右，由小磁針 N極指向磁場(chǎng)方向可知， C正確，D錯(cuò)誤。2 .兩根長直導(dǎo)線a、b平行放置，如圖8-1-1所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖，圖中O點(diǎn)為兩根導(dǎo)線連線ab的中點(diǎn)，M N為ab的中垂線上的兩點(diǎn)且與 a、b等距，兩導(dǎo)線中通有等大、同向的恒定電流，已知直 線電流在某點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小跟該點(diǎn)到通電導(dǎo)線的距離r成反比，則下列說法中正

5、確的是（）.aQlI I V o N （Ip心I IA. M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同B. M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反C.在線段MNLk各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都不可能為零D.若在N點(diǎn)放一小磁針，靜止時(shí)其北極沿 NO由N點(diǎn)指向O點(diǎn)答案 Br解析 由安培定則、通電直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)特點(diǎn)及矢量的合成如Ev垂直MV向下,“垂直向上，且 而。點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為o=0j B對(duì)，X、C錯(cuò):若在意點(diǎn)放一小磁針，醺止時(shí)其北極垂直向 .3 .四根相互平行的通電長直導(dǎo)線a、b、c、d電流均為I ,如圖所示放在正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，每根通電直導(dǎo)線單獨(dú)存在時(shí)，四邊形中心O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都是 B,則四根通電導(dǎo)

6、線同時(shí)存在時(shí) O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 的大小和方向?yàn)椋ǎ〢. 2B,方向向左B. 2卜B,方向向下C. 2B,方向向右D. 2B,方向向上【答案】A【解析】根據(jù)安培定則判斷得知：四根導(dǎo)線在。點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向分別為：之導(dǎo)2妒生的B 方向師 大小為電七導(dǎo)線的R方向g 大小為Bg同理，b導(dǎo)線產(chǎn)生的b方向以 大小為B, d導(dǎo)線 產(chǎn)生的B方向大小為B,則根據(jù)平行四邊形定則進(jìn)行合成可知，所以四根導(dǎo)線同時(shí)存在時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng) 度大小為2班民方向水平向左口頡選A。4 .三條在同一平面(紙面)內(nèi)的長直絕緣導(dǎo)線組成一等邊三角形，在導(dǎo)線中通過的電流均為I ,方向如圖81 3所示.a、b和c三點(diǎn)分別位于三角形的三個(gè)頂角

7、的平分線上，且到相應(yīng)頂點(diǎn)的距離相等.將a、b和c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別記為 B、R和B3,下列說法正確的是( ).A. Bi=RBB. Bi=B2=RC. a和b處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，c處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里D. a處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，b和c處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里答案 AC解析本題考查磁場(chǎng)的疊加，由于通過三條導(dǎo)線的電流大小相等，結(jié)合右手定則可判斷出三條導(dǎo)線在a、b處產(chǎn)生的合磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直紙面向外，在c處垂直紙面向里，且 Bi=B2I 2； a、b、c、d為導(dǎo)線某3 .如圖，兩根相互平行的長直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流一橫截面所在平面內(nèi)的四點(diǎn)且a、b、c與兩導(dǎo)線共面；b點(diǎn)在兩導(dǎo)線之

8、間，b、d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的點(diǎn)是 （）.h hA. a點(diǎn)B. b點(diǎn)C. c點(diǎn)D. d點(diǎn)答案 C一 解析 由于上切*且寓導(dǎo)線越遠(yuǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)越弱,在。點(diǎn)不產(chǎn)生的磁場(chǎng)比產(chǎn)生的磁場(chǎng)要強(qiáng)，A錯(cuò)， 同理，C對(duì)力與否在2點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同，合成后不可能為零，B錯(cuò),d點(diǎn)兩電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)5】、星 不共線，合磁場(chǎng)不可能第D錯(cuò).4 .如圖所示，平行長直導(dǎo)線 1、2通過相反方向的電流，電流大小相等.a、b兩點(diǎn)關(guān)于導(dǎo)線1對(duì)稱，b、c兩點(diǎn)關(guān)于導(dǎo)線2對(duì)稱，且ab=bc,則關(guān)于a、b、c三點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的說法中正確的是（）.1 2O- - - - - - HD- - - J - - - -O

9、 a b cI IA.三點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同B. b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大C. a、c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同，方向相反D. a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大答案 B解析 直接畫出導(dǎo)線1、2在a、b、c三點(diǎn)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，同向相加，反向相減，易知B正確.a、c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的大小和方向均相同，但要小于 b點(diǎn)，故A C、D均錯(cuò).5 .圖中反 反，為三根與紙面重直的固定長直導(dǎo)線，其截面位于等邊三角形的三個(gè)項(xiàng)點(diǎn)上，尻沿水平方向，導(dǎo)線中均通有大小相等的電流，方向如圖所示，。點(diǎn)為三角形的中心。（。到三個(gè)頂點(diǎn)的距離相等），則（ ）A. 0點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B.0點(diǎn)的磁場(chǎng)方向垂直0右向下C.導(dǎo)線口受到的安培力方向豎直

10、向上D.導(dǎo)線以受到的安培力方向沿 位連線方向指向【答案】B【解析】皿根據(jù)右手螺旋定則n電流總在口產(chǎn)生的磁場(chǎng)平行于加向左，&電流在。產(chǎn)生的磁場(chǎng)平行 做指向右下方J電流口在產(chǎn)生的磁場(chǎng)平行而指向左下方! 由于三導(dǎo)線電流相同，到0點(diǎn)的距離相同， 根據(jù)平行四邊形定則,則。點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)的方向垂直供向下，故與錯(cuò)誤，方正確$皿用魏左手定則，結(jié)合矢量含成;去則,導(dǎo)線口受到的安培力方向水平向左？而導(dǎo)線3受到的安培力 方向平行于函科向左上方J故U。錯(cuò)誤i故選B。6 .如圖所示，三根通電長直導(dǎo)線 P、Q R互相平行且通過正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，三條導(dǎo)線中通入的電 流大小相等，方向垂直紙面向里。則通電導(dǎo)線R受到的磁場(chǎng)力的方向是

11、（）A.垂直R指向y軸負(fù)方向B.垂直R,指向y軸正方向C.垂直R,指向x軸正方向D.垂直R指向x軸負(fù)方向答案A解析根據(jù)安培定則和平行四邊形定則可確定R處磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向右，如圖所示,再根據(jù)左手定則可確定 R受磁場(chǎng)力方向垂直 R指向y軸負(fù)方向，故 A正確。7 .如圖所示，M、&和卜是以初育為直徑的半圓弧上的三點(diǎn)，口為半圓弧的圓心，在。點(diǎn)存在的垂直紙面向里運(yùn)動(dòng)的勻速電子束 川* = 60。,在&九冗處各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的 恒定電流，方向如圖所示，這時(shí)。點(diǎn)的電子受到的洛倫茲力大小為 Fi.若將M處長直導(dǎo)線移至P處，則口點(diǎn)的電子受到的洛倫茲力大小為 工那么 %與%之比

12、為（）, FA. B.C.t D.【答案】B【解析】依題意，每根導(dǎo)線使在o點(diǎn)的電子受到的洛倫茲力大小為Fi/21依據(jù)洛倫It力公式F=Bqv則每根導(dǎo)線在。點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為：B1=詈工守則當(dāng)M稼至P點(diǎn)時(shí),。點(diǎn)合磁感強(qiáng)度大小為：坳=2B 產(chǎn)則。點(diǎn)的電子受到的洛倫茲力大小為:F2=Bzqv= ；那么F2與Fl之比為二,故ACD音誤，B正確。故選：B.8 .如圖所示，光滑的平行導(dǎo)軌與電源連接后，與水平方向成0角傾斜放置，導(dǎo)軌上另放一個(gè)質(zhì)量為m的金屬導(dǎo)體棒。當(dāng)開關(guān)閉合后，在棒所在區(qū)域內(nèi)加一個(gè)合適的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，可以使導(dǎo)體棒靜止平衡，圖中分別加了不同方向的磁場(chǎng)，其中不可能平衡的是（）【答案】B【解析】Z由

13、左手定疑何如A圖中導(dǎo)線所受安培力沿斜面向上，因此當(dāng)安培力大小與重力沿斜面向 下分力相等時(shí)，導(dǎo)體棒艮呵處于平衡狀態(tài)，故客正確i鳳圖中導(dǎo)體所受安培力垂線箱面斜向上,沒有力和 重力沿斜面向下分力平衡，故一定不能平衡，散B錯(cuò)誤；C圖中安培力水平向右，這樣安場(chǎng)力有沿斜面向 上的分力可能與重力沿斜面向下分力平衡，導(dǎo)體棒即可處于平衡狀態(tài),故C正確D、圖中安培力豎直同上， 當(dāng)安培力等于重力時(shí)，導(dǎo)體棒即可處于平衡狀態(tài)，故D正確；本題選不能平衡的，故選B*9 .如圖所示，兩根光滑金屬導(dǎo)軌平行放置，導(dǎo)軌所在平面與水平面間的夾角為值整個(gè)裝置處于沿豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 質(zhì)量為m的金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，當(dāng)桿中通有從 a

14、到b的恒定電流I時(shí)，金屬桿ab 剛好靜止則：1)A.磁場(chǎng)方向豎直向下B.磁場(chǎng)方向豎直向上C. ab所受支持力的大小為 mgcg。 d.ab所受安培力的大小為 mgcO【答案】B【解析】A、如果磁場(chǎng)方向豎直向下，由左手定則可知，安培力水平向左，金屬桿所受合力不可能為零,金屬桿不可能靜止，故 A錯(cuò)誤；日磁場(chǎng)方向豎直向上，由左手定則可知，金屬桿所受安培力水平向右，金屬桿所受合力可能為零，金屬桿可以靜止，故 B正確；C磁場(chǎng)方向豎直向上，對(duì)金屬桿進(jìn)行受力分析，金屬桿受力如圖所示，ms由平衡條條件得，前+,故C錯(cuò)誤;D.由平衡條條件得，BIL=mgtan。，故 D錯(cuò)誤。故選：B.10 .如圖所示，條形磁鐵

15、平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直,現(xiàn)給導(dǎo)線中通以垂直于紙面向外的電流，則下列說法正確的是B.磁鐵對(duì)桌面的壓力增大C.磁鐵對(duì)桌面的壓力不變D.以上說法都不對(duì)答案 A解析 本題直接再斷i電導(dǎo)線對(duì)磁鐵的作用力不是很方便，可以次淵1斷碳鐵對(duì)通電導(dǎo)線的作用力的方 向,由左手定則可判斷出通電導(dǎo)線受到磁鐵豎直向下的安培力作用，由牛頓第三定律可知,通電導(dǎo)線對(duì)磁 鐵有豎直向上的反作用力.對(duì)布鐵受力分析,易知磁鐵對(duì)桌面的壓力減小.11 .如圖81 16所示，在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn) a、b、c處各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線 中均通有大小相等的恒定電流，方向垂直紙面向里.過c點(diǎn)的

16、導(dǎo)線所受安培力的方向是 （）.電 十周A.與ab邊平行，豎直向上B.與ab邊平行，豎直向下C.與ab邊垂直，指向左邊D.與ab邊垂直，指向右邊答案 C解析 先利用安培定則把導(dǎo)線 a、b在c處所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向標(biāo)出來，再合成，可知c處的磁場(chǎng)方向豎直向下，再利用左手定則可知c處導(dǎo)線所受安培力方向水平向左，C正確.12 .如圖所示，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣斜面上，導(dǎo)軌間距為L,勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧上端固定，下端與水平直導(dǎo)體棒 ab相連，彈簧與導(dǎo)軌平面平行并與ab垂直，直導(dǎo)體棒垂直跨接在兩導(dǎo)軌上，空間存在垂直導(dǎo)軌平面斜向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng).閉合開關(guān)KB,導(dǎo)體棒中的電流為I ,導(dǎo)體棒平衡時(shí)，彈簧伸長量為X

17、1；調(diào)轉(zhuǎn)圖中電源極性使棒中電流反向，導(dǎo)體棒中電流仍為I,導(dǎo)體棒平衡時(shí)彈簧伸長量為X2.忽略回路中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為（）.k,、B. IL(X2 X1)“ k，、A.1L(X1+ X2)C.2IL( x2+ xi)D.21( x2 xi)答案 D解析由平衡條件，mgin a=kxi+BIL,調(diào)轉(zhuǎn)題圖中電源極性使棒中電流反向，由平衡條件，mgina + BIL = kx2,聯(lián)立解得 B= 2L( X2 xi) .13 .我國在電磁軌道炮領(lǐng)域的研究走在世界的前列.如圖所示為電磁軌道炮原理示意圖，圖中虛線表示電流方向，下列說法錯(cuò)誤的是()A.如果電流方向如圖中所示，則該電流在兩軌道

18、間產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向上B.電流大小一定時(shí)，兩導(dǎo)軌距離越近，導(dǎo)軌之間的磁場(chǎng)越強(qiáng)C.如果電流反向，炮彈所受安培力也會(huì)反向，炮彈將無法發(fā)射出去D.要提高炮彈的發(fā)射速度，導(dǎo)軌間距越小越好【答案】CD【解析】如果電3S方向如國中所示，根據(jù)右手定貝同知，該電流在兩軌道間產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向粵直向上, 選項(xiàng)A正確3根據(jù)磁場(chǎng)噩加原理可知，當(dāng)電流大小一定時(shí).兩導(dǎo)軌距離越近,導(dǎo)軌之間的磁場(chǎng)越強(qiáng)，選項(xiàng) B正碉歹根據(jù)左手定則,如果電流反向，磁場(chǎng)反向，炮彈所受安培力方向不變，炮彈仍能發(fā)射出去,故C 錯(cuò)詞 要提高炮彈的發(fā)射速度，說明受到的安培力越大，根據(jù)F=BIL可知導(dǎo)軌間距越大越好，敵D錯(cuò)曲此題選項(xiàng)錯(cuò)誤的選項(xiàng)，故選CQ14 .如圖，一長為10 cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中；磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1 T,方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣。金屬棒通過開關(guān)與一電動(dòng)勢(shì)為12 V的電池相連，電路總電阻為 2 Qo已知開關(guān)斷開時(shí)兩彈簧的伸長量為0.5 cm ;閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時(shí)相比均改變了0.3 cm=重力加速度大小取 10 m/s2。判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量。答案：安培力的方向豎直向