2023高考物理一輪總復(fù)習(xí)第八章磁場(chǎng)第23講磁場(chǎng)安培力課時(shí)達(dá)標(biāo)

PAGEPAGE2第23講磁場(chǎng)安培力[解密考綱]主要考查參考系、質(zhì)點(diǎn)、位移、速度和加速度等概念，通過比擬路程與位移、瞬時(shí)速度和平均速度把握概念實(shí)質(zhì)．1．如下圖是磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線，那么(B)A．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba>BbB．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba<BbC．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大D．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小解析：根據(jù)磁感線的疏密程度可以判斷出a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba<Bb，即B項(xiàng)正確；同一通電導(dǎo)線放在a處受力的情況大小不一定，因?yàn)榉湃霑r(shí)的位置(即放入時(shí)與磁感線的方向)不確定，那么其受安培力的大小就不一定．2．地磁場(chǎng)的水平分量為B，利用這一值可以測(cè)定某一弱磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，如下圖為測(cè)定通電線圈中央一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)方法：①先將未通電線圈平面固定于南北方向豎直平面內(nèi)，中央放一枚小磁針，N極指向北方；②給線圈通電，此時(shí)小磁針N極指北偏東θ角后靜止，由此可以確定線圈中電流方向(由東向西看)與線圈中央的合磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為(C)A．順時(shí)針；eq\f(B,cosθ) B．順時(shí)針：eq\f(B,sinθ)C．逆時(shí)針：eq\f(B,cosθ) D．逆時(shí)針eq\f(B,sinθ)解析：通電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向東，由安培定那么可知電流沿逆時(shí)針方向(由東向西看)；磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量，根據(jù)其疊加原理可得B＝B′cosθ(B′為合磁感應(yīng)強(qiáng)度)，所以B′＝eq\f(B,cosθ).3．(2022·天津模擬)如下圖，一個(gè)邊長(zhǎng)l、三邊電阻相同的正三角形金屬框放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．假設(shè)通以圖示方向的電流(從A點(diǎn)流入，從C點(diǎn)流出)，電流為I，那么金屬框受到的磁場(chǎng)力為(B)A．0 B．IlBC．eq\f(4,3)IlB D．2IlB解析：可以把正三角形金屬框看作兩根導(dǎo)線并聯(lián)，且兩根導(dǎo)線中的總電流等于I，由安培力公式可知，金屬框受到的磁場(chǎng)力為IlB，選項(xiàng)B正確．4．圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長(zhǎng)直導(dǎo)線，其橫截面位于正方形的4個(gè)頂點(diǎn)上，導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如下圖，一帶正電的粒子從正方形中心O點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動(dòng)，它所受洛倫茲力的方向是(B)A．向上 B．向下C．向左 D．向右解析：根據(jù)右手螺旋定那么，可判斷a、b、c、d四根導(dǎo)線中的電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向如下圖，a、b、c、d四根導(dǎo)線上電流大小相同，故O點(diǎn)的合磁場(chǎng)方向向左．根據(jù)左手定那么，可判斷該粒子所受洛倫茲力方向向下，故B正確．5．(多項(xiàng)選擇)圖中裝置可演示磁場(chǎng)對(duì)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(gè)不同的直流電源上時(shí)，L便在導(dǎo)軌上滑動(dòng)．以下說法正確的選項(xiàng)是(BD)A．假設(shè)a接正極，b接負(fù)極，e接正極，f接負(fù)極，那么L向右滑動(dòng)B．假設(shè)a接正極，b接負(fù)極，e接負(fù)極，f接正極，那么L向右滑動(dòng)C．假設(shè)a接負(fù)極，b接正極，e接正極，f接負(fù)極，那么L向左滑動(dòng)D．假設(shè)a接負(fù)極，b接正極，e接負(fù)極，f接正極，那么L向左滑動(dòng)解析：假設(shè)a接正極，b接負(fù)極，那么電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向上．假設(shè)e接正極，f接負(fù)極，由左手定那么可判斷金屬桿所受安培力方向向左，故向左滑動(dòng)；假設(shè)e接負(fù)極，f接正極，那么L向右滑動(dòng)，A錯(cuò)誤，B正確．假設(shè)a接負(fù)極，b接正極，那么電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向下．假設(shè)e接正極，f接負(fù)極，那么L向右滑動(dòng)，C錯(cuò)誤，D正確．6．(多項(xiàng)選擇)如下圖，質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)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(chǎng)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(shí)，懸線與豎直方向夾角為θ.那么磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和大小可能為(BC)A．z正向，eq\f(mg,IL)tanθB．y正向，eq\f(mg,IL)C．z負(fù)向，eq\f(mg,IL)tanθD．沿懸線向上，eq\f(mg,IL)sinθ解析：受力平面圖如圖，對(duì)于A選項(xiàng)，安培力水平向內(nèi)，三個(gè)合力不可能為零，A項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)于B選項(xiàng)，安培力豎直向上，當(dāng)安培力BIL＝mg時(shí)，可以平衡，此時(shí)B＝eq\f(mg,IL)，B項(xiàng)正確；對(duì)于C選項(xiàng)，安培力水平向外，三力平衡時(shí)安培力BIL＝mgtanθ，此時(shí)B＝eq\f(mg,IL)tanθ，C項(xiàng)正確；對(duì)于D選項(xiàng)，安培力垂直于懸線的方向向內(nèi)，三力不可能平衡，D項(xiàng)錯(cuò)誤．7．(2022·汕頭高三年級(jí)模擬)圖甲是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)示意圖，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻輻向分布的，線圈中a、b兩條導(dǎo)線的長(zhǎng)均為l，通有方向如圖乙所示的電流I，兩條導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B．那么(D)A．該磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)B．線圈平面總與磁場(chǎng)方向垂直C．線圈將沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)D．a(chǎn)、b導(dǎo)線受到的安培力的大小總為IlB解析：該磁場(chǎng)是均勻輻向分布的，不是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在圖示位置，a、b導(dǎo)線受到的安培力方向分別為向上、向下，大小均為IlB，合力為2BIl，線圈將沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確．8．通電長(zhǎng)直導(dǎo)線周圍某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝keq\f(I,r)，即磁感應(yīng)強(qiáng)度B與導(dǎo)線中的電流I成正比、與該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離r成反比．如下圖，兩根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線相距為R，通以大小、方向均相同的電流．規(guī)定磁場(chǎng)方向垂直紙面向里為正，在0～R區(qū)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨r變化的圖線可能是(C)解析：根據(jù)安培定那么可知兩根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線上的電流在兩根導(dǎo)線間產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向相反，又由B＝keq\f(I,r)可知，在其連線的中點(diǎn)即r＝eq\f(R,2)處，兩根導(dǎo)線中的電流產(chǎn)生的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；在0～eq\f(R,2)范圍內(nèi)，左邊導(dǎo)線中的電流產(chǎn)生的垂直紙面向里的磁場(chǎng)要強(qiáng)于右邊導(dǎo)線中的電流產(chǎn)生的垂直紙面向外的磁場(chǎng)，那么合場(chǎng)強(qiáng)的方向垂直紙面向里，為正值，同理靠近右邊導(dǎo)線處，合磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，為負(fù)值，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．9．分別置于a、b兩處的長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直紙面放置，通有大小相等的恒定電流，方向如下圖，a、b、c、d在一條直線上，且ac＝cb＝bd.c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1，d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2.假設(shè)將b處導(dǎo)線的電流切斷，那么(A)A．c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)閑q\f(1,2)B1，d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)閑q\f(1,2)B1－B2B．c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)閑q\f(1,2)B1，d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)閑q\f(1,2)B2－B1C．c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)锽1－B2，d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)閑q\f(1,2)B1－B2D．c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)锽1－B2，d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)閑q\f(1,2)B2－B1解析：c點(diǎn)的磁場(chǎng)是分別置于a、b兩處的長(zhǎng)直導(dǎo)線中的電流產(chǎn)生的．由安培定那么可知分別置于a、b兩處的長(zhǎng)直導(dǎo)線在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為eq\f(B1,2).由對(duì)稱性可知，b處的長(zhǎng)直導(dǎo)線在d點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(B1,2)，方向向下．a(chǎn)處的長(zhǎng)直導(dǎo)線在d點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(B1,2)－B2.假設(shè)將b處導(dǎo)線的電流切斷，那么c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)閑q\f(1,2)B1，d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)閑q\f(1,2)B1－B2，選項(xiàng)A正確．10．如下圖，固定不動(dòng)的絕緣直導(dǎo)線mn和可以自由移動(dòng)的矩形線框abcd位于同一平面內(nèi)，mn與ad、bc邊平行且離ad邊較近．當(dāng)導(dǎo)線mn中通以方向向上的電流，線框中通以順時(shí)針方向的電流時(shí)，線框的運(yùn)動(dòng)情況是(B)A．向左運(yùn)動(dòng) B．向右運(yùn)動(dòng)C．以mn為軸轉(zhuǎn)動(dòng) D．靜止不動(dòng)解析：以mn為研究對(duì)象．線框內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，由左手定那么知導(dǎo)線mn受向左的安培力，由牛頓第三定律可知線框受到向右的作用力．故線框向右運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確．11．質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)體棒放置于四分之一光滑圓弧軌道上，整個(gè)裝置處于豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，直導(dǎo)體棒中通有恒定電流，平衡時(shí)導(dǎo)體棒與圓弧圓心的連線與豎直方向成60°角，其截面圖如下圖．那么以下關(guān)于導(dǎo)體棒中的電流分析正確的選項(xiàng)是(C)A．導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向外，大小為eq\f(\r(3)mg,3BL)B．導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向外，大小為eq\f(\r(3)mg,BL)C．導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向里，大小為eq\f(\r(3)mg,BL)D．導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向里，大小為eq\f(\r(3)mg,3BL)解析：導(dǎo)體棒受到豎直向下的重力、斜向上的彈力，要使導(dǎo)體棒平衡，應(yīng)受水平向右的安培力，重力和安培力的合力大小與彈力大小相等、方向相反，由平衡條件有tan60°eq\f(BIL,mg)＝eq\r(3)，得導(dǎo)體棒中電流I＝eq\f(\r(3)mg,BL)，再由左手定那么可知，導(dǎo)體棒中電流的方向應(yīng)垂直紙面向里，故只有選項(xiàng)C正確．12．(多項(xiàng)選擇)如下圖，一個(gè)半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)與一個(gè)軸向?qū)ΨQ的發(fā)散磁場(chǎng)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θ角(環(huán)面軸線為豎直方向)．假設(shè)導(dǎo)電圓環(huán)上通有如下圖的恒定電流I，那么以下說法正確的選項(xiàng)是(ABD)A．導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢(shì)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2BIRD．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsinθ解析：假設(shè)導(dǎo)電圓環(huán)上通有如題圖所示的恒定電流I，由左手定那么可得導(dǎo)電圓環(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(shì)，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2πBIRsinθ，選項(xiàng)A、B、D正確．13．水平面上有U形導(dǎo)軌NMPQ，MN和PQ之間的寬度為L(zhǎng)，M和P之間接入電源，現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌擱一根質(zhì)量為m的金屬棒ab，棒與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ(滑動(dòng)摩擦力略小于最大靜摩擦力)，通過棒的電流為I，并加一個(gè)