高考物理一輪復(fù)習(xí) 第8章第1講 磁場的描述及磁場對(duì)電流的作用

第1講磁場的描述及磁場對(duì)電流的作用

梳理深化?強(qiáng)基固本必考必會(huì)必記必做

考點(diǎn)H磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度(考綱要求I)

1.磁場

(1)基本特性：磁場對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有磁場力的作用.

(2)方向：小磁針的N極所受磁場力的方向.

2.磁感應(yīng)強(qiáng)度

(1)物理意義：描述磁場的強(qiáng)弱和方向.

⑵大小：8=9(通電導(dǎo)線垂直于磁場).

(3)方向：小磁針靜止時(shí)N極的指向.

(4)單位:特斯拉⑴.

3.勻強(qiáng)磁場

(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稱為勻強(qiáng)磁場.

⑵特點(diǎn)

勻強(qiáng)磁場中的磁感線是疏密程度相同、方向相同的平行直線.

SStULl判斷正誤，正確的劃“，錯(cuò)誤的劃“x”.

(1)通電導(dǎo)線在某處所受安培力為零時(shí)，此處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零.()

(2)小磁針在磁場中N極的受力方向?yàn)樵撎幋艌龅姆较?()

⑶磁場中某點(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有關(guān).()

(4)磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，跟放在該點(diǎn)的試探電流元所受磁場力的方向一致.()

答案⑴X⑵J(3)X⑷X

考點(diǎn)園磁感線通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍

磁場的方向(考綱要求I)

1.磁感線

在磁場中畫出一些有方向的曲線，使曲線上各點(diǎn)的切線方向跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致.

2.幾種常見的磁場

(1)常見磁體的磁場

磁偏角地理北極地軸

地理南極

甲條形磁鐵乙蹄形磁鐵丙地磁場

(2)電流的磁場

通電直導(dǎo)線通電螺線管環(huán)形電流

kB

717

安培定則

I

立體圖(3

?◎

從

從

G從

上

右

左

往

往

往

下

左

橫截面圖右

行

看

看

X

I

晨00a/

縱截面圖

柏⑷o5

考點(diǎn)同安培力、安培力的方向(考綱要求I)

勻強(qiáng)磁場中的安培力(考綱要求II)

1.安培力的大小

當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度/，的方向與導(dǎo)線方向成。角時(shí)，F(xiàn)=8〃sin火這是一般情況下的安培力的表

達(dá)式，以下是兩種特殊情況：

(1)磁場和電流垂直時(shí)：F=BIL.

⑵磁場和電流平行時(shí)：F=0.

2.安培力的方向

(1)用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面

內(nèi).讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向,這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在

磁場中所受安培力的方向.

⑵安培力的方向特點(diǎn)：FLB,即尸垂直于8和/決定的平面.

SOItl判斷正誤，正確的劃“，錯(cuò)誤的劃“X”.

（1）磁感線是為了形象地描述磁場而人為引入的曲線，并不是客觀存在著的線.（）

⑵磁感線越密，磁場越強(qiáng).（）

（3）通電導(dǎo)線放入磁場中，若不受安培力，說明該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零.（）

⑷安培力一定不做功.（）

答案⑴J（2）V（3）X（4）X

基礎(chǔ)自測

1.（單選）關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度以下列說法中正確的是（）.

A.根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度定義磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度8與/成正比，與/成反比

xL

B.磁感應(yīng)強(qiáng)度8是標(biāo)量，沒有方向

C.磁感應(yīng)強(qiáng)度8是矢量，方向馬產(chǎn)的方向相反

1）.在確定的磁場中，同一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度〃是確定的，不同點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度”可能不同，磁

感線密集的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度8大些，磁感線稀疏的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度8小些

解析磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場本身的性質(zhì)，與放入磁場中的導(dǎo)體的電流或受力大小尸無關(guān)，A錯(cuò)

誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度8是矢量，其方向與6總是垂直的，電流方向與尸也總是垂直的，B、C錯(cuò)誤；

在確定的磁場中，同一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度“是確定的，由磁場本身決定，與其他外來的一切因

素?zé)o關(guān)，用磁感線的疏密程度表示磁場的強(qiáng)弱，D正確.

答案D

2.（單選）一根容易形變的彈性導(dǎo)線，兩端固定.導(dǎo)線中通有電流，方向如下圖中箭頭所示.當(dāng)

沒有磁場時(shí)，導(dǎo)線呈直線狀態(tài)：當(dāng)分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻

強(qiáng)磁場時(shí)，描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個(gè)圖示中正確的是（）.

ABCD

解析通電導(dǎo)線在磁場中受安培力時(shí)，可用左手定則判斷安培力的方向.

答案D

3.（單選）在赤道上，地磁場可以看作是沿南北方向并且與地面平行的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度

是5X107,如果赤道上有一條沿東西方向的直導(dǎo)線，長40m,載有20A的電流，地磁場

對(duì)這根導(dǎo)線的作用力大小是（）.

A.4X10-8NB.2.5X10-5N

C.9X10-ND.4X13-2N

解析磁場方向是南北方向，電流方向是東西方向，它們相互垂直，可以利用公式F=BIL

來計(jì)算此安培力的大小.

答案D

M0N

圖8—1一1

4.（單選）兩根長直導(dǎo)線條〃平行放置，如圖8—1―1所示為垂直于導(dǎo)線的械面圖，圖中。

點(diǎn)為兩根導(dǎo)線連線a〃的中點(diǎn)，"、N為助的中垂線上的兩點(diǎn)且與外〃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)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度8的大小跟該點(diǎn)到通

電導(dǎo)線的距離r成反比，則下列說法中正確的是（）.

A.〃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.在線段也#上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都不可能為零

D.若在網(wǎng)點(diǎn)放一小磁針，靜止時(shí)其北極沿N0由*點(diǎn)指向。點(diǎn)

解析由安培定則、通電直導(dǎo)線周圍磁場特點(diǎn)及矢量的合成知為垂直拗'向下，A垂直助V向

上，且氏=8；而0點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度員=0,B對(duì)，A、C錯(cuò)；若在網(wǎng)點(diǎn)放一小磁針，靜止時(shí)其

北極垂直向上.

答案B

圖8-1-2

5.（單選）如圖8—1—2所示，力C是一個(gè)用長為￡的導(dǎo)線彎成的、以。為圓心的四分之一圓

弧，將其放置在與平面力比、垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為〃的勻強(qiáng)磁場中.當(dāng)在該導(dǎo)線中通以由。到

A,大小為/的恒定電流時(shí)，該導(dǎo)線受到的安培力的大小和方向是（）.

A.BIL,平行于必向左

B空”,平行于人向右

C.R|絲，垂宜力。的連線指向左下方

D.2出BIL,垂直力。的連線指向左卜.方

解析由￡為:圓弧，所以“=￡,即人之，下的有效長度為/=/〃=乎，安培力為

TTJ*n

F-BI]=^L—^方向由左手定則判斷，垂直力C的連線指向左下方，因此選項(xiàng)C正確.

答案C

多維課堂.熱點(diǎn)突破師生互動(dòng)教學(xué)相長

熱點(diǎn)一磁場的疊加和安培定則的應(yīng)用

1.磁場的疊加：磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量，合成與分解遵循平行四邊形定則.

2.不同情況下安培定則的應(yīng)用

安培定則（右手螺旋定則）

作用判斷電流的磁場方向

具體情況直線電流環(huán)形電流或通電螺線管

條件（電流四根手指彎曲方向指向電流的環(huán)繞

內(nèi)大拇指指向電流的方向

方向）方向

容

結(jié)果（磁場四根手指彎曲方向表示磁感線的方大拇指指向表示軸線上的磁感線方

方向）向向

圖8—1一3

【典例1]（?海南卷，g）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/,方向如圖8—1—3所示.&、方和。三點(diǎn)分別位于三角形的三個(gè)頂

角的平分線上，且到相應(yīng)頂點(diǎn)的距離相等.將仄。和c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別記為5、

氏和瓦，下列說法正確的是（）.

A.B\=B?不

B.B尸B產(chǎn)B.\

C.A和8處磁場方向垂直了”紙面向外，。處磁場方向垂直于紙面向里

I）,a處磁場方向垂直于紙面向外，力和c處磁場方向垂直于紙面向里

解析本題考查磁場的疊加，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、力處產(chǎn)生的合磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直紙面向外，在。處垂直紙面向里，且5=氏〈氏，

故選項(xiàng)A、C正確.

答案AC

反思總結(jié)求解有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度問題的關(guān)鍵

（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度一由磁場本身決定.

（2）合磁感應(yīng)強(qiáng)度一等于各磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和卜滿足平行四邊形定則）

⑶牢記判斷電流的磁場的方法一安培定則，并能熟練應(yīng)用，建立磁場的立體分布模型（記

住5種常見磁場的立體分布圖）.

【跟蹤短訓(xùn)】

圖8—1—4

1.（?上海卷，⑶如圖8—1—4所示，足夠長的直線數(shù)靠近通電螺線管，與螺線管平行.用

磁傳感器測量數(shù)上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度8,在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的大致圖象是（）.

解析通電螺線管外部中間處的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，所以用磁傳感器測量數(shù)上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)

度8,在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的大致圖象是C.

答案C

0O4

圖8—1一5

2.如圖8一1一5所示，一根通電直導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度/-IT的勻強(qiáng)磁場中，在以導(dǎo)線為

圓心，半徑為r的圓周上有a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)，若a點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為0,則下列說法

中正確的是（）.

A.直導(dǎo)線中電流方向垂直紙面向里

B.。點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度也為0

C.d點(diǎn)實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為也T,方向斜向右下方，與8的夾角為45°

D.以上均不正確

解析題中的磁場是由直導(dǎo)線電流的磁場和勻強(qiáng)磁場共同形成的，磁場中任一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)

度應(yīng)為兩磁場分別產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和.a處磁感應(yīng)強(qiáng)度為0,說明直導(dǎo)線電流在該處

產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反，可得直導(dǎo)線中電流方

向應(yīng)是垂直紙面向里.在圓周上任一點(diǎn)，由直導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為//

=1T,方向沿圓周切線方向，可知。點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2T,方向向右，d點(diǎn)的磁感應(yīng)

強(qiáng)度大小為鏡T,方向與8成45°角斜向右下方.

答案AC

熱點(diǎn)二安培力作用下導(dǎo)體的平衡問題

通電導(dǎo)體在磁場中受到的安培力

（1）方向：根據(jù)左手定則判斷

尺B、/三者間方向關(guān)系：已知6、/的方向（氏/不平行時(shí)），可用左手定則確定戶的唯一方

向.FAJ3,EL/,則少垂直于"和/所構(gòu)成的平面，但己知尸和〃的方向，不能唯一確定/

的方向.

（2）大小：由公式/=夕〃計(jì)算，且其中的￡為導(dǎo)線在磁場中的有效長度.如彎曲通電導(dǎo)線的

有效長度￡等于連接兩端點(diǎn)的直線的長度，相應(yīng)的電流方向沿兩端點(diǎn)連線由始端流向末端，

如圖8—1—6所示.

圖8—1一6

【典例2】（?天津卷，2）如圖8—1—7所示，金屬棒兩端由等長的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛,

處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，棒中通以由洶向N的電流，平衡時(shí)兩懸線與豎直方向夾角均為

。.如果僅改變下列某一個(gè)條件，J角的相應(yīng)變化情況是（）.

A.棒中的電流變大，0角變大

B.兩懸線等長變短，〃角變小

C.金屬棒質(zhì)量變大，0角變大

D.磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，0角變小

審題指導(dǎo)⑴金屬棒腑處于狀態(tài).

⑵沿桃V方向看，畫出楙的受力圖________.

⑶利用平衡條件列出平衡方程.

提示(1)平衡⑵(3)47V=〃Man0

解析選金屬棒覷V為研究對(duì)象，其受力情況如圖所示.根據(jù)平衡條件及三角形知識(shí)可得lan

八弋,所以當(dāng)棒中的電流/、磁感應(yīng)強(qiáng)度8變大時(shí)，〃角變大，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤;

當(dāng)金屬棒質(zhì)量〃，變大時(shí)，夕角變小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；，角的大小與懸線長無關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤.

答案A

反思總結(jié)

1.求解安培力作用下導(dǎo)體棒平衡問題的基本思路

通電導(dǎo)錢(或通電導(dǎo)體棒)

畫出平面受力分析圖，其中安

培力的方向，要用左手定則來

判斷，注意七I

根據(jù)力的平衡條件列方程

2.求解關(guān)鍵

(1)電磁問題力學(xué)化.

(2)立體圖形平面化.

【跟蹤短訓(xùn)】

圖8-1-8

3.如圖8—1—8所示，質(zhì)量為聯(lián)長為￡的導(dǎo)體棒電阻為凡初始時(shí)靜止于光滑的水平軌道

上，電源電動(dòng)勢(shì)為區(qū)內(nèi)阻不計(jì).勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為反其方向與軌道平面成。角斜

向上方，開關(guān)閉合后導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)，貝心).

A.導(dǎo)體棒向左運(yùn)動(dòng)

B.開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒棲，所受安培力為了

C.開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒.枷所受安培力為""s；'

D.開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒,，腫的加速度為

""‘n)3K"

BPI

解析磁場方向與導(dǎo)體棒垂直，導(dǎo)體棒所受安培力F=EIL=i，方向?yàn)榇怪庇诖艌龇较蚺c

電流方向所確定的平面斜向下，其有水平向右的分量，將向右運(yùn)動(dòng)，故A、C錯(cuò)誤，B正確.導(dǎo)

體棒的合力廠合二總心口。,—0)=/%in0,由覆=&得&=，"、1n-D正確.

mmH

答案BD

圖8-1-9

4.如圖8一1一9所示，有兩根長為/,、質(zhì)量為勿的細(xì)導(dǎo)體棒a、b,a被水平放置在傾角為45°

的光滑斜面上，b被水平固定在與a在同一水平面的另一位置，且a、力平行，它們之間的距

離為凡當(dāng)兩細(xì)棒中均通以電流強(qiáng)度為/的同向電流時(shí)，a恰能在斜面上保持靜止，則下列關(guān)

于〃的電流在a處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的說法正確的是().

A.方向向上

B.大小為可弗

C.要使石仍能保持靜止，而減小。在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，可使右上移

I).若使。下移，a仍將保持靜止

解析要使a恰能在斜面上保持靜止，由安培定則可知力的電流在a處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)

強(qiáng)度方向應(yīng)向上，A正確.a的受力如圖甲所示.

tan45°=*=——，所以8=黑，B錯(cuò)誤.〃無論上移還是下移，b在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度均

減小.若上移，a的受力如圖乙所示.上移過程中K逐漸減小，尸安先減小后增大，兩個(gè)力的

合力等于勿g,此時(shí)a仍能保持靜止，故C正確.若使b下移，同理可分析a將不能保持斡止,

D錯(cuò)誤.

答案AC

思維建模.素養(yǎng)提升探究思想增知提能

思想方法13.判斷通電導(dǎo)體（或磁鐵）在安培力作用下運(yùn)動(dòng)的常用方法

方法闡述及實(shí)例分析

具體方法實(shí)例分析

把整段電流等效分成很多

1~~0把直線電

電流元，先用左手定則判斷

電流等效為10、即兩段電流

出每小段電流元所受安培

流元，蹄形磁鐵磁感線分布

力的方向，從而判斷出整段

元以及兩段電流元受安培力

電流所受合力的方向，最后

法方向如圖所示.可見，導(dǎo)

確定運(yùn)動(dòng)方向，注意一般取

/線將沿俯視逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)

對(duì)稱的電流元分析A

U判斷能自由移動(dòng)動(dòng)

0

特I1——H用導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90°

根據(jù)通電導(dǎo)體在熔殊位置

殊的特殊位置（如圖所示的

所受安培力的方向，判斷其

位虛線位置）來分析，判得安

運(yùn)動(dòng)方向，然后推廣到一般

置培力方向向下，改導(dǎo)線在

位置

法逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向下運(yùn)

動(dòng)

LES叵國把環(huán)形電

等環(huán)形電流可以等效為小磁

流等效成如圖所示右邊的

效針（或條形磁鐵），條形磁鐵

條形磁鐵，可見兩條形磁

分也可等效成環(huán)形電流，通電Is1'、，判斷環(huán)形電流受

鐵相互吸引，不會(huì)有轉(zhuǎn)

析螺線管可等效為多個(gè)環(huán)形到的安培力方向

動(dòng).電流受到的安培力方

法電流或條形磁鐵

向向左

（1）兩電流相互平行時(shí)無轉(zhuǎn)

動(dòng)趨勢(shì)，同向電流相互吸

結(jié)

引，反向電流相互排斥（2）同向電流直接相吸，兩個(gè)

論VY判斷光滑桿上的

兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到環(huán)形電流會(huì)相互靠攏

法同向電流的運(yùn)動(dòng)方向

相互平行且方向用同的趨

勢(shì)

F...0

轉(zhuǎn)

定性分析磁體在電流產(chǎn)生

換

的磁場中受力方向時(shí)，可先電流受到

研0

判斷電流在磁體磁場中的一判斷圖中所示磁的磁鐵的作用力方向如圖

究

受力方向，然后再根據(jù)牛頓所示，所以反過來電流對(duì)

對(duì)鐵受到的地面摩擦力方向

第三定律判斷磁體受力方磁鐵的作用力方向斜向右

象

向下.可知地面對(duì)磁鐵的作

法

用力方向向左

【典例】一個(gè)可以自由運(yùn)動(dòng)的線圈和一個(gè)固定的線圈心互相絕緣垂直放置，且兩個(gè)線圈

的圓心重合，如圖8-1-10所示.當(dāng)兩線圈中通以圖示方向的電流時(shí)，從左向右看，線圈

￡雨（）.

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)

解析方法一（電流元分析法）把線圈4沿水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸分成上下兩部分，每一部分又可以看

成無數(shù)段直線電流元，電流元處在乙產(chǎn)生的磁場中，根據(jù)安培定則可知各電流元所在史的磁

場方向向上，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)，因比從左向右看線圈4將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).

方法二（等效分析法）把線圈心等效為小磁針，該小磁針剛好處于環(huán)形電流心的中心，小磁

針的N極應(yīng)指向該點(diǎn)環(huán)形電流心的磁場方向，由安培定則知A產(chǎn)生的磁場方向在其中心處豎

直向上，而/」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，線圈將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).

方法三（利用結(jié)論法）環(huán)形電流/、A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，線圈/“將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).

答案B

反思總結(jié)判斷通電導(dǎo)體在安培力作用卜的運(yùn)動(dòng)問題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：

（1）同一問題可以用多種判斷方法分析，可以根據(jù)不同的題目選擇恰當(dāng)?shù)呐袛喾椒?

（2）同一導(dǎo)體在安培力作用下，運(yùn)動(dòng)形式可能會(huì)發(fā)生變化，要根據(jù)受力情況進(jìn)行判斷.

圖8-1-11

即學(xué)即練如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而平

衡，力為水平放置的直導(dǎo)線的截面，導(dǎo)線中無電流時(shí)磁鐵對(duì)斜面的壓力為民;當(dāng)導(dǎo)線中有垂

直紙面向外的電流時(shí)，磁鐵對(duì)斜面的壓力為八2,則下列關(guān)于壓力和彈簧的伸長量的說法中正

確的是（）.

A.&<&,彈簧的伸長量減小

B.3=&,彈簧的伸長銅減小

C.彈簧的伸長量增大

D.FG%,彈簧的伸長量減小

解析采用“轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法”：由于條形磁鐵的磁感線是從N極出發(fā)到S極，所以可畫出

磁鐵在導(dǎo)線A處的一條磁感線，此處磁感應(yīng)強(qiáng)度方向斜向左下方，如圖，導(dǎo)線力中的電流垂

直紙面向外，由左手定則可判斷導(dǎo)線力必受斜向右下方的安培力，由牛頓第三定律可知磁鐵

所受作用力的方向是斜向左上方，所以磁鐵對(duì)斜面的壓力減小，氏）民.同時(shí)，由于導(dǎo)線力比

較靠近N極，安培力的方向與斜面的夾角小于90°,所以電流對(duì)磁鐵的作用力有沿斜面向下

的分力，使得彈簧彈力增大，可知彈簧的伸長量增大，所以正確選項(xiàng)為C.

答案C

附：對(duì)應(yīng)高考題組PPT課件文本，見教師用書

MN

1.（?大綱全國卷，18）如圖所示，兩根相互平行的長直導(dǎo)線過紙面上的收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.4、0、5在MN的連線上，。為視V的中點(diǎn),

c、d位于就V的中垂線上，旦a、b、c、d到。點(diǎn)的距離均相等.關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場，下

列說法正確的是（）.

A.。點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零

B.a、〃兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反

C.0、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同

D.a、。兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同

解析根據(jù)安培定則判斷磁場方向，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)生的磁場方向均垂直于業(yè)V向下，。點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；

入〃兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同，故R選項(xiàng)錯(cuò)誤：根據(jù)對(duì)稱性."兩點(diǎn)處的磁

感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，故C選項(xiàng)正確；a、。兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同，故D選項(xiàng)

錯(cuò)誤.

答案C

2.（?海南單，10）如圖中所示裝置可演示磁場對(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。、f,分別接到兩個(gè)不同的直流電源上時(shí)，￡便在導(dǎo)軌上滑動(dòng).下列說

法正確的是（).

A.若a接正極,〃接負(fù)極,。接正極,/?接負(fù)極，則￡向右滑動(dòng)

B.若a接正極,。接負(fù)極,e接負(fù)極,F接正極，則L向右滑動(dòng)

C.若石接負(fù)極,力接正極,。接正極,f接負(fù)極，則￡向左滑動(dòng)

D.若a接負(fù)極,〃接正極,e接負(fù)極,，接正極，則￡向左滑動(dòng)

解析若a接正極，6接負(fù)極，電磁鐵磁極間磁場方向向上，e接正極，F(xiàn)接負(fù)極，由左手定

則判定金屬桿受安培力向左，則￡向左滑動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤，同理判定B、D選項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤.

答案BI）

3.（?課標(biāo)全國理綜，14）為了解釋地球的磁性，19世紀(jì)安培假設(shè)：地球的磁場是由繞過地

心的軸的環(huán)形電流/引起的.在下列四個(gè)圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是

).

D

解析地磁場的N極在地球南極附近，地磁場的S極在地球北極附近，根據(jù)安培定則，可判

定電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向（站在地球的北極向下看），選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、I）錯(cuò)誤.

答案B

A12

4.（?大綱全國，15）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/和E,且

/.>/2；a、b、c、d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點(diǎn)且a、b、。與兩導(dǎo)線共面；力點(diǎn)在兩

導(dǎo)線之間，。、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（）.

A.a點(diǎn)B.Z?點(diǎn)C.。點(diǎn)D.d點(diǎn)、

解析由于且離導(dǎo)線越遠(yuǎn)產(chǎn)生的磁場越弱，在a點(diǎn)4產(chǎn)生的磁場比人產(chǎn)生的磁場要

強(qiáng)，A錯(cuò)，同理，C對(duì).4與心在方點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向相同，合成后不可能為零，B錯(cuò).d點(diǎn)

兩電流產(chǎn)生的磁場￡、員不共線，合磁場不可能為0,D錯(cuò).

答案C

活頁?作業(yè)知能分級(jí)練

A對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練一一練熟基礎(chǔ)知識(shí)

題組一磁感應(yīng)強(qiáng)度及磁場的疊加

1.（多選）物理學(xué)中，通過引入檢驗(yàn)電流來了解磁場力的特性，對(duì)檢驗(yàn)電流的要求是（）.

A.將檢驗(yàn)電流放入磁場，測量其所受的磁場力E導(dǎo)線長度L,通電電流/,應(yīng)用公式

即可測得磁感應(yīng)強(qiáng)度夕

B.檢驗(yàn)電流不宜太大

C.利用檢驗(yàn)電流和運(yùn)用公式只能應(yīng)用于勻強(qiáng)磁場

F

D.只要滿足長度￡很短，電流很小，將其垂直放入磁場的條件，公式6=77對(duì)任何磁場都適

XL

用

解析用檢驗(yàn)電流來了解磁場，要求檢驗(yàn)電流對(duì)原來磁場的影響很小，可以忽略，所以導(dǎo)體

長度￡應(yīng)很短，電流應(yīng)很小，當(dāng)垂直放置時(shí)，定義式/戶/適用于所有磁場，選項(xiàng)B、D正確.

LL

答案BI）

圖8—1一12

2.（單選）如圖8—1—12所示，電流從力點(diǎn)分兩路通過對(duì)稱的環(huán)形分路匯合于8點(diǎn)，在環(huán)形

分路的中心。處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為（）.

A.垂直環(huán)形分路所在平面，且指向“紙內(nèi)”

B.垂直環(huán)形分路所在平面，且指向“紙外”

C.在環(huán)形分路所在平面內(nèi)指向“

D.零

1/2

解析利用“微元法”把圓周上的電流看成是無數(shù)段直導(dǎo)線電流的集合如圖，由安培定則可

知在一條直徑上的兩個(gè)微元所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向，由矢量疊加原理可知中心。處的

磁感應(yīng)強(qiáng)度為零.

答案D

12

O--O---o

abc

II

圖8—1一13

3.（單選）如圖8—1—13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、

6兩點(diǎn)關(guān)于導(dǎo)線1對(duì)稱，從。兩點(diǎn)關(guān)于導(dǎo)線2對(duì)稱，且3b=be,則關(guān)于a、b、。三點(diǎn)的磁感

應(yīng)強(qiáng)度〃的說法中正確的是（）.

A.三點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同

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.自點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大

解析直接畫出導(dǎo)線1、2在a、6、c三點(diǎn)所產(chǎn)生的磁場方向，同向相加，反向相減，易知B

正確.a、。兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度夕的大小和方向均相同，但要小于6點(diǎn)，故A、C、D均錯(cuò).

答案B

題組二安培力的大小及方向判斷

4.（單選）如圖8—1—14所示，一段導(dǎo)線打兒d位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8的勻強(qiáng)磁場中，且與

磁場方向（垂直于紙面向里）垂直.ab、6。和cd段的長度均為￡,且Nabc=N%d=135°.

流經(jīng)導(dǎo)線的電流為/,方向如圖中箭頭所示.判斷導(dǎo)線仍“所受到的磁場的作用力的合力，

下列說法正確的是（）.

A.方向沿紙面向上，大小為

B.方向沿紙面向上，大小為（也一1）〃力

C.方向沿紙面向下，大小為（小+1）〃夕

D.方向沿紙面向下，大小為（鋪一1）〃夕

解析將導(dǎo)線分為三段直導(dǎo)線，根據(jù)左手定則分別判斷出安培力的方向，根據(jù)尸=8〃計(jì)算出

安培力的大小，再求合力.導(dǎo)線所受合力產(chǎn)=6〃+28/￡sin45°=（隹+1）〃笈

答案A

5.（單選）一段長0.2m、通有2.5A電流的直導(dǎo)線，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的勻強(qiáng)磁場中所受安

培力廠的情況，正確的是（：）.

A.如果6=2T,/一定是1N

B.如果產(chǎn)=0,8也一定為零

C.如果力=4T,少有可能是1N

D.如果尸有最大值，通電導(dǎo)線一定與月平行

解析如果8=2T,當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向垂直放置時(shí)，安培力最大，大小為尸=8〃=2X2.5X0.2

N=1N；當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向平行放置時(shí)，安培力Q0；當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向成任意夾角放置時(shí),

0<KlN,故選項(xiàng)A、B和D均錯(cuò)誤；將￡=0.2m、1=2.5A、Q4T、尸=1N代入尸=8比sin

解得。=30°,故選項(xiàng)C正確.

答案C

圖8—1一15

6.（單選）如圖8—1—15所示，條形磁鐵平放于水平桌面上，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（）.

A.磁鐵對(duì)桌面的壓力減小

B.磁鐵對(duì)桌面的壓力增大

C.磁鐵對(duì)桌面的壓力不變

0.以上說法都不對(duì)

解析本題直接判斷通電導(dǎo)線對(duì)磁鐵的作用力不是很方便，可以先判斷磁鐵對(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)磁鐵受力分析，易知磁鐵對(duì)桌面的壓力

減小.

答案A

上

+右

圖8—1一16

7.（單選）如圖8—1—16所示，在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、。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)的導(dǎo)線所受災(zāi)培

力的方向是（）.

A.與劭邊平行，豎直向上

B.與9邊平行，豎直向下

C.與劭邊垂直，指向左邊

D.與劭邊垂直，指向右邊

解析先利用安培定則把導(dǎo)線a、力在。處所產(chǎn)生的磁場方向標(biāo)出來，再合成，可知。史的磁

場方向豎直向下，再利用左手定則可知。處導(dǎo)線所受安培力方向水平向左，C正確.

答案C

題組三安培力作用下的平衡

圖8—1一17

8.（?云南一模）（單選）如圖8—1—17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￡,勁度系數(shù)為々的輕質(zhì)彈簧上端固定，下端與水平直導(dǎo)體棒成相連，彈簧與導(dǎo)軌平

面平行并與劭垂直，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.閉合開關(guān)K后，導(dǎo)體棒中的電流為/,導(dǎo)體棒平衡時(shí)，彈簧伸長量為汨；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/,導(dǎo)體棒平衡時(shí)彈簧伸長量為心忽略回路中電流

產(chǎn)生的磁場，則磁感應(yīng)強(qiáng)度〃的大小為（）.

kk

A.五（汨+也）B.五（而一?。?/p>

方生+汨）D.方…)

C.

解析由平衡條件，勿gsina=kx1+BIL,調(diào)轉(zhuǎn)題圖中電源極性使棒中電流反向，由平衡條

件，mgsina+BIL=kx?、聯(lián)立解得4=/y（%2—?。?

答案D

圖8—1一18

9.（多選）如圖8—1—18所示，質(zhì)量為.從長為￡的直導(dǎo)線通有垂直紙面向外的電流/,被一

絕緣線拴著并處在勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)線能靜止在傾角為〃的光滑斜面上，則磁感應(yīng)強(qiáng)度△的大

小和方向可能足（）.

A.大小為”Jjfetan一0,方向垂直斜面向上

B.大小為咽”,方向垂直紙面向里

//y

C.大小為器，方向水平向右

JLL

[fa

D.大小為二萬，方向沿斜面向下

.ZL

解析當(dāng)磁場的方向垂直斜面向上時(shí)，通電直導(dǎo)線受到沿斜面向上的安培力作用，由于F=

BIL=〃=,監(jiān)tan〃=標(biāo)普~:儂sin”,則通電直導(dǎo)線不可能靜止在斜面上，故

A選項(xiàng)描述的磁場不符合題意；當(dāng)磁場的方向垂直紙面向里時(shí)，通電直導(dǎo)線不受安培力作用，

通電直導(dǎo)線可以在豎直向下的重力、垂直斜面向上的彈力、沿斜面向上的拉力三個(gè)力作用下

在斜面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，故B選項(xiàng)描述的磁場符合題意：當(dāng)磁場的方向水平向右時(shí),通電直

導(dǎo)線受到豎直向上的安培力作用，由于/=8〃=鷺〃=蛤，則通電直導(dǎo)線在豎直向下的重力

和豎直向上的安培力作用下在斜面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，故C選項(xiàng)描述的磁場符合題意；當(dāng)磁場

的方向沿斜面向下時(shí)，通電直導(dǎo)線受到垂直斜面向上的安培力作用，由于F=BIL=^IL=

陽。s〃，則通電直導(dǎo)線不可能靜止在斜面上，故D選項(xiàng)描述的磁場不符合題意.

答案BC

圖8—1一19

10.(單選)如圖8—1-19所示，一水平導(dǎo)軌處于與水平方向成45°角左上方的勻強(qiáng)磁場中，

一根通有恒定電流的金屬棒，由于受到安培力作用而在粗糙的導(dǎo)軌上向右做勻速運(yùn)動(dòng).現(xiàn)將

磁場方向沿順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)至豎直向上，在此過程中，金屬棒始終保持勻速運(yùn)動(dòng)，已知棒與

導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為〃，貝U().

A.金屬棒所受摩擦力一直在減小

B.導(dǎo)軌對(duì)金屬棒的支持力先變小后變大

C.磁感應(yīng)強(qiáng)度先變小后變大

D.金屬棒所受安培力恒定不變

解析金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)，受力如圖甲，則有八斗/7安sin0=mg,A*cos〃=E=〃A；F^=

初'聯(lián)立解得人向&Fl'其中.即9。。＞型5。，因,是

從45°減小到0,所以6先變小后變大，金屬棒所受安培力也先變小后變大，C對(duì)、D精；將

N與6合成?個(gè)力區(qū)則少與水平方向的夾角是一定值，金屬棒受力滿足圖乙，/安順時(shí)針變

化，力廠一直在增大，所以金屬棒所受摩擦力及導(dǎo)軌對(duì)金屬棒的支持力一直在增大，A、B錯(cuò).

答案C

B深化訓(xùn)練一一提高能力技巧

圖8—1一20

11.（?河南名校聯(lián)考）彈選）如圖8—1—20所示，為和肺為水平平行放置的金屬導(dǎo)軌，相

距￡=1m.閭/間接有一個(gè)電動(dòng)勢(shì)￡=6V,內(nèi)阻r=l。的電源和一只滑動(dòng)變阻器，導(dǎo)體棒

劭跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為/〃=0.2kg,棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)定滑輪與物體相連，物體的質(zhì)

量JUO.3kg.棒與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)為〃=（）.5（設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，導(dǎo)軌與

棒的電阻不計(jì)，g取10m/s2）,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度￡=2T,方向豎直向下，為了使物體

保持靜止，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值不可能是（）.

A.2QB.4QC.5QD.6Q

解析若電阻最大，電路電流最小，安培力就最小，由平衡條件有：///〃+再由

F

閉合電路歐姆定律，心尸二門，可得滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值最大值兄“尸5Q,所以

1l"lui'AX

滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值不可能的是6Q,選項(xiàng)D不可能.若電阻最小，電路電流最大，

安培力就最大，由平衡條件有：ML=Mg+山唔,再由閉合電路歐姆定律，*=*-，可

rI/（nn

得滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值最小值自n=2Q,所以A、B、C是可能的.

答案D

圖8—1一21

12.（多選）光滑平行導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端通過開關(guān)S與內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為月的電源相

連，右端與半徑為￡=20cm的兩段光滑圓弧導(dǎo)軌相接，一根質(zhì)量加=60g、電阻k=1C、

長為￡的導(dǎo)體棒用長也為￡的絕緣細(xì)線懸掛，如圖8—1—21所示，系統(tǒng)空間有豎直方

向的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度8=0.5T,當(dāng)閉合開關(guān)S后，導(dǎo)體棒沿圓弧擺動(dòng)，擺到最大高度

時(shí)，細(xì)線與豎直方向成0=53°角，擺動(dòng)過程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且細(xì)線處于張緊

狀態(tài)，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，sin530=0.8,^=10m/s2RiJ（）.

A.磁場方向一定豎直向下

B.電源電動(dòng)勢(shì)￡=3.0V

C.導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中所受安培力Q3N

0.導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中電源提供的電能為0.048J

解析導(dǎo)體棒向右沿圓弧擺動(dòng)，說明受到向右的安培力，由左手定則知該磁場方向一定豎直

向下，A對(duì)；導(dǎo)體棒擺動(dòng)過程中只有安培力和重力做功，由動(dòng)能定理知8〃?￡sin〃一儂￡（1

-COS。）=0,代入數(shù)值得導(dǎo)體棒中的電流為/=3A,由￡="得電源電動(dòng)勢(shì)￡=3.（）V,B

對(duì)；由尸=8〃得導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中所受安培力Q0.351,C錯(cuò)；由能量守恒定律知電源提

供的電能/等于電路中產(chǎn)生的焦耳熱0和導(dǎo)體棒重力勢(shì)能的增加量△￡的和，即W=Q”E,

而AE=/ngL（\—con8）=0.048J,I）錯(cuò).

答案AB

13.（?重慶理綜，7）小明在研究性學(xué)習(xí)中設(shè)計(jì)了一種可測量磁感應(yīng)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)，其裝置如圖

8—1一22所示.在該實(shí)驗(yàn)中，磁鐵固定在水平放置的電子測力計(jì)上，此時(shí)電子測力