高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 磁場(chǎng)章節(jié)同步練習(xí)-人教版高三物理試題

第八章磁場(chǎng)

［備考指南］

考占內(nèi)容要求題型把握考情

磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁從近幾年高考試題來(lái)看，

I

感線高考對(duì)本章內(nèi)容的考查，重點(diǎn)

一、磁場(chǎng)、

通電宣導(dǎo)線和通電線選擇考查安培力、洛倫茲力以及帶

安培力I

圈周圍磁場(chǎng)的方向電粒子在磁場(chǎng)（或復(fù)合場(chǎng)）中

安培力、安培力的方向I的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。對(duì)安培力、洛倫

找

勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力II茲力的考查多以選擇題的形

規(guī)

式出現(xiàn)；對(duì)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)問(wèn)

律

二、帶電粒題多以綜合計(jì)算題的形式出

選擇、

子在勻強(qiáng)磁洛倫茲力、洛倫茲力的現(xiàn)，一般綜合考查受力分析、

I計(jì)算

場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方向動(dòng)力學(xué)關(guān)系、功能關(guān)系、圓周

運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)等知識(shí)，難度

較大，分值較高。

洛倫茲力公式II預(yù)計(jì)在2016年高考中仍

三、帶電粒

帶電粒子右勻強(qiáng)磁場(chǎng)明將以帶電粒子在有界磁場(chǎng)、組

子在組合場(chǎng)II選擇、

中的運(yùn)動(dòng)執(zhí)“八,合場(chǎng)、復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的綜合分

疊加場(chǎng)中的計(jì)算

八占析為重點(diǎn)，出現(xiàn)大型綜合題的

運(yùn)動(dòng)質(zhì)譜儀和回旋加速器I

幾率較大。

X

第1節(jié)彳磁場(chǎng)的描述一場(chǎng)對(duì)電流的作用

￡|課前基礎(chǔ)?簡(jiǎn)要回顧宏觀整言I㈱觀提限I回顧舊知妞平快］

［宏觀?循圖憶知］

大小：8啜,直位符號(hào)是工

磁感應(yīng)強(qiáng)度

方向：〃畫?靜止時(shí)」_極所指的方向

曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的

磁磁感線

磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致

1磁

場(chǎng)

^場(chǎng)

及磁通量，8=區(qū)，單位符號(hào)是Wb

其

對(duì)|勻強(qiáng)磁場(chǎng)—磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等、方向相同

電電流的磁場(chǎng)一利用妲定則判斷方向

磁場(chǎng)

流|地磁場(chǎng)一地磁N極在地理南極附近

的

作磁場(chǎng)與電流垂直時(shí)，F(xiàn)=BIL

安大小

用

培磁場(chǎng)與電流平行時(shí)，F(xiàn)=_0_

力

方向T利用左手定則判斷

［微觀?易錯(cuò)判斷］

(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)。(J)

(2)磁場(chǎng)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(chǎng)力的方向一致。

(X)

(3)垂直磁場(chǎng)放置的線圈面積減小時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量可能增大。(J)

(4)磁感線是真實(shí)存在的。(X)

(5)在同一幅圖中，磁感線越密，磁場(chǎng)越強(qiáng)。(J)

(6)將通電導(dǎo)線放入磁場(chǎng)中，若不受安培力，說(shuō)明該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。(X)

(7)安培力可能做正功，也可能做負(fù)功。(J)

［物理學(xué)史鏈接］

1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)電流可以使周圍的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，稱為電流的磁效

應(yīng)。

課堂釋疑?一站突破亙簡(jiǎn)則簡(jiǎn)|宜除恥繁|不造要點(diǎn)不問(wèn)編排］

要點(diǎn)一對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解及磁場(chǎng)和電場(chǎng)的對(duì)比N自主悟透型

1.理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的三點(diǎn)注意事項(xiàng)

(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身決定，因此不能根據(jù)定義式仁《認(rèn)為"與，'成正比，與〃

成反比。

(2)測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)小段通電導(dǎo)線必須垂直磁場(chǎng)放入，如果平行磁場(chǎng)放入，則所受安培

力為零，但不能說(shuō)該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。

（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，其方向?yàn)榉湃肫渲械男〈裴楴極的受力方向，也是小磁針靜止時(shí)

N極的指向。

2.磁感應(yīng)強(qiáng)度〃與電場(chǎng)強(qiáng)度的比較

磁感應(yīng)強(qiáng)度B電場(chǎng)強(qiáng)度E

物理意義描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量

8=看（通電導(dǎo)線與8垂直）

定義式E=-

q

磁感線切線方向，小磁針N極受力方向

方向電場(chǎng)線切線方向，正電荷受力方向

（靜止時(shí)N極所指方向）

大小決定

由磁場(chǎng)決定，與檢驗(yàn)電流無(wú)關(guān)由電場(chǎng)決定，與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)

因素

合磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度合電場(chǎng)強(qiáng)度等于各個(gè)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)

場(chǎng)的疊加

的矢量和度的矢星和

單位1T=1N/(A?m)1V/m=1N/C

［多角練通］

下列關(guān)于磁場(chǎng)或電場(chǎng)的說(shuō)法正確的是（）

①通電導(dǎo)線受磁場(chǎng)力大的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大

②通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度大的地方受力一定大

③放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中各處的通電導(dǎo)線，受力大小和方向處處相同

④磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小跟放在磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線受力的大小無(wú)關(guān)

⑤電荷在某處不受電場(chǎng)力的作用，則該處電場(chǎng)強(qiáng)度為零

⑥一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場(chǎng)力作用，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零

⑦檢驗(yàn)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力與檢驗(yàn)電荷本身電荷量的比值表征該點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)

弱

⑧通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中某點(diǎn)受到的磁場(chǎng)力與導(dǎo)線長(zhǎng)度和電流乘積的比值表征該點(diǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)

弱

答案：④⑤?

靦生共研型

要點(diǎn)二安培定則的應(yīng)用與磁場(chǎng)的疊加F

1.安培定則的應(yīng)用

在運(yùn)用安培定則時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”，電流是“因”，磁場(chǎng)是“果”，既可以由

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

（記住5種常見磁場(chǎng)的立體分布圖）。

［針對(duì)訓(xùn)練］

1.（2013?安徽高考）圖8-1-2中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長(zhǎng)直導(dǎo)線，其橫截面

位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如圖所示。一帶正電的粒子從

正方形中心。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（）

?、

//、、、

，、

，，，、、、

?O'為

''、、.?/'b

圖8-1-2

A.向上B.向下

C.向左D.向右

解析?：選B本題考查通電導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)分布情況和帶電粒子在磁場(chǎng)中的/

d（汕小

運(yùn)動(dòng)情況，意在考查考生的理解能力和分析推理能力。根據(jù)安培定則及磁感應(yīng)強(qiáng)'、、?/

度的矢量疊加，可得。點(diǎn)處的磁場(chǎng)向左，再根據(jù)左手定則判斷帶電粒子受到的洛、工

倫茲力向下。

2.（2015?北京朝陽(yáng)區(qū)期末考試）圖8-1-3中小氏c為三根與紙面垂直的長(zhǎng)直導(dǎo)線，其

橫截面位于等邊三角形的3個(gè)頂點(diǎn)上，導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如圖所示。則在三

角形中心。點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度（）

/。\

聲..........與

圖8-1-3

A.方向向左B.方向向右

C.方向向下D.大小為零

解析：選B根據(jù)右手螺旋定則，電流a在。產(chǎn)生的磁場(chǎng)平行于〃。向右，電流6在。產(chǎn)

生的磁場(chǎng)平行于ac指向右下方，電流。在。產(chǎn)生的磁場(chǎng)平行于數(shù)指向右上方；由于三根導(dǎo)

線中電流大小相同，到。點(diǎn)的距離相同，根據(jù)平行四邊形定則，合場(chǎng)強(qiáng)的方向向右，故A、C、

D錯(cuò)誤，B正確。

師生共研型

要點(diǎn)三安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)N

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)體所在位置的磁場(chǎng)

磁感線分布情況，然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受刀情況，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。

2.5種常用判定方法

分割為電流元左隹則安培力方向一整段導(dǎo)體所受合力方向一運(yùn)動(dòng)方

電流元法

向

特殊位置法在特殊位置一安培力方向一運(yùn)動(dòng)方向

環(huán)形電流小磁針

等效法

條形磁鐵通電螺線管多個(gè)環(huán)形電流

同向電流互相吸引，異向電流互相排斥：兩不平行的直線電流相互作用時(shí)，

結(jié)論法

有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢(shì)

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

轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法流在磁體磁場(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］

一個(gè)可以自由運(yùn)動(dòng)的線圈〃和一個(gè)固定的線圈&互相絕緣垂直放置，且兩個(gè)線圈的圓心

重合，如圖8-1-4所示。當(dāng)兩線圈中通以圖示方向的電沆時(shí)，從左向右看，線圈〃將（）

圖8-1-4

A.不動(dòng)B.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)

C.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)I）.在紙面內(nèi)平動(dòng)

［解析］方法一（電流元法）把線圈心沿水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸分成上下兩部分，每一部分又可以

看成無(wú)數(shù)段直線電流元，電流元處在乙產(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，，由左手定則可得，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)，因此從左向右看線圈〃將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。

方法二（等效法）把線圈〃等效為小磁針，該小磁針剛好處于環(huán)形電流人的中心，小磁

針的N極應(yīng)指向該點(diǎn)環(huán)形電流4的磁場(chǎng)方向，由安培定則知A產(chǎn)生的磁場(chǎng)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、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（結(jié)論法）環(huán)形電流入、心之間不平行，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，線圈右將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。

［答案］B

［針對(duì)訓(xùn)練］

1.如圖8-1-5所示，把一重力不計(jì)的通電導(dǎo)線水平放置在蹄形磁鐵兩極的正上方，導(dǎo)線

可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向的電流時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是（從上往下看）（）

A.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降

B.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升

C.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降

D.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升

解析：選A結(jié)合微元法與特殊位置法解答本題。如圖甲所示，把直線電流等效為無(wú)數(shù)

小段，中間的點(diǎn)為。點(diǎn)，選擇在。點(diǎn)左側(cè)S極右.上方的一小段為研究對(duì)象，該處的磁場(chǎng)方向

指向左下方，由左手定則判斷，該小段受到的安培力的方向垂直紙面向里，在。點(diǎn)左側(cè)的各

段電流元都受到垂直紙面向里的安培力，把各段電流元受到的力合成，則。點(diǎn)左側(cè)導(dǎo)線受到

垂直紙面向里的安培力；同理判斷出。點(diǎn)右側(cè)的電流受到垂直紙面向外的安培力。因此，由

上向下看，導(dǎo)線沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。

分析導(dǎo)線轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)的情形。如圖乙所示，導(dǎo)線中的電流向外，由左手定則可知，導(dǎo)線

受到向下的安培力。由以上分析可知，導(dǎo)線在順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)。選項(xiàng)A正確。

2.將一個(gè)質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細(xì)線吊起來(lái)，在其附近放一塊條形磁鐵，磁鐵的軸線與

圓環(huán)在同一個(gè)平面內(nèi)，月.通過(guò)圓環(huán)中心，如圖8-1-6所示，當(dāng)圓環(huán)中通以順時(shí)針?lè)较虻碾娏?/p>

時(shí)，從上往下看（

圖8-1-6

A.圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵

B.圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵

C.圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵

1）.圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵

解析：選C該通電圓環(huán)相當(dāng)于一個(gè)垂直于紙面的小磁針，N極在內(nèi)，S極在外，根據(jù)同

極相互排斥，異極相互吸引，可得C項(xiàng)正確.

3.如圖8-1-7所示，一條形磁鐵靜止在固定斜面上，上端為N極，下端為S極，其一條

磁感線如圖所示，垂直于紙面方向有兩根完全相同的固定導(dǎo)線，它們與磁鐵兩端的連線都與

斜面垂直且長(zhǎng)度相等（如圖中虛線所示）。開始兩根導(dǎo)線未通電流，斜面對(duì)磁鐵的彈力、摩擦

力的大小分別為K、斤，后來(lái)兩根導(dǎo)線通圖示方向大小相同的電流后，磁鐵仍然靜止，則與

未通電時(shí)相比（）

圖8-1-7

A.R、￡均變大B.K不變，E變小

C.A變大，E不變I）.K變小，D不變

解析：選D兩根導(dǎo)線通題圖方向人小相同的電流后，導(dǎo)線受到安培力，由牛頓第三定

律，磁鐵受到垂直斜面向上的作用力，斜面對(duì)磁鐵的彈力減小，摩擦力不變，選項(xiàng)D正確。

在娛觀瘴

要點(diǎn)西安培力作用下的平衡問(wèn)題N理解更深刻

1.安培力

公式中安培力、磁感應(yīng)強(qiáng)度和電流兩兩垂直，且￡是通電導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，即垂

直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的長(zhǎng)度。

2.通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的平衡和加速問(wèn)題的分析思路

(1)選定研究對(duì)象；

(2)變?nèi)S為二維，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖，其中安培力

的方向要注意尸安_L8、/—

(3)列平衡方程或牛頓第二定律方程進(jìn)行求解。

3.安培力做功的特點(diǎn)和實(shí)質(zhì)

(1)安培力做功與路徑有關(guān)，不像重力、電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)。

(2)安培力做功的實(shí)質(zhì)是能量轉(zhuǎn)化

①安培力做正功時(shí)將也源的能量轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的動(dòng)能或其他形式的能。

②安培力做負(fù)功時(shí)將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能后儲(chǔ)存起來(lái)或轉(zhuǎn)化為其他形式的能。

［典例］(多選)(2014?浙江高考)如圖8-1-8甲所示，兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置，間

距為￡,其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為及加直于導(dǎo)軌水平對(duì)稱放置一根均勻金

屬棒。從Z=0時(shí)刻起，棒上有如圖乙所示的持續(xù)交變電流/,周期為7,最大值為人，圖甲

中/所示方向?yàn)殡娏髡较?。則金屬棒()

圖8-1-8

A.一直向右移動(dòng)

B.速度隨時(shí)間周期性變化

C.受到的安培力隨時(shí)間周期性變化

1).受到的安培力在一個(gè)周期內(nèi)做正功

「解析1由左手定則可知，金屬棒一開始向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電流反向以后，金屬棒

開始做勻減速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一個(gè)周期速度變?yōu)?,然后重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)A、B正確；安

培力F=BIL,由圖像可知前半個(gè)周期安培力水平向右，后半個(gè)周期安培力水平向左，不斷重:

復(fù)，選項(xiàng)C正確；一個(gè)周期內(nèi)，金屬棒初、末速度相同，由動(dòng)能定理可知安培力在一個(gè)周期

內(nèi)不做功，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

［答案］ABC

［針對(duì)訓(xùn)練］

1.（2015?合肥二檢）如圖8-1-9所示為電流天平，它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為〃，

線圈的水平邊長(zhǎng)為/，,處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為從方向與線圈平面垂直。當(dāng)線圈

中通過(guò)方向如圖所示的電流/時(shí)，調(diào)節(jié)祛碼使兩臂達(dá)到“衡。然后使電流反向，大小不變。

這時(shí)為使天平兩臂再達(dá)到新的平衡，則需（）

電或嬴

圖8-1-9

A.在天平右盤中增加質(zhì)量.=〒的祛碼

B.在天平右盤中增力「質(zhì)量〃=丁的祛碼

0.在天平左盤中增加質(zhì)量/〃=畋的祛碼

1）.在天平左盤中增加質(zhì)量/〃=——的跌碼

g

解析：選D由左手定則可知電流方向反向后，安培力方向豎直向下，故要使天平再次

達(dá)到新的平衡，需要在天平的左盤中增加祛碼，A、B錯(cuò)。由于天平是等臂杠桿，故左盤增加

祛碼的重力大小等于右盤增加的安培力，右盤安培力增加量為AF=2nBIL故由bF=mg,

可得/片紅絲，C錯(cuò)，D對(duì)。

2.如圖8?1-10所示，水平導(dǎo)軌間距為￡=0.5m,導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)；導(dǎo)體棒總的質(zhì)

量m=lkg,電阻吊=0.9Q,與導(dǎo)軌接觸良好；電源電動(dòng)勢(shì)￡=10V,內(nèi)阻r=0.1Q,

電阻44Q；外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度8=5T,方向垂直于a"與導(dǎo)軌平面成夾角。=

53°；數(shù)與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為〃=0.5（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力），定滑輪摩擦

不計(jì)，線對(duì)"的拉力為水平力向，重力加速度疔lOm/s'段處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知sir53°

=0.8,cos53°=0.6O求：

圖8-1-10

⑴通過(guò)他的電流大小和方向;

(2)受到的安培力大??；

(3)重物重力G的取值范圍。

解析：(D，=二用+/.=2A

方向?yàn)閍到b

⑵F=BIL=5N

(3)受力如圖落=〃(/花一生os53°)=3.5N

當(dāng)最大靜摩擦力方向向右時(shí)不=/^in53。一￡=0.5N

當(dāng)最大靜摩擦力方向向左時(shí)在=Ain53。+人=7.5N

所以0.5NWGW7.5N

答案：(1)2Aa到〃(2)5N(3)0.5NWGW7.5N

|課后演練-對(duì)點(diǎn)設(shè)計(jì)對(duì)接高考|題組集訓(xùn)］講練對(duì)應(yīng)更實(shí)用］

對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：磁感應(yīng)強(qiáng)度、安培定則

1.(2014?全國(guó)卷I)關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受的安培力，下列說(shuō)法正確的是

()

A.安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線

B.安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)的方向

C.安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向的夾角無(wú)關(guān)

I).將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉?lái)的一半

解析：選B根據(jù)左手定則可知：安培力的方向垂直于電流/和磁場(chǎng)〃

XXXXXXX

確定的平面，即安培力的方向既垂直于“又垂直于AA錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)x"xxx*xx

xxXXXXX

電流/的方向平行于磁場(chǎng)3的方向時(shí)，直導(dǎo)線受到的安培力為零，當(dāng)電流/xxVxxxx

的方向垂直于磁場(chǎng)〃的方向時(shí)，直導(dǎo)線受到的安培力最大，可見，安培力的XX襄XX

大小與通電直導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向的夾角有關(guān)，c錯(cuò)誤；如圖所示，電流/和磁場(chǎng)8垂直，直導(dǎo)

線受到的安培力月=/，〃，將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，分段研究導(dǎo)線受到的安培力，電流/和

磁場(chǎng)8垂直，根據(jù)平行四邊形定則可得，導(dǎo)線受到的安培力的合力為U=,D錯(cuò)誤。

2.如圖1所示，為某種用來(lái)束縛原子的磁場(chǎng)的磁感線分布情況，以。點(diǎn)（圖中白點(diǎn)）為坐

標(biāo)原點(diǎn)，沿z軸正方向磁感應(yīng)強(qiáng)度4大小的變化最有可能為（）

圖2

解析：選C根據(jù)磁感線的疏密表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小可知，以。點(diǎn)（圖中向點(diǎn)）為坐標(biāo)

原點(diǎn)，沿z軸正方向磁感應(yīng)強(qiáng)度〃大小的變化最有可能為圖以

3.（多選）有兩根K直導(dǎo)線a、〃互相平行放置，如圖3所示為垂直丁?導(dǎo)線的截面圖。在

圖中所示的平面內(nèi)，。點(diǎn)為兩根導(dǎo)線連線的中點(diǎn)，機(jī)N為兩根導(dǎo)線附近的兩點(diǎn)，它們?cè)趦蓪?dǎo)

線連線的中垂線上，且與。點(diǎn)的距離相等。若兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向相同的恒定電流

/，則關(guān)于線段MV上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的說(shuō)法中正確的是（）

?0/

I

M""O\..........N

60/

圖3

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

D.在線段,MV上只有一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零

解析：選BD兩根導(dǎo)線分別在必點(diǎn)和N點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向如圖所示，

分析得%=瓢=3%,矢量相加可知」/點(diǎn)、N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，選

項(xiàng)B正確；線段MV中點(diǎn)。的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，選項(xiàng)D正確。

4.（多選）如圖4所示，在初7平面內(nèi)有兩根平行于y軸水平放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線，通有沿y

軸正方向、大小相同的電流/,兩導(dǎo)線關(guān)于y軸對(duì)稱，2為x軸上一點(diǎn)，Q為z軸上一點(diǎn)，下

列說(shuō)法正確的是（）

圖4

A.。點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零

B.P、。兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直

C.P、。兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行

D.正電荷從。點(diǎn)沿z軸向上運(yùn)動(dòng)不受洛倫茲力作用

解析：選AB根據(jù)右手螺旋定則可判斷兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，再利用矢量合成法則

可判斷。點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，〃點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度方向沿z軸正方向，0點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度方向

沿x軸負(fù)方向，故A、BE確，C錯(cuò)誤。在z軸上，z>。范圍內(nèi)各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向均沿x

軸負(fù)方向，正電荷運(yùn)動(dòng)時(shí)受洛倫茲力作用，D錯(cuò)誤。

對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)

5.（2015?廣東汕頭質(zhì)檢）如圖5,兩個(gè)圓形線圈■和0,懸掛在光滑絕緣桿上,通以方

向相同的電流，若P、。受到安培力大小分別為E和K,則2和0（）

圖5

A.相互吸引,—>￡

B.相互排斥,FAA

C.相互排斥，F(xiàn)\=&

D.相互吸引，F(xiàn)尸尺

解析：選D由于產(chǎn)、。通以同向電流，據(jù)“同向電流相吸，異向電流相斥”可知，尸、Q

是相互吸引的，只0之間的相互吸引力遵循牛頓第三定律，總是等大、反向。

6.（2015?蘭州模擬）如圖6所示，均勻繞制的螺線管水平放置，在其正中心的上方附近

用絕緣繩水平吊起通電直導(dǎo)線44與螺線管垂百。力導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向里，開關(guān)

S閉合，力受到通電螺線管磁場(chǎng)的作用力的方向是（）

A.水平向左B.水平向右

C.豎直向下D.豎直向上

解析：選D先根據(jù)安培定則判斷通電螺線管在/處的磁場(chǎng)方向?yàn)樗较蜃?，再根?jù)左

手定則可判斷力受力的方向?yàn)樨Q直向上。

7.（2015?江門三調(diào)）如圖7所示，帶負(fù)電的金屬環(huán)境軸仍以角速度“勻速旋轉(zhuǎn)，在

環(huán)左側(cè)軸線上的小磁針最后靜止時(shí)（）

A.N極豎直向上

B.N極豎直向下

C.、極沿軸線向左

I）.N極沿軸線向右

解析：選C帶負(fù)電的金屬環(huán)勻速旋轉(zhuǎn)，可等效為反向的電流，根據(jù)安培定則，在環(huán)內(nèi)

形成水平向左的磁場(chǎng)，故小磁針靜止時(shí)N極沿軸線向左，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)A、B、I）錯(cuò)誤。

8.（2015?汕頭模擬）如圖8是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)均勻輻向

分布，線圈中外方兩條導(dǎo)線長(zhǎng)均為/,通以圖示方向的電流/,兩條導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)

度大小均為凡則（）

螺旋算黃

電流表的構(gòu)造

甲

圖8

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.線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)

D.a、6導(dǎo)線受到的安培力大小總為

解析：選D勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)大小處處相等，方向處處相同，由圖可知，選項(xiàng)A

錯(cuò)誤；在圖示的位置，a受向上的安培力，力受向下的安培力，線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤;

易知選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變，電流大小不變，則安培力大小始終為選

項(xiàng)D正確。

9.（2015?廣東深圳南山期末）指南針是我國(guó)古代的四大發(fā)明之一。當(dāng)指南針靜止時(shí)，其

N極指向如圖虛線（南北向）所示，若某一條件下該指南針靜止時(shí)N極指向如圖9實(shí)線（N極東

偏北向）所示。則以下判斷正確的是（）

北：

NLN

西…”……東

南：

圖9

A.可能在指南針.上面有一導(dǎo)線東西放置，通有東向西的電流

B.可能在指南針上面有一導(dǎo)線東西放置，通有西向東的電流

C.可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置，通有北向南的電流

D.可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置，通有南向北的電流

解析：選C若某一-條件下該指南針靜止時(shí)N極指向如題圖實(shí)線（N極東偏北向）所示，則

有一指向東的磁場(chǎng)，由安培定則，可能在指南針上面有一導(dǎo)線南北放置，通有北向南的電流,

C正確。

10.（2012?天津高考）如圖10所示，金屬棒兩端由等長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于

豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，棒中通以由."向/V.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，0角的相應(yīng)變化情況是（）

圖10

A.棒中的電流變大，6角變大

B.兩懸線等長(zhǎng)變短，0角變小

C.金屬棒質(zhì)量變大，0角變大

I）.磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，0角變小

解析：選A棒中電流變大，金屬棒所受安培力變大，〃角變大，選項(xiàng)A

正確；兩懸線等長(zhǎng)變短，〃角不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；金屬棒質(zhì)量變大，〃角變

小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，金屬棒所受安培力變大，。角變大，選

項(xiàng)D錯(cuò)誤。

11.（多選）如圖11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J質(zhì)量為勿、長(zhǎng)為￡的金屬桿劭垂直導(dǎo)軌放置，整個(gè)裝置處于垂直勵(lì)方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)

中，當(dāng)金屬桿仍中通有從a到6的恒定電流/時(shí)：金屬桿仍保持靜止。則磁感應(yīng)強(qiáng)度的方

向和大小可能為（）

A.豎直向上，儂tan。/（/￡）

B.平行導(dǎo)軌向上，mgcos。/（〃）

C.水平向右，跖/（〃）

D.水平向左，/%/（〃）

解析：選AD若磁場(chǎng)方向豎直向上，則金屬桿受重力、支持力和水平向右的安培力，這

三個(gè)力可以平衡，平衡時(shí)有8〃一〃除an"=0,解得Q陽(yáng):",A正確；磁場(chǎng)方向平行

導(dǎo)軌向上時(shí)，安培力方向垂直導(dǎo)軌平面向下，它與重力和支持力不可能平衡，B錯(cuò)誤；當(dāng)磁

場(chǎng)方向水平向右時(shí)，安培力豎直向下，它與重力和支持力不可能平衡，C錯(cuò)誤；當(dāng)磁場(chǎng)方向

水平向左時(shí)，安培力方向豎直向上，當(dāng)它與重力相等時(shí)，支持力為零，金屬棒可以處于平衡

狀態(tài)，此時(shí)有6〃一儂=0,解得6=胃，D正確。

-LL

12.（多選）（2015?廣東廣州三模）如圖12所示，質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為￡的直導(dǎo)線用兩絕緣

細(xì)線懸掛于。、0',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/,且導(dǎo)線俁持靜

止時(shí)懸線與豎直方向夾角為〃。磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和大小可能為（）

圖12

A.z正向，簧tan0B.y正向，爺

沿懸線向上，穿

C.z負(fù)向，爺tan0D.sin0

1I?

解析：選BC本題要注意在受力分析時(shí)把立體圖變成側(cè)視平面圖，然后通過(guò)平衡狀態(tài)的

受力分析來(lái)確定6的方向和大小。若8沿z正向，則從。向0,看，導(dǎo)線受到的安培力Q〃氏

方向水平向左，如圖甲所示，導(dǎo)線無(wú)法平衡，A錯(cuò)誤。

1LB

若。沿y正向，導(dǎo)線受到的安培力豎直向上，如圖乙所示。當(dāng)片=0,且滿足〃4/畛，

即Q號(hào)時(shí)，導(dǎo)線可以平衡，B正確。

若8沿z負(fù)向，導(dǎo)線受到的安培力水平向右，如圖丙所示。若滿足萬(wàn)sin0=ILB,Reos

0=mg，即9”,導(dǎo)線可以平衡，C正確。

若8沿懸線向上，導(dǎo)線受到的安培力垂直于導(dǎo)線指向左下方，如圖丁所示，導(dǎo)線無(wú)法平

衡，D錯(cuò)誤。

13.（2015?江蘇泰州模擬）如圖13所示，在傾角為37。的光滑斜面上有一根長(zhǎng)為C.4m、

質(zhì)量為6X10—2kg的通電直導(dǎo)線，電流大小7=1A,方向垂直于紙面向外，導(dǎo)線用平行于

斜面的輕繩拴住不動(dòng)，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度每秒增加0.4T、方向豎直向上的磁場(chǎng)中。

設(shè)匕=0時(shí)，8=0,則需要多長(zhǎng)時(shí)間，斜面對(duì)導(dǎo)線的支持力為零？（&取10m/s2）

解析：斜面對(duì)導(dǎo)線的支持力為零時(shí)導(dǎo)線的受力如圖所示。

由平衡條件得

l7o..Jzng

行cos37°=F

行sin37=mg

兩式聯(lián)立解得Q高家=。.8N

由F=BIL得T

JLL

由題意知，8與力的變化關(guān)系為8=0.41

代入數(shù)據(jù)得￡=5s

答案：5s

X

第2節(jié)彳磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用

］0|課前基礎(chǔ).簡(jiǎn)要回顧宏觀整合|微觀提醒|回顧舊知短平快］

［宏觀?循圖憶知］

洛方向I-利用虹定則判斷

電

倫

荷

茲大小I—F=grB"LB）

力

在

磁特點(diǎn)洛倫茲力不做功

場(chǎng)

中1勻速內(nèi)線運(yùn)動(dòng)

的

運(yùn)

受I-勻速網(wǎng)周運(yùn)動(dòng)

動(dòng)

力

性

和

質(zhì)K

運(yùn)常

半徑和

動(dòng)周期公式

［微觀?易錯(cuò)判斷］

⑴帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)一定會(huì)受到磁場(chǎng)力的作用。（X）

（2）洛倫茲力的方向在特殊情況下可能與帶電粒子的速度方向不垂直。（X）

2兀r

（3）根據(jù)公式7=—,說(shuō)明帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期7,與/成反比。（X）

（4）由于安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，所以洛倫茲力也可能做功。（X）

（5）帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)半徑與帶電粒子的比荷有關(guān)。（/）

（6）利用質(zhì)譜儀可以測(cè)得帶電粒子的比荷。（J）

（7）經(jīng)過(guò)回旋加速器加速的帶電粒子的最大動(dòng)能是由D形盒的最大半徑、磁感應(yīng)強(qiáng)度8、

加速電壓的大小共同決定的。（X）

［物理學(xué)史鏈接］

(1)荷蘭物理學(xué)家洛倫茲提出運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生了磁場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力(洛倫茲力)

的觀點(diǎn)。

(2)英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子，并指出：陰極射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子流。

(3)阿斯頓設(shè)計(jì)的質(zhì)譜儀可用來(lái)測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素。

(4)1932年，美國(guó)物理學(xué)家勞倫茲發(fā)明了回旋加速器，能在實(shí)驗(yàn)室中產(chǎn)生大量的高能粒

子。(最大動(dòng)能僅取決于磁場(chǎng)和D形盒直徑，帶電粒子圓周運(yùn)動(dòng)周期與高頻電源的周期相同)

課堂釋疑?一站突破宜簡(jiǎn)則簡(jiǎn)|宜繁財(cái)繁|不同要點(diǎn)不同編排］

靦生共研型

要點(diǎn)一對(duì)洛倫茲力的理解N

1.洛倫茲力的特點(diǎn)

(1)利用左手定則判斷洛倫茲力的方向，注意區(qū)分正、負(fù)電荷。

(2)當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化時(shí)，洛倫茲力的方向也隨之變化。

(3)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中不一定受洛倫茲力作用。

(4)洛倫茲力一定不做功。

2.洛倫茲力與安培力的聯(lián)系及區(qū)別

(1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，二者是相同性質(zhì)的力，都是磁場(chǎng)力。

(2)安培力可以做功，而洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功。

3.洛倫茲力與電場(chǎng)力的比較

洛倫茲力電場(chǎng)力

產(chǎn)生條件岸0且V不與月平行電荷處在電場(chǎng)中

大小F=qvB(△階F=qE

力方向與場(chǎng)一定是凡L區(qū)FLv,與電荷電性正電荷受力與電場(chǎng)方向相同，負(fù)電荷受力

方向的關(guān)系無(wú)關(guān)與電場(chǎng)方向相反

做功情況任何情況下都不做功可能做正功、負(fù)功，也可能不做功

［典例］(多選)如圖8-2-1所示，空間的某一區(qū)域存在著相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁

場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子以某一初速度由力點(diǎn)進(jìn)入這個(gè)區(qū)域沿直線運(yùn)動(dòng)，從。點(diǎn)離開區(qū)域；如果將

磁場(chǎng)撤去，其他條件不變，則粒子從4點(diǎn)離開場(chǎng)區(qū)；如吳將電場(chǎng)撤去，其他條件不變，則這

個(gè)粒子從〃點(diǎn)離開場(chǎng)區(qū)。已知BC=CD,設(shè)粒子在上述三種情況下，從1到8、從力到C和從

力到〃所用的時(shí)間分別是力、左和右,離開三點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別是反、笈2、及3,粒子重力忽略

不計(jì)，以下關(guān)系正確的是i)

B:

?I

?I

II

?I

ci

1I

圖8-2-1

A.fi=t2V￡3B.￡iV￡2=

C.反1>%=反3D.￡ii=

［審題指導(dǎo)］

(1)當(dāng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)同時(shí)存在時(shí)，粒子做運(yùn)動(dòng)

提示：勻速直線運(yùn)動(dòng)C

(2)只有電場(chǎng)時(shí)，粒子做_______運(yùn)動(dòng)，用公式求時(shí)間。

提示：類平拋運(yùn)動(dòng)人=§

(3)只有磁場(chǎng)時(shí)，粒子做運(yùn)動(dòng)，用與速度的比值求時(shí)間。

提示：勻速圓周運(yùn)動(dòng)弧長(zhǎng)

［解析］當(dāng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)同時(shí)存在時(shí)，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)qE=qvB；當(dāng)只有電場(chǎng)

時(shí)，粒子從4點(diǎn)射出，做類平拋運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)的合成與分解可知，水平方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng),

所以6=6；當(dāng)只有磁場(chǎng)時(shí)，粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速度大小不變，但路

程變長(zhǎng)，則12Vt3,因此A選項(xiàng)正確。粒子從夕點(diǎn)射出時(shí)，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能變大，故C

選項(xiàng)正確。

［答案］AC

［方法規(guī)律］

洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷(或帶電體)不做功，不改變速度的大小，但它可以改變運(yùn)動(dòng)電荷的

速度方向，影響帶電體所受其他力的大小，影響帶電體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間等。

［針對(duì)訓(xùn)練］

1.如圖8-2-2所示，在豎直絕緣的平臺(tái)上，一個(gè)帶正電的小球以水平速度的拋出，落

在地面上的4點(diǎn)，若加一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則小球的落點(diǎn)()

-PQ

圖8-2-2

A.仍在力點(diǎn)

B.在1點(diǎn)左側(cè)

C.在4點(diǎn)右側(cè)

D.無(wú)法確定

解析：選C洛倫茲力雖不做功，但可以改變小球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（改變速度的方，S

向），小球做曲線運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中任一位置受力如圖所示，小球受到了斜向上的洛（

ma—OvBcOS0

倫茲力的作用，小球在豎直方向的加速度的=C/''—＜g,故小球平拋的時(shí)

m

間將增加，落點(diǎn)應(yīng)在月點(diǎn)的右側(cè)。

2.（多選）如圖8-2-3所示，力砥為豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌道，其中力〃為傾斜直軌道，

頗為與月“相切的圓形軌道，并且圓形軌道處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向