2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)第八章磁場課時(shí)1磁場及其描述安培力學(xué)案新人教版

PAGE16-課時(shí)1磁場及其描述安培力一、磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度1.磁場: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。方向:小磁針靜止時(shí)N極指向或小磁針N極受磁場力的方向或沿磁感線的切線方向。2.磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義:描述磁場強(qiáng)弱和方向的物理量。(2)定義式:B=(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,符號(hào)T。二、磁通量1.概念:磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的乘積。2.計(jì)算(1)公式:Φ=BS。(2)適用條件:①勻強(qiáng)磁場;②S是垂直磁場中的有效面積。(3)單位:韋伯(Wb),1Wb=1T·m2。

3.意義:穿過某一面積的磁感線的條數(shù)。4.標(biāo)矢性:磁通量是標(biāo)量,但有正、負(fù)。三、磁感線及特點(diǎn)1.磁感線在磁場中畫出一些曲線,使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一樣。2.磁感線的特點(diǎn)(1)磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場方向。(2)磁感線的疏密定性地表示磁場的強(qiáng)弱,在磁感線較密的地方磁場較強(qiáng);在磁感線較疏的地方磁場較弱。(3)磁感線是閉合曲線,沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)。在磁體外部,從N極指向S極;在磁體內(nèi)部,由S極指向N極。(4)同一磁場的磁感線不中斷、不相交、不相切。(5)磁感線是假想的曲線,客觀上不存在。3.(1)常見磁體的磁場(2)電流四周的磁場直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場特點(diǎn)無磁極、非勻強(qiáng)且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱與條形磁鐵的磁場相像,管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場且磁場最強(qiáng),管外為非勻強(qiáng)磁場環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn),磁場越弱安培定則立體圖橫截面圖四、安培力的大小和方向1.安培力的大小(1)磁場和電流垂直時(shí),F=BIL。(2)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。(2)安培力的方向特點(diǎn):F⊥B,F⊥I,即F垂直于B和I確定的平面(留意:B和I可以有隨意夾角)?？键c(diǎn)一磁現(xiàn)象和磁場幾種常見的磁場1.磁極:能夠吸引鐵質(zhì)物體的性質(zhì)叫做磁性,磁體上磁性最強(qiáng)的區(qū)域叫做磁極。2.磁體、電流四周存在著磁場,磁場是客觀存在的物質(zhì)。磁體之間、磁體與電流之間以及電流與電流之間的作用都是通過磁場發(fā)生的。3.磁場的基本特性:對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用。4.磁場的方向:小磁針的N極所受磁場力的方向,或自由小磁針靜止時(shí)N極的指向。5.丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)覺了電流的磁效應(yīng),首次揭示了電與磁的聯(lián)系。(1)懸吊著的磁針,靜止時(shí)指北的磁極為北極(N極),指南的磁極為南極(S極)。磁體的磁極都是成對(duì)出現(xiàn)的,到目前為止,還沒有發(fā)覺磁單極。(2)地球也是一個(gè)大的磁體,地磁場的N極在地理南極旁邊,地磁場的S極在地理北極旁邊。[典例1]在重復(fù)奧斯特的電流磁效應(yīng)的試驗(yàn)時(shí),為使試驗(yàn)便利且效果明顯,通電直導(dǎo)線應(yīng)()A.平行于南北方向,位于小磁針上方B.平行于東西方向,位于小磁針上方C.平行于東南方向,位于小磁針下方D.平行于西南方向,位于小磁針下方解析:在做奧斯特試驗(yàn)時(shí),為解除地磁場影響,小磁針應(yīng)南北放置,通電直導(dǎo)線也應(yīng)南北放置且位于小磁針上方,故選A。答案:A變式1:關(guān)于地磁場,下列說法正確的是(A)A.指南針總是指向南北,是因?yàn)槭艿搅说卮艌龅淖饔肂.地磁兩極與地理兩極完全重合C.地球四周的地磁場的磁感線是從地磁南極動(dòng)身到地磁北極D.我國宋代學(xué)者沈括正確找到了地磁場產(chǎn)生的緣由解析:指南針總是指向南北,是因?yàn)槭艿搅说卮艌龅淖饔?地球本身就是一個(gè)大磁體,選項(xiàng)A正確;地磁場的兩極與地理的兩極并不完全重合,有一個(gè)夾角,這個(gè)夾角叫磁偏角,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;地球四周的地磁場的磁感線是從地理南極動(dòng)身到地理北極,而不是地磁的南極到北極,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;我國宋代學(xué)者沈括發(fā)覺了磁偏角,而不是找到了地磁場產(chǎn)生的緣由,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。考點(diǎn)二磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線1.磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場確定,與檢驗(yàn)電流無關(guān)。(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,磁場疊加時(shí)合磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各分磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和。(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向到處相同的磁場叫勻強(qiáng)磁場。2.磁感線(1)磁感線是閉合曲線,沒有起點(diǎn)和終點(diǎn);在磁體外部,由N極指向S極;在磁體內(nèi)部,由S極指向N極。(2)同一磁場的磁感線不中斷、不相交、不相切。(3)磁感線是假想的曲線,客觀上不存在。[典例2]歐姆在探究通過導(dǎo)體的電流和電壓、電阻關(guān)系時(shí),因無電源和電流表,他利用金屬在冷水和熱水中產(chǎn)生電動(dòng)勢代替電源,用小磁針的偏轉(zhuǎn)檢測電流,詳細(xì)做法是:在地磁場作用下處于水安靜止的小磁針上方,平行于小磁針?biāo)椒胖檬冀K導(dǎo)線,當(dāng)該導(dǎo)線中通有電流時(shí),小磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn);已知直導(dǎo)線在某點(diǎn)產(chǎn)生的磁場與通過直導(dǎo)線的電流成正比。當(dāng)通過該導(dǎo)線電流為I時(shí),小磁針偏轉(zhuǎn)了30°,則當(dāng)他發(fā)覺小磁針偏轉(zhuǎn)了60°時(shí),通過該直導(dǎo)線的電流為I的(不考慮地球的地理兩極與地磁兩極的偏差)()A.3倍 B.倍 C. D.解析:小磁針偏轉(zhuǎn)方向由該點(diǎn)的合磁場的方向所確定。如圖所示,當(dāng)小磁針偏轉(zhuǎn)30°時(shí)有,BI1=B地,當(dāng)小磁針偏轉(zhuǎn)60°時(shí),BI2=B地,即有BI2=3BI1。又因直導(dǎo)線在某點(diǎn)產(chǎn)生的磁場與通過直導(dǎo)線的電流成正比,則有I2=3I1。答案:A變式2:關(guān)于磁感線與電場線的描述,正確的是(B)A.電場線起止于電荷,磁感線起止于磁極B.靜電場的電場線肯定不閉合,磁感線肯定是閉合的C.磁感線是自由小磁針在磁場力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡D.電場線和磁感線事實(shí)上均存在解析:在靜電場中的電場線是不閉合的,但磁感線都是閉合的,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;在磁場中的小磁針可以轉(zhuǎn)動(dòng),磁感線不是小磁針的運(yùn)動(dòng)軌跡,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電場線和磁感線都是人為假想的線,只是為了形象地描述電場和磁場,選項(xiàng)D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)三安培定則,磁場的疊加1.安培定則的“因”和“果”緣由(電流方向)結(jié)果(磁場方向)直線電流的磁場大拇指四指環(huán)形電流及通電螺線管的磁場四指大拇指2.磁場的疊加(1)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)兩個(gè)電流旁邊的磁場某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度是由兩個(gè)電流分別獨(dú)立存在時(shí)產(chǎn)生的磁場在該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加而成的。[典例3]如圖所示,兩根平行長直導(dǎo)線相距2l,通有大小相等、方向相同的恒定電流;a,b,c是導(dǎo)線所在平面內(nèi)的三點(diǎn),左側(cè)導(dǎo)線與它們的距離分別為,l和3l。關(guān)于這三點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度,下列推斷正確的是()A.a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c點(diǎn)的小B.b,c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等C.a,c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同D.b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零解析:a,c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是兩導(dǎo)線電流產(chǎn)生的合磁感應(yīng)強(qiáng)度,由于a點(diǎn)比c點(diǎn)距離兩導(dǎo)線較近,所以a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度比c點(diǎn)的大,A錯(cuò)誤;依據(jù)安培定則知,a,c兩處磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反,C錯(cuò)誤;b點(diǎn)位于兩導(dǎo)線中間,兩導(dǎo)線在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相反,合磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,c點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零,D正確,B錯(cuò)誤。答案:D變式3:有兩根長直導(dǎo)線a,b相互平行放置,如圖所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖。在圖中所示的平面內(nèi),O點(diǎn)為兩根導(dǎo)線連線的中點(diǎn),M,N為兩根導(dǎo)線旁邊的兩點(diǎn),它們?cè)趦蓪?dǎo)線連線的中垂線上,且與O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I,則關(guān)于線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的說法中正確的是(B)A.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MN中點(diǎn)O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大D.在線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都不行能為零解析:依據(jù)安培定則,作出兩電流在M,N點(diǎn)的磁場方向如圖所示,兩根導(dǎo)線分別在M點(diǎn)和N點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,依據(jù)平行四邊形定則可得BN垂直于MN向上,BM垂直于MN向下,且BN=BM,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;a,b在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相反,所以線段MN中點(diǎn)O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,選項(xiàng)C,D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)四通電導(dǎo)線在磁場中受到的力1.安培力的方向(1)左手定則: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。(2)兩平行的通電直導(dǎo)線間的安培力:同向電流相互吸引,異向電流相互排斥。(3)留意問題:磁感線方向不肯定垂直于電流方向,但安培力方向肯定與磁場方向和電流方向垂直,即大拇指肯定要垂直于磁場方向和電流方向確定的平面。2.安培力的大小(1)當(dāng)磁場與電流垂直時(shí),安培力最大,Fmax=ILB。(2)當(dāng)磁場與電流平行時(shí),安培力等于零。(3)當(dāng)電流既不垂直于磁場,也不平行于磁場時(shí),安培力大小介于0和ILB之間。[典例4]如圖所示,一條形磁鐵放在水平桌面上,在其左上方固定一根與磁鐵垂直的長直導(dǎo)線,當(dāng)導(dǎo)線通以如圖所示方向電流時(shí),下面說法錯(cuò)誤的是()A.磁鐵對(duì)桌面的壓力增大,且受到向左的摩擦力作用B.磁鐵對(duì)桌面的壓力減小,且受到向右的摩擦力作用C.若將導(dǎo)線移至磁鐵中點(diǎn)的正上方,電流反向,磁鐵對(duì)桌面的壓力會(huì)減小D.若將導(dǎo)線移至磁鐵中點(diǎn)的正上方,磁鐵不受摩擦力解析:依據(jù)條形磁鐵磁感線分布狀況得到直線電流所在位置磁場方向,依據(jù)左手定則推斷安培力方向,如圖,依據(jù)牛頓第三定律,電流產(chǎn)生的磁場對(duì)磁鐵的作用力向右下方。選取磁鐵為探討對(duì)象,磁鐵始終靜止,依據(jù)平衡條件,可知通電后支持力變大,依據(jù)牛頓第三定律,磁鐵對(duì)桌面的壓力增大,靜摩擦力方向向左,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;若將導(dǎo)線移至磁鐵中點(diǎn)的正上方,電流反向,此時(shí)導(dǎo)線所受的安培力向下,磁鐵受向上的作用力,則磁鐵對(duì)桌面的壓力會(huì)減小,選項(xiàng)C正確;若將導(dǎo)線移至磁鐵中點(diǎn)的正上方,此時(shí)因磁鐵與導(dǎo)線之間的作用力在豎直方向,故磁鐵不受摩擦力,選項(xiàng)D正確。答案:B變式4:如圖,等邊三角形線框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成,固定于勻強(qiáng)磁場中,線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,線框頂點(diǎn)M,N與直流電源兩端相接,已知導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F,則線框LMN受到的安培力的大小為(B)A.2F B.1.5F C.0.5F D.0解析:設(shè)每根導(dǎo)體棒的電阻為R,長度為l,則上、下兩并聯(lián)電路的電阻之比為R1∶R2=2R∶R=2∶1,依據(jù)歐姆定律可知,電流之比為I1∶I2=1∶2。上支路兩導(dǎo)體棒受安培力的有效長度為l,依據(jù)安培力計(jì)算公式F=IlB,上下兩支路所受安培力之比為F1∶F2=I1∶I2=1∶2,又F2=F,則F1=0.5F,依據(jù)左手定則可知,兩個(gè)安培力的方向相同,故線框LMN所受的安培力大小為1.5F,故B正確?？键c(diǎn)五安培力作用下的導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)分析1.通電導(dǎo)體在磁場中的運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)是在磁場對(duì)電流的安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)。2.明確磁場的分布和正確運(yùn)用左手定則進(jìn)行推斷是解題的關(guān)鍵。[典例5]如圖所示,把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N極旁邊,磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直線圈平面。當(dāng)線圈內(nèi)通以圖中方向的電流后,線圈的運(yùn)動(dòng)狀況是()A.線圈向左運(yùn)動(dòng) B.線圈向右運(yùn)動(dòng)C.從上往下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D.從上往下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)解析:法一電流元法首先將圓形線圈分成許多小段,每一段可看做始終線電流元,取其中上、下兩小段分析,其截面圖和受安培力狀況如圖甲所示。依據(jù)對(duì)稱性可知,線圈所受安培力的合力水平向左,故線圈向左運(yùn)動(dòng)。只有選項(xiàng)A正確。法二等效法將環(huán)形電流等效成小磁針,如圖乙所示,依據(jù)異名磁極相吸引知,線圈將向左運(yùn)動(dòng)。也可將左側(cè)條形磁鐵等效成環(huán)形電流,依據(jù)結(jié)論“同向電流相吸引,異向電流相排斥”,也可推斷出線圈向左運(yùn)動(dòng),選A。答案:A安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)狀況的判定方法電流元法分割為電流元安培力方向整段導(dǎo)體所受合力方向運(yùn)動(dòng)方向特別位置法在特別位置安培力方向運(yùn)動(dòng)方向等效法環(huán)形電流小磁針條形磁鐵通電螺線管多個(gè)環(huán)形電流結(jié)論法同向電流相互吸引,異向電流相互排斥;兩個(gè)不平行的直線電流相互作用時(shí),有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢轉(zhuǎn)換探討對(duì)象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢的問題,可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力,然后由牛頓第三定律,確定磁體所受電流磁場的作用力,從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向變式5:如圖所示是一種簡易電動(dòng)機(jī)模型,固定在豎直方向的強(qiáng)磁鐵和干電池緊密接觸,擱在其上的“心形”導(dǎo)電線圈可自由旋轉(zhuǎn),線圈下端與導(dǎo)電的強(qiáng)磁鐵接觸良好。若強(qiáng)磁鐵的上端為N極,電池的上端為正,設(shè)電池的電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r,“心形”導(dǎo)電線圈接入電路部分的總電阻為R,則下列推斷正確的是(B)A.線圈俯視逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B.旋轉(zhuǎn)時(shí)電源消耗的電功率小于C.旋轉(zhuǎn)達(dá)到穩(wěn)定時(shí),線圈中的電流為D.旋轉(zhuǎn)達(dá)到穩(wěn)定時(shí),線圈中電流比剛起先轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的大解析:依據(jù)左手定則可判知,線圈俯視順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),A錯(cuò)誤;電動(dòng)機(jī)模型是非純電阻電路,旋轉(zhuǎn)時(shí)線圈中的電流I<,電源消耗的電功率P=EI<,B正確,C錯(cuò)誤;剛起先轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電動(dòng)機(jī)模型輸出的機(jī)械功率為0,可視為純電阻,則此時(shí)的電流I0=,D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)六安培力作用下的平衡問題1.解決安培力相關(guān)問題的“兩大關(guān)鍵”(1)要正確畫出通電導(dǎo)體受力的平面圖,電流方向和磁場方向表示要正確。(2)受力分析時(shí)安培力的方向必需用左手定則正確判定,留意安培力的方向既跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直,又和電流方向垂直。2.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、電場力做功與路徑無關(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)將電源的能量轉(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)存起來或轉(zhuǎn)化為其他形式的能。[典例6]如圖所示,兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.40m,金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=37°,在導(dǎo)軌所在平面內(nèi),分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場。金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢E=4.5V、內(nèi)阻r=0.50Ω的直流電源?，F(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m=0.040kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒恰好靜止。導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好,導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R0=2.5Ω,金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì),g取10m/s2。已知sin37°=0.60,cos37°=0.80,求:(1)通過導(dǎo)體棒的電流;(2)導(dǎo)體棒受到安培力大小;(3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力。解析:(1)依據(jù)閉合電路歐姆定律得I==1.5A。(2)導(dǎo)體棒受到的安培力F安=BIL=0.30N。(3)對(duì)導(dǎo)體棒受力分析如圖,將重力正交分解,沿導(dǎo)軌方向F1=mgsin37°=0.24NF1<F安,依據(jù)平衡條件mgsin37°+Ff=F安解得Ff=0.06N,方向沿導(dǎo)軌向下。答案:(1)1.5A(2)0.30N(3)0.06N,方向沿導(dǎo)軌向下變式6:如圖所示,一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒MN兩端分別放在兩個(gè)固定的光滑圓形導(dǎo)軌上,兩導(dǎo)軌平行且間距為L,導(dǎo)軌處在豎直方向的勻強(qiáng)磁場中,當(dāng)導(dǎo)體棒中通一自右向左的電流I時(shí),導(dǎo)體棒靜止在與豎直方向成37°角的導(dǎo)軌上,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:(1)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B;(2)每個(gè)圓導(dǎo)軌對(duì)導(dǎo)體棒的支持力大小FN。解析:(1)從左向右看,受力分析如圖所示。由平衡條件得tan37°=,F安=BIL,解得B=。(2)設(shè)兩導(dǎo)軌對(duì)導(dǎo)體棒支持力為2FN,則有2FNcos37°=mg,解得FN=mg,即每個(gè)圓導(dǎo)軌對(duì)導(dǎo)體棒的支持力大小為mg。答案:(1)(2)mg1.(磁現(xiàn)象和磁場)如圖甲是用磁傳感器探究通電螺線管內(nèi)部磁場的試驗(yàn)裝置(局部);圖乙是電腦處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)后得到的通電螺線管內(nèi)部中軸線上的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨x變更的圖象,x1和x2是螺線管兩端點(diǎn)的坐標(biāo)。由該圖象可知(D)A.整個(gè)通電螺線管內(nèi)部都是勻強(qiáng)磁場B.通電螺線管兩端點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度最大C.通電螺線管兩端點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零D.通電螺線管內(nèi)有近似勻強(qiáng)磁場區(qū)段解析:由B-x圖象可知,在x1與x2之間,有一段B不隨x變更而變更,故管內(nèi)有近似勻強(qiáng)磁場區(qū)段。2.(安培力的理解)在磁場中的同一位置放置一條直導(dǎo)線,導(dǎo)線的方向與磁場方向垂直,則下列描述導(dǎo)線受到的安培力F的大小與通過導(dǎo)線的電流I的關(guān)系圖象正確的是(A)解析:磁場中同一位置,磁感應(yīng)強(qiáng)度B保持不變。導(dǎo)線方向與磁場方向垂直時(shí),安培力F=BIL,故A選項(xiàng)正確。3.(通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力)(2024·浙江10月選考,10)如圖所示,把一根通電的硬直導(dǎo)線ab,用輕繩懸掛在通電螺線管正上方,直導(dǎo)線中的電流方向由a向b。閉合開關(guān)S瞬間,導(dǎo)線a端所受安培力的方向是(D)A.向上 B.向下C.垂直紙面對(duì)外 D.垂直紙面對(duì)里解析:開關(guān)閉合時(shí),螺線管右端為N極,由左手定則推斷導(dǎo)線a端所受安培力的方向垂直紙面對(duì)里,選項(xiàng)D正確。4.(磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加)(多選)如圖,紙面內(nèi)有兩條相互垂直的長直絕緣導(dǎo)線L1,L2,L1中的電流方向向左,L2中的電流方向向上;L1的正上方有a,b兩點(diǎn),它們相對(duì)于L2對(duì)稱。整個(gè)系統(tǒng)處于勻強(qiáng)外磁場中,外磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,方向垂直于紙面對(duì)外。已知a,b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B0和B0,方向也垂直于紙面對(duì)外。則(AC)A.流經(jīng)L1的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0B.流經(jīng)L1的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0C.流經(jīng)L2的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0D.流經(jīng)L2的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0解析:原磁場、電流的磁場方向如圖所示,由題意知在b點(diǎn):B0=B0-B1+B2,在a點(diǎn):B0=B0-B1-B2,由上述兩式解得B1=B0,B2=B0,選項(xiàng)A,C正確。5.(安培力作用下的平衡問題)如圖所示,PQ和MN為水平平行放置的金屬導(dǎo)軌,相距L=1m。P,M間接有一個(gè)電動(dòng)勢為E=6V、內(nèi)阻為r=1Ω的電源和一只滑動(dòng)變阻器,導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上,棒的質(zhì)量為m=0.2kg,棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)定滑輪與一物體相連(繩與棒垂直),物體的質(zhì)量為M=0.3kg。棒與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5(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B=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行能的是(D)A.2Ω B.4Ω C.5Ω D.6Ω解析:對(duì)導(dǎo)體棒,若安培力大于拉力,由平衡條件得BIL=μmg+Mg,解得I的最大值Imax=2A,由閉合電路歐姆定律,滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值最小值為2Ω;若安培力小于拉力,由平衡條件BIL+μmg=Mg,解得I的最小值Imin=1A,由閉合電路歐姆定律,滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值最大值為5Ω;所以滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值不行能是6Ω,選項(xiàng)D正確。1.(2024·浙江11月選考,7)電流天平是一種測量磁場力的裝置,如圖所示。兩相距很近的通電平行線圈Ⅰ和Ⅱ,線圈Ⅰ固定,線圈Ⅱ置于天平托盤上。當(dāng)兩線圈均無電流通過時(shí),天平示數(shù)恰好為零。下列說法正確的是(A)A.當(dāng)天平示數(shù)為負(fù)時(shí),兩線圈電流方向相同B.當(dāng)天平示數(shù)為正時(shí),兩線圈電流方向相同C.線圈Ⅰ對(duì)線圈Ⅱ的作用力大于線圈Ⅱ?qū)€圈Ⅰ的作用力D.線圈Ⅰ對(duì)線圈Ⅱ的作用力與托盤對(duì)線圈Ⅱ的作用力是一對(duì)相互作用力解析:裝置的構(gòu)造模型為兩個(gè)線圈和一個(gè)杠桿,當(dāng)線圈中通有同向電流時(shí)相互吸引,天平示數(shù)為負(fù),故A正確;當(dāng)通有異向電流時(shí)相互排斥,天平示數(shù)為正,故B錯(cuò)誤;線圈Ⅰ對(duì)線圈Ⅱ的作用力和線圈Ⅱ?qū)€圈Ⅰ的作用力是一對(duì)相互作用力,大小相等,方向相反,故C錯(cuò)誤;線圈Ⅰ對(duì)線圈Ⅱ的作用力與托盤對(duì)線圈Ⅱ的作用力都作用在同一物體上,不是一對(duì)相互作用力,故D錯(cuò)誤。2.(2024·浙江4月選考,12)在城市建設(shè)施工中,常常須要確定地下金屬管線的位置,如圖所示。有一種探測方法是,首先給金屬長直管線通上電流,再用可以測量磁場強(qiáng)弱、方向的儀器進(jìn)行以下操作:①用測量儀在金屬管線旁邊的水平地面上找到磁場最強(qiáng)的某點(diǎn),記為a;②在a點(diǎn)旁邊的地面上,找到與a點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的若干點(diǎn),將這些點(diǎn)連成直線EF;③在地面上過a點(diǎn)垂直于EF的直線上,找到磁場方向與地面夾角為45°的b,c兩點(diǎn),測得b,c兩點(diǎn)距離為L。由此可確定金屬管線(A)A.平行于EF,深度為B.平行于EF,深度為LC.垂直于EF,深度為 D.垂直于EF,深度為L解析:由圖可知磁場最強(qiáng)點(diǎn)為a點(diǎn),在導(dǎo)線的正上方,所以導(dǎo)線平行于EF,且h=,故A正確。3.(2024·浙江1月選考,11)如圖所示,在光滑絕緣水平面上,兩條固定的相互垂直彼此絕緣的導(dǎo)線通以大小相同的電流I。在角平分線上,對(duì)稱放置四個(gè)相同的正方形金屬框。當(dāng)電流在相同時(shí)間間隔內(nèi)增加相同量,則(B)A.1,3線圏靜止不動(dòng),2,4線圈沿著對(duì)角線向內(nèi)運(yùn)動(dòng)B.1,3線圏靜止不動(dòng),2,4線圈沿著對(duì)角線向外運(yùn)動(dòng)C.2,4線圏靜止不動(dòng),1,3線圈沿著對(duì)角線