第1節(jié) 磁場　磁場對電流的作用-2023年高考物理二輪復習對點講解與練習（通用版）-試卷下載-教習網(wǎng)

第八章磁場第1節(jié)　磁場　磁場對電流的作用考點一　對磁場的理解【知識梳理】1. 2．幾種常見電流的磁場直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場特點無磁極、非勻強，且距導線越遠處磁場越弱　與條形磁鐵的磁場相似，管內(nèi)為勻強磁場，且磁場最強，管外為非勻強磁場環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極，且離圓環(huán)中心越遠，磁場　越弱　安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖 3.磁場的疊加磁感應強度是矢量，計算時與力的計算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進行合成與分解．4．安培定則的應用在運用安培定則時應分清“因”和“果”，電流是“因”，磁場是“果”，既可以由“因”判斷“果”，也可以由“果”追溯“因”. 原因(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)形電流的磁場四指大拇指【診斷小練】(1)奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流可以產(chǎn)生磁場．(　　)(2)磁場中某點磁感應強度的大小，跟放在該點的試探電流元的情況無關(guān)．(　　)(3)磁場中某點磁感應強度的方向，跟放在該點的試探電流元所受磁場力的方向一致．(　　)(4)磁感線是真實存在的．(　　)(5)在同一幅圖中，磁感線越密，磁場越強．(　　)(6)將通電導線放入磁場中，若不受安培力，說明該處磁感應強度為零．(　　)【命題突破】命題點1　對磁場的理解1．指南針是我國古代四大發(fā)明之一．關(guān)于指南針，下列說法正確的是(　　)A．指南針可以僅具有一個磁極B．指南針能夠指向南北，說明地球具有磁場C．指南針的指向會受到附近鐵塊的干擾D．在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導線，導線通電時指南針不偏轉(zhuǎn)2．中國宋代科學家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也．”進一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖．結(jié)合上述材料，下列說法不正確的是(　　)A．地理南、北極與地磁場的南、北極不重合B．地球內(nèi)部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近C．地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行D．地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用命題點2　對磁感應強度的理解3．關(guān)于磁感應強度B，下列說法中正確的是(　　)A．根據(jù)磁感應強度定義B＝，磁場中某點的磁感應強度B與F成正比，與I成反比B．磁感應強度B是標量，沒有方向C．磁感應強度B是矢量，方向與F的方向相反D．在確定的磁場中，同一點的磁感應強度B是確定的，不同點的磁感應強度B可能不同，磁感線密集的地方磁感應強度B大些，磁感線稀疏的地方磁感應強度B小些【歸納總結(jié)】磁感應強度B與電場強度E的比較對應名稱比較項目　　　磁感應強度B電場強度E物理意義描述磁場的力的性質(zhì)的物理量描述電場的力的性質(zhì)的物理量定義式B＝，通電導線與B垂直E＝大小決定由磁場決定，與檢驗電流無關(guān)由電場決定，與檢驗電荷無關(guān)方向矢量磁感線切線方向，小磁針N極受力方向矢量電場線切線方向，放入該點的正電荷受力方向場的疊加合磁感應強度等于各磁場的磁感應強度的矢量和合場強等于各個電場的場強的矢量和單位1 T＝1 N/(A·m)1 V/m＝1 N/C 命題點3　磁場的疊加4.如圖，在磁感應強度大小為B0的勻強磁場中，兩長直導線P和Q垂直于紙面固定放置，兩者之間的距離為l.在兩導線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時，紙面內(nèi)與兩導線距離均為l的a點處的磁感應強度為零．如果讓P中的電流反向、其他條件不變，則a點處磁感應強度的大小為(　　) A．0 B．B0 C.B0 D．2B05．如圖所示，兩根相互平行的長直導線過紙面上的M、N兩點，且與紙面垂直，導線中通有大小相等、方向相反的電流．a、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點的距離均相等．關(guān)于以上幾點處的磁場，下列說法正確的是(　　) A．O點處的磁感應強度為零B．a、b兩點處的磁感應強度大小相等，方向相反C．c、d兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同D．a、c兩點處磁感應強度的方向不同【歸納總結(jié)】空間中的磁場通常會是多個磁場的疊加，磁感應強度是矢量，可以通過平行四邊形定則進行計算或判斷．通常考題中出現(xiàn)的磁場不是勻強磁場，這類考題的解法如下：(1)確定場源，如通電導線．(2)定位空間中需求解磁場的點，利用安培定則判定各個場源在這一點上產(chǎn)生的磁場的大小和方向．如圖中M、N在c點產(chǎn)生的磁場．(3)應用平行四邊形定則進行合成，如圖中的合磁場B.考點二　安培力作用下導體的平衡與加速【知識梳理】　安培力的大小和方向(1)大小①F＝BILsin θ(θ為B與I之間的夾角)②磁場和電流垂直時：F＝　BIL　.③磁場和電流平行時：F＝0.L是　有效長度　，即垂直磁感應強度方向的長度．如彎曲導線的有效長度L等于兩端點所連直線的長度(如圖所示)，相應的電流方向沿L由始端流向末端．因為任意形狀的閉合線圈，其有效長度為零，所以閉合線圈通電后在勻強磁場中，受到的安培力的矢量和為零．(2)方向①用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向　電流　的方向，這時　拇指　所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向．②安培力的方向特點：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I決定的平面．(注意：B和I可以有任意夾角)【診斷小練】(1)將一小段通電導體放入磁場中，其一定會受到安培力作用．(　　)(2)通電導體在磁場中受到的安培力越大，磁感應強度越大．(　　)(3)通電導體放入磁場中，若不受安培力作用，說明該處磁感應強度為零．(　　)(4)安培力可能做正功，也可能做負功．(　　)【命題突破】命題點1　對安培力的理解1．如圖，三根相互平行的固定長直導線L1、L2和L3兩兩等距，均通有電流I，L1中電流方向與L2中的相同，與L3中的相反．下列說法正確的是(　　) A．L1所受磁場作用力的方向與L2、L3所在平面垂直B．L3所受磁場作用力的方向與L1、L2所在平面垂直C．L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為1∶1∶D．L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為∶∶12．某同學自制的簡易電動機示意圖如圖所示．矩形線圈由一根漆包線繞制而成，漆包線的兩端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出，并作為線圈的轉(zhuǎn)軸．將線圈架在兩個金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內(nèi)，永磁鐵置于線圈下方．為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動起來，該同學應將(　　)A．左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉B．左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉C．左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉D．左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉命題點2　通電導體棒在安培力作用下的平衡3.如圖，一長為10 cm的金屬棒ab用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強磁場中，磁場的磁感應強度大小為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)與一電動勢為12 V的電池相連，電路總電阻為2 Ω.已知開關(guān)斷開時兩彈簧的伸長量均為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．4．如圖所示，通電直導線AB質(zhì)量為m，水平地放置在傾角為θ的光滑導軌上，導軌寬度為l，通以圖示方向的電流，電流大小為I，要求導線AB靜止在斜面上．(1)若磁場的方向豎直向上，則磁感應強度為多大？(2)若要求磁感應強度最小，則磁感應強度大小、方向如何？【歸納總結(jié)】具體思維流程如下：命題點3　通電導體棒在安培力作用下的加速5．某同學用圖中所給器材進行與安培力有關(guān)的實驗．兩根金屬導軌ab和a1b1固定在同一水平面內(nèi)且相互平行，足夠大的電磁鐵(未畫出)的N極位于兩導軌的正上方，S極位于兩導軌的正下方，一金屬棒置于導軌上且與兩導軌垂直．(1)在圖中畫出連線，完成實驗電路．要求滑動變阻器以限流方式接入電路，且在開關(guān)閉合后，金屬棒沿箭頭所示的方向移動．(2)為使金屬棒在離開導軌時具有更大的速度，有人提出以下建議：A．適當增加兩導軌間的距離B．換一根更長的金屬棒C．適當增大金屬棒中的電流其中正確的是　________(填入正確選項前的標號)．6．電磁炮是一種理想的兵器，它的主要原理如圖所示，利用這種裝置可以把質(zhì)量為2.0 g的彈體(包括金屬桿EF的質(zhì)量)加速到6 km/s.若這種裝置的軌道寬2 m，長為100 m，通過的電流為10 A，求軌道間所加勻強磁場的磁感應強度大小和磁場力的最大功率．(軌道摩擦不計) 考點三　判斷通電導體運動趨勢的方法【知識梳理】1．判定通電導體在安培力作用下的運動或運動趨勢的思路(1)首先必須弄清楚導體所在位置的磁場分布情況；(2)然后利用左手定則準確判定導體的受力情況；(3)進而確定導體的運動方向或運動趨勢的方向．2．常用判斷方法電流元法分割為電流元安培力方向―→整段導體合力方向―→運動方向特殊位置法在特殊位置→安培力方向→運動方向等效法環(huán)形電流小磁針條形磁鐵通電螺線管多個環(huán)形電流結(jié)論法同向電流相互吸引，異向電流相互排斥；互不平行的直線電流相互作用時，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢轉(zhuǎn)換研究對象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動或運動趨勢的問題，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動方向【命題突破】1.一直導線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方，如右圖所示，如果直導線可以自由地運動且通以方向為由a到b的電流，則導線ab受到安培力作用后的運動情況為(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　A．從上向下看順時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管B．從上向下看順時針轉(zhuǎn)動并遠離螺線管C．從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動并遠離螺線管D．從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管2.如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長直導線，導線與磁鐵垂直，給導線通以垂直紙面向里的電流，用F表示磁鐵對桌面的壓力，用Ff表示桌面對磁鐵的摩擦力，導線中通電后與通電前相比較(　　)A．F減小，Ff＝0 B．F減小，Ff≠0C．F增大，Ff＝0 D．F增大，Ff≠0 【考能提升·對點演練】1．如圖所示，足夠長的直線ab靠近通電螺線管，與螺線管平行．用磁傳感器測量ab上各點的磁感應強度B，在計算機屏幕上顯示的大致圖象是(　　)2．關(guān)于通電直導線在勻強磁場中所受的安培力，下列說法正確的是(　　)A．安培力的方向可以不垂直于直導線B．安培力的方向總是垂直于磁場的方向C．安培力的大小與通電直導線和磁場方向的夾角無關(guān)D．將直導線從中點折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话?/span>3.根據(jù)磁場對電流產(chǎn)生作用力的原理，人們研制出一種發(fā)射炮彈的裝置——電磁炮，如圖所示，把待發(fā)炮彈放置在強磁場中的兩平行光滑導軌上，給導軌通以很大的電流，使炮彈沿導軌加速運動，并以某一速度發(fā)射出去，現(xiàn)要提高電磁炮的發(fā)射速度，你認為下列方案在理論上可行的是(　　) A．增大電流I的值B．增大磁感應強度B的值C．增大炮彈的質(zhì)量D．改變磁感應強度B的方向，使之與炮彈滑行方向平行4．如圖所示，兩平行放置、長度均為L的直導線a和b，放置在與導線所在平面垂直的勻強磁場中，當a導線通有電流強度為I，b導線中通過電流方向相反且電流強度為2I的電流時，a導線受到的安培力為F1，b導線受到的安培力為F2，則a導線的電流在b導線處產(chǎn)生的磁感應強度大小為(　　) A. B．C. D．5．如圖所示，用天平測量勻強磁場的磁感應強度．下列各選項所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長MN相等，將它們分別掛在天平的右臂下方．線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)．若磁場發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是(　　) 6．如圖所示，AC是一個用長為L的導線彎成的、以O為圓心的四分之一圓弧，將其放置在與平面AOC垂直的磁感應強度為B的勻強磁場中．當在該導線中通以由C到A，大小為I的恒定電流時，該導線受到的安培力的大小和方向是(　　) A．BIL，平行于OC向左B.，垂直于AC的連線指向左下方C.，平行于OC向右D．2BIL，垂直于AC的連線指向左下方7．如圖所示，兩個完全相同的通電圓環(huán)A、B的圓心O重合、圓面相互垂直放置，通電電流相同，電流方向如圖所示，設每個圓環(huán)在其圓心O處獨立產(chǎn)生的磁感應強度大小為B0，則O處的磁感應強度大小為(　　) A．0 B．2B0C.B0 D．無法確定8.如圖所示為航母上電磁彈射裝置的等效電路圖(俯視圖)，使用前先給超級電容器C充電，彈射時，電容器釋放儲存電能所產(chǎn)生的強大電流經(jīng)過導體棒EF，EF在磁場(方向垂直于紙面向外)作用下加速．則下列說法正確的是(　　) A．電源給電容器充電后，M板帶正電B．導體棒在安培力作用下向右運動C．超級電容器相當于電源，放電時兩端電壓不變D．在電容器放電過程中，電容器電容不斷減小9．如圖所示的天平可用來測定磁感應強度．天平的右臂下面掛有一個矩形線圈，寬l＝10 cm，共N＝9匝，線圈的下部懸在勻強磁場中，磁場方向垂直紙面．當線圈中通有電流I＝0.10 A(方向如圖)時，在天平左、右兩邊加上質(zhì)量各為m1、m2的砝碼，天平平衡．當電流反向(大小不變)時，左邊再加上質(zhì)量為m＝4.32 g的砝碼后，天平重新平衡．重力加速度g取10 m/s2，由此可知(　　)A．磁感應強度的方向垂直紙面向外，大小為0.24 TB．磁感應強度的方向垂直紙面向外，大小為0.12 TC．磁感應強度的方向垂直紙面向里，大小為0.24 TD．磁感應強度的方向垂直紙面向里，大小為0.12 T10．在地球赤道上進行實驗時，用磁傳感器測得赤道上P點地磁場磁感應強度大小為B0.將一條形磁鐵固定在P點附近的水平面上，讓N極指向正北方向，如圖所示，此時用磁傳感器測得P點的磁感應強度大小為B1；現(xiàn)將條形磁鐵以P點為軸心在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)90°，使其N極指向正東方向，此時用磁傳感器測得P點的磁感應強度的大小應為(可認為地磁南北極與地理北、南極重合)(　　)A．B1－B0 B．B1＋B0C. D．11. 3條在同一平面(紙面)內(nèi)的長直絕緣導線搭成一等邊三角形，在導線中通過的電流均為I，電流方向如圖所示．a、b和c三點分別位于三角形的3個頂角的平分線上，且到相應頂點的距離相等．將a、b和c處的磁感應強度大小分別記為B1、B2和B3.下列說法正確的是(　　) A．B1＝B2<B3B．B1＝B2＝B3C．a和b處磁場方向垂直于紙面向外，c處磁場方向垂直于紙面向里D．a處磁場方向垂直于紙面向外，b和c處磁場方向垂直于紙面向里12．如圖(a)所示，揚聲器中有一線圈處于磁場中，當音頻電流信號通過線圈時，線圈帶動紙盆振動，發(fā)出聲音．俯視圖(b)表示處于輻射狀磁場中的線圈(線圈平面即紙面)磁場方向如圖中箭頭所示，在圖(b)中(　　)A．當電流沿順時針方向時，線圈所受安培力的方向垂直于紙面向里B．當電流沿順時針方向時，線圈所受安培力的方向垂直于紙面向外C．當電流沿逆時針方向時，線圈所受安培力的方向垂直于紙面向里D．當電流沿逆時針方向時，線圈所受安培力的方向垂直于紙面向外13．電磁軌道炮工作原理如圖所示，待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動，并與軌道保持良好接觸．電流I從一條軌道流入，通過導電彈體后從另一條軌道流回．軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場(可視為勻強磁場)，磁感應強度的大小與I成正比．通電彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出．現(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍，理論上可采用的方法是(　　) A．只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍B．只將電流I增加至原來的2倍C．只將彈體質(zhì)量減至原來的一半D．將彈體質(zhì)量減至原來的一半，軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍，其他量不變14.如圖所示，同一平面內(nèi)有兩根平行的無限長直導線1和2，通有大小相等、方向相反的電流，a、b兩點與兩導線共面，a點在兩導線的中間且與兩導線的距離均為r，b點在導線2右側(cè)，與導線2的距離也為r.現(xiàn)測得a點的磁感應強度大小為B0，已知距一無限長直導線d處的磁感應強度大小B＝，其中k為常量，I為無限長直導線的電流大小，下列說法正確的是(　　) A．b點的磁感應強度大小為B．若去掉導線2，b點的磁感應強度大小為C．若將導線1中電流大小變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍，b點的磁感應強度為0D．若去掉導線2，再將導線1中電流大小變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍，a點的磁感應強度大小仍為B015．實驗室經(jīng)常使用的電流表是磁電式儀表，這種電流表的構(gòu)造如圖甲所示．蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻輻向分布的，當線圈通以如圖乙所示的電流時，下列說法正確的是(　　)A．無論線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面始終和磁感線平行B．線圈轉(zhuǎn)動時，螺旋形彈簧被扭動，阻礙線圈轉(zhuǎn)動C．當線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示的位置時，b端受到的安培力方向向上D．當線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示的位置時，安培力使線圈沿順時針方向轉(zhuǎn)動16．醫(yī)生在做手術(shù)時，需從血庫里取血，為避免感染，都是利用電磁泵從血庫里向外抽．如圖為一個電磁泵的結(jié)構(gòu)圖，長方形導管的左右表面絕緣，上下表面為導體，管長為a，內(nèi)壁高為b，寬為L，且內(nèi)壁光滑．將導管放在垂直左右表面向右的勻強磁場中，由于充滿導管的血漿中帶有正負離子，將上下表面和電源接通，電路中會形成大小為I的電流，導管的前后兩側(cè)便會產(chǎn)生壓強差p，從而將血漿抽出．其中v為血漿流動方向，若血漿的電阻率為ρ，所加電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，勻強磁場的磁感應強度為B，則(　　)A．此裝置中血漿的等效電阻為R＝ρB．此裝置中血漿受到的安培力大小為F＝BILC．此裝置中血漿受到的安培力大小為F＝BIbD．前后兩側(cè)的壓強差為p＝17．如圖所示，長度L＝25 cm、電阻R1＝3 Ω的金屬滑桿ab的中點連著一勁度系數(shù)k＝50 N/m的輕質(zhì)彈簧(彈簧另一端固定，與滑桿垂直且在同一水平面內(nèi))，垂直地放置在兩根電阻不計、互相平行、寬度為25 cm的光滑導軌上，有一勻強磁場垂直導軌平面，磁場方向如圖所示，電源的電動勢E＝12 V，內(nèi)阻r＝1 Ω，定值電阻R2＝2 Ω，閉合開關(guān)S，穩(wěn)定后彈簧伸長Δx＝4 cm，求：(1)穩(wěn)定后滑桿ab所受安培力的大小F；(2)勻強磁場的磁感應強度的大小B. 18．水平放置的光滑金屬導軌寬L＝0.2 m，接有電源電動勢E＝3 V，電源內(nèi)阻及導軌電阻不計．勻強磁場豎直向下穿過導軌，磁感應強度B＝1 T．導體棒ab的電阻R＝6 Ω，質(zhì)量m＝10 g，垂直放在導軌上并接觸良好，求合上開關(guān)的瞬間(1)金屬棒受到安培力的大小和方向；(2)金屬棒的加速度．

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