15届高二理科物理磁场对电流的作用零诊复习题磁场

零诊复习《选修3-1》磁场（一）-------磁场对电流的作用基础知识梳理巩固一、概念（一）磁场与磁感应强度1.产生：______、______、____________都能产生磁场。2.基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有______的作用。3.磁感应强度B用于表述磁场的______和______.4.大小：B=___________(适用条件:通电导线______磁场)，属于比值定义法，其大小由______决定，与放入的直导线电流I的大小，长度L无关。5.方向：小磁针N极的_________或小磁针_______N极的指向。6.磁体与磁场，磁体与电流，电流与电流之间的相互作用都是通过_____实现。7.___________首先发现了电流的磁效应。二、规律（一）磁场对电流的作用----安培力1.大小(1)磁场和电流垂直时，F＝___.(2)磁场和电流平行时，F＝______2.安培力的方向左手定则判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向的方向，那么，所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．通电导线受到的安培力的方向与、磁感应强度方向都．3.平行同向电流之间的安培力_________，平行反向电流之间的安培力________(二)分子环流假说________提出了分子环流假说：在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流——分子电流．分子电流使每个物质微粒都成为微小的，它的两侧相当于两个．三、工具（一）磁感线1.磁场是真实存在的物质，磁感线是______，磁感线可以形象描述磁场的大小、方向和分布。2.特点：(1)磁感线某点______方向表示该点的磁场方向，磁感线的______表示磁感应强度B的大小．(2)感线是______的，外部N→S，内部_____..(3)任意两条磁感线_______.（二）常见磁场分布1.常见磁体的磁场分布地磁场特点：在赤道附近，地磁场沿________，在地磁南极和北极，地磁场沿________，在其他地方，地磁场与水平面成一定角度叫磁倾角。2.常见电流的磁场分布判断方法：安培定则（右手螺旋定则）立体图截面图安培定则一：对于通电直导线，右手大拇指指向__________，四指弯曲的方向为_________安培定则二：对于环形电流以及通电螺线管，右手大拇指指向__________,四指弯曲的方向是_________四、应用（一）磁电式仪表的工作原理：1.磁场的方向总沿着均匀辐射地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是的，保证B的大小不发生变化，且安培力的方向与线圈垂直．2.当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，线圈转动，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就，螺旋弹簧的形变也就．I与指针偏角θ成正比，表盘刻度(选填“均匀”、“不均匀”)．所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小．五、典型问题1.磁场的叠加2.安培力方向的判断3.安培力的平衡问题4.电流在磁场中动力学问题课前自我检测基础知识双基巩固1、下列关于磁感应强度的说法，其中正确的是（）A．通电导线受到磁场力大的地方磁感应强度一定大B．通电导线在磁感应强度大的地方受安培力一定大C．放在匀强磁场中各处的通电导线，导线受到的安培力大小和方向一定相同D．磁感应强度的大小和方向与放在其中的通电导线的受力大小和方向无关2.在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针N极向东偏转，由此可知（）A.一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的N极靠近小磁针B.一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的S极靠近小磁针C.可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过D.可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过典型题型归纳突破（一）磁场的叠加例题1.(2013年海南物理)三条在同一平面（纸面）内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I，方向如图所示。a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等。将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3，下列说法正确的是（）A．B1=B2B3B．B1=B2=B3C．a和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里D．a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里例题2.有两根长直导线a、b互相平行放置，如图为垂直于导线的截面图．在图示的平面内，O点为两根导线连线的中点，M、N为两根导线附近的两点，它们在两导线的中垂线上，且与O点的距离相等．若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I，则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是()A．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同B．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反C．在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零D．在线段MN上只有一点的磁感应强度为零方法技巧：（1）先根据安培定则判断电流的磁场方向，再利用平行四边形定则进行叠加（2）磁感应强度和电场强度的分布可以对照起来复习。（二）安培力方向的判断例3．把一重力不计的通电直导线放在蹄形磁铁的正上方，导线可以自由转动，当导线中通入如图所示方向的电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)()A．顺时针方向转动，同时下降B．顺时针方向转动，同时上升C．逆时针方向转动，同时下降D．逆时针方向转动，同时上升例4.如图，CD直导线竖直固定，并通以由C向D的电流I1；AB直导线与CD导线垂直，并通有由A向B的电流I2，两导线之间有一小段距离，当AB直导线由静止释放，则它的运动情况是（）A.顺时针方向转动的同时向CD导线靠近B.逆时针方向转动的同时与CD导线远离C.顺时针方向转动的同时与CD导线远离D.逆时针方向转动的同时向CD导线靠近例5．把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心，且垂直于线圈平面，当线圈中通入如图所示方向的电流后，线圈的运动情况是()A．线圈向左运动B．线圈向右运动C．从上往下看顺时针转动D．从上往下看逆时针转动方法小结：（1）熟悉判断左手定则判断安培力的方向（2）环形电流有时可等效为小磁针去判断方向，条形磁铁有时可以等效为通电螺线管去判断（3）同向电流相互吸引，异向电流相互吸引（三）安培力的平衡问题例6.如图，在倾角为α的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒．在导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向在纸面内由竖直向上逆时针转至水平向左的过程中，关于B的大小的变化，正确的说法是（）A．逐渐增大B．逐渐减小C．先减小后增大D．先增大后减小例7.在倾角为30°的斜面上，沿斜面方向固定一对平行的金属导轨，两导轨距离L＝0.25m，接入电动势E＝12V、内阻不计的电池及滑动变阻器，如图所示。垂直导轨放有一根质量m＝0.2kg的金属棒ab，它与导轨间的动摩擦因数为√36，整个装置放在磁感应强度B＝0.8T的垂直斜面向上的匀强磁场中。当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，框架与棒的电阻不计，g＝10m/s2）（四）电流在磁场中的动力学问题例8.如图所示，电流恒定的通电直导线MN垂直平放在两条相互平行的水平光滑长导轨上，电流方向由M指向N，在两导轨间存在着竖直磁场，取垂直于纸面向里的方向为磁感应强度的正方向，当t＝0时导线恰好静止，若B按如图乙所示的余弦规律变化，下列说法正确的是()A．在最初的一个周期内，导线在导轨上做往复运动B．在最初的一个周期内，导线一直向左运动C．在最初的半个周期内，导线的加速度先增大后减小D．在最初的半个周期内，导线的速度先增大后减小例9.（2013重庆理综）小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验，其装置如题7图所示。在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，此时电子测力计的读数为G1，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计。直铜条AB的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路，总阻值为R。若让铜条水平且垂直于磁场，以恒定的速率v在磁场中竖直向下运动，这时电子测力计的示数为G2，铜条在磁场中的长度为L。（1）判断铜条所受安培力的方向，G1和G2哪个大？（2）求铜条匀速运动时所受安培力的大小和磁感应强度的大小。AB铜条读数（单位：N）NS电阻课后巩固提升1.如右图所示，把两个完全一样的环形线圈互相垂直地放置，它们的圆心位于一个共同点O上，当通以相同大小的电流时，O点处的磁感应强度与一个线圈单独产生的磁感应强度大小之比是()A．1∶1B.√C．1∶√D．2∶12..地球是一个大磁体：①在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地磁场的南极；②地磁场的北极在地理南极附近；③赤道附近地磁场的方向和地面平行；④北半球地磁场方向相对地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的．以上关于地磁场的描述正确的是()A．①②④B．②③④C．①⑤D．②③3.（2000年上海高考试题）如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同、方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为A.F2B.F1－F2C.F1＋F2D.2F1－F24.如图所示，条形磁铁放在桌面上，一根通电直导线由S极的上端平移到N极的上端的过程中，导线保持与磁铁垂直，导线的通电方向如图所示.则在这个过程中磁铁受到的摩擦力（保持静止）（）A.为零B.方向由向左变为向右C.方向保持不变D.方向由向右变为向左5.如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直斜面放置一根长为L、质量为m的直导线，当通以电流I时，欲使导线静止在斜面上，外加匀强磁场B的大小和方向可能（）A．B=mg/IL·tanα，方向垂直斜面向上B．B=mg/IL·sinα，方向垂直斜面向下C．B=mg/IL·tanα，方向竖直向上D．B=mg/IL，方向水平向左6.（2013年上海物理）如图，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且相互绝缘。当MN中电流突然减小时，线圈所受安培力的合力方向（）A向左B向右C垂直纸面向外D垂直纸面向里7.如图，足够长的光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个灯泡，匀强磁场垂直于导轨所在平面（导轨和导线电阻不计），则垂直导轨的导体棒ab在加速下滑过程中（）A．受到的安培力大小一直不变B．受到的安培力方向沿斜面向上C．导体棒的机械能一直增大D．灯泡逐渐变亮8.将一段导线绕成图甲所示的闭合电路，并固定在水平面（纸面）内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图像是（）A．B．C．D．SNttt/2OFttt/2OFtt/2OFtttt/2OFtabⅠⅡ图甲图乙tt/2OB9.如图所示，光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O点为圆弧的圆心．两金属轨道之间的宽度为0.5m，匀强磁场方向如图，大小为0.5T．质量为0.05kg、长为0.5m的金属细杆置于金属轨道上的M点．当在金属细杆内通以电流强度为2A的恒定电流时，金属细杆可以沿杆向右由静止开始运动．已知MN＝OP＝1m，则()A．金属细杆开始运动的加速度为10m/s2B．金属细杆运动到P点时的速度大小为5m/sC．金属细杆运动到P点时的向心加速度大小10m/s2D．金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为0.75N10.电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，1982年澳大利亚国立大学制成了能把2.2g的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到10km/s的电磁炮（常规炮弹速度大小约为2km/s），若光滑轨道宽2m，长为100m，通过的电流为10A，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为_______T，磁场力的最大功率P