《新高考物理三轮冲刺知识讲练与题型归纳专题19磁场对电流的作用（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理三轮冲刺知识讲练与题型归纳专题19磁场对电流的作用（含解析）（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题19 磁场对电流的作用 题型导航题型一 安培定则的应用和磁场的叠加1题型二 安培力作用下导体运动情况的分析6题型三 安培力作用下平衡问题6题型四 安培力与功、动能定理的综合应用14 考点分析题型一 安培定则的应用和磁场的叠加1磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用(2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向，或自由小磁针静止时N极的指向2磁感应强度(1)定义式：B(通电导线垂直于磁场)(2)方向：小磁针静止时N极的指向(3)磁感应强度是反映磁场性质的物理量，由磁场本身决定，是用比值法定义的3电流的磁场直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场特点无磁极、非匀强，且
2、距导线越远处磁场越弱与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场最强，管外为非匀强磁场环形电流的两 侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场越弱安培定则立体图横截面图4.磁场的叠加磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解例题1 在通电长直导线产生的磁场中，到导线的距离为r处的磁感应强度大小B，其中I为通过长直导线的电流，k为常量如图所示，三根通电长直导线P、Q、R均垂直直角坐标系xOy所在平面，其间距相等，P、Q与坐标平面的交点均在x轴上且关于原点O对称，通过P、Q、R的电流之比为1：1：3，电流方向已在图中标出若通过P的电流产生的磁场在原点O处的磁
3、感应强度大小为B0，则原点O处的合磁感应强度大小为（）AB0BCD3B0【解答】解：根据安培定则可知，通过P的电流产生的磁场在原点O处的磁感应强度方向沿y轴负方向，设三根导线的间距为a，通过P的电流为I0，则有，类似可得，通过Q的电流产生的磁场在原点O处的磁感应强度大小B0、方向沿y轴负方向，通过R的电流产生的磁场在原点O处的磁感应强度大小B0、方向沿x轴正方向，故原点O处的合磁感应强度大小，解得，故ABD错误，C正确；故选：C。例题2 如图所示，一条直线上的a、b、c、d、e相邻两点间距相等，在b、d两点处各有一条长直导线垂直纸面。两直导线中通有方向相同、大小分别为I1和I2的电流。已知电流
4、在纸面上产生磁场的磁感应强度与电流成正比、与直导线同这一点的距离成反比，现测得c点与e点的磁感应强度大小分别为Bc和Be，方向如图，下列说法正确的是（）Aa点磁感应强度的大小为Ba点到e点之间，所有位置的磁感应强度都不为零C两电流之比D若移走I2，c点磁感应强度的大小将变为【解答】解：AC.设两电流大小分别为I1、I2，相邻两点之间的距离为x，由图可知c点距离两电流相等，磁感应强度方向向上，根据安培定则可以判断电流1大于电流2，c点磁感应强度为e点磁感应强度为联立两式得a点的磁感应强度为；之比得，故A正确，C错误；B.根据安培定则可知，在bd之间一定有一个位置磁感应强度为零，故B错误；D若移走
5、I2，c点磁感应强度为，故D错误。故选：A。例题3 两完全相同的通电圆线圈1、2平行放置，两圆线圈的圆心O1、O2的连线与圆面垂直，O为O1、O2的连线的中点，如图所示。当两圆线圈中通以方向、大小均相同的恒定电流时，O1点的磁感应强度的大小为B1；若保持线圈1中的电流以及线圈2中的电流大小不变，仅将线圈2中电流方向反向，O1点的磁感应强度的大小为B2。则线圈1中的电流在O2点和O点产生的磁场的磁感应强度大小B3、B4一定有（）A，B，C，D，【解答】解：当两圆环中电流方向相同时（设俯视逆时针方向的电流），则设两圆环在O1点产生的磁场方向相同均向上，设大小分别为B11和B21，则O1点的磁感应强
6、度的大小为B1B11+B21仅将线圈2中电流方向反向，O1点的磁感应强度的大小为B2B11B21两式相减解得B21而线圈1中的电流在O3点产生的磁场的磁感应强度大小B3B21由两式相加可得B11因线圈1中的电流在O1点的磁感应强度B11一定大于在O点的磁感应强度B4，则B11B4故ABC错误，D正确；故选：D。例题4 （多选）如图，高压输电线上使用“abcd正方形间隔棒”支撑导线L1、L2、L3、L4，目的是固定导线间距，防止导线相碰abcd的几何中心为O，当四根导线通有等大同向电流时（）A几何中心O点的磁感应强度不为零B几何中心O点的磁感应强度为零CL1对L2的安培力小于L1对L3的安培力D
7、L1所受安培力的方向沿正方形的对角线ac方向【解答】解：AB.因四条导线中的电流大小相等，O点与四条导线的距离均相等，由右手定则和对称性可知，L1在O点的磁感应强度与L3在O点的磁感应强度等大反向，L2在O点的磁感应强度与L4在O点的磁感应强度等大反向，所以四条导线在O点的磁感应强度等于0，故A错误，B正确；C.L2相比L3，离L1更近些，处于L1较强的磁场区域，由安培力大小与B成正比可知，L1对L2的安培力大于L1对L3的安培力，故C错误：D.根据“同向电流吸引，反向电流排斥”的推论可知，L1受其余三条导线的吸引力分别指向三条导线，根据对称性，L2与L4对L1的安培力大小相等，所以两者合力指
8、向ac方向，再与L3对L1的安培力（沿ac方向）合成，总安培力方向沿正方形的对角线ac方向，故D正确。故选：BD。例题5 在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置，如图所示，地下有一根金属管线平行于水平地面。有一种探测方法，首先给金属长直管线通上恒定电流I，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作，用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁感应强度最强的某点，记为A；在A点附近的地面上找到与A点磁感应强度相同的点B，连接AB并测得AB间的距离为a；在地面上过A点做垂直于AB的线段AC并测得AC间的距离为b；用测量仪测得C点的磁场方向与地面夹角为45，由此可确定（）A地下的金属管线平行
9、于AB，深度为bB地下的金属管线平行于AB，深度为aC地下的金属管线平行于AC，深度为bD地下的金属管线平行于AC，深度为a【解答】解：根据通电直导线产生的磁场特点：距离电流越近，产生的磁场强度越大，则A点距离管线最近，AB上的点均是距离管线最近的点，管线在AB的正下方，与AB平行；画出从左向右看的侧视图，如图所示由几何关系可以确定A点到管线的距离为b，故A正确、BCD错误。故选：A。题型二 安培力作用下导体运动情况的分析判定安培力作用下导体运动情况的常用方法电流元法分割为电流元安培力方向整段导体所受合力方向运动方向特殊位置法在特殊位置安培力方向运动方向等效法环形电流小磁针条形磁铁通电螺线管多
10、个环形电流结论法同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向例题6 （多选）某同学设计如图所示的电路研究“旋转的液体实验”，在玻璃皿的中心和边缘内壁分别放一个圆柱形电极接入电路中，若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，磁感应强度大小为0.2T，玻璃皿的横截面半径为0.05m，电源电动势为1.5V，内阻为0.1，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为0.3，当电
11、阻箱R阻值调为3.9时，闭合开关S后，液体顺时针旋转且（从上往下看）电压表示数恒为0.3V，则下列说法正确的是（）A蹄形磁铁上端为N极B电源内阻消耗功率为0.1WC液体所受安培力的大小为3103ND若增大电阻箱R的阻值，则液体的旋转会加快【解答】解：A、由左手定则判断可知，蹄形磁铁上端为N极，故A正确；B、由题可知旋转液体是非纯电阻，故由闭合电路欧姆定律可得电路中的电流大小为IA0.3A，则电源内阻消耗功率为：PI2r0.320.1w9103w，故B错误；C、由安培力公式得：F安BIL0.20.30.05N3103N，故C正确；D、电阻箱R阻值增大，则电路中电流减小，液体所受安培力减小，旋转减
12、慢，故D错误。故选：AC。例题7 电磁轨道炮工作原理如图所示，待发射弹体可在两平行光滑轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流I0从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可在弹体处形成垂直于轨道平面的磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小BkI0。通电的弹体在轨道上由于受到安培力的作用而高速射出。小明同学从网上购买了一个轨道炮模型，其轨道长度为L50cm，平行轨道间距d2cm，弹体的质量m2g，导轨中的电流I010A，系数k0.1T/A。求：（1）弹体在轨道上运行的加速度a；（2）弹体离开轨道过程中受到安培力的冲量I；（3）现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，通过分析说
13、明，理论上可采用的哪些办法？（至少说出两种方法）【解答】解：（1）弹体处磁感应强度大小为BkI0弹体所受安培力大小为FBI0d根据牛顿第二定律得 Fma可得a100m/s2（2）由动能定理可知 FL0弹体受到的冲量为Imv可得I0.02Ns（3）由以上表达式可得 vI0可知：欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，可采用的方法有：轨道中的电流变为原来的2倍；弹体质量变为原来的；轨道间距变为原来的4倍；轨道长度变为原来的4倍。答：（1）弹体在轨道上运行的加速度a为100m/s2；（2）弹体离开轨道过程中受到安培力的冲量I为0.02Ns；（3）见解析。例题8 （多选）如图所示，两平行导轨在同一水平面内
14、。一导体棒垂直放在导轨上，棒与导轨间的动摩擦因数恒定。整个装置置于匀强磁场中，磁感应强度大小恒定，方向与金属棒垂直、与水平向右方向的夹角可调。导体棒沿导轨向右运动，现给导体棒通以图示方向的恒定电流，适当调整磁场方向，可以使导体棒沿导轨做匀加速运动或匀减速运动。已知导体棒加速时，加速度的最大值为g；减速时，加速度的最大值为g，其中g为重力加速度大小。下列说法正确的是（）A棒与导轨间的动摩擦因数为B棒与导轨间的动摩擦因数为C加速阶段加速度大小最大时，磁场方向斜向下，60D减速阶段加速度大小最大时，磁场方向斜向上，150【解答】解：设磁场方向与水平方向的夹角为1，190；当导体棒加速且加速度最大时，合力向右最大，根据左手定则和受力分析可知安培力应该斜向右上方，磁场方向斜向右下方，此时有Fsin1（mgFcos1）ma1令 sin根据数学知识可得： 则有同理磁场方向与水平方向夹角为2，290，当导体棒减速，且加速度最大时，合力向左最大，根据左手定则和受力分析可知安培力应该斜向左下方，磁场方向斜向左上方，此时有Fsin2+（mg+Fcos2）ma2有 所以有 当加速或减速加速度分别最大时，不等式均取等于，联立可得： 代入数据得： 可得30，此时1
