《新高考物理一轮复习刷题练习第73讲 磁场及磁场的叠加（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理一轮复习刷题练习第73讲 磁场及磁场的叠加（含解析）（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第73讲 磁场及磁场的叠加1（2022江苏）如图所示，两根固定的通电长直导线a、b相互垂直，a平行于纸面，电流方向向右，b垂直于纸面，电流方向向里，则导线a所受安培力方向（）A平行于纸面向上B平行于纸面向下C左半部分垂直纸面向外，右半部分垂直纸面向里D左半部分垂直纸面向里，右半部分垂直纸面向外【解答】解：根据安培定则可知：通电电流b在其周围产生的磁场为顺时针方向，如图所示；将导线a处的磁场分解为竖直方向和水平方向，根据左手定则可知a导线受到的安培力方向为：左半部分垂直纸面向外，右半部分垂直纸面向里，故C正确、ABD错误。故选：C。一.知识回顾1磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、通电导体
2、和运动电荷有力的作用。(2)方向：小磁针静止时N极所指的方向或小磁针N极的受力方向。2磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的强弱和方向。(2)大小：B(通电导线垂直于磁场)。在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I与导线长度l的乘积Il叫作电流元。(3)单位：特斯拉，符号是T。(4)方向：小磁针静止时N极所指的方向(即磁场方向就是B的方向)。(5)B是矢量，合成时遵循平行四边形定则。3磁感线及其特点(1)磁感线：为了形象地描述磁场，在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致，这样的曲线就叫作磁感线。(2)特点磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。磁感线的疏密
3、定性地表示磁场的强弱。磁感线是闭合曲线，没有起点和终点。同一磁场的磁感线不中断、不相交。磁感线是假想的曲线，客观上不存在。5电流的磁场(1)奥斯特实验：奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系。(2)安培定则直线电流：用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。环形(螺线管)电流：让右手弯曲的四指与环形(或螺线管)电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线(或螺线管)轴线上磁场的方向。(3)安培分子电流假说安培认为，在物质内部，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磁体，它的两侧相
4、当于两个磁极。6几种常见的磁场(1)常见磁体的磁场(2)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，且距导线越远处磁场越弱与条形磁体的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场由SN，管外为非匀强磁场环形电流的两侧是N极和S极，且沿中心轴线离圆环中心越远，磁场越弱安培定则立体图横截面图纵截面图(3)匀强磁场：如果磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，这个磁场叫作匀强磁场。匀强磁场的磁感线用一些间隔相等的平行直线表示，如图所示。(4)地磁场地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近，磁感线分布如图所示。在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度相同，且方向水
5、平向北。7磁场的叠加：磁感应强度为矢量，合成与分解遵从平行四边形定则。磁场叠加问题的一般解题思路：(1)确定磁场场源，如通电直导线。(2)定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则及其他已知条件判定各个场源在这一点上产生的磁场的磁感应强度的大小和方向。如图中BM、BN分别为M、N在c点产生的磁场。(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场B。8.磁场的叠加和安培定则应用的“三大注意”(1)根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向时，注意直导线和环形导线存在的差异。(2)磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向。(3)磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时，合磁场的磁感应强度等
6、于各场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和。二.例题精析题型一：通电直导线的磁场例1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，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，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若干点，将这些点连成直线EF；在地面上过a点垂直于EF的直线上，找到磁场方向与地面夹角为45的b、c两点，测得b、c两点距离为L由此可确定（）A金属管线在EF正下方，深度为B金属管线在EF正下方，深度为C金属管线的走向垂
7、直于EF，深度为D金属管线在EF正下方，深度为L【解答】解：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，说明a点离电流最近；找到与a点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线EF，故说明这些点均离电流最近，根据电流应该平行EF；画出侧视图，如图所示：b、c间距为L，且磁场方向与地面夹角为45，故金属管线在EF左下方，深度为，故B正确，ACD错误。故选：B。题型二：通电螺线管的磁场例2图为通电螺线管，A为螺线管外一点，B、C两点在螺线管的垂直平分线上，B点在螺线管内，C点在螺线管外，B、D两点均在螺线管内部且位于螺线管的轴线上。下列说法正确的是（）A在A处放置的小磁针静止
8、后，小磁针的N极指向右方B在D处放置的小磁针静止后，小磁针的N极指向右方CB、C两点的磁感应强度相同DB、D两点的磁感应强度相同【解答】解：AB、根据右手螺旋定则可知，通电螺线管左端相当于磁场N极，右端相当于磁场S极，因外部的磁感线是从N极向S极，而内部则是从S极到N极的，因此小磁针在A处和D处N极都指向左方，故AB错误；CD、根据通电螺线管的磁场特点，内部为匀强磁场且最强，管外为非匀强磁场，B点比C点的磁感应强度大，B、D两点的磁感应强度相同，故C错误，D正确；故选：D。题型三：磁场的叠加例3如图，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l。在
9、两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零。如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为（）A0BB0CB0D2B0【解答】解：在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离为l的a点处的磁感应强度为B0，如下图所示：由此可知，外加的磁场方向与PQ平行，且由Q指向P，即B1B0；依据几何关系，及三角知识，则有：BPcos30B0；解得：P或Q通电导线在a处的磁场大小为BP；当P中的电流反向，其他条件不变，再依据几何关系，及三角知识，则有：B2；因外加的磁场方向与PQ平行，且由Q指向P，磁场大小为B0；最后由矢
10、量的合成法则，那么a点处磁感应强度的大小为B，故C正确，ABD错误；故选：C。三.举一反三，巩固练习1. 如图所示，完全相同的甲、乙两个通电圆环同轴平行放置，甲的圆心为O1，乙的圆心为O2，在两环圆心的连线上有a、b、c三点，其中aO1O1bbO2O2c，此时b点的磁感应强度大小为B1，c点的磁感应强度大小为B2。现将甲撤去，则a点的磁感应强度大小为（）AB2BB1CB1B2DB1【解答】解：甲乙两环在b点产生的磁感应强度大小相等，方向相同，而b点的磁感应强度大小为B1，因此两环在b点产生的磁感应强度均为。乙环在b点和c点产生的磁感应强度大小相等，方向相同，故乙环在c点产生的磁感应强度为，而c
11、点的磁感应强度大小为B2，因此甲环在c点产生的磁感应强度为。由于甲环在c点产生的磁感应强度与乙环在a点产生的磁感应强度大小相等，因此撤去甲环后，a点的磁感应强度大小为，故A正确，BCD错误；故选：A。2. 磁感应强度大小为B0的匀强磁场方向垂直于纸面向里，通电长直导线位于纸面上，M、N是纸面上导线两侧关于导线对称的两点。经测量，N点的磁感应强度大小是M点磁感应强度大小的3倍且方向相同，则通电长直导线在M点产生的磁感应强度大小等于（通电长直导线在空间中某点产生的磁感应强度大小，其中k为常量，I为通过的电流，r为点到导线的距离）（）AB0BCD【解答】解：设通电长直导线在M点产生的磁感应强度大小等
12、于B，根据对称性可知通电长直导线在N点产生的磁感应强度大小也等于B。根据安培定则可知通电长直导线在M点产生的磁场方向向外、在N点产生的磁场方向向里，则有：B+B03（B0B），解得：BB0，故C正确、ACD错误。故选：B。3. 空间存在垂直纸面的匀强磁场（未画出），磁感应强度为B0，将一通有顺时针方向恒定电流的圆形导体环a放置于纸面内（如图甲），此时圆心O处的磁感应强度为零。若将磁场中的导体环a替换为半径相同的半圆形导体弧b，通以逆时针方向、同样大小的恒定电流（如图乙），则以下说法正确的是（）A空间匀强磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里B乙图圆心O处的磁感应强度为C乙图半圆形导体弧b在圆心O处产
13、生磁场的磁感应强度为D乙图圆心O处的磁感应强度方向垂直纸面向外【解答】解：A、根据安培定则可知，恒定电流在圆心处的磁感应强度方向垂直纸面向里，此时圆心O处的磁感应强度为零，所以空间匀强磁场的磁感应强度方向垂直纸面向外，故A错误；BCD、据题意可知，圆形导体环a在圆心处产生的磁场的磁感应强度大小为B0，则通以逆时针方向、同样大小的恒定电流的半圆形导体弧b在圆心处产生的磁场的磁感应强度大小为，根据安培定则可知，方向垂直纸面向外，所以乙图圆心O处的磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为故BC错误，D正确。故选：D。4. 如图所示，边长为a的等边ABC的A、B、C三点处各放置一个点电荷，三个点电荷所带电荷
14、量数值均为Q，其中A、B处为正电荷，C处为负电荷；边长为a的等边EFG的E、F、G三点处均有一垂直纸面的电流大小为I的导线，其中E、F处电流垂直纸面向内，G处电流垂直纸面向外，O，H是三角形的中心，D为AB中点，若两三角形均竖直放置，且AB、EF相互平行，下列说法正确的是（）AO点处的电势高于D点处的电势B带负电的试探电荷沿直线从D点运动到O点的过程中电势能增大CA点电荷所受电场力方向与E点处通电直导线所受安培力方向相同D正电荷在O点处所受电场力方向与电流方向垂直纸面向内的通电导线在H点处所受安培力方向相同【解答】解：AB、根据电场线分布可知DC上的电场方向由D指向C，沿电场线方向电势逐渐降低
15、，所以D点电势大于O点电势，带负电的试探电荷在电势高的位置，电势能较小，所以带负电的试探电荷沿直线从D点运动到O点的过程中电势能增大，故A错误，B正确；C、A点电荷所受电场力方向沿BC方向，根据右手安培定则即磁感应强度的合成可知E点磁场沿EH方向，根据左手定则可知，E点处通电直导线所受安培力方向垂直EH斜向下，故C错误；D、正电荷在O点处所受电场力方向由D指向C，电流方向垂直纸面向内的通电导线在H点处所受安培力方向如图方向故D错误；故选：B。5. 下列说法中正确的是（）A若一小段电流在某处所受的磁场力为零，该处的磁感应强度不一定为零B磁场中磁感应强度大的地方，磁通量一定很大C磁感应强度的方向与通电直导线在该处所受磁场力方向相同D穿过某一面积的磁通量为零，则该处磁感应强度一定为零【解
