2019届高考物理江苏专版一轮复习讲义：第八章 磁场 含答案

第八章磁场

第1节磁场的描述一磁场对电流的作用

1课前回顾-基础速串宏观整合I微观提醒I回顽旧知短平快

［宏观•循图忆知］

大小：B啖,单位符号是工

方向：小磁针静止时X极所指的方向

曲线上每一点的切线方向都跟这点的

磁

磁感应强度方向一致

场

及8BS,单位符号是Wb

其

对匀强磁场一磁感应强度的大小相等、方向相同

电电流的磁场f利用型定则判断方向

流

地磁场f地磁N极在地理南极附近

的

作—；一磁场与电流垂直时,

大小-

用-----------磁场与电流平行时，?二。

方向H利用左手定则判断

［微观•易错判断］

(1)磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该点的试探电流元的情况无关。(，)

(2)磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致。

(X)

(3)垂直磁场放置的线圈面积减小时，穿过线圈的磁通量可能增大。(J)

(4)小磁针N极所指的方向就是该处磁场的方向。(义)

(5)在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强。(J)

(6)将通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零。(X)

(7)安培力可能做正功，也可能做负功。(J)

［纵观•物理学史］

1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流的磁

效应。

国课堂提能-考点全通易点速过|难点精研|时间用到增分点上|

突破点(一)对磁感应强度的理解自主悟透类

1.理解磁感应强度的三点注意事项

(1)磁感应强度由磁场本身决定，因此不能根据定义式8=若认为3与f成正比，与辽

成反比。

(2)测量磁感应强度时小段通电导线必须垂直磁场放入，如果平行磁场放入，则所受安

培力为零，但不能说该点的磁感应强度为零。

(3)磁感应强度是矢量，其方向为放入其中的小磁针N极的受力方向，也是自由转动的

小磁针静止时N极的指向。

2.磁感应强度5与电场强度E的比较

磁感应强度B电场强度E

物理意

描述磁场强弱的物理量描述电场强弱的物理量

义

^_F

定义式B=yv（L与B垂直）E=­

LLJq

磁感线切线方向，小磁针N极受力方向(静

方向电场线切线方向，正电荷受力方向

止时N极所指方向)

大小决

由磁场决定，与电流元无关由电场决定，与检验电荷无关

定因素

场的叠合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的合电场强度等于各电场的电场强度

加矢量和的矢量和

3地磁场的特点

(1)在地理两极附近磁场最强，赤道处磁场最弱。

(2)地磁场的N极在地理南极附近，地磁场的S极在地理北极附近。

(3)在赤道平面(地磁场的中性面)附近，距离地球表面相等的各点，地磁场的强弱程度相

同，且方向水平。

［题点全练］

下列关于磁场或电场的说法正确的是。

①通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大

②通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大

③放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同

④磁感应强度的大小跟放在磁场中的通电导线受力的大小无关

⑤电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零

⑥一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零

⑦检验电荷在电场中某点受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值表征该点电场的

强弱

⑧通电导线在磁场中某点受到的磁场力与导线长度和电流乘积的比值表征该点磁场的

强弱

⑨地磁场在地球表面附近大小是不变的

⑩地磁场的方向与地球表面平行

⑪磁场中某点磁场的方向为放在该点的小磁针N极所指的方向

⑫地磁场的N极与地理南极完全重合

答案：④⑤⑦

突破点（二）安培定则的应用与磁场的叠加自主悟透类

1.常见磁体的磁感线

2.电流的磁场及安培定则

直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场

B备

安培定则

立体图N-W»S

\区03）

横截面图NaTZZoZZSS

X--X

从前向后看X

o从上向下看从右向左看

两侧是N极和S极，与条两侧是N极和S极，圆环

无磁极，非匀强，距

特点形磁体的磁场类似，管内内侧，离导线越近，磁场越

导线越远处磁场越弱

可看作匀强磁场，管外是强；圆环外侧离圆环越远，

非匀强磁场磁场越弱

3.安培定则的应用

在运用安培定则时应分清“因“和“果"，电流是“因“，磁场是“果"，既可以由

“因”判断“果”，也可以由“果”追溯“因”。

原因（电流方向）结果（磁场方向）

直线电流的磁场大拇指四指

环形电流的磁场四指大拇指

4.磁场的叠加

磁感应强度为矢量，合成与分解遵循平行四边形定则。

［题点全练］

1.（2018•连云港模拟）如图所示，圆环上带有大量的负电荷，

当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，,之处

以下说法正确的是（）\

A.a、b、c的N极都向纸里转3

B.入的N极向纸外转，而。、c的N极向纸里转

C.b、c的N极都向纸里转，而”的N极向纸外转

D.5的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转

解析：选B由于圆环带负电荷，故当圆环沿顺时针方向转动时，等效电流的方向为

逆时针，由安培定则可判断环内磁场方向垂直纸面向外，环外磁场方向垂直纸面向内，磁

场中某点的磁场方向即是放在该点的小磁针静止时N极的指向，所以的N极向纸外转，

a、c的N极向纸里转。

2.［多选］（2014•海南高考）如图，两根平行长直导线相距2/,通有大

abc

小相等、方向相同的恒定电流；。、氏C是导线所在平面内的三点，左•••

侧导线与它们的距离分别为：、1和3］。关于这三点处的磁感应强度，下

列判断正确的是（）

A.a处的磁感应强度大小比c处的大

B.b、c两处的磁感应强度大小相等

C.a、c两处的磁感应强度方向相同

D.6处的磁感应强度为零

解析：选AD对于通电直导线产生的磁场，根据其产生磁场的特点及安培定则，可知

两导线在方处产生的磁场等大反向，合磁场为零，B错误，D正确；两导线在a、c处产生

的磁场都是同向叠加的，但方向相反，C错误；由于a离导线近，4处的磁感应强度比c处

的大，A正确。

3.（2017•全国愚HI）如图，在磁感应强度大小为Bo的匀强磁场中，两«

长直导线尸和。垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为/。在两导线中//\1

/\

均通有方向垂直于纸面向里的电流/时，纸面内与两导线距离均为/的ap/__厂—也）Q

点处的磁感应强度为零。如果让产中的电流反向、其他条件不变，则。点处磁感应强度的

大小为（）

小

A.0

C.4与oD.2B0

解析：选C导线尸和0中电流/均向里时，设其在a点产生

的磁感应强度大小&）=5°=51,如图所示，则其夹角为60。，它们

在a点的合磁场的磁感应强度平行于P。向右、大小为小豆。又根

据题意a=0,则风=3万1,且以平行于P0向左。若尸中电流

反向，则BP反向、大小不变，3。和BP大小不变，夹角为120。，合磁场的磁感应强度大小

为51'=31（方向垂直尸。向上、与风垂直）,a点合磁场的磁感应强度8=真在6厂=平

Bo,则A、B、D项均错误，C项正确。

突破点（三）判定安培力作用下导体的运动方法模型类

1.判定导体运动情况的基本思路

判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁

场磁感线分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方

向或运动趋势的方向。

2.五种常用判定方法

电流元法分割为电流元^^安培力方向一整段导体所受合力方向一运动方向

特殊位置法在特殊位置一安培力方向一运动方向

环形电流小磁针

等效法

条形磁铁通电螺线管多个环形电流

同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，

结论法

有转到平行且电流方向相同的趋势

转换研究对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

象法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

［典例］一个可以自由运动的线圈题和一个固定的线圈心互相绝

缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图所示。当两线圈中通以图示

方向的电流时，从左向右看，线圈乙1将（）

A.不动B.顺时针转动

C.逆时针转动D.在纸面内平动

［方法应用］

（一）由题明3法

基础解法：（电流元法）把线圈Li沿水平转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看

成无数段直线电流元，电流元处在区产生的磁场中，根据安培定则可知各电流元所在处的

磁场方向向上，由左手定则可得，上半部分电流元所受安培力均指向纸外，下半部分电流

元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈Za将顺时针转动。

能力解法一：（等效法）把线圈心等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流"的中

心，小磁针的N极应指向该点环形电流/2的磁场方向，由安培定则知/2产生的磁场方向在

其中心处竖直向上，而乙等效成小磁针后，转动前，N极指向纸内，因此小磁针的N极应

由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈M将顺时针转动。

能力解法二：（结论法）环形电流/1、/2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电

流同向平行为止。据此可得，从左向右看，线圈必将顺时针转动。

（二）方法选择

（1）如果通电导体为环形电流，则选用等效法较简单。

（2）如果只是判断两个通电导体之间的相互作用情况，可选用结论法。

（3）如果通电导体为直导线，则可选用电流元法和特殊位置法。

［集训冲关］

1.如图所示，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zr\

ISNI-----{

如图方向的电流后，线圈的运动情况是（）1—1—1

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

解析：选A将环形电流等效成一条形磁铁，根据异名磁极相互吸引知，线圈将向左

运动，选项A正确。也可将左侧条形磁铁等效成一环形电流，根据结论“同向电流相吸引，

反向电流相排斥”，可判断出线圈向左运动。故A正确。

2.（2018•扬州检测）一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示,

如果直导线可以自由地运动且通以由a到分的电流，则关于导线而受磁1I『

场力后的运动情况，下列说法正确的是()

A.从上向下看顺时针转动并靠近螺线管

B.从上向下看顺时针转动并远离螺线管

C.从上向下看逆时针转动并远离螺线管

D.从上向下看逆时针转动并靠近螺线管

解析：选D由安培定则可判定通电螺线管产生的磁场方向，

导线等效为Oa、Ob两电流元，由左手定则可判定两电流元所受

安培力的方向，向纸外0%向纸里，所以从上向下看导线逆时

针转动，当转过90。时再用左手定则可判定导线所受磁场力向下，即导线在逆时针转动的同

时还要靠近螺线管，D对。

3.如图所示，一通电金属环固定在绝缘的水平面上，在其左端放

置一可绕中点。自由转动且可在水平方向自由移动的竖直金属棒，中

点。与金属环在同一水平面内，当在金属环与金属棒中通有图中所示

方向的电流时，贝!1()

A.金属棒始终静止不动

B.金属棒的上半部分向纸面外转，下半部分向纸面里转，同时靠近金属环

C.金属棒的上半部分向纸面里转，下半部分向纸面外转，同时靠近金属环

D.金属棒的上半部分向纸面里转，下半部分向纸面外转，同时远离金属环

解析：选B由通电金属环产生的磁场特点可知，其在金属棒的上半部分产生有水平

向左的磁场分量，由左手定则可判断金属棒上半部分受到方向向外的安培力，故向纸面外

转；同理可判断金属棒的下半部分向纸面里转。当金属棒开始转动到转至水平面时，由同

向电流相吸，反向电流相斥可知，金属棒在靠近金属环，B正确。

突破点(四)安培力作用下的平衡、加速问题师生共研类

1.安培力

公式尸=8"中安培力、磁感应强度和电流两两垂直，且乙是通电导线的有效长度。

2.通电导线在磁场中的平衡和加速问题的分析思路

(1)选定研究对象；

(2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培

力的方向要注意厂安，5、歹安_L/;

(3)列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解。

［典例］(2015•全国卷I汝口图，一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平

地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1T,方向垂直于纸面向里；弹簧上端固

定，下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连，电路总电阻为2

O。已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长

量与开关断开时相比均改变了0.3cm。重力加速度大小取10m/s2。判断开关闭合后金属棒

所受安培力的方向，并求出金属棒的质量。

［解析］依题意，开关闭合后，电流方向从匕到“，由左手定则可知，金属棒所受的安

培力方向竖直向下。

开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了Mi=0.5cm。由胡克定律和力的平衡条

件得

2kAii=mg①

式中，机为金属棒的质量，左是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小。

开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为

F=BIL②

式中，/是回路电流，乙是金属棒的长度。两弹簧各自再伸长了A/2=0.3cm,由胡克定

律和力的平衡条件得

2k(\h+M2)=mg+F③

由欧姆定律有

E=IR④

式中，E是电池的电动势，R是电路总电阻。

联立①②③④式，并代入题给数据得

zn=0.01kgo⑤

［答案］安培力的方向竖直向下，金属棒的质量为0.01kg

［易错提醒］

(1)本题中安培力的方向易判断错误。

(2)开关闭合后，弹簧的伸长量为(0.5+0.3)cm,不是0.3cm或(0.5—0.3)cm。

(3)导体棒所受弹簧的弹力为2kx而不是kxo

［集训冲关］

1.(2018•兴化期末)如图所示，质量为60g的铜棒长为a=20cm,棒的两端与长为七

=30cm的细软铜线相连，吊在磁感应强度B=0.5T、方向竖直向上的匀强磁场中。当棒中

通过恒定电流/后，铜棒向上摆动，最大偏角，=60。，g取I0m/s2,求：

⑴铜棒中电流/的大小。

(2)铜棒在摆动过程中的最大速率。

解析：(1)铜棒上摆的过程，根据动能定理得：

FsLsin60°—mgL(l—cos60°)=0,

又安培力为：FB=BIa

代入解得：1=2小A„

(2)由题意，铜棒向上摆动的最大偏角0=60。，根据对称性可知，偏角是30。时是其平

衡位置，则有：

G=Fscot30°=V3FB,

当铜棒偏角是30。时，速度最大，动能最大，由动能定理可得：^mv^=FBLsm30°-

mgL(l-cos300)

代人解得最大速度为：Om=0.96m/s。

答案：⑴2噌A(2)0.96m/s

2.(2018•福州期末汝口图所示，PQ和MN为水平放置的光滑平行金属导轨，间距为L

=1.0m,导体棒面跨放在导轨上，棒的质量为m=0.02kg,棒的中点用细绳经轻滑轮与物

体c相连，物体c的质量M=0.03kg,悬在空中。在垂直导轨平面方向存在磁感应强度5

=0.2T的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度g取10m/s?。

⑴为了使物体c能保持静止，应该在棒中通入多大的电流A?电流的方向如何?

(2)若在棒中通入方向a到b的电流A=2A,导体棒的加速度大小是多少？

解析：⑴由力的平衡可知，Mg=BhL

MR0.03X10_

I1=BL=0.2X1A=1.5A

由左手定则可知方向由a到b«

(2)当A=2A时，对整体由牛顿第二定律得:

BhL—Mg=(M+m)a

BAL-Mg0.2X2X1—0.3

解得:m/s2=2m/s2o

M+m0.05

答案：(1)L5A由a至！|)(2)2m/s2

聚焦盲点补短憎分-------综合问题——练转换思维

安培力作用下的功能关系

安培力和重力、弹力、摩擦力一样，会使通电导体在磁场中平衡、转动、加速，也会

涉及做功问题。解答时一般要用到动能定理、能量守恒定律等。

（一）周期性变化的安培力做功问题

1.［多选］（2014•浙江高考）如图甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L,其间

有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为及垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒。从t

=0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流/,周期为7,最大值为几，图甲中/所示

方向为电流正方向。则金属棒（）

A.一直向右移动

B.速度随时间周期性变化

C.受到的安培力随时间周期性变化

D.受到的安培力在一个周期内做正功

解析：选ABC由左手定则可知，金属棒一开始向右做匀加速运动，当电流反向以后，

金属棒开始做匀减速运动，经过一个周期速度变为0,然后重复上述运动，所以选项A、B

正确；安培力F=BIL,由图像可知前半个周期安培力水平向右，后半个周期安培力水平向

左，不断重复，选项C正确；一个周期内，金属棒初、末速度相同，由动能定理可知安培

力在一个周期内不做功，选项D错误。

（二）电磁炮中的功能关系

2.“电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器，具有速度快、效率高等优点。如

图是“电磁炮”的原理结构示意图。光滑水平加速导轨电阻不计，轨道宽为L=0.2m„在

导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度5=1X102To“电磁炮”弹体总质量机=0.2

kg,其中弹体在轨道间的电阻R=0.4。。可控电源的内阻r=0.6Q,电源的电压能自行调

节，以保证“电磁炮”匀加速发射。在某次试验发射时，电源为加速弹体提供的电流是I

=4X103A,不计空气阻力。求：

⑴弹体所受安培力大小;

(2)弹体从静止加速到4km/s,轨道至少要多长？

(3)弹体从静止加速到4km/s过程中，该系统消耗的总能量。

解析：(1)在导轨通有电流/时，弹体作为导体受到磁场施加的安培力为：

F=ZLB=100X4000X0.2N=8X104NO

(2)由动能定理：Fx=^mv2

弹体从静止加速到4000m/s,

，=mv20.2X40002

轨道至少要斤=2X80000m=20m。

(3)由F=ma得：a=~m/s2=400000m/s2,

由.=必得：需标s=0.01s

发射过程产生的热量：Q=P(R+r)t=40002X(0.4+0.6)X0.01J=1.6X105J

226

弹体的动能：Ek=^mv=^X0.2X4000J=1.6X10J

6

系统消耗的总能量为：E=Ek+e=1.76X10J»

答案：(1)8X104N(2)20m(3)1.76X106J

(三)安培力作用下的平抛问题

3.如图所示，在水平放置的平行导轨一端架着一根质量机=0.04kg的金属棒副，导

轨另一端通过开关与电源相连。该装置放在高无=20cm的绝缘垫块上。当有竖直向下的匀

强磁场时，接通开关金属棒仍会被抛到距导轨右端水平位移s=100cm处。试求开关接通

后安培力对金属棒做的功。(g取10m/s2)

解析：在接通开关到金属棒离开导轨的短暂时间内，安培力对金属棒做的功为W,由

动能定理得：W=^inv2

设平抛运动的时间为f,则竖直方向：&=先？

水平方向：s=vt

解得：W=0.5J。

答案：0.5J

［反思领悟］

安培力做功的特点和实质

(1)安培力做功与路径有关，这一点与电场力不同。

(2)安培力做功的实质是能量转化。

①安培力做正功时，将电源的能量转化为导体的机械能或其他形式的能。

②安培力做负功时，将机械能转化为电能或其他形式的能。

3课后演练-逐点过关对接高考।题组集训।讲练对应更实用।

对点训练：磁感应强度、安培定则

1.［多选］（2015•全国卷U）指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针，下列说法正

确的是（）

A.指南针可以仅具有一个磁极

B.指南针能够指向南北，说明地球具有磁场

C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰

D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转

解析：选BC指南针是一个小磁体，具有N、S两个磁极，因为地磁场的作用，指南

针的N极指向地理的北极，选项A错误，选项B正确。因为指南针本身是一个小磁体，所

以会对附近的铁块产生力的作用，同时指南针也会受到反作用力，所以会受铁块干扰，选

项C正确。在地磁场中，指南针南北指向，当直导线在指南针正上方平行于指南针南北放

置时，通电导线产生的磁场在指南针处是东西方向，所以会使指南针偏转，选项D错误。

2.［多选］（2018・常熟模拟）磁场中某区域的磁感线如图所示，下列说

法中正确的是（）

A.a、入两处的磁感应强度大小及V&

B.a、占两处的磁感应强度大小及＞及

C.一通电直导线分别放在“、》两处，所受的安培力大小一定有凡＜6

D.一通电直导线分别放在“、》两处，所受的安培力大小可能有凡

解析：选AD磁感线越密，磁场越强，故A正确，B错误；通电导线放在a、b两处,

但没有说明导线的方向与磁场的方向的关系，其所受安培力的大小关系不确定，故C错误,

D正确。

3.电视机显像管的偏转线圈示意图如图所示，某时刻电流方向如图所

示。：则环:心:。处的磁场方向（）o

C.垂直纸面向里

D.垂直纸面向外

解析：选A对于左右两个螺线管，由安培定则可以判断出上方均为磁场北极，下方

均为磁场南极，所以环心。处的磁场方向向下，即A选项正确。

4.［多选］（2016•海南高考）如图（a）所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信

号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音。俯视图（b）表示处于辐射状磁场中的线圈（线

圈平面即纸面），磁场方向如图中箭头所示。在图8）中（）

A.当电流沿顺时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里

B.当电流沿顺时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外

C.当电流沿逆时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里

D.当电流沿逆时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外

解析：选BC将环形导线分割成无限个小段，每一小段看成直导线，则根据左手定则，

当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外，故选项A错误，选项B

正确；当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里，故选项C正确，

选项D错误。

5.（2018•张家港模拟）如图所示，一根通电直导线放在磁感应强度B______________

=1T的匀强磁场中，在以导线为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、B.

d四个点，若a点的实际磁感应强度为0,则下列说法中正确的是（）•

A.直导线中电流方向是垂直纸面向里'"

B.c点的实际磁感应强度也为0

C.d点实际磁感应强度为2T,方向斜向下，与3夹角为45。

D.以上均不正确

解析：选A由题意可知，”点的磁感应强度为0,说明通电导线在a点产生的磁感应

强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，即得到通电导线在a点产生的磁感应

强度方向水平向左，根据安培定则判断可知，直导线中的电流方向垂直纸面向里，故A正

确。通电导线在c点产生的磁感应强度大小为5=1T,方向水平向右，与匀强磁场方向相

同，则c点磁感应强度为2T,方向与3的方向相同，故B错误。通电导线在d处的磁感

应强度方向竖直向下，根据磁场的叠加原理可得d点磁感应强度为无；=也5=5T,方向

与5的方向成45。斜向下，故C错误。由上分析可知D错误。

对点训练：判定安培力作用下导体的运动

6.（2018•江阴模拟）如图中甲、乙所示，在匀强磁场中，有两个通电线圈处于如图所示

的位置，贝!1（）

X

X

X5T

'O

甲

A.从上往下俯视，甲中的线圈顺时针转动

B.从上往下俯视，甲中的线圈逆时针转动

C.从上往下俯视，乙中的线圈顺时针转动

D.从上往下俯视，乙中的线圈逆时针转动

解析：选D根据题图甲所示，由左手定则可知，线圈各边所受安培力都在线圈所在

平面内，线圈不会绕0。'轴转动，故A、B错误；根据题图乙所示，由左手定则可知，线

圈左、右两边所受安培力分别垂直于纸面向外和向里，线圈会绕0。'轴转动，从上往下俯

视，乙中的线圈逆时针转动。故C错误，D正确。

7.（2018•温州调研）教师在课堂上做了两个小实验，让小明同学印象深刻。第一个实验

叫做“旋转的液体”，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极,

把它们分别与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水，如果把玻璃皿

放在磁场中，液体就会旋转起来，如图甲所示。第二个实验叫做“振动的弹簧"，把一根

柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，通电后，发现弹簧不断上下振

动，如图乙所示。下列关于这两个趣味实验的说法正确的是（）

甲旋转的液体乙振动的弹簧

A.图甲中，如果改变磁场的方向，液体的旋转方向不变

B.图甲中，如果改变电源的正负极，液体的旋转方向不变

C.图乙中，如果改变电源的正负极，依然可以观察到弹簧不断上下振动

D.图乙中，如果将水银换成酒精，依然可以观察到弹簧不断上下振动

解析：选C图甲中，仅仅调换N、S极位置或仅仅调换电源的正负极位置，安培力方

向肯定改变，液体的旋转方向要改变，故A、B均错误。图乙中，当有电流通过弹簧时，构

成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场，根据安培定则知，各圈导线之间都产生了相互的

吸引作用，弹簧就缩短了，当弹簧的下端离开水银后，电路断开，弹簧中没有了电流，各

圈导线之间失去了相互吸引力，弹簧又恢复原长，使得弹簧下端又与水银接触，弹簧中又

有了电流，开始重复上述过程，可以观察到弹簧不断上下振动；如果改变电源的正负极，

依然可以观察到弹簧不断上下振动；但是如果将水银换成酒精，酒精不导电，则弹簧将不

再上下振动，故选项C正确，D错误。

8.（2018•泰州模拟）通有电流的导线2d、乙2处在同一平面（纸面）内，n/

I2

Li是固定的，心可绕垂直纸面的固定转轴。转动（。为心的中心），各,1

自的电流方向如图所示。下列哪种情况将会发生（）’

A.因七2不受磁场力的作用，故七2不动1/i

B.因心上、下两部分所受的磁场力平衡，故乙2不动

C.乙2绕轴。按顺时针方向转动

D.心绕轴。按逆时针方向转动

解析：选D由右手螺旋定则可知导线题上方的磁场的方向为垂直纸面向外，且离导

线L1越远的地方，磁场越弱，导线乙2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右，由于。

点的下方磁场较强，则安培力较大，因此心绕固定转轴。按逆时针方向转动。故D正确。

对点训练：安培力作用下的平衡和加速问题

9.（2018•镇江模拟）如图所示，弹簧测力计下挂有一长为L、质量“看〃

V乂|目|yV

为m的金属棒，金属棒处于磁感应强度垂直纸面向里的匀强磁场中，

XVl§r|XX

棒上通有如图所示方向的电流/,金属棒处于水平静止状态，若此时、“工…

XX-^—KX

弹簧测力计示数大小为F,重力加速度为g,金属棒以外部分的导线*1xx

没有处于磁场中且质量不计，则下列说法正确的是（）

A.金属棒所受的安培力方向竖直向上

B.金属棒所受的安培力大小为mg—F

C.若将电流增大为原来的2倍，平衡时弹簧测力计示数会增大为2尸

D.若将磁感应强度和金属棒质量同时增大为原来的2倍，平衡时弹簧测力计示数会增

大为2F

解析：选D由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向向下，选项A错误；由平衡

知识可知：mg+F^=F,则金属棒所受的安培力大小为f一/ng,选项B错误；若将电流增

大为原来的2倍，则安培力变为原来的2倍，根据歹=mg+产安可知，平衡时弹簧测力计示

数不会增大为2尸，选项C错误；若将磁感应强度和金属棒质量同时增大为原来的2倍，则

安培力变为原来的2倍，根据歹=mg+歹安可知，平衡时弹簧测力计示数会增大为2F,选

项D正确。

10.［多选］如图所示，质量为，小长度为L的直导线用两绝缘细线悬

挂于。、0',并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x正方向的电流/,去

且导线保持静止时悬线与竖直方向夹角为仇磁感应强度方向和大小可

能为（）

_1/1P

A.z正向，丑tan，B,y正向，管

C.z负向，T^tan0D.沿悬线向上，鬻sin，

1LJ

解析：选BC本题要注意在受力分析时把立体图变成侧视平面图，然后通过平衡状态

的受力分析来确定5的方向和大小。若5沿z正向，则从。向看，导线受到的安培力

F=ILB,方向水平向左，如图甲所示，导线无法平衡，A错误

FT\B

mg

丙

若3沿y正向，导线受到的安培力竖直向上，如图乙所示。当FT=O,且满足=

mg,即5=矍时，导线可以平衡，B正确。

若8沿z负向，导线受到的安培力水平向右，如图丙所示。若满足户rsin0=辽5,FTcos

e=mg,即8=吗2且，导线可以平衡，C正确。

LLi

若5沿悬线向上，导线受到的安培力垂直于导线指向左下方，如图丁所示，导线无法

平衡，D错误。

考点综合训练

11.（2018•苏州模拟）一条形磁铁放在光滑的斜面上，并用一质量'底）

不计的弹簧连接在顶端的挡板上，磁铁静止时弹簧的伸长量为xo,将

通有方向垂直纸面向外的直导线分别放在a、b、c位置时，弹簧的伸上唱一b

长量分别为均、Xb、xc,已知从c三点的连线与斜面平行，且》点在条形磁铁的正中央。

则下列正确的是（）

===

A.XQXaXbXcB.Xo>X«>Xz>>Xc

C.Xa>Xo—Xz>>XcD.x«>xz>>xc>xo

解析：选C由于条形磁铁的磁感线是从N极出发到S极，所以龙

可画出磁铁在a处的一条磁感线，其方向是斜向左下方的，如图所示，

由左手定则可判断导线在a点受斜向右下方的安培力Fa,由牛顿第三交场/铲&

定律可知磁铁所受作用力Fa'的方向是斜向左上方，Fa'有沿斜面向我,居

下的分力，该分力使得弹簧弹力增大，所以弹簧的伸长量增大；同理可知导线在5点时弹

簧的伸长量不变；同理可知导线在c点时弹簧的伸长量减小，则打，⑪二电〉*,C正确。

12.［多选］（2018•南京四校联考）一质量为0.06kg、长为0.1m

的金属棒MN用两根长度均为1m的绝缘细线悬挂于天花板的顶点、、\

端，现在金属棒所在的空间加一竖直向下的磁感应强度大小为0.5\_________\

T的匀强磁场，当在金属棒中通有恒定的电流后，金属棒能在竖直”

平面内摆动，当金属棒摆到最高点时，细线与竖直方向的夹角为37。，已知一切阻力可忽略

不计，g=10m/s2,sin37o=0.6,cos37°=0.8o下列正确的说法是（）

A.金属棒在摆动到最高点的过程中，机械能增加

B.金属棒在摆动到最高点的过程中，机械能先增加后减少

C.通入金属棒中的电流为9A

D.通入金属棒中的电流为4A

解析：选AD金属棒的长度用/表示，细线的长度用£表示，则在金属棒上升过程中，

安培力做正功，机械能一直增加，A正确，B错误；由动能定理知W安一W堂=0,即5〃Rsin

37°=/ng/?(l-cos37°),代入数值得/=4A,C错误，D正确。

13.某同学自制一电流表，其原理如图所示。质量为m的均匀

细金属杆MN与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连，弹簧的劲度系数为

k,在矩形区域成cd内有匀强磁场，磁感应强度大小为8,方向垂

直纸面向外。MN的右端连接一绝缘轻指针，可指示出标尺上的刻

度。MN的长度大于ab,当MN中没有电流通过且处于静止时，

拉N与矩形区域的成边重合，且指针指在标尺的零刻度；当中有电流时，指针示数可

表示电流强度。MN始终在纸面内且保持水平，重力加速度为g。

(1)当电流表的示数为零时，求弹簧的伸长量；

(2)为使电流表正常工作，判断金属杆MN中电流的方向；

(3)若磁场边界面的长度为Li,儿的长度为乙2,此电流表的量程是多少？

解析：⑴设当电流表示数为零时，弹簧的伸长量为Ax,贝。有mg=AAx,故Ax=等。

⑵根据左手定则，金属杆中的电流方向为：MfN.

(3)设电流表满偏时通过MN的电流为/m,则有：

红2

5/mLl+瓶g4(Lz+Ax),故/m

答案：(1)竿(2)M-N(3)髭

第2节磁场对运动电荷的作用

微观提醒|

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［宏观•循图忆知］

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