備戰(zhàn)2019年高考物理 考點一遍過 考點45 磁場性質(zhì)和安培力（含解析）

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1、磁場性質(zhì)和安培力 一、磁場 1．力的角度——磁感應強度： 把一段檢驗電流放在磁場中時，用它受到的最大安培力與其電流強度和長度的乘積之比來描述該點的磁感應強度大小，即。 2．“形”的角度——磁感線： 磁感線的疏密反映磁場的強弱（磁感應強度的大?。?，切線方向是磁場方向。 3．磁場的疊加： 由于磁感應強度是矢量，故磁場疊加時合磁場的磁感應強度可以由平行四邊形定則計算。 二、安培定則和左 手定則 使用手 使用范圍 安培定則 右手 環(huán)形電流→磁場、直線電流→環(huán)形磁場 左手定則 左手 電（流）+磁→（安培）力 判斷通電導線在磁場中的運動方向： 1．把彎曲導線

2、分成很多直線電流元，先用左手定則判斷各電流元受力方向，然后判斷整段導線所受合力的方向，從而確定導線的運動方向。 2．環(huán)形通電導線等效為小磁針，根據(jù)小磁針受到的磁力方向判斷導線的受力和運動方向。 3．兩平行直線電流間，同向電流互相吸引，反向電流相互排斥。 三、安培力 1．公式：FA=BILsin θ，安培力的大小取決于磁感應強度B、電流強度I、導體長度L及直導體與磁場方向間的夾角θ，該公式一般只適用于勻強電場。 2．涉及安培力的力學綜合問題，一般采取以下步驟解題： （1）選擇適當?shù)囊暯牵瑢㈦娏鞣较蚧虼艌龇较蛴谩啊瘛被颉啊痢北硎?，使立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖； （2）進行受力分析，特別要根據(jù)

3、磁場特定分析好安培力； （3）根據(jù)平衡條件、牛頓第二定律或功能關系列方程解答。 三根完全相同的長直導線互相平行，通以大小和方向都相同的電流。它們的截面處于一個正方形abcd的三個頂點a、b、c處，如圖所示。已知每根通電長直導線在其周圍產(chǎn)生的磁感應強度與該導線的距離成反比，通電導線b在a處產(chǎn)生的磁場磁感應強度大小為B，則d處的磁感應強度大小為 A．2B B．B C．3B D．B 【參考答案】B 【詳細解析】設正方形的邊長為L，通電導線b在

4、a處產(chǎn)生的磁場磁感應強度大小為B，根據(jù)通電導線在其周圍產(chǎn)生的磁場的磁感應強度大小與距該導線的距離成反比，及幾何關系可得，a與c在d處產(chǎn)生的磁場的磁感應強度大小為B，b在d處產(chǎn)生的磁場的磁感應強度大小為B，方向如圖所示，則d點的磁感應強度大小為，選B。 【名師點睛】根據(jù)安培定則確定磁場方向，結(jié)合幾何關系由平行四邊形定則合成磁感應強度。 1．（2018·全國普通高等學校高三招生統(tǒng)一考試模擬）如圖所示，A、B、C是正三角形的三個頂點，O是AB的中點，兩根互相平行的通電長直導線垂直紙面固定在A、B兩處，導線中通入的電流大小相等、方向相反。已知通電長直導線產(chǎn)生磁場的磁感應強度，I為通電長直導

5、線的電流大小，r為距通電長直導線的垂直距離，k為常量，O點處的磁感應強度大小為B0，則C點處的磁感應強度大小為 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】設A、B處的電流在O點產(chǎn)生的磁感應強度大小為B1，方向如圖所示，有，即，由及可知，A、B處的電流在C點產(chǎn)生的磁感應強度大小為，方向如圖所示，由平行四邊形定則及頂角C為120°可知合磁感應強度大小為，C正確。 如圖所示，均勻繞制的螺線管水平放置，在其正中心的上方附近用絕緣繩水平吊起通電直導線A，A與螺線管垂直，A導線中的電流方向垂直紙面向里。開關S閉合，A受到通電螺線管磁場的作用力方向是 A．水平向左

6、 B．水平向右 C．豎直向上 D．豎直向下 【參考答案】C 【詳細解析】首先根據(jù)安培定則判斷通電螺線管中心產(chǎn)生的磁場方向向右，所以在A處產(chǎn)生的磁場方向水平向左，根據(jù)左手定則判斷可知，A受到的安培力方向豎直向上，故選C。 【易錯警示】注意使用安培定則和左手定則時不要用錯手，明確定則涉及的物理量的因果關系。 1．（2018·河北省張家口市第四中學高二期末）如圖所示，ab、cd是兩根在同一豎直平面內(nèi)的直導線，在兩導線中央懸掛一個小磁針，靜止時在同一豎直平面內(nèi)。當兩導線中通以大小相等的電流

7、時，小磁針N極向紙面內(nèi)轉(zhuǎn)動，則兩導線中的電流方向 A．一定都是向上 B．一定都是向下 C．a(chǎn)b中電流向上，cd中電流向下 D．a(chǎn)b中電流向下，cd中電流向上 【答案】C 【解析】若兩導線中的電流方向均向上，根據(jù)安培定則判斷可知，小磁針N極靜止不動，與題意不符，故A錯誤。若兩導線中的電流方向均向下，根據(jù)安培定則判斷可知，小磁針N極向紙外面轉(zhuǎn)動，與題意不符。故B錯誤。若ab中電流向上，cd中電流向下，根據(jù)安培定則判斷可知，小磁針N極向紙里面轉(zhuǎn)動，與題意相符。故C正確。若ab中電流向下，cd中電流向上，根據(jù)安培定則判斷可知，小磁針N極向紙外面轉(zhuǎn)動，與題意不符。故D錯誤。 【點睛】由

8、題，小磁針N極向紙面里轉(zhuǎn)動，小磁針S極向紙面外轉(zhuǎn)動，則小磁針N極所在磁場方向向里，小磁針S極所在磁場方向向外，根據(jù)安培定則判斷。 （2018·山東省藁城市第一中學高三沖刺卷）如圖，AB、CD是兩根長度均為L=4.0 m，質(zhì)量分別為m1=0.6 kg和m2=0.2 kg的金屬棒，兩根等長的細金屬桿將兩節(jié)干電池與兩個金屬棒串聯(lián)成閉合回路，整個回路用絕緣細線懸掛在天花板上，保證金屬棒水平。整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度B=1.0 T，電路中的電流I=0.5 A，待系統(tǒng)穩(wěn)定之后（金屬棒、細金屬桿在力的作用下不會發(fā)生變形，取g=10 m/s2），則 A．絕緣細線與豎直方向的

9、夾角0o B．絕緣細線與豎直方向的夾角45o C．細金屬桿與豎直方向的夾角45o D．細金屬桿與豎直方向的夾角90o 【參考答案】AC 【詳細解析】以整體為研究對象，整體總共受到四個力的作用，水平方向上，兩金屬棒受到力的大小均為，方向相反的安倍力，這兩個力互相平衡；豎直方向上，絕緣細線的拉力與總的重力平衡，因為重力的方向豎直向下，所以，絕緣細線的拉力一定是豎直向上，也就是說，絕緣細線與豎直方向的夾角為，故選項A正確，B錯誤；以cd棒為研究對象，cd棒受三個力而平衡，受力情況如圖所示： 安培力：，cd棒的重力：，由平衡條件得：，解得：，即細金屬絲與豎直方向的夾角為，故選項C正確

10、，D錯誤。 1．（2018·浙江新高考選考科目）在城市建設施工中，經(jīng)常需要確定地下金屬管線的位置，如圖所示，有一種探測方法是，首先給金屬長直管線上同上電流，再用可以測量磁場強弱、方向的儀器進行一下操作：①用測量儀在金屬管線附近的水平地面上找到磁場的最強的某點，記為a；②在a點附近的地面上，找到與a點磁感應強度相同的若干點，將這些點連成直線EF；③在地面上過a點垂直于EF的直線上，找到磁場方向與地面夾角為45°的b、c兩點，測得b、c兩點距離為L，由此可確定金屬管線 A．平行于EF，深度為 B．平行于EF，深度為L C．垂直于FE，深度為 D．垂直于EF，深度為L 【答案】A

11、 【解析】根據(jù)通電直導線產(chǎn)生的磁場特點：距離電流越近，產(chǎn)生的磁場強度越大，則a點距離管線最近，EF上的點均是距離管線最近的點，管線在EF的正下方，與EF平行；根據(jù)安培定則做出管線產(chǎn)生磁場的橫截面圖示：則由幾何關系可以確定a到管線的距離為，故A正確，BCD錯誤。 2．如圖，兩根間距為d的平行光滑金屬導軌間接有電源E，導軌平面與水平面間的夾角θ=30°，金屬桿ab垂直導軌放置，導軌與金屬桿接觸良好，整個裝置處于磁感應強度為B的勻強磁場中。當磁場方向垂直導軌平面向上時，金屬桿ab剛好處于靜止狀態(tài)。要使金屬桿能沿導軌向上運動，可以采取的措施是 A．增大磁感應強度B B．調(diào)節(jié)滑動變阻器使

12、電流增大 C．增大導軌平面與水平面間的夾角θ D．將電源正負極對調(diào)使金屬桿中的電流方向改變 【答案】AB 【解析】根據(jù)初始條件受力分析可知，因此增大磁感應強度B，安培力增大，金屬桿能沿斜面向上運動，A正確；若增大電流，則安培力將增大，金屬桿將向上運動，B正確；增大傾角θ，重力沿導軌向下的分力，金屬桿將向下運動，C錯誤；將電源正負極對調(diào)使金屬桿中的電流方向改變，安培力將沿斜面向下，金屬桿將向下運動，D錯誤。 1．彈簧測力計下掛一條形磁鐵，其N極一端位于一通電螺線管的正上方，如圖所示，下列說法正確的是 A．若將a接電源正極，b接電源負極，彈簧測力計示數(shù)不變 B．若將a接電

13、源正極，b接電源負極，彈簧測力計示數(shù)將增大 C．若將b接電源正極，a接電源負極，彈簧測力計示數(shù)將減小 D．若將b接電源正極，a接電源負極、彈簧測力計示數(shù)將增大 2．（2018·寧夏銀川市第二中學高三全國統(tǒng)一考試仿真模擬）已知導線中的電流在周圍空間產(chǎn)生磁場的磁感應強度大小為，k為常量，r為到導線的距離。如圖所示，兩個半徑相同、材料不同的半圓環(huán)并聯(lián)接在電路中，電路中的總電流為I，流過ABD半圓環(huán)的電流為，流過ACD半圓環(huán)的電流為，在圓環(huán)圓心O處電流產(chǎn)生磁場的磁感應強度為B0。若將ABD半圓環(huán)截去，電路中的總電流保持不變，則此時O點處的磁感應強度大小為 A．3B0 B．2B0 C．B0

14、D． 3．（2018·湖北省黃岡中學高三第三次模擬）如圖所示，AC是四分之一圓弧，O為圓心，D為弧AC中點，A、D、C處各有一垂直紙面的通電直導線，電流大小相等，A、C兩處電流垂直紙面向里，D處電流垂直紙面向外，整個空間再加一個大小為的勻強磁場，O處的磁感應強度剛好為零，如果將D處電流反向，其他條件都不變，則O處的磁感應強度大小為 A． B． C．2B D．0 4．在導線中電流在周圍空間產(chǎn)生的磁感應強度大小為，k為常量，r為到導線的距離，如圖所示，兩個半徑相同，材料不同的半圓環(huán)并聯(lián)接在電路中，電路中的總電流為I，流過ABD半圓環(huán)的電流為，流過ACD半圓環(huán)的電流為，在圓環(huán)圓心處電流產(chǎn)生

15、的磁場的磁感應強度為B。若將ABD半圓環(huán)繞直徑AD轉(zhuǎn)過90°，這時在O點的磁感應強度大小為 A．3B B．B C．B D．B 5．（2018·遼寧省營口市開發(fā)區(qū)第一高級中學高二月考）對于通有恒定電流的長直螺線管，下列說法中正確的是 A．放在通電螺線管外部的小磁針靜止時，它的N極總是指向螺線管的S極 B．放在通電螺線管外部的小磁針靜止時，它的N極總是指向螺線管的N極 C．放在通電螺線管內(nèi)部的小磁針靜止時，它的N極總是指向螺線管的S極 D．放在通電螺線

16、管內(nèi)部的小磁針靜止時，它的N極總是指向螺線管的N極 6．如圖所示，一邊長L、三邊電阻相同的正三角形金屬框放置在磁感應強度為B的勻強磁場中。若通以圖示方向的電流（從A點流入，從C點流出），電流為I，則金屬框受到的磁場力的合力為 A．0 B．BIL C．BIL D．2BIL 7．（2018·廣州欽州市欽州港經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)高三模擬）將閉合通電導線圓環(huán)平行于紙面緩慢地豎直向下放入水平方向垂直紙面向里的勻強磁場中，如圖所示，則在通電圓環(huán)從剛進入到完全進入磁場的過

17、程中，所受的安培力的大小 A．逐漸增大 B．逐漸變小 C．先增大后減小 D．先減小后增大 8．如圖所示，質(zhì)量m=0.5 kg的通電導體棒在安培力作用下靜止在傾角為37°、寬度為L=1 m的光滑絕緣框架上，磁場垂直于框架平面向下（磁場僅存在于絕緣框架內(nèi)），右側(cè)回路電源的電動勢E=8 V、內(nèi)電阻r=1 Ω，額定功率為8 W、額定電壓為4 V的電動機正常工作，則磁場的磁感應強度為（g=10 m/s2） A．1.5 T B．1 T C．2 T D．1

18、.73 T 9．如圖所示，長為L的通電直導體棒放在光滑水平絕緣軌道上，勁度系數(shù)為k的水平輕彈簧一端固定，另一端拴在棒的中點，且與棒垂直，整個裝置處于方向豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場中，彈簧伸長x，棒處于靜止狀態(tài)。則 A．導體棒中的電流方向從b流向a B．導體棒中的電流大小為 C．若只將磁場方向緩慢順時針（從a向b看）轉(zhuǎn)過一小角度，再次平衡時，x變大 D．若只將磁場方向緩慢逆時針（從a向b看）轉(zhuǎn)過一小角度，再次平衡時，x變大 10．（2018·山東省濟南第一中學高二學考）如圖所示，固定的水平金屬導軌間距L=2 m。處在磁感應強度B=4×l0-2 T的豎直向上的勻強磁場中

19、，導體棒MN垂直導軌放置，并始終處于靜止狀態(tài)。已知電源的電動勢E=6 V，內(nèi)電阻r=0.5 Ω，電阻R=4.5 Ω，其他電阻忽略不計。閉合開關S，待電流穩(wěn)定后，試求： （1）導體棒中的電流； （2）導體棒受到的安培力的大小和方向。 11．（2017·新課標全國Ⅰ卷）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，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 D．L1、

20、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為 12．（2017·新課標全國Ⅱ卷）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 13．（2017·江蘇卷）如圖所示，兩個單匝線圈a、b的半

21、徑分別為r和2r。圓形勻強磁場B的邊緣恰好與a線圈重合，則穿過a、b兩線圈的磁通量之比為 A．1:1 B．1:2 C．1:4 D．4:1 14．（2016·海南卷）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

22、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 15．（2015·江蘇卷）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 A B C D 1．D【解析】若將a接電源正極，b接負極，由安培定則可知，螺線管相當于N極在上的條形磁鐵，對磁鐵產(chǎn)生向上的斥力，所以彈簧測力計示數(shù)減小，AB錯誤；

23、若將b接電源正極，a接負極，由安培定則可知，螺線管相當于S極在上的條形磁鐵，對磁鐵產(chǎn)生向下的引力，所以彈簧測力計示數(shù)增大，C錯誤，D正確。 【名師點睛】考查右手螺旋定則的內(nèi)容，掌握矢量的合成法則應用，注意各自在O點處磁感應強度大小計算是解題的關鍵。 3．B【解析】設A、D、C處的電流在O點產(chǎn)生的磁場的磁感應強度大小均為B0，則對O點的磁場：，即B=(–1)B0，B的方向沿左上方450的方向；如果將D處電流反向，則O處磁場的大小：，故選B。 4．B【解析】ABD半圓環(huán)的電流和ACD半圓環(huán)的電流產(chǎn)生的磁場在O點處方向相反，根據(jù)磁場疊加可知，ABD半圓環(huán)在O點產(chǎn)生的磁場的磁感應強度大小為B，ACD半圓環(huán)在O點產(chǎn)生的磁場的磁感應強度大小為2B，因此將ABD半圓環(huán)繞直徑轉(zhuǎn)過90°，這時在O點磁場的磁感應強度大小為，故選B。 15．A【解析】處于磁場中的導體，受安培力作用的有效長度越長，根據(jù)F=BIL知受安培力越大，越容易失去平衡，由圖知選項A中導體的有效長度最大，故選A。 14