


(通用)2026高考物理重难点讲练 磁场对电流的作用(基础)+巩固练习(附解析)
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1、知道磁体的磁场、电流的磁场及地磁场的分布特点;
2、理解磁感应强度的概念、定义式;
3、掌握安培定则,会利用安培定则判断通电导线、螺线管的磁场;
4、会求安培力的大小并确定其方向,能在具体问题中熟练应用。
【知识网络】
【考点梳理】
考点一、磁场
1、磁场的存在
磁场是一种特殊的物质,存在于磁极和电流周围。
2.磁场的特点
磁场对放入磁场中的磁极和电流有力的作用。
同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,磁体之间、磁体与电流(或运动电荷)之间、电流(或运动电荷)与电流(或运动电荷)之间的相互作用都是通过磁场发生的。
3、磁场的方向
规定磁场中任意一点的小磁针静止时N极的指向(小磁针N极受力方向)。
4、地磁场的主要特点
要点诠释:地球的磁场与条形磁铁的磁场相似,其主要特点有三个:
(1)地磁场的N极在地球地理南极附近,S极在地球地理北极附近。磁感线分布如图所示。
(2)地磁场B的水平分量()总是从地球地理南极指向地球地理北极(地球外部);而竖直分量(),在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下。
(3)在赤道平面上,距离地球表面高度相等的各点,磁感应强度相等,且方向水平向北。
注意:地球的地理两极和地磁两极不重合,因此形成了磁偏角。
考点二、磁感应强度
1、磁感应强度
磁感应强度是描述磁场大小和方向的物理量,用“B”表示,是矢量。
(1).B的大小:磁场中某点的磁感应强度的大小等于放置于该点并垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场力F与通过该导线的电流强度和导线长度乘积IL的比值。
定义式.
(2).B的方向:磁场中该处的磁场方向。
(3).B的单位:特斯拉。1T=1 N/ ( A·m)。
要点诠释:
(1)磁感应强度B也是用比值法定义的物理量,其特点:与F、I、L无关,只由磁场本身决定。
(2)式中的I必须垂直于该处的磁场。
(3)磁感应强度是一个矢量,B的方向就是该处的磁场方向(不是F的方向)。
2、磁场的叠加
要点诠释:空间中如果同时存在两个以上的电流或磁体在该点激发的磁场,某点的磁感应强度B是各电流或磁体在该点激发磁场的磁感应强度的矢量和,且满足平行四边形定则。
磁感应强度B与电场强度E的比较:
电场强度E是描述电场的力的性质的物理量;磁感应强度B是描述磁场的力的性质的物理量。现把这两个物理量比较如下:
3、磁感线
1、磁感线的特点
磁感线的特点:磁感线是为形象地描述磁场的强弱和方向而引入的一系列假想的曲线,是一种理想化的模型。它有以下特点:
(1)磁感线某点切线方向表示该点的磁场方向,磁感线的疏密可以定性地区分磁场不同区域磁感应强度B的大小。
(2)磁感线是闭合的,磁体的外部是从N极到S极,内部是从S极到N极。
(3)任意两条磁感线永不相交。
(4)条形磁体、蹄形磁体、直线电流、通电螺线管、地磁场等典型磁场各有其特点,记住它们的分布情况有助于分析解决有关磁场的问题。
2、几种常见的磁感线
(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场
在磁体的外部,磁感线从N极射出进入S极,在内部也有相应条数的磁感线(图中未画出)与外部磁感线衔接并组成闭合曲线。
(2)直线电流的磁场
直线电流的磁感线是在垂直于导线平面上的以导线上某点为圆心的同心圆(如图),其分布呈现“中心密边缘疏”的特征,从不同角度观察,如图。
(3)环形电流的磁场
如图中甲、乙、丙从不同角度观察,环形电流的磁感线是一组穿过环所在平面的曲线,在环形导线所在平面处,各条磁感线都与环形导线所在的平面垂直。
(4)通电螺线管的磁感线与条形磁铁相似,一端相当于北极N,另一端相当于南极S。
由于在螺线管内部磁感线从S指向N,因此不能用“同名磁极相斥,异名磁极相吸”来判断管内部的小磁针的指向。小磁针在通电螺线管周围空间的指向,不论是在管内或管外,应根据磁感线的方向加以判断,如图。
(5)匀强磁场
磁感应强度大小、方向处处相同的区域,在磁场的某些区域内,则这个区域的磁场叫匀强磁场。在匀强磁场中,磁感线为同向、等间距的平行的直线。
条形磁铁N和S两磁极端面相互平行,距离较近时,磁极间的磁场是匀强磁场,如图所示。通有稳恒电流的长直螺线管内的中央区域的磁场也是匀强磁场。
4、安培定则
要点诠释:直线电流和环形电流及通电螺线管的磁场磁感线的方向可以用安培定则确定。
(1)对于通电直导线,可用右手握住导线,大拇指指向电流方向,弯曲的四指指向磁感线环绕的方向。
(2)对于环形电流和通电螺线管,则用弯曲的四指指向电流环绕的方向,右手大拇指指向螺线管内部磁感线的方向。
4、安培分子电流假说
(1)磁现象的电本质:磁铁的磁场和电流的磁场一样,都是由运动电荷产生的。
(2)安培分子电流假说:法国学者安培提出了分子电流假说。他认为在原子、分子等物质微粒内部存在着微小的环形电流即分子电流,分子电流使每个物质微粒成为微小的磁体。安培的假说可以解释磁化等磁现象。
考点三、磁场对电流的作用力——安培力
1、安培力的大小
要点诠释:安培力的大小: 表示电流I与磁感应强度B的夹角。
(1)当磁场与电流垂直时,即,,此时安培力最大;
(2)当磁场与电流平行时,即磁场方向与电流方向相同或相反时,即,,
即安培力为零。
L是有效长度;B并非一定为匀强磁场,但它应该是L所在处的磁感应强度。
2、安培力的方向
安培力的方向由左手定则判断。
磁场的基本性质是对放入其中的电流有力的作用。
磁场对电流的作用力称为安培力。实验表明,安培力的方向与磁场方向、电流方向都有关系。
左手定则:
通电导线垂直放入磁场时,磁场方向、电流方向和安培力方向三者之间的空间关系由左手定则来确定。它的内容是:伸出左手,使大拇指和四指在同平面内并且相互垂直,让磁感线垂直穿过手心、四指沿电流方向,则大拇指所指的方向就是电流所受安培力的方向。
【典型例题】
类型一、对磁感应强度的理解
例1、如图所示,在a、b、c 三处垂直纸面放置三根长直通电导线,abc是等边三角形的三个顶点,电流大小相等,a处电流在三角形中心O点的磁感应强度大小为B,求O处磁感应强度。
【思路点拨】直线电流的磁场与电流大小有关,与距离有关。方向用安培定则(即右手螺旋定则)确定。磁感应强度是矢量,仍然用平行四边形定则进行合成和分解。
【答案】2B,方向平行于ab连线向右。
【解析】因Oa = Ob = Oc,且各电流等大,所以b、c 两处的电流在O点产生的磁场大小也为B,根据安培定则,各电流在O处产生的B的方向应垂直于各点和O的连线,再根据平行四边形定则和几何关系知,a、b在O处的合磁感应强度为B,方向向右,O处的合磁感应强度大小为2B,方向平行于ab连线向右。
【总结升华】各电流在O处产生的B的方向应垂直于各点和O的连线;各电流等大,距离相等,在O点的B相等;属于矢量合成的特殊情况,合力等于分力的模型:两个大小相等的力,夹角为120°时,合力等于分力,这里合磁感应强度等于分磁感应强度,大小都为B。
举一反三
【变式1】如图所示,在a、b、c 三处垂直纸面放置三根长直通电导线,abc是等边三角形的三个顶点,电流大小相等,方向相同,a处电流在三角形中心O点的磁感应强度大小为B,求O处磁感应强度。
【答案】零
【解析】直线电流的磁场是以直线电流为中心的一组同心圆,故中心O点处三个直线电流的磁场方向如图所示,由于对称性,它们互成120°的角,且它们的大小相等,均为B,根据矢量合成的特点,可知它们的合矢量为零。
【变式2】(2016 上海卷)形象描述磁场分布的曲线叫做____________,通常___________的大小也叫做磁通量密度。
【答案】磁感线;磁感应强度
【解析】为了形象的描述磁场而假想出来的曲线,曲线上任意一点的切线方向均表示该位置的磁场方向,这样的曲线称为磁感线;磁场的强弱大小用磁感应强度表示,在磁通量中有:,所以磁感应强度也称为磁通密度。
类型二、通电导体(或磁体)在安培力作用下的运动
例2、如图,把轻质线圈用细线挂在一个固定的磁铁的S极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面.当线圈内通电时,下列结论中正确的是( )
A.电流方向如图中所示时,线圈将向左偏移
B.电流方向如图中所示时,线圈将向右偏移
C.电流方向与图中相反时,线圈将向左偏移
D.电流方向与图中相反时,线圈将向右偏移
【思路点拨】分析磁通量的增加减少,应用右手螺旋定则判断通电线圈的磁极,再根据同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引判断。
【答案】BC
【解析】线圈中电流方向如图时,根据安培定则,
线圈的右边为N极,磁铁左边是S极,异名磁极相互吸引,线圈将向右偏移,A错B对。电流方向与图中相反时,线圈的右边为S极,磁铁左边是S极,同名磁极相互排斥,线圈将向左偏移,C对D错。故选BC。
【总结升华】本题的关键是要分析清楚线圈通电后哪边是N极,哪边是S极,这就要求必须熟练应用安培定则,也叫右手螺旋定则,大拇指的方向为N极。
举一反三
【变式】如图,轻弹簧下端刚刚与导电液体接触,现接通如图所示电流,则会发生什么现象?
【答案】弹簧收缩、再伸长、再收缩……上下振动
类型三、安培力大小和方向的分析方法
对“等效长度”(“有效长度”)的理解:
如图所示,甲、乙、丙三段导线和形状不等,但两端点a、b之间的有效直线距离相等,当通以相同的电流时,在同样的磁场中安培力大小相等,而丁图中导线圈闭合,则安培力合力为零。
例3、如图所示,用天平测量匀强磁场的磁感应强度,下列各选项所示的载流线圈匝数相同,边长MN相等,将它们分别挂在天平的右臂下方,线圈中通有大小相同的电流,天平处于平衡状态,若磁场发生微小变化,天平最容易失去平衡的是
【答案】A
【解析】因为在磁场中受安培力的导体的有效长度(A)最大,所以选A。
【点评】本题考查安培力内容,难度:容易
举一反三
【变式1】如图,长为2l的直导线拆成边长相等,夹角为60°的V形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B,当在该导线中通以电流强度为I的电流时,该V形通电导线受到的安培力大小为( )
A. 0 B. 0.5 C. D.
【答案】C
【解析】导线有效长度为2lsin30°=l,所以该V形通电导线受到的安培力大小为。选C。
两个长直通电导线间的相互作用的规律:同向电流相互吸引,反向电流相互排斥。
【变式1】如图所示,把一个形状为直角三角形的通电线圈使其平面垂直于磁场放入匀强磁场中,线圈受到磁场力的合力( )
A. 方向垂直于ab边斜向上
B. 方向垂直于bc边向右
C. 方向垂直于ca边向下
D. 为零
【答案】D。
类型三、安培力作用下导体的平衡
例4、如图,质量为、长为的直导线用两绝缘细线悬挂于,并处于匀强磁场中。当导线中通以沿正方向的电流,且导线保持静止时,悬线与竖直方向夹角为。则磁感应强度方向和大小可能为( )
A. 正向, B.正向,
C. 负向, D. 沿悬线向上,
【思路点拨】本题对立体空间有一定的要求,应用左手定则,抓住平衡条件进行分析。
【答案】BC
【解析】用逆向解题法。A、磁感应强度方向为z正向,根据左手定则,直导线所受安培力方向沿y负方向,直导线不能平衡,所以A错误;B、磁感应强度方向为y正向,根据左手定则,直导线所受安培力方向沿z正方向,此时细线拉力为零(否则不能平衡),根据平衡条件BIL=mg,所以,所以B正确;C、磁感应强度方向为z负方向,根据左手定则,直导线所受安培力方向沿y正方向,根据平衡条件 ,
所以,所以C正确;D、磁感应强度方向沿悬线向上,根据左手定则,直导线所受安培力方向如下图(侧视图),直导线不能平衡,所以D错误。故选BC。
【总结升华】本题由于涉及到空间问题有一定的难度,仍然属于导体在有安培力作用时的平衡问题,一定要看清楚电流的方向,正确运用左手定则。
举一反三
【变式1】电磁轨道炮工作原理如图所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动,并与
轨道保持良好接触。电流I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
流可形成在弹体处垂直于轨道面得磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与I成正比。
通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来的2
倍,理论上可采用的方法是( )
A. 只将轨道长度L变为原来的2倍
B. 只将电流I增加至原来的2倍
C. 只将弹体质量减至原来的一半
D. 将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L变为原来的2倍,其它量不变
【答案】BD
【解析】利用动能定理,安培力对弹体做的功等于弹体动能的变化
,B=kI
解得。所以正确答案是BD。
【变式2】如图所示,两根足够长的光滑平行导轨与水平面成θ=60°角,导轨间距为L。将
直流电源、电阻箱和开关串联接在两根导轨之间。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中。质量为m的导体棒MN垂直导轨水平放置在导轨上,导体棒与两根导轨都接触良好。重力加速度为g。
(1)若磁场方向垂直导轨平面向上,当电阻箱接入电路的电阻为R1时,闭合开关后,导体棒MN恰能静止在导轨上。请确定MN中电流I1的大小和方向;
(2)若磁场方向竖直向上,当电阻箱接入电路的电阻为R2时,闭合开关后,导体棒MN也恰能静止在导轨上,请确定MN中的电流I2的大小;
(3)导轨的电阻可忽略,而电源内阻、导体棒MN的电阻均不能忽略,求电源的电动势。
【答案】(1) 电流方向由M指向N (2)
(3)
【解析】(1)磁场方向垂直于轨道面时,MN受力如图1所示。
根据物体平衡条件可得
又安培力 解得电流强度
电流方向由M指向N (从侧面看电流垂直向里)。
(2)磁场方向竖直向上时,MN受力如图2所示。
根据物体平衡条件可得
又安培力 解得
(3)设除电阻箱外,电路中其他电阻为r(定值),(如果设成两个未知数就很麻烦了)
根据闭合电路欧姆定律,
当电阻箱接入电路的电阻为R1时,有 .
当电阻箱接入电路的电阻为R2时,有 .
解得电源电动势 .
说明:对于倾斜导轨,先将立体图转换为平面图,即取截面,就相当于解决牛顿定律问题时的斜面问题,确定电流方向,做受力分析。应用左手定则时,安培力垂直于磁场方向,本题当磁场方向垂直于斜面向上时,安培力方向沿斜面向上,当磁场方向竖直向上时,安培力方向水平向右。还要熟练应用平衡条件和正交分解。
【巩固练习】
一、选择题
1、如图所示的下列各图中,表示通电直导线在匀强磁场中所受磁场力的情况,其中磁感应强度B、电流I、磁场力F三者之间的方向关系不正确的是( )
2、一根容易形变的弹性导线,两端固定。导线中通有电流,方向如图中箭头所示。当没有
磁场时,导线呈直线状态:当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁
场时,描述导线状态的四个图示中正确的是( )
3、如图所示,台秤上放一光滑平板,其左边固定一挡板,一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时台秤有一定的读数.现在磁铁上方中心偏右位置固定一通电导线,当通以一定的电流后,台秤的示数增加,同时弹簧缩短(弹簧始终处于弹性限度内),则下列说法正确的是( )
A.磁铁右端为N极,左端为S极,导线中的电流方向垂直纸面向内
B.磁铁右端为N极,左端为S极,导线中的电流方向垂直纸面向外
C.磁铁右端为S极,左端为N极,导线中的电流方向垂直纸面向内
D.磁铁右端为S极,左端为N极,导线中的电流方向垂直纸面向外
4、一个小磁针悬挂在大线圈正中央,磁针静止时与线圈在同一平面内。当大线圈中通以图示方向电流时( )
A.小磁针的N极向纸面里转 B.小磁针的N极向纸面外转
C.小磁针在纸面内向左摆动 D.小磁针在纸面内向右摆动
5、在如图所示电路中,电池均相同,当电键S分别置于a、b两处时,导线与,之间的安培力的大小为、,判断这两段导线( )
A.相互吸引, B.相互排斥,
C.相互吸引, D.相互排斥,
6、四根相互平行的通电长直导线a、b、c、d电流均为I,如图所示放在正方形的四个顶点
上,每根通电直导线单独存在时,四边形中心O点的磁感应强度都是B,则四根通电导线
同时存在时O点的磁感应强度的大小和方向为( )
A. ,方向向左
B. ,方向向下
C. ,方向向右
D. ,方向向上
7、一根通有电流I的直铜棒用软导线挂在如图所示匀强磁场中,此时悬线中的张力大于零而小于铜棒的重力.欲使悬线中张力为零,可采用的方法有 ( )
A.适当增大电流,方向不变
B.适当减小电流,并使它反向
C.电流大小、方向不变,适当增强磁场
D.使原电流反向,并适当减弱磁场
8、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(b)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
9、如图所示,均匀绕制的螺线管水平放置,在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电
直导线A,A与螺线管垂直,A导线中的电流方向垂直纸面向里,开关S闭合,A受到通电
螺线管磁场的作用力的方向是 ( )
A.水平向左 B.水平向右
C.竖直向下 D.竖直向上
10、如图所示,将通电线圈悬挂在磁铁N极附近,磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内,且磁铁的轴线经过线圈圆心,线圈将( )
A.转动同时靠近磁铁 B.转动同时离开磁铁
C.不转动只靠近磁铁 D.不转动只离开磁铁
二、填空题
1、如图所示,半径为r的半圆形导线与磁场B垂直放置,当导线中通以电流I时,导线的等效长度为2 r,安培力为____________。
2、如图所示,质量为m的通电导体棒ab置于倾角为的导轨上。若已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为,在图所加的各种磁场中,导体棒均处于静止状态,则导体棒与导轨间摩擦力可能为零的是( )
3、如图所示是一种精密测量磁感强度的装置,虚线区域内有匀强磁场,在天平右端挂一矩形线圈,线圈共10匝,其边ab=cd=0.70米,bc=da=0.10米。线圈通进0.10安的逆时针方向电流,天平左盘加砝码使天平平衡,然后不改变电流大小而改变电流方向,再在天平左盘加8.0克砝码,才能平衡,则该磁场的磁感强度B= 特斯拉(T)。
三、计算题
1、如图所示,光滑的平行导轨倾角为,处在磁感应强度为B,方向竖直向下的匀强磁场中,导轨中接入电动势为E内阻为r的直流电源,电路中有一阻值为R的电阻,其余电阻不计,将质量为m长度为L的导体棒ab静止释放,求导体棒在释放时的瞬时加速度的大小。
2、如图所示,导体杆ab质量为m,电阻为R,放在与水平面夹角为θ的倾斜金属导轨上,导轨间距为d,电阻不计,系统处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,电池内阻不计.问:
(1)导体光滑时,E为多大能使导体杆静止在导轨上?
(2)若导体杆与导轨间的动摩擦因数为μ,且不通电时导体杆不能静止在导轨上,要使杆静止在导轨上,E应为多大?
3、磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用。图1是在平静海面上某实验船的示意图,磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成。
如图2所示,通道尺寸a=2.0m、b=0.15m、c=0.10m。工作时,在通道内沿z轴正方向加B=8.0T的匀强磁场;沿x轴负方向加匀强电场,使两金属板间的电压U=99.6V;海水沿y轴方向流过通道。已知海水的电阻率=0.20·m。
(1)船静止时,求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向;
(2)船以5.0m/s的速度匀速前进。若以船为参照物,海水以5.0m/s的速率涌入进水口,由于通道的截面积小于进水口的截面积,在通道内海水速率增加到8.0m/s。求此时两金属板间的感应电动势U感;
(3)船行驶时,通道中海水两侧的电压按计算,海水受到电磁力的80%可以转化为对船的推力。当船以5.0m/s的速度匀速前进时,求海水推力的功率。
【答案与解析】
一、选择题
1、【答案】A
【解析】左手定则的内容为伸开左手,让四指与大拇指相互垂直,磁场垂直穿过掌心,四指指向电流方向,大拇指所指的方向为电流受力的方向。根据左手定则判断受力方向:
A图,受力向左,故A中关系错误;
B图,受力向右,故B中关系正确;
C图,受力向上,故C中关系正确;
D图,受力垂直于电流向上。故D中关系正确;
本题选择不正确的,故选A。
2、D
解析:A、匀强磁场竖直向上、和导线平行,导线受到安培力为0,A错;B、匀强磁场水平向右,根据左手定则可知导线受到安培力向里,B错;C、匀强磁场垂直纸面向外,由左手定则可知导线受到安培力水平向右,C错、D对。
3、【答案】AD
【解析】若磁铁右端为N极,磁铁的磁感线在它的外部是从N极到S极,因为长直导线在磁铁的中心偏右位置,所以此处的磁感线是斜向左上的,若电流的方向垂直于纸面向里,根据左手定则,导线受磁铁给的安培力方向是斜向右上,长直导线是固定不动的,根据物体间力的作用是相互的,导线给磁铁的反作用力方向就是斜向左下的;将这个力在水平和竖直方向分解可知,光滑平板对磁铁支持力增大,由于在水平向左产生分力,所以弹簧长度将变短,故A正确,B错误;同理,若磁铁右端为S极,磁铁的磁感线在它的外部是从N极到S极,因为长直导线在磁铁的中心偏右位置,所以此处的磁感线是斜向右下的,若电流的方向垂直于纸面向外,根据左手定则,导线受磁铁给的安培力方向是斜向右上,长直导线是固定不动的,根据物体间力的作用是相互的,导线给磁铁的反作用力方向就是斜向左下的;将这个力在水平和竖直方向分解可知,光滑平板对磁铁支持力增大,弹簧长度将变短,故C错误,D正确
故选:AD
4、A
解析:实际上是要判断环形电流圆圈里面的磁场方向,根据安培定则(右手螺旋定则)可知
圆圈里面的磁场方向垂直向里,所以小磁针的N极向纸面里转,A对。
5、D
解析:电键S分别置于a、b两处时,电源分别为一节干电池、两节干电池,而电路中灯泡电阻不变,则电路中电流Ia<Ib,在处的磁感应强度Ba<Bb,应用安培力公式F=BIL可知fa<fb,又在电流方向相反、则相互排斥。
6、A
解析:导线a的电流在O处的磁场方向与aO连线垂直指向d,(磁感应强度都是B),为了便于分析,磁场用Ba表示如图;导线b的电流在O处的磁场方向与b O连线垂直指向a,磁场用Bb表示如图;导线a、b在O处的合磁感应强度方向水平向左,大小为。
同理导线c的电流在O处的磁感应强度方向与Ba方向相同、导线d在O处的磁感应强度方向与Bb方向相同,两者合磁感应强度大小也为,方向水平向左。
所以O处的磁感应强度大小为,方向向左。故选A。
7、AC
解析:根据左手定则,安培力方向向上,要使悬线中张力为零,当安培力等于重力时,悬线中张力为零,即必须使安培力变大,由,可知适当增大电流,方向不变可以,A对、B错、C对、D错。故选AC。
8、【答案】BC
【解析】将环形导线分割成无限个小段,每段成直线,依据左手定则,可知安培力垂直纸面向外,A错,B对;当电流逆时针时,安培力向里,C对,D错。
故选BC。
9、D
解析:根据右手螺旋定则知,通电螺线管右端为N极,导线处的磁场方向为水平向左,根据左手定则,可判断出安培力方向为竖直向上,所以D对。
10、A
解析:N极附近磁场方向向左,由左手定则,线圈右侧受安培力向纸内,左侧受安培力向纸外,因此将逆时针转动(从上向下看),转动90°后,线圈N极在左,S极在右,将受磁铁吸引靠近磁铁。
二、填空题
1、2BIr
解析:导线垂直磁场方向的有效长度为2r,故安培力等于F=2BIr。
2、AB
解析:由左手定则判断导体所受安培力的方向,结合平衡条件,易知AB正确。
3、0.4
解析:改变电流的方向,则右边向下的合力增加了,
由题意 ∴
三、计算题
1、
解析:取截面做受力图如图,根据牛顿第二定律
安培力, 电流
联立解得 。
2、(1) (2)
解析:(1)电流,电流方向从b到a,取截面,电流向里,受力图如图,
安培力 ,方向水平向右,根据平衡条件 ,
联立解得
(2)不通电时导体杆不能静止在导轨上,即重力沿斜面的分力大于摩擦力,
当E小于某一值时,导体杆有沿斜面向下滑动的趋势,摩擦力方向沿斜面向上,要使杆静止在导轨上,受力图如图,最小电动势为,根据平衡条件
联立解得 。
当E大于某一值时,导体杆有沿斜面向上滑动的趋势,摩擦力方向沿斜面向下,要使杆静止在导轨上,最大电动势为,根据平衡条件
联立解得 。
所以E的范围为
3、(1)方向沿y轴正方向(向右);(2);(3)。
解析:(1)根据安培力公式,推力F1=I1Bb,其中 ,
则
对海水推力的方向沿y轴正方向(向右)。
(2)
(3)根据欧姆定律,
安培推力F2 = I2 B b = 720 N
对船的推力F = 80% F2 = 576 N
推力的功率
磁感应强度B
电场强度E
物理意义
描述磁场的性质
描述电场的性质
定义式
,通电导线与B垂直
方向
矢量
磁感线切线方向,小磁针N极受力方向
矢量
电场线切线方向,放入该点正电荷受力方向
场的叠加
合磁感应强度B等于各磁场的B的矢量和
合场强等于各个电场的场强E的矢量和
单位
1 T=1 N/(A·m)
1 V/m=1 N/C
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