2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第49講磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用(講義)(學(xué)生版+解析)_第1頁(yè)
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第49講磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用目錄復(fù)習(xí)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考點(diǎn)一安培定則和磁場(chǎng)的疊加【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1安培定則知識(shí)點(diǎn)2磁場(chǎng)疊加問(wèn)題的分析思路【提升·必考題型歸納】考向1安培定則的應(yīng)用考向2磁場(chǎng)疊加問(wèn)題考點(diǎn)二安培力的大小方向【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1安培力的大小知識(shí)點(diǎn)2安培力的方向【提升·必考題型歸納】考向1安培力的大小計(jì)算考向2安培力的方向判斷考點(diǎn)三安培力作用下導(dǎo)體的平衡、加速問(wèn)題【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的平衡和加速問(wèn)題的分析思路【提升·必考題型歸納】考向1通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的平衡問(wèn)題考向2通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的加速問(wèn)題真題感悟理解和掌握安培定則以及安培力大小和方向的計(jì)算與判斷。能夠應(yīng)用力學(xué)知識(shí)分析安培力作用下導(dǎo)線的平衡和加速問(wèn)題??键c(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析(1)安培定則和安培力(2)安培力作用下的力電綜合2023年天津卷第11題2023年江蘇卷第2題2022年江蘇卷第3題高考對(duì)磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用的考查較為頻繁,有選擇題也有計(jì)算題的考查形式,題目較為基礎(chǔ),這部分內(nèi)容容易和電磁感應(yīng)現(xiàn)象相結(jié)合??键c(diǎn)一安培定則和磁場(chǎng)的疊加知識(shí)點(diǎn)1安培定則直線電流的磁場(chǎng)通電螺線管的磁場(chǎng)環(huán)形電流的磁場(chǎng)特點(diǎn)無(wú)磁極、非勻強(qiáng),且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)越弱與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似,管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且磁場(chǎng)最強(qiáng),管外為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極,且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn),磁場(chǎng)越弱安培定則立體圖截面圖知識(shí)點(diǎn)2磁場(chǎng)疊加問(wèn)題的分析思路(1)確定磁場(chǎng)場(chǎng)源,如通電導(dǎo)線。(2)定位空間中需求解磁場(chǎng)的點(diǎn),利用安培定則判定各個(gè)場(chǎng)源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小和方向,如圖所示M、N在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為BM、BN。(3)應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成,如圖中c點(diǎn)的合磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。考向1安培定則的應(yīng)用1.給如圖所示直導(dǎo)線ab通電后,發(fā)現(xiàn)正下方小磁針的N極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是()

A.導(dǎo)線下方產(chǎn)生了水平向右的磁場(chǎng) B.導(dǎo)線下方產(chǎn)生了垂直紙面向外的磁場(chǎng)C.導(dǎo)線中的電流方向從a到b D.導(dǎo)線中的電流方向從b到a2.電視機(jī)顯像管的偏轉(zhuǎn)線圈示意圖如圖所示,某時(shí)刻電流方向如圖所示,則環(huán)心處的磁場(chǎng)方向()A.向上 B.垂直紙面向里 C.向下 D.垂直紙面向外考向2磁場(chǎng)疊加問(wèn)題3.如圖所示,紙面內(nèi)有兩條互相平行的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線和,中的電流方向向左,中的電流方向向右,和中電流大小相等;a、b兩點(diǎn)相對(duì)于對(duì)稱,且a點(diǎn)到、的距離相等.整個(gè)系統(tǒng)處于勻強(qiáng)外磁場(chǎng)中,外磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外.已知a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向也垂直于紙面向外,a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是b點(diǎn)的2倍.流經(jīng)的電流在a、b兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為和,則外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為(

A. B. C. D.4.如圖所示,互相絕緣的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線沿正方體的EH邊和GH邊放置,導(dǎo)線M中電流大小為I,導(dǎo)線N中電流大小為,電流方向如圖中箭頭所示。已知通電長(zhǎng)直導(dǎo)線在某點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與該導(dǎo)線中電流大小成正比,與該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離成反比,可以簡(jiǎn)寫為。若導(dǎo)線M中的電流在坐標(biāo)原點(diǎn)O產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,則A點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()A.B B. C. D.考點(diǎn)二安培力的大小方向知識(shí)點(diǎn)1安培力的大小1.安培力公式:F=ILBsinθ。2.兩種特殊情況:(1)當(dāng)I⊥B時(shí),F(xiàn)=BIL。(2)當(dāng)I∥B時(shí),F(xiàn)=0。3.彎曲通電導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度(1)當(dāng)導(dǎo)線彎曲時(shí),L是導(dǎo)線兩端的有效直線長(zhǎng)度(如圖所示)。(2)對(duì)于任意形狀的閉合線圈,其有效長(zhǎng)度均為零,所以通電后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受到的安培力的矢量和為零。知識(shí)點(diǎn)2安培力的方向1.安培力方向的判斷(1)判斷方法:左手定則。(2)方向特點(diǎn):既垂直于B,也垂直于I,所以安培力一定垂直于B與I決定的平面。2.合安培力的兩種分析思路思路一:先分析通電導(dǎo)線所在處的合磁場(chǎng)的大小和方向,由左手定則判斷安培力的方向,由F合=IB合lsinθ,求合安培力的大小。思路二:根據(jù)同向電流相互排斥,異向電流相互吸引,結(jié)合力的平行四邊形定則,分析合安培力的大小和方向或某個(gè)安培力的大小和方向??枷?安培力的大小計(jì)算1.如圖,用材料相同、粗細(xì)均勻的電阻絲折成正方形金屬框架ABCD,邊長(zhǎng)為L(zhǎng),每邊電阻為r,框架與一電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻也為r的電源相接,垂直于框架平面有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),則電鍵閉合電路穩(wěn)定后,框架受到安培力大小為(

A. B. C. D.2.如圖所示,一根粗細(xì)均勻的金屬絲彎折成一直角三角形閉合線框,其中,將其放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直三角形所在平面向里,若在間加一電壓,則折線邊和邊受到的安培力大小之比為()()A. B. C. D.考向2安培力的方向判斷3.如圖所示,由6根長(zhǎng)度均為L(zhǎng)的相同的金屬棒組成的正四面體線框ACDE放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直CDE面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,將C、D兩點(diǎn)接入電路,從C點(diǎn)通入大小為I的恒定電流,正四面體保持不動(dòng),則下列判斷正確的是()

A.CD邊受到的安培力大小為B.整個(gè)線框受到的安培力的方向指向正四面體中心C.DE、CE兩條邊受到的安培力相同D.AE、AC、AD三條邊受到的安培力大小相同4.法拉第電動(dòng)機(jī)原理如圖所示。條形磁鐵豎直固定在圓形水銀槽中心,極向上。一根金屬桿斜插在水銀中,桿的上端與固定在水銀槽圓心正上方的鉸鏈相連。電源負(fù)極與金屬桿上端相連,與電源正極連接的導(dǎo)線插入水銀中。從上往下看,金屬桿()導(dǎo)體棒,電流方向垂直于紙面向里,導(dǎo)體棒長(zhǎng)度為L(zhǎng)、質(zhì)量為m,空間中加有沿柱體半徑向外的輻向磁場(chǎng),圓柱體表面磁場(chǎng)大小為B且處處相等,在導(dǎo)體棒中通變化的電流,使導(dǎo)體棒沿粗糙的圓柱體從底端緩慢向上滑動(dòng),在到達(dá)頂端前的過(guò)程中,導(dǎo)體棒()

A.所受的摩擦力一直減小B.所受的安培力一直減小C.所受重力與支持力的合力大小不變D.所受重力和安培力的合力與安培力的夾角始終不變考向2通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的加速問(wèn)題3.電磁炮是將電磁能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能的裝置。我國(guó)電磁炮曾在936坦克登陸艦上進(jìn)行了海上測(cè)試,據(jù)稱測(cè)試中彈丸以的出口速度,擊中了外的目標(biāo)。如圖是“電磁炮”模型的原理結(jié)構(gòu)示意圖。光滑水平平行金屬導(dǎo)軌、的間距,電阻不計(jì),在導(dǎo)軌間有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。裝有彈體的導(dǎo)體棒垂直放在導(dǎo)軌、上的最左端,且始終與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)體棒(含彈體)的質(zhì)量,在導(dǎo)軌、間部分的電阻,可控電源的內(nèi)阻。在某次模擬發(fā)射時(shí),可控電源為導(dǎo)體棒提供的電流恒為,不計(jì)空氣阻力,導(dǎo)體棒由靜止加速到后發(fā)射彈體。則()A.其他條件不變,若彈體質(zhì)量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,射出速度將變?yōu)樵瓉?lái)的B.其他條件不變,若水平金屬導(dǎo)軌的長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,加速時(shí)間將變?yōu)樵瓉?lái)的倍C.其他條件不變,若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,射出速度將變?yōu)樵瓉?lái)的2倍D.該過(guò)程系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱為4.如圖所示,兩長(zhǎng)度均為的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線、鎖定在傾角為的光滑斜面上,質(zhì)量分別為、,兩導(dǎo)線中通入的電流大小相等,均為,重力加速度大小為,現(xiàn)在導(dǎo)線的中點(diǎn)施加一沿斜面向上的拉力與此同時(shí)對(duì)兩導(dǎo)線解除鎖定,兩導(dǎo)線間距離不變并沿斜面向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是()A.兩導(dǎo)線中電流的方向可能相反B.兩導(dǎo)線間的安培力大小為C.若,撤去瞬間,導(dǎo)線、的加速度大小之比為D.去掉,導(dǎo)線僅在外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)作用下靜止在斜面上,所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小滿足(2023年高考江蘇卷真題)如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.L形導(dǎo)線通以恒定電流I,放置在磁場(chǎng)中.已知ab邊長(zhǎng)為2l,與磁場(chǎng)方向垂直,bc邊長(zhǎng)為l,與磁場(chǎng)方向平行.該導(dǎo)線受到的安培力為(

A.0 B.BIl C.2BIl D.

第49講磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用目錄復(fù)習(xí)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考點(diǎn)一安培定則和磁場(chǎng)的疊加【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1安培定則知識(shí)點(diǎn)2磁場(chǎng)疊加問(wèn)題的分析思路【提升·必考題型歸納】考向1安培定則的應(yīng)用考向2磁場(chǎng)疊加問(wèn)題考點(diǎn)二安培力的大小方向【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1安培力的大小知識(shí)點(diǎn)2安培力的方向【提升·必考題型歸納】考向1安培力的大小計(jì)算考向2安培力的方向判斷考點(diǎn)三安培力作用下導(dǎo)體的平衡、加速問(wèn)題【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的平衡和加速問(wèn)題的分析思路【提升·必考題型歸納】考向1通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的平衡問(wèn)題考向2通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的加速問(wèn)題真題感悟理解和掌握安培定則以及安培力大小和方向的計(jì)算與判斷。能夠應(yīng)用力學(xué)知識(shí)分析安培力作用下導(dǎo)線的平衡和加速問(wèn)題??键c(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析(1)安培定則和安培力(2)安培力作用下的力電綜合2023年天津卷第11題2023年江蘇卷第2題2022年江蘇卷第3題高考對(duì)磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用的考查較為頻繁,有選擇題也有計(jì)算題的考查形式,題目較為基礎(chǔ),這部分內(nèi)容容易和電磁感應(yīng)現(xiàn)象相結(jié)合??键c(diǎn)一安培定則和磁場(chǎng)的疊加知識(shí)點(diǎn)1安培定則直線電流的磁場(chǎng)通電螺線管的磁場(chǎng)環(huán)形電流的磁場(chǎng)特點(diǎn)無(wú)磁極、非勻強(qiáng),且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)越弱與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似,管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且磁場(chǎng)最強(qiáng),管外為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極,且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn),磁場(chǎng)越弱安培定則立體圖截面圖知識(shí)點(diǎn)2磁場(chǎng)疊加問(wèn)題的分析思路(1)確定磁場(chǎng)場(chǎng)源,如通電導(dǎo)線。(2)定位空間中需求解磁場(chǎng)的點(diǎn),利用安培定則判定各個(gè)場(chǎng)源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小和方向,如圖所示M、N在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為BM、BN。(3)應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成,如圖中c點(diǎn)的合磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。考向1安培定則的應(yīng)用1.給如圖所示直導(dǎo)線ab通電后,發(fā)現(xiàn)正下方小磁針的N極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是()

A.導(dǎo)線下方產(chǎn)生了水平向右的磁場(chǎng) B.導(dǎo)線下方產(chǎn)生了垂直紙面向外的磁場(chǎng)C.導(dǎo)線中的電流方向從a到b D.導(dǎo)線中的電流方向從b到a【答案】C【詳解】發(fā)現(xiàn)正下方小磁針的N極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),可知導(dǎo)線下方產(chǎn)生了垂直紙面向里的磁場(chǎng);根據(jù)右手螺旋定則可知,導(dǎo)線中的電流方向從a到b。故選C。2.電視機(jī)顯像管的偏轉(zhuǎn)線圈示意圖如圖所示,某時(shí)刻電流方向如圖所示,則環(huán)心處的磁場(chǎng)方向()A.向上 B.垂直紙面向里 C.向下 D.垂直紙面向外【答案】C【詳解】對(duì)于左、右兩個(gè)螺線管,由安培定則可以判斷出上方均為磁場(chǎng)極,下方均為磁場(chǎng)極,所以環(huán)心處的磁場(chǎng)方向向下。故選C??枷?磁場(chǎng)疊加問(wèn)題3.如圖所示,紙面內(nèi)有兩條互相平行的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線和,中的電流方向向左,中的電流方向向右,和中電流大小相等;a、b兩點(diǎn)相對(duì)于對(duì)稱,且a點(diǎn)到、的距離相等.整個(gè)系統(tǒng)處于勻強(qiáng)外磁場(chǎng)中,外磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外.已知a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向也垂直于紙面向外,a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是b點(diǎn)的2倍.流經(jīng)的電流在a、b兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為和,則外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為(

A. B. C. D.【答案】D【詳解】由題意可知,流經(jīng)的電流在a、b兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為和,方向均垂直紙面向外;則流經(jīng)的電流在a、b兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為,且在a點(diǎn)的磁場(chǎng)向外,在b點(diǎn)的磁場(chǎng)向里;整個(gè)系統(tǒng)處于勻強(qiáng)外磁場(chǎng)中,外磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外;由于a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是b點(diǎn)的2倍,可得解得故選D。4.如圖所示,互相絕緣的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線沿正方體的EH邊和GH邊放置,導(dǎo)線M中電流大小為I,導(dǎo)線N中電流大小為,電流方向如圖中箭頭所示。已知通電長(zhǎng)直導(dǎo)線在某點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與該導(dǎo)線中電流大小成正比,與該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離成反比,可以簡(jiǎn)寫為。若導(dǎo)線M中的電流在坐標(biāo)原點(diǎn)O產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,則A點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()A.B B. C. D.【答案】C【詳解】設(shè)正方體的邊長(zhǎng)為L(zhǎng),則,,導(dǎo)線M中的電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為在A點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為方向沿BA方向,如圖所示。導(dǎo)線N中的電流在A點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為方向垂直于HA斜向上,如圖所示由幾何關(guān)系可知和垂直,則A點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為故選C??键c(diǎn)二安培力的大小方向知識(shí)點(diǎn)1安培力的大小1.安培力公式:F=ILBsinθ。2.兩種特殊情況:(1)當(dāng)I⊥B時(shí),F(xiàn)=BIL。(2)當(dāng)I∥B時(shí),F(xiàn)=0。3.彎曲通電導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度(1)當(dāng)導(dǎo)線彎曲時(shí),L是導(dǎo)線兩端的有效直線長(zhǎng)度(如圖所示)。(2)對(duì)于任意形狀的閉合線圈,其有效長(zhǎng)度均為零,所以通電后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受到的安培力的矢量和為零。知識(shí)點(diǎn)2安培力的方向1.安培力方向的判斷(1)判斷方法:左手定則。(2)方向特點(diǎn):既垂直于B,也垂直于I,所以安培力一定垂直于B與I決定的平面。2.合安培力的兩種分析思路思路一:先分析通電導(dǎo)線所在處的合磁場(chǎng)的大小和方向,由左手定則判斷安培力的方向,由F合=IB合lsinθ,求合安培力的大小。思路二:根據(jù)同向電流相互排斥,異向電流相互吸引,結(jié)合力的平行四邊形定則,分析合安培力的大小和方向或某個(gè)安培力的大小和方向。考向1安培力的大小計(jì)算1.如圖,用材料相同、粗細(xì)均勻的電阻絲折成正方形金屬框架ABCD,邊長(zhǎng)為L(zhǎng),每邊電阻為r,框架與一電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻也為r的電源相接,垂直于框架平面有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),則電鍵閉合電路穩(wěn)定后,框架受到安培力大小為(

A. B. C. D.【答案】C【詳解】正方形金屬框架ABCD在AC間的等效電阻為r,等效長(zhǎng)度為,流過(guò)線框的等效電流框架受到安培力大小為解得故選C。2.如圖所示,一根粗細(xì)均勻的金屬絲彎折成一直角三角形閉合線框,其中,將其放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直三角形所在平面向里,若在間加一電壓,則折線邊和邊受到的安培力大小之比為()()A. B. C. D.【答案】A【詳解】設(shè)邊電阻為、長(zhǎng)度為,由電阻定律和幾何關(guān)系可知,邊電阻為邊電阻為,則邊所受安培力大小為,邊的有效長(zhǎng)度也為,故邊所受安培力大小為則故選??枷?安培力的方向判斷3.如圖所示,由6根長(zhǎng)度均為L(zhǎng)的相同的金屬棒組成的正四面體線框ACDE放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直CDE面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,將C、D兩點(diǎn)接入電路,從C點(diǎn)通入大小為I的恒定電流,正四面體保持不動(dòng),則下列判斷正確的是()

A.CD邊受到的安培力大小為B.整個(gè)線框受到的安培力的方向指向正四面體中心C.DE、CE兩條邊受到的安培力相同D.AE、AC、AD三條邊受到的安培力大小相同【答案】A【詳解】A.設(shè)每條邊的電阻為R,給C、D兩端通電,AE邊沒(méi)有電流,電路總電阻為CD邊受到的安培力大小為故A正確;B.整個(gè)線框有效長(zhǎng)度為CD連線的長(zhǎng),根據(jù)左手定則,整個(gè)線框受到的安培力在CDE面內(nèi)垂直CD向右,故B錯(cuò)誤;C.DE、CE兩條邊受到的安培力大小相等,方向不同,故C錯(cuò)誤;D.AE邊沒(méi)有電流,AE邊不受安培力,AC、AD兩條邊受到的安培力大小相同,故D錯(cuò)誤。故選A。4.法拉第電動(dòng)機(jī)原理如圖所示。條形磁鐵豎直固定在圓形水銀槽中心,極向上。一根金屬桿斜插在水銀中,桿的上端與固定在水銀槽圓心正上方的鉸鏈相連。電源負(fù)極與金屬桿上端相連,與電源正極連接的導(dǎo)線插入水銀中。從上往下看,金屬桿()A.在金屬桿和導(dǎo)線所在平面內(nèi)繞鉸鏈向上擺動(dòng)B.在金屬桿和導(dǎo)線所在平面內(nèi)繞鉸鏈向下擺動(dòng)C.繞鉸鏈和磁鐵連線順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D.繞鉸鏈和磁鐵連線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)【答案】D【詳解】電源、金屬棒、導(dǎo)線和水銀組成閉合電路,金屬棒中有斜向上方的電流,根據(jù)左手定則可知,圖示位置導(dǎo)電金屬桿受垂直紙面向里的安培力,從上往下看,金屬桿將繞鉸鏈和磁鐵連線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。故選D。考點(diǎn)三安培力作用下導(dǎo)體的平衡、加速問(wèn)題知識(shí)點(diǎn)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的平衡和加速問(wèn)題的分析思路(1)選定研究對(duì)象。(2)變?nèi)S為二維,如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等,并畫出平面受力分析圖,其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I;如圖所示。(3)列平衡方程或牛頓第二定律方程進(jìn)行求解。考向1通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的平衡問(wèn)題1.如圖所示,一通電導(dǎo)體棒ab靜止在傾角為的粗糙斜面上,流過(guò)導(dǎo)體棒的電流如圖所示,導(dǎo)體棒所在空間加一方向與導(dǎo)體棒垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng),當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與圖中箭頭方向(與斜面垂直向上)的夾角為時(shí),無(wú)論所加磁場(chǎng)多強(qiáng),均不能使導(dǎo)體棒發(fā)生移動(dòng)。已知導(dǎo)體棒與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,下列關(guān)系式中正確的是()

A. B. C. D.【答案】A【詳解】通電導(dǎo)體棒受安培力與斜面夾角為,受重力、支持力、摩擦力和安培力,根據(jù)平衡條件;其中解得當(dāng)時(shí)即當(dāng)時(shí)無(wú)論所加磁場(chǎng)多強(qiáng),均不能使導(dǎo)體棒發(fā)生移動(dòng),故選A。2.如圖所示,一表面粗糙的半圓柱體固定在水平面上,柱體表面動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,其外表面放有一通電直導(dǎo)體棒,電流方向垂直于紙面向里,導(dǎo)體棒長(zhǎng)度為L(zhǎng)、質(zhì)量為m,空間中加有沿柱體半徑向外的輻向磁場(chǎng),圓柱體表面磁場(chǎng)大小為B且處處相等,在導(dǎo)體棒中通變化的電流,使導(dǎo)體棒沿粗糙的圓柱體從底端緩慢向上滑動(dòng),在到達(dá)頂端前的過(guò)程中,導(dǎo)體棒()

A.所受的摩擦力一直減小B.所受的安培力一直減小C.所受重力與支持力的合力大小不變D.所受重力和安培力的合力與安培力的夾角始終不變【答案】D【詳解】A.根據(jù)左手定則確定安培力的方向,導(dǎo)體棒在上升至某位置的受力分析如圖所示

則有導(dǎo)體棒所受摩擦力為可知導(dǎo)體棒沿粗糙的圓柱體從底端緩慢向上滑動(dòng),在到達(dá)頂端前的過(guò)程中,增大,增大,增大,故A錯(cuò)誤;B.結(jié)合上述,導(dǎo)體棒所受的安培力,在范圍內(nèi)增大,可知安培力先增大后減小,故B錯(cuò)誤;C.根據(jù)上述可知重力與支持力的合力為,隨增大而減小,故C錯(cuò)誤;D.令支持力和滑動(dòng)摩擦力的合力方向與摩擦力的方向夾角為,則有可知支持力和摩擦力的合力方向與摩擦力的方向夾角始終不變,由于支持力、摩擦力、重

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