2019版物理专题复习详细练习：第九章磁场的描述磁场对电流的作用含解析

物理总复习：磁场对电流的作用【考纲要求】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。

【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(氏)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(B y)，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B =—.IL(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)。

基础课1磁场的描述及磁场对电流的作用知识点一、磁场磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向1．磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用.(2）方向：小磁针的N极所受磁场力的方向。

2．磁感线在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的切线方向跟这点的磁感应强度方向一致.3．几种常见的磁场(1)常见磁体的磁场（如图1所示）图1(2)电流的磁场知识点二、磁感应强度1．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的强弱和方向。

（2)大小：B＝错误!（通电导线垂直于磁场)。

(3）方向：小磁针静止时N极的指向。

(4）单位：特斯拉(T)。

2．匀强磁场（1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场.（2）特点：疏密程度相同、方向相同的平行直线.知识点三、安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力1．安培力的大小(1)磁场和电流垂直时：F＝BIL。

（2)磁场和电流平行时：F＝0。

2．安培力的方向图2左手定则判断：(1)伸出左手，让拇指与其余四指垂直，并且都在同一个平面内.（2）让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流方向。

(3)拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。

[思考判断］(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强弱有关。

（）（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。

（）(3)在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大。

() (4）相邻两条磁感线之间的空白区域磁感应强度为零。

（)（5)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。

（)(6)由定义式B＝FIL可知，电流强度I越大，导线L越长，某点的磁感应强度就越小。

()(7）安培力可能做正功，也可能做负功.（）答案(1)×(2）×（3）√(4）×(5）×（6)×（7)√磁场及安培定则的应用1．理解磁感应强度的三点注意（1）磁感应强度由磁场本身决定，因此不能根据定义式B＝FIL认为B与F成正比，与IL成反比。

[2019·内蒙古赤峰二中诊断]如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化量大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2则( )A．ΔΦ1>ΔΦ2B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1<ΔΦ2D．不能判断答案：C解析：设在位置Ⅰ时磁通量大小为ΦⅠ，在位置Ⅱ时磁通量大小为ΦⅡ，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，穿过金属框的磁感线方向没有改变，磁通量变化量大小ΔΦ1＝ΦⅠ－ΦⅡ；第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ，穿过金属框的磁感线的方向发生改变，磁通量变化量大小ΔΦ2＝ΦⅠ＋ΦⅡ，所以ΔΦ1<ΔΦ2，选项C正确．4．[2019·云南省玉溪一中考试]如图所示，a、b是两根垂直纸面的通有等值电流的直导线，两导线外有一点P，P点到a、b距离相等，要使P点的磁场方向向右，则a、b中电流的方向为( )A．都垂直纸面向外B．都垂直纸面向里C．a中电流方向垂直纸面向外，b中垂直纸面向里D．a中电流方向垂直纸面向里，b中垂直纸面向外答案：C解析：若a、b中电流方向均垂直纸面向外，根据安培定则判断可知：a在P处产生的磁场的方向垂直于aP连线向上，b在P处产生的磁场的方向垂直于bP连线向上，根据平行四边形定则进行合成，P点的磁感应强度方向竖直向上，故A错误；若a、b中电流方向均垂直纸面向里，同理可知，P点的磁感应强度方向竖直向下，故B错误；若a中电流方向垂直纸面向外，b中垂直纸面向里，同理可知，P点的磁感应强度方向水平向右，故C正确；若a中电流方向垂直纸面向里，b中垂直纸面向外，同理可知，P点的磁感应强度方向水平向左，故D错误．5.多选)已知通电长直导线周围空间中某点处产生的磁为常量、I为直导线中的电流、](多选)如图所示，在磁感应强度大小为连线向右的匀强磁场中，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均为2B0，而外界匀强磁场的磁感应强度大小为处产生的合磁场的磁感应强度大小为B0，故A错误；在a点处产生的磁感应强度大小与中的电流反向、其他条件不变，如图2所示，则，方向竖直向上，再依据矢量的合成法则，则＋33B02＝2把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，并使它组成如图所示的电路，当开关S接通后，．甲、乙两种情况导线受到的安培力大小不变，方向一直变化．甲、乙两种情况导线受到的安培力大小一直在变，方向不变变为原来的2倍，则金属棒在0～T内的位移将变为原来的变为原来的2倍，则在0～T内金属棒上产生的焦耳热和安培力做的功都如图，三根相互平行的固定长直导线中的相同，与L3中的相反．下列说法正确的是单位长度所受的磁场作用力大小之比为：：3：3：1方向垂直和L2单位长度所受的磁场作用力大小之比为：：[2017·全国卷Ⅱ](多选)某同学自制的简易电动机示意图如图所示．矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴．将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方．为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将( )．左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉．左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉．左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉．左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉．逆时针转动有斜向上的电流通过金属杆，金属杆受到安培力作用，根据左手定则判断可知，根据磁场对电流产生作用力的原理，人们研制出一种发射炮弹的装置——电磁炮，如图所示，把待发炮弹放置在强磁场中的两平行光滑导轨上，给导轨通以很大的电流，并以某一速度发射出去，现要提高电磁炮的发射速度，．金属棒在摆动到最高点的过程中，机械能守恒．金属棒在摆动到最高点的过程中，机械能先增加后减少处受到的磁场力一定比放在处受到的磁场力一定比放在D错误；当将同一通电导线放入磁场中，由于受到放置角度的限制，当通电导线垂直磁场时，受到的磁场力最大，平行磁场时受到的磁场力为零，故虽然B a＜B b，但是无法比较通电导线受到的磁场力的大小，故A、B错误．4.[2019·广东肇庆检测](多选)如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置着一根长直流导线，电流方向垂直于纸面向外，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中( )A．a、b两点磁感应强度相同B．a点磁感应强度最大C．c、d两点磁感应强度大小相等D．b点磁感应强度最大答案：CD解析：根据安培定则，长直流导线产生的磁场的磁感应强度如图甲所示，根据平行四边形定则，四点处的磁场情况如图乙所示，显然c、d两点的磁感应强度大小相等，a点磁感应强度为两磁感应强度之差的绝对值，最小，b点磁感应强度等于两磁感应强度代数和，最大，故C、D正确．5．[2019·浙江名校协作体联考]如图所示为航母上电磁弹射装置的等效电路图(俯视图)，使用前先给超级电容器C充电，弹射时，电容器释放储存电能所产生的强大电流经过导体棒EF，EF在磁场(方向垂直于纸面向外)作用下加速．则下列说法正确的是( )A．电源给电容器充电后，M板带正电B．导体棒在安培力作用下向右运动C．超级电容器相当于电源，放电时两端电压不变D．在电容器放电过程中，电容器电容不断减小答案：B解析：电源给电容器充电后，M板与电源负极相连，带负电，选项A错误；放电时电流两根平行放置的长度均为置在与导线所在平面垂直的匀强磁场中，磁场方向如图所示．当导线导线ab受到的磁场力大小为、方向垂直于导线向右．已知直导线某闭合三棱柱如图所示，处于磁感应强度为1＝0.2 m，ABOD为在yOz)A．穿过图中ABOD面的磁通量为0.08 WbB．穿过图中BEFO面的磁通量为0.06 WbC．穿过图中AEFD面的磁通量为0.1 WbD．穿过图中DOF面的磁通量为零答案：AD解析：ABOD面与磁场方向垂直，故磁通量Φ1＝BS＝1×0.4×0.2 Wb＝0.08 Wb，故A 正确；BEFO面与磁场方向平行，故磁通量为零，故B错误；AEFD面与匀强磁场方向的夹角未知，因此可将AEFD面投影到与x轴垂直的ABOD上，AEFD面的有效面积等于ABOD面的面积，故磁通量Φ3＝BS＝1×0.4×0.2 Wb＝0.08 Wb，故C错误；DOF面与磁场平行，因此通过的磁通量为零，故D正确．8.一条形磁铁放在光滑的斜面上，并用一质量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x0，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，弹簧的伸长量分别为x a、x b、x c，已知a、b、c三点的连线与斜面平行，且b点在条形磁铁的正中央．则下列正确的是( )A．x0＝x a＝x b＝x c B．x0>x a>x b>x cC．x a>x0＝x b>x c D．x a>x b>x c>x0答案：C解析：由于条形磁铁外部的磁感线是从N极出发到S极，所以可画出磁铁在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F a，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力F a′的方向是斜向左上方，F a′有沿斜面向下的分力，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b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x a>x0＝x b>x c，C正确．9.的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为的光滑绝缘框架上，磁场方向垂直框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内竖直放置在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直向上，将一使其水平且始终与导轨保持良好接触．使其运动．已知电流I随时间变化的关系为与导轨间的动摩擦因数一定．以竖直向下为正方向，则下面关于金属棒因为开始时金属棒PQ加速度方向向下，与速度方向相同，做加速运动，加速度即做加速度逐渐减小的变加速运动，然后加速度方向向上，加速度逐渐增大，做答案：sin RP解析：设小灯泡的额定电流为I0，有P＝I20R.由题意可知，金属棒沿导轨下滑的某时刻后小灯泡正常发光，则流经金属棒＝sin．[2019·山东济南联考]如图所示，长度L＝50 N/m弹簧另一端固定，与滑杆垂直且在同一水平。

课时1 磁场的描述及磁场对电流的作用1.磁场、磁感应强度(1)磁场①基本性质:对放入其中的磁体或运动电荷(电流)有力的作用,磁体、电流之间都是通过磁场发生相互作用的。

②方向:小磁针的N极所受磁场力的方向。

(2)磁感应强度①物理意义:表示磁场强弱和方向的物理量。

②定义式:B=。

单位:特斯拉,简称特,符号是T。

③方向:小磁针N极的受力方向。

2.磁感线(1)定义:在磁场中画一些曲线,使曲线上任意点的切线方向都跟这点的磁感应强度方向一致,这样的曲线叫作磁感线。

(2)磁感线的特点①磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。

②磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱,在磁感线较密的地方磁场较强;在磁感线较疏的地方磁场较弱。

③磁感线是闭合曲线,没有起点和终点。

在磁体外部,从N极指向S极;在磁体内部,由S极指向N极。

④磁场的磁感线不中断、不相交、不相切。

⑤磁感线是假想的曲线,客观上不存在。

1.(2019山东烟台二中质量调研)关于磁感应强度B,下列说法正确的是()。

A.根据磁感应强度的定义式B=可知,磁感应强度B与F成正比,与IL成反比B.一小段通电导线放在磁感应强度为零处,它所受的磁场力一定为零C.一小段通电导线在某处不受磁场力的作用,则该处的磁感应强度一定为零D.磁场中某处磁感应强度的方向,与通电导线在该处所受磁场力的方向相同答案B2.(2019河南商丘市第一高级中学模拟)磁场中某区域的磁感线如图所示,则()。

A.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大B.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小C.a、b两处的磁感应强度大小不等,B a<B bD.a、b两处的磁感应强度大小不等,B a>B b答案C3.几种常见磁场的特征(1)常见磁体磁场分布规律常见磁体磁场分布图磁场分布规律条形磁铁①磁体外部磁感线由N极到S极;②磁体内部磁感线由S极到N极;③越靠近磁体两端磁感线越密,磁感应强度越大蹄形磁铁①磁体外部磁感线由N极到S极;②磁体内部磁感线由S极到N极;③越靠近磁体两端磁感线越密,磁感应强度越大;④在平行两极所夹区域近似为匀强磁场地球①地磁场的N极在地理南极附近,S极在地理北极附近;②地磁场B的水平分量(B x)总是从地球南极指向地球北极,而竖直分量B y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,距离表面高度相等的各点,磁感应强度相等,且方向水平向北(2)电流周围的磁场直线电流的磁场环形电流的磁场通电螺线管的磁场特点无磁极、非匀强,且距导线越远处磁场越弱环形电流的两侧是N极和S极,且离圆环中心越远,磁场越弱与条形磁铁的磁场相似,管内为匀强磁场且磁场最强,管外为非匀强磁场安培定则立体图横截面图3.(2018安徽安庆第二中学月考)一束电子流沿水平面自西向东运动,在电子流的正上方有一点P,由于电子运动产生的磁场在P点的方向为()。

一课一练54：磁场及磁场对电流的作用分析：内容包括对磁场性质的认识、磁场的叠加、安培力方向判断及大小的计算，方法包括电流元法、等效法、特殊位置法及转换研究对象法等处理磁体与通电导线间的相互作用。

1．中国宋代科学家沈括在公元1086年写的《梦溪笔谈》中最早记载了“方家（术士）以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”．进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布如图所示，结合上述材料，下列说法正确的是（）A．在地磁场的作用下小磁针静止时指南的磁极叫北极，指北的磁极叫南极B．对垂直射向地球表面宇宙射线中的高能带电粒子，在南、北极所受阻挡作用最弱，赤道附近最强C．形成地磁场的原因可能是带正电的地球自转引起的D．由于地磁场的影响，在奥斯特发现电流磁效应的实验中，通电导线应相对水平地面竖直放置2．关于磁场的磁感线，下列说法正确的是（）A．条形磁铁的磁感线从磁铁的N极出发，终止于磁铁的S极B．磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线疏的地方磁场弱，磁感线密的地方磁场强C．磁感线是客观存在的物质，没画磁感线的地方就表示磁场不存在D．通电长直导线周围的磁感线是以导线为圆心的均匀分布的同心圆3．磁场中某区域的磁感线如图所示，则（）A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＞B bB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＜B bC．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小4．如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r．圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为（）A ．1：1B ．1：2C ．1：4D ．4：15．如图，在磁感应强度大小为B 0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（ ）A ．0B ．33B 0C ．233B 0D ．2B 06．如图所示，AC 是四分之一圆弧，O 为圆心，D 为弧AC 中点，A 、D 、C 处各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小相等，A 、C 两处电流垂直纸面向里，D 处电流垂直纸面向外，整个空间再加一个大小为B 的匀强磁场，O 处的磁感应强度刚好为零，如果将D 处电流反向，其他条件都不变，则O 处的磁感应强度大小为（ ）A ．()322B +B ．()221B +C ．2BD ．07．如图，一导体棒ab 静止在U 形铁芯的两臂之间．电键闭合后导体棒受到的安培力方向（ ）A ．向上B ．向下C ．向左D ．向右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，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（）10．如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接。

【磁场及磁场对电流的作用】习题1.如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力()A．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILB B．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILB C．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILB D．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB解析：将导线分为三段直导线，根据左手定则分别判断出安培力的大小，根据F＝BIL计算出安培力的大小，再求合力．导线所受合力F＝BIL＋2BIL sin 45°＝(2＋1)ILB.答案：A2.如图所示，一弓形线圈通以逆时针电流，在其圆弧的圆心处，垂直于纸面放一直导线，当直导线通有指向纸内的电流时，线圈将()A．a端向纸内，b端向纸外转动，且靠近导线B．a端向纸内，b端向纸外转动，且远离导线C．b端向纸内，a端向纸外转动，且靠近导线D．b端向纸内，a端向纸外转动，且远离导线答案：A3.如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨AB、CD，导轨上放有质量为m的金属棒MN，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，现从t＝0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流强度与时间成正比，即I＝k t，其中k为恒量．若金属棒与导轨始终垂直，则如图所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中，正确的是()解析：当F f＝μBIL＝μBL k t<mg时，棒沿导轨向下加速；当F f＝μBL k t>mg时，棒沿导轨向下减速；在棒停止运动前，所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为：F f＝μBL k t；当棒停止运动时，摩擦力立即变为静摩擦力，大小为：F f＝mg，故选项C正确．答案：C4.光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，一根质量为m、电阻为R的导体棒ab，用长为l的绝缘细线悬挂，悬线竖直时导体棒恰好与导轨良好接触且细线处于张紧状态，如图所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场．当闭合开关S时，导体棒向右摆出，摆到最大高度时，细线与竖直方向成θ角，则()A．磁场方向一定竖直向上B．导体棒离开导轨前受到向左的安培力C．导体棒摆到最大高度时重力势能的增加量等于mgl(1－cos θ)D．导体棒离开导轨前电源提供的电能大于mgl(1－cos θ)解析：从题中知道导体棒ab向右摆动，说明导体棒ab受到向右的安培力作用，由左手安则可知磁场方向一定竖直向下，A、B两项错误；电源提供的电能转化成了两部分，一部分是电路中所产生的热，另一部分是导体棒的机械能，D项正确；最大高度时，导体棒重力势能的增加量等于mgl(1－cos θ)，C项正确．答案：CD5.如图所示为一电流表的原理示意图．质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外．与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于ab.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合：当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流强度．(1)当电流表示数为零时，弹簧伸长多少？(重力加速度为g ) (2)若要电流表正常工作，MN 的哪一端应与电源正极相接？(3)若k ＝2.0 N/m ，ab ＝0.20 m ，cb ＝0.050 m ，B ＝0.20 T ，此电流表的量程是多少？(不计通电时电流产生的磁场的作用)(4)若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大？解析：(1)设当电流表示数为零时，弹簧的伸长量为Δx ，则有mg ＝k Δx ，①由①式得：Δx ＝mg k .②(2)为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN 的安培力必须向下，因此M 端应接正极．(3)设电流表满偏时通过MN 间电流强度为I m ，则有BI m ab ＋mg ＝k (d ＋Δx )，③ 联立②③并代入数据得I m ＝2.5 A ．④(4)设量程扩大后，磁感应强度变为B ′，则有2B ′I m ab ＋mg ＝k (cb ＋Δx )．⑤由①⑤式得：B ′＝k cb2I m ab .⑥代入数据得：B ′＝0.10 T.答案：(1)mg k (2)M 端 (3)2.5 A (4)0.10 T1.首先对电磁作用力进行研究的是法国科学家安培．如图所示的装置，可以探究影响安培力大小的因素，实验中如果想增大导体棒AB 摆动的幅度，可能的操作是( )A ．把磁铁的N 极和S 极换过来B．减小通过导体棒的电流强度IC．把接入电路的导线从②、③两条换成①、④两条D．更换磁性较小的磁铁解析：安培力的大小与磁场强弱成正比，与电流强度成正比，与导线的长度成正比，C正确．答案：C2．一段长0.2 m，通过2.5 A电流的直导线，关于在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况，正确的是()A．如果B＝2 T，F一定是1 N B．如果F＝0，B也一定为零C．如果B＝4 T，F有可能是1 N D．如果F有最大值时，通电导线一定与B平行解析：当导线与磁场方向垂直放置时，F＝BIL，力最大，当导线与磁场方向平行放置时，F＝0，当导线与磁场方向成任意其他角度放置时，0<F<BIL，A、D两项不正确，C项正确；磁感应强度是磁场本身的性质，与受力F无关，B不正确．答案：C3.如图所示，两根无限长的平行导线a和b水平放置，两导线中通以方向相反、大小不等的恒定电流，且I a>I b.当加一个垂直于a、b所在平面的匀强磁场B时；导线a恰好不再受安培力的作用．则与加磁场B以前相比较()A．b也恰好不再受安培力的作用B．b受的安培力小于原来安培力的2倍，方向竖直向上C．b受的安培力等于原来安培力的2倍，方向竖直向下D．b受的安培力小于原来安培力的大小，方向竖直向下解析：当a不受安培力时，I b产生的磁场与所加磁场在a处叠加后的磁感应强度为零，此时判断所加磁场垂直纸面向外，因I a>I b，所以在b处叠加后的磁场垂直纸面向里，b受安培力向下，且比原来小．故选项D正确．答案：D4.如图所示，在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c，各导线中的电流大小相同，其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向内．每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用，则关于每根导线所受安培力的合力，以下说法中正确的是()A．导线a所受合力方向水平向右B．导线c所受合力方向水平向右C．导线c所受合力方向水平向左D．导线b所受合力方向水平向左解析：首先用安培定则判定导线所在处的磁场方向，要注意是合磁场的方向，然后用左手定则判定导线的受力方向．可以确定B是正确的．答案：B5.如图所示，abcd四边形闭合线框，a、b、c三点坐标分别为(0，L,0)，(L，L,0)，(L,0,0)，整个空间处于沿y轴正方向的匀强磁场中，通入电流I，方向如图所示，关于四边形的四条边所受到的安培力的大小，下列叙述中正确的是()A．ab边与bc边受到的安培力大小相等B．cd边受到的安培力最大C．cd边与ad边受到的安培力大小相等D．ad边不受安培力作用解析：根据左手定则，ab边受到的安培力大小为F ab＝BIab，bc边平行于磁场方向受力为零，故A错；ad边受到安培力大小为F ad＝BIOd，故B、D错；cd边受到的安培力大小为F ad＝BIcd，故B正确．答案：B6.一条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒，图中只画出此棒的截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，在通电的一瞬间可能产生的情况是()A．磁铁对桌面的压力减小B．磁铁对桌面的压力增大C．磁铁受到向右的摩擦力D．磁铁受到向左的摩擦力解析：如右图所示．对导体棒，通电后，由左手定则，导体棒受到斜向左下方的安培力，由牛顿第三定律可得，磁铁受到导体棒的作用力应斜向右上方，所以在通电的一瞬时，磁铁对桌面的压力减小，磁铁受到向左的摩擦力，因此A、D正确．答案：AD7.如图所示，有两根长为L 、质量为m 的细导体棒a 、b ，a 被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上，b 被水平固定在与a 在同一水平面的另一位置，且a 、b 平行，它们之间的距离为x .当两细棒中均通以电流强度为I 的同向电流时，a 恰能在斜面上保持静止，则b 的电流在a 处产生的磁场的磁感应强度的说法错误的是( )A ．方向向上B ．大小为2mg 2LIC ．要使a 仍能保持静止，而减小b 在a 处的磁感应强度，可使b 上移D ．若使b 下移，a 将不能保持静止解析：由安培定则可知A 正确；由mg sin α＝BLI cos α知B ＝mg sin αLI cos α，B 错误；若要使B 最小，应在垂直斜面向上的方向上，所以C 、D 正确．答案：B8.如图所示，两根间距为d 的平行光滑金属导轨间接有电源E ，导轨平面与水平面间的夹角θ＝30°.金属杆ab 垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好．整个装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中．当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab 刚好处于静止状态．要使金属杆能沿导轨向上运动，可以采取的措施是( )A ．增大磁感应强度BB ．调节滑动变阻器使电流减小C ．增大导轨平面与水平面间的夹角θD ．将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变解析：对金属杆受力分析，沿导轨方向：BEd R －mg sin θ＝0，若想让金属杆向上运动，则BEd R增大，A 项正确，B 项错误；若增大θ，则mg sin θ增大，C 项错误；若电流反向，则金属杆受到的安培力反向，D 项错误．答案：A9．如图甲所示，电流恒定的通电直导线MN ，垂直平放在两条相互平行的水平光滑长导轨上，电流方向由M 指向N ，在两轨间存在着竖直磁场，取垂直纸面向里的方向为磁感应强度的正方向，当t ＝0时导线恰好静止，若B 按如图乙所示的余弦规律变化，下列说法正确的是( )A ．在最初的一个周期内，导线在导轨上做往复运动B ．在最初的一个周期内，导线一直向左运动C ．在最初的半个周期内，导线的加速度先增大后减小D ．在最初的半个周期内，导线的速度先增大后减小解析：由安培力的表达式F ＝BIL 结合图乙可知，安培力F 在一个周期内随磁感应强度B的变化而变化，在前14周期内，安培力F 方向不变，大小变小，加速度方向不变，大小变小，由于初速度为零，所以在水平方向上做变加速直线运动；在14周期到12周期内，磁场方向改变，安培力方向改变，加速度方向改变，速度减小，至12周期时速度减小到零，所以D 项正确；而后在12周期到34周期内，MN 反向加速，在一个周期结束时又回到原来的位置，即做往复运动，所以A 项正确．答案：AD10.电磁炮是利用磁场对电流的作用力，把电能转变成机械能，使炮弹发射出去的．如图所示，把两根长为s ，互相平行的铜制轨道放在磁场中，轨道之间放有质量为m 的炮弹，炮弹架在长为l ，质量为M 的金属杆上，当有大的电流I 1通过轨道和炮弹时，炮弹与金属架在磁场力的作用下，获得速度v 1时刻的加速度为a ，当有大的电流I 2通过轨道和炮弹时，炮弹最终以最大速度v 2脱离金属架并离开轨道，设炮弹运动过程中受到的阻力与速度的平方成正比，求垂直于轨道平面的磁感应强度多大？解析：设运动中受总阻力F f ＝k v 2，炮弹与金属架在安培力和阻力合力作用下加速，根据牛顿第二定律，获得v 1速度时，BI 1l －k v 21＝(M ＋m )a ①当炮弹速度最大时，有BI 2l ＝k v 22②解①②得垂直轨道的磁感应强度为：B ＝(M ＋m )a v 22l (I 1v 22－I 2v 21). 答案：(M ＋m )a v 22l (I 1v 22－I 2v 21)11.如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m ，质量为6×10－2 k g 的通电直导线，电流强度I ＝1 A ，方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T ，方向竖直向上的磁场中．设t ＝0时，B ＝0，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零？(g 取10 m/s 2)解析：斜面对导线的支持力为零时导线的受力如图所示．由平衡条件F T cos 37°＝F ①F T sin 37°＝mg ②由①②解得：F ＝mg tan 37°，代入数值得：F ＝0.8 N 由F ＝BIL 得：B ＝F IL ＝0.81×0.4T ＝2 T. B 与t 的变化关系为B ＝0.4 t ．所以t ＝5 s.答案：5 s12.水平面上有电阻不计的U 形导轨NMPQ ，它们之间的宽度为L ，M 和P 之间接入电动势为E 的电源(不计内阻)．现垂直于导轨搁一根质量为m ，电阻为R 的金属棒ab ，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向与水平面夹角为θ且指向右斜上方，如图所示，问：(1)当ab 棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？(2)若B 的大小和方向均能改变，则要使ab 棒所受支持力为零，B 的大小至少为多少？此时B 的方向如何？解析：从b 向a 看侧视图如图所示．(1)水平方向：F ＝F A sin θ①竖直方向：F N ＋F A cos θ＝mg ②又 F A ＝BIL ＝B E R L ③联立①②③得：F N ＝mg －BLE cos θR ，F ＝BLE sin θR.(2)使ab棒受支持力为零，且让磁场最小，可知安培力竖直向上．则有F A＝mgB min＝mgREL，根据左手定则判定磁场方向水平向右．答案：(1)mg－BLE cos θRBLE sin θR(2)mgREL方向水平向右。

9.1 磁场的描绘磁场对电流的作用1．通电螺线管内有一在磁场力作用下处于静止的小磁针，磁针指向如图9－ 1－ 18 所示，则()图 9－1－18A．螺线管的P端为 N 极，a接电源的正极分析：小磁针静止时N 极的指向为该点磁感线的方向，因此螺线管内部磁场方向应向左，依据安培定章判得线圈中电流的方向为 b 到 a，故 b 接电源正极， a 接负极，螺线管的P 端为 N极， B项正确．答案： B2． (2017 年高考·课标全国卷Ⅲ ) 如图9－ 1－19，在磁感觉强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线 P 和垂直于纸面向里的电流Q垂直于纸面固定搁置，二者之间的距离为l .在两导线中均通有方向I 时，纸面内与两导线距离均为l 的 a 点处的磁感觉强度为零．假如让 P 中的电流反向、其余条件不变，则 a 点处磁感觉强度的大小为( )图 9－1－193A． 0 B. 3B0C. 2 3 0 D． 2 03 B B分析：导线 P 和 Q中电流 I 均向里时，设其在 a 点产生的磁感觉强度大小B＝ B＝ B1，PQ如图 9－ 1－ 20 所示，则其夹角为60°，它们在a点的合磁场的磁感觉强度平行于PQ向右、大小为3B . 又依据题意B＝ 0，则B＝ 3B，且B平行于PQ向左．若P中电流反向，则 B1 a 0 1 0 P 反向、大小不变， B Q和 B P大小不变，夹角为120°，合磁场的磁感觉强度大小为B1′＝ B1(方2 2 2 3向垂直 PQ向上、与 B0垂直)， a 点合磁场的磁感觉强度B＝ B0 ＋B1′＝ 3 B0，则A、B、D 项均错误， C 项正确．图 9－1－20答案： C3．如图 9－1－ 21 所示，在固定地点的条形磁铁S 极邻近悬挂一个金属线圈，线圈与水平磁铁位于同一竖直平面内，当在线圈中通入沿图示方向流动的电流时，将会看到()图 9－1－21A．线圈向左平移B．线圈向右平移C．从上往下看，线圈顺时针转动，同时凑近磁铁D．从上往下看，线圈逆时针转动，同时凑近磁铁分析：把通电线圈等效成条形磁铁，等效磁铁的N极垂直于纸面向外，依据同名磁极相互排挤，异名磁极互相吸引可知：从上往下看，线圈顺时针转动，同时凑近磁铁，C正确．答案： C4．( 多项选择 ) 如图 9－1－ 22 所示，台秤上放一圆滑平板，其左侧固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连结起来，此时台秤读数为F1.此刻磁铁上方中心偏左地点固定一导体棒，当导体棒中通以如下图的电流后，台秤读数为F2，则以下说法正确的选项是()图 9－1－22A．弹簧长度将变长B．弹簧长度将变短C．F1>F2D．F1<F2分析：如图9－ 1－ 23 甲所示，导体棒所在处的磁场方向指向右上方，依据左手定章可知，导体棒遇到的安培力方向垂直于磁场方向指向右下方，依据牛顿第三定律，对条形磁铁受力剖析，如图 9－ 1－ 23 乙所示，因此F N1>F N2，即台秤示数F1>F2，在水平方向上，因为F′有向左的分力，磁铁压缩弹簧，因此弹簧长度变短．图 9－1－23答案： BC5． (2019 年沈阳四校联考)( 多项选择 ) 一质量为0.06 kg、长为 0.1 m 的金属棒MN用两根长度均为 1 m的绝缘细线悬挂于天花板的顶端，此刻金属棒所在的空间加一竖直向下的磁感觉强度大小为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°，已知全部阻力可忽视不计，g＝10 m/s 2 ，sin37 °＝ 0.6 ， cos37 °＝ 0.8. 以下正确的说法是( )图 9－1－24A．金属棒在摇动到最高点的过程中，机械能增添B．金属棒在摇动到最高点的过程中，机械能先增添后减少C．通入金属棒中的电流为9 AD．通入金属棒中的电流为 4 A分析：金属棒的长度用l 表示，细线的长度用R表示，则在金属棒上涨过程中，安培力做正功，机械能向来增添， A 正确， B 错误；由动能定理知W安－ W重＝0，即 BIlR sin37°＝(1 － cos37 ° ) ，代入数值得I ＝4 A， C错误， D正确．mgR答案： AD。

第1讲磁场及其对电流的作用板块一主干梳理·夯实基础【知识点1】磁场、磁感应强度Ⅰ1.磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流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极受力方向。

2.磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的强弱。

(2)大小：B＝FIL(通电导线垂直于磁场)。

(3)方向：小磁针静止时N极的指向。

(即磁场方向就是B的方向)(4)B是矢量,合成时遵循平行四边形法则。

单位：特斯拉,符号T。

3.磁通量(1)公式：Φ＝BS。

(2)单位：韦伯,符号：Wb。

(3)适用条件：①匀强磁场;②S是垂直磁场并在磁场中的有效面积。

4.安培的分子电流假说安培认为,在原子、分子等物质微粒的内部,存在着一种电流——分子电流。

分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于磁体的两极。

【知识点2】磁感线、通电直导线和通电线圈周围磁场的方向Ⅰ1.磁感线在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上各点的切线方向跟该点的磁感应强度方向一致,疏密描述磁感应强度的大小。

2.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,首次揭示了电和磁的联系。

(2)安培定则①通电直导线：用右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向跟电流的方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。

②环形电流：让右手弯曲的四指指向跟环形电流方向一致,伸直的拇指所指的方向是环形电流中心轴线上磁感线的方向。

③通电螺线管：让右手弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。

3.几种常见的磁场(1)常见磁体的磁场(2)几种电流周围的磁场分布(3)匀强磁场：磁感应强度的大小处处相等,方向处处相同的磁场。

匀强磁场的磁感线为等间距的平行线,如图所示。

(4)地磁场①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。

②在赤道平面上,距离地球表面高度相等的各点,磁感应强度大小相等,且方向水平向北。

16.3磁场对电流的作用电动机（考点解读）（解析版）1、磁场对通电直导线的作用（1）19世纪初，法国物理学家安培发现：磁场对通电导体有力的作用，力的方向与电流方向和磁场方向有关。

（2）按图组装实验器材，给直导线通电，观察到通电直导线发生偏转；改变直导线中的电流方向，偏转方向和原来相反；将磁极对调，改变磁场的方向，通电直导线偏转方向也相反。

当电流方向和磁场方向同时改变时，力的方向不变。

2、磁场对通电线圈的作用（1）现象：用漆包线绕成线圈，将线圈两端的漆包线刮去放入磁场，闭合开关，线圈转动。

（2）平衡位置：当通电线圈的平面与磁感线垂直时，线圈受到的磁场的作用力相互平衡，我们把这个位置称为平衡位置。

3、直流电动机的构造和工作过程（1）直流电机的结构应由定子、转子和换向器组成；（2）直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成；（3）运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成；（4）转子中有两组以上的线圈，由漆包线绕制而成，称之为绕组．当绕组中有电流通过时产生磁场，该磁场与定子的磁场产生力的作用．由于定子是固定不动的，因此转子在力的作用下转动；（5）换向器是直流电动机的一种特殊装置，由许多换向片组成，每两个相邻的换向片中间是绝缘片；在换向器的表面用弹簧压着固定的电刷，使转动的电枢绕组得以同外电路连接；当转子转过一定角度后，换向器将供电电压接入另一对绕组，并在该绕组中继续产生磁场。

【考点1磁场对通电直导线的作用】【典例1-1】（2023•蒙城县模拟）如图，闭合开关，铜棒向右运动，为使开关闭合后铜棒向左运动，下列操作可行的是（）A．换用更细的铜棒B．将磁体的N、S极对调C．移动滑动变阻器的滑片D．将电源正、负极和磁体N、S同时对调【答案】B【分析】通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与两个因素有关：一个是磁场方向，另一个是电流方向。

专题磁场的描绘磁场对电流的作用1.知道磁感觉强度的观点及定义式，并能理解与应用.2.会用安培定章判断电流四周的磁场方向.3.会用左手定章剖析解决通电导体在磁场中的受力及均衡类问题．知识点一磁场磁感觉强度磁感线1．磁场(1)基本特征：磁场对处于此中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。

(2)方向：小磁针的N 极所受磁场力的方向。

2．磁感觉强度F(1)定义式： B＝IL (通电导线垂直于磁场)。

(2)方向：小磁针静止时N 极的指向。

(3)磁感觉强度是反应磁场性质的物理量。

由磁场自己决定，是用比值法定义的。

3．磁感线(1)引入：在磁场中画出一簇曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感觉强度的方向一致。

(2)特色：磁感线的特色与电场线的特色近似，主要差别在于磁感线是闭合的曲线。

(3)磁体的磁场和地磁场知识点二电流的磁场及磁场的叠加1．奥斯特实验奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流能够产生磁场，初次揭露了电与磁的联系。

2．安培定章的应用直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场与条形磁铁的磁场相像，管环形电流的双侧是N 极和S 特无磁极、非匀强，且距导线内为匀强磁场且磁场最强，管外极，且离圆环中心越远，磁场越点越远处磁场越弱为非匀强磁场弱安培定则立体图横截面图3.磁场的叠加磁感觉强度是矢量，计算时与力的计算方法同样，利用平行四边形定章或正交分解法进行合成与分解。

知识点三安培力及其应用1．安培力的方向(1)左手定章：张开左手，使大拇指跟其余四指垂直，而且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中让磁感线从手心穿入，并使张开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。

(2)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流相互吸引，反向电流相互排挤。

2．安培力的大小(1)当磁场与电流垂直时，安培力最大， F max＝ BIL。

(2)当磁场与电流平行时，安培力等于零。

1．安培力公式 F ＝ BIL 中安培力、磁感觉强度和电流两两垂直，且L 是通电导线的有效长度。

板块三限时规范特训时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分。

其中1～6为单选，7～10为多选)1.[2018·陕西宝鸡一模]如图所示，垂直纸面放置的两根平行长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1>I2，纸面内的一点H到两根导线的距离相等，则该点的磁感应强度方向可能为图中的()A.B1B．B2C．B3D．B4答案C解析根据右手螺旋定则得出两电流在H点的磁场方向如图所示，根据平行四边形定则可判定H点的合磁感应强度方向可能为B3方向，C 正确。

2.[2018·郑州质量预测]目前世界上输送功率最大的直流输电工程——哈(密)郑(州)特高压直流输电工程已正式投运。

高压直流输电具有无感抗、无容抗、无同步问题等优点。

已知某段直流输电线长度l＝200m，通有从西向东I＝4000A的恒定电流，该处地磁场的磁感应强度B＝5×10－5T，磁倾角(磁感线与水平面的夹角)为5°(sin5°≈0.1)。

则该段导线所受安培力的大小和方向为()A.40N，向北与水平面成85°角斜向上方B.4N，向北与水平面成85°角斜向上方C.4N，向南与水平面成5°角斜向下方D.40N，向南与水平面成5°角斜向下方答案A解析地磁场方向与电流方向垂直，由安培力F＝BIl＝40N，B、C 项错误；由左手定则可知，电线所受安培力方向向北与水平面成85°角斜向上方，A项正确，D项错误。

3.[2017·郑州模拟]一条形磁铁放在光滑的斜面上，并用一质量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x0，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，弹簧的伸长量分别为x a、x b、x c，已知a、b、c三点的连线与斜面平行，且b点在条形磁铁的正中央。

则下列正确的是()A.x0＝x a＝x b＝x c B．x0>x a>x b>x cC.x a>x0＝x b>x c D．x a>x b>x c>x0答案C解析由于在磁铁外部，条形磁铁的磁感线是从N极出发到S极，所以可画出磁铁在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F a，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力F a′的方向是斜向左上方，F a′有沿斜面向。

2019年中考真题分类汇编全集电磁感应磁场对电流的作用专题【难点中心】本专题以图片的形式给出了课本上常见的几个重要机械，题目虽然简单，但知识涵盖量高，意在较全面的考查电磁感应原理及磁场对电流的作用等相关的磁学知识。

在中考试卷中，磁学部分赋的分值不多，无法多出题，但又要较全面的考查相关知识，所以今后在出题形式上多的仍以这种综合题的形式出现，而电磁感应原理和磁场对电流的作用是磁学的重点，所以电磁感应原理和磁场对电流的作用经常会放在一起出题，主要考查二者的异同和实验探究过程。

【考点难点突破】【知识链节】一、1．磁场对通电导线的作用：（1）通电导体在磁场里受到力的作用。

力的方向跟磁感线方向垂直，跟电流方向垂直；[来XXK]（2）通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁感线方向有关。

2．电动机：（1）原理：电动机是根据通电线圈在磁场中因受力而发生转动的原理制成的，是将电能转化为机械能的装置。

（2）构造：电动机是由转子（能够转动的部分）和定子（固定不动的部分）两部分组成的。

（3）换向器是由两个铜制半环构成的，两者彼此绝缘。

换向器的作用是每当线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中电流的方向，使线圈连续转动。

（4）电动机的转动方向由电流方向和磁场方向决定。

改变电动机转动方向的方法：改变电流方向（交换电压接线）或改变磁感线方向（对调磁极）。

]（5）电动机转速的大小与线圈的匝数、线圈中电流的大小、磁场的强弱有关，即线圈匝数越多，电流越大，磁场越强，转速越快。

提高电动机转速的方法：增加线圈的匝数、增加磁体的磁性、增大电流。

（6）与热机相比，电动机的优点：构造简单；控制方便；体积小；无污染；效率高；功率可大可小。

二、1．电磁感应现象：（1）英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，进一步揭示了电与磁之间的联系，发明了发电机。

]（2）内容：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。

《磁场对电流的作用》知识全解
1.通过实验探究，了解电流在磁场中要受到力的作用，且力的方向与磁场的方
向和电流的方向有关。

2.通过经历模拟电动机的制作过程，了解电动机的工作原理和电动机工作时能
量如何变化。

本节重点是探究影响通电导体在磁场中受力方向的因素、直流电动机的工作原理，难点是理解换向器的作用。

中考围绕磁场对电流的作用、通电导体在磁场中受力方向与磁场方向的关系、电动机的工作原理考查。

发电机的工作原理是电磁感应现象，发电机是把机械能转化为电能。

[课时作业]单独成册方便使用[基础题组]一、单项选择题1、关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是()A、安培力的方向可以不垂直于直导线B、安培力的方向总是垂直于磁场的方向C、安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D、将直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半解析:根据左手定则可知:安培力的方向垂直于电流I和磁场B确定的平面,即安培力的方向既垂直于B又垂直于I,选项A错误,B正确;当电流I的方向平行于磁场B的方向时,直导线受到的安培力为零,当电流I的方向垂直于磁场B的方向时,直导线受到的安培力最大,可见,安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关,选项C错误;如图所示,电流I和磁场B垂直,直导线受到的安培力F＝BIL,将直导线从中点折成直角,分段研究导线受到的安培力,电流I和磁场B垂直,根据平行四边形定则可得,导线受到的安培力的合力为F′＝2 2BIL,选项D错误、答案:B2、(2017·高考上海卷)如图,一导体棒ab静止在U形铁芯的两臂之间、电键闭合后导体棒受到的安培力方向()A、向上B、向下C、向左D、向右解析:根据图中的电流方向,由安培定则知U形铁芯下端为N极,上端为S极,ab 中的电流方向由a →b ,由左手定则可知导体棒受到的安培力方向向右,选项D 正确、答案:D3、(2018·湖南师大附中月考)如图所示,两根平行放置、长度均为L 的直导线a 和b ,放置在与导线所在平面垂直的匀强磁场中、当a 导线通有电流大小为I 、b 导线通有电流大小为2I ,且电流方向相反时,a 导线受到的磁场力大小为F 1,b 导线受到的磁场力大小为F 2,则a 通电导线的电流在b 导线处产生的磁感应强度大小为( )A.F 22ILB.F 1ILC.2F 1－F 22ILD.2F 1－F 2IL解析:a 、b 导线中电流方向相反,两导线之间的磁场力为斥力,设大小为F ,对a 有F 1＝F ＋BIL ,对b 有F 2＝F ＋2BIL ,解得F ＝2F 1－F 2,对于导线b ,F＝2F 1－F 2＝B ′·2IL ,解得B ′＝2F 1－F 22IL ,故C 正确、答案:C4、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( )解析:由题图可知,A 图中线圈回路在磁场中的有效长度L 最长,由F ＝nBIL 可知,磁场发生相同微小变化的前提下,A 中安培力的变化量最大,最容易失去平衡,A 正确、答案:A5、如图所示,两平行光滑金属导轨CD 、EF 间距为L ,与电动势为E 0的电源相连,质量为m 、电阻为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置构成闭合回路,回路平面与水平面成θ角,回路其余电阻不计、为使ab 棒静止,需在空间施加的匀强磁场磁感应强度的最小值及其方向分别为( )A.mgR E 0L ,水平向右B.mgR cos θE 0L ,垂直于回路平面向上C.mgR tan θE 0L ,竖直向下D.mgR sin θE 0L ,垂直于回路平面向下 解析:对金属棒受力分析,受重力、支持力和安培力,如图所示、由图看出,当安培力沿斜面向上时,有最小值,此时磁感应强度的方向是垂直于回路平面向下、安培力的最小值F A ＝mg sin θ,故磁感应强度的最小值B ＝F A IL ＝mg sin θIL ,根据欧姆定律,有E 0＝IR ,故B ＝mgR sin θE 0L .故选项D 正确、答案:D二、多项选择题6、(2018·河南重点中学联考)如图所示,将长度为L的直导线放置在y 轴上,当通以大小为I 、沿y 轴负方向的电流后,测得其受到的安培力大小为F 、方向沿x轴正方向,则匀强磁场的磁感应强度可能为( )A 、沿z 轴正方向,大小为2F ILB 、在xOy 平面内,大小为2F ILC 、在zOy 平面内,大小为2F ILD 、在zOy 平面内,大小为4F IL解析:已知电流沿y 轴负方向,安培力方向沿x 轴正方向,根据左手定则结合选项判断得知匀强磁场的磁感应强度在zOy 平面内,设磁场与导线的夹角为α,则0°<α≤90°,当α＝90°时,由F ＝BIL sin α可知,B 有最小值为B min ＝F IL ,当0°<α<90°,B >F IL ,所以B ＝2F IL 和B ＝4F IL 是可能的,故A 、B 错误,C 、D 正确、答案:CD7、如图所示,质量为m 、长为L 的直导线用两绝缘细线悬挂于O 、O ′,并处于匀强磁场中、当导线中通以沿x 正方向的电流I ,且导线保持静止时,悬线与竖直方向夹角为θ,则磁感应强度方向和大小可能为( )A 、z 轴正向,mg IL tan θB 、y 轴正向,mg ILC 、z 轴负向,mg IL tan θD 、沿悬线向上,mg IL sin θ解析:如果B 方向沿z 轴正向,则安培力方向沿y 轴负向,直导线所受三力合力不可能为零,A 错误;如果B 方向沿y 轴正向,则安培力方向竖直向上,当安培力BIL ＝mg 时,可以平衡,此时B ＝mg IL ,B 正确;如果B 方向沿z 轴负向,则安培力方向沿y 轴正向,直导线所受三力平衡时安培力BIL ＝mg tan θ,此时B ＝mg IL tan θ,C 正确;如果B 方向沿悬线向上,则安培力方向垂直于细线的方向向内,直导线所受三力不可能平衡,D 错误、答案:BC8、(2018·江西百校联盟大联考)如图所示,两平行金属导轨PQ 、MN 间距为L ,与电动势为E 、内阻为r 的电源相连,重力为G 、电阻为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置构成闭合回路,回路平面与水平面成θ角,回路其余电阻不计、现在加上匀强磁场使ab 棒保持静止,设回路中电流为I ,则所加磁场的磁感应强度( )A 、大小可能为G sin θ2ILB 、最小为G sin θILC 、若磁场竖直向下,磁感应强度大小为G sin θ2ILD 、若磁场水平向右,磁感应强度大小为G IL解析:当金属棒ab 受到沿斜面向上的安培力来平衡重力分力G sin θ时,所加磁场的磁感应强度最小为G sin θIL ,选项A 错误,B 正确;若磁场竖直向下,金属棒受到的安培力水平向右,根据受力平衡有G sin θ＝BIL cos θ,磁感应强度B ＝G tan θIL ,故选项C 错误;若磁场水平向右,金属棒受到的安培力竖直向上,用以平衡重力,有G ＝BIL ,此时的磁感应强度B ＝G IL ,故选项D 正确、答案:BD[能力题组]一、选择题9、(2018·江苏连云港模拟)如图甲所示,一个条形磁铁P 固定在水平桌面上,以P 的右端点为原点,中轴线为x 轴建立一维坐标系、一个灵敏的小磁针Q 放置在x 轴上不同位置,设Q 与x 轴之间的夹角为θ.实验测得sin θ与x 之间的关系如图乙所示、已知该处地磁场方向水平,磁感应强度大小为B 0.下列说法正确的是( )A 、P 的右端为S 极B 、P 的中轴线与地磁场方向平行C 、P 在x 0处产生的磁感应强度大小为B 0D 、x 0处合磁场的磁感应强度大小为2B 0解析:当x 趋向无穷大时,小磁针所指的方向为地磁场的方向,所以根据题图可知,x 趋向无穷大时,sin θ趋向1,则θ趋向90°,即小磁针的方向与x 轴的方向垂直,所以x 轴正方向向东、当x 非常小时,小磁针的N 极沿x 轴正方向,即向东、由题图甲可知,开始时小磁针N 极背离O 点,所以P 右端的磁极是N 极,故A 错误;由以上的分析可知,P 的中轴线沿东西方向,与地磁场方向垂直,故B 错误;由题图乙可知,x 0处sin θ＝22,则θ＝45°,P 在x 0处产生的磁感应强度大小B P 满足tan 45°＝B 0B P,所以B P ＝B 0,C 正确;x 0处合磁场的磁感应强度大小为B ＝B 0 sin 45°＝2B 0,故D 错误、答案:C10.如图所示,两平行导轨ab 、cd 竖直放置在匀强磁场中,匀强磁场方向竖直向上,将一根金属棒PQ 放在导轨上,使其水平且始终与导轨保持良好接触、现在金属棒PQ 中通以变化的电流I ,同时释放金属棒PQ 使其运动、已知电流I 随时间变化的关系为I ＝kt (k 为常数,k >0),金属棒PQ 与导轨间的动摩擦因数一定、以竖直向下为正方向,则下面关于金属棒PQ 的速度v 、加速度a 随时间变化的关系图像中,可能正确的是( )解析:因为开始时金属棒PQ 加速度方向向下,与速度方向相同,做加速运动,加速度逐渐减小,即做加速度逐渐减小的变加速运动,然后加速度方向向上,加速度逐渐增大,做加速度逐渐增大的变减速运动,故A 错误,B 正确;根据牛顿第二定律得,金属棒PQ 的加速度a ＝mg －F f m ,F f ＝μF N ＝μF A ＝μBIL ＝μBLkt ,联立解得加速度a ＝g －μBLkt m ,与时间成线性关系,故C 错误;t＝0时刻无电流,无安培力,只有重力,加速度竖直向下,为正值,故D 错误、 答案:B11、(多选)有一根质量为m 、长度为d 的通有水平向里的电流I 的导体棒,被长度为L 的轻质绝缘细线悬挂在天花板上,在此空间加上竖直向下的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小B ＝3mg 3Id ,若保持导体棒中的电流I 始终不变,则( )A 、细线偏离竖直方向的夹角最大为30°B 、细线偏离竖直方向的夹角最大为60°C 、在导体棒摆动过程中细线上拉力最大为2(3－1)mgD 、在导体棒摆动过程中细线上拉力最大为12＋36mg解析:磁场方向竖直向下,导体棒受到水平向左的安培力,导体棒向左摆起,导体棒摆到最大高度时,由动能定理有BId ·L sin θ－mgL (1－cos θ)＝0－0,解得θ＝60°,A 错误,B 正确、当导体棒处于平衡状态时,根据平衡条件有BId ＝mg tan α,解得α＝30°,类比重力场可知导体棒在经过平衡位置时细线上拉力最大,设为F m ,重力和安培力的合力为F ＝mg cos α,经过平衡位置时速度大小设为v ,应用动能定理有BId ·L sin α－mgL (1－cos α)＝12m v 2,应用向心力公式有F m －F ＝m v 2L ,解得F m ＝2(3－1)mg ,C 正确,D 错误、答案:BC二、非选择题12、(2016·高考全国卷Ⅲ)某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验、两根金属导轨ab 和a 1b 1固定在同一水平面内且相互平行,足够大的电磁铁(未画出)的N 极位于两导轨的正上方,S 极位于两导轨的正下方,一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直、(1)在图中画出连线,完成实验电路、要求滑动变阻器以限流方式接入电路,且在开关闭合后,金属棒沿箭头所示的方向移动、(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度,有人提出以下建议:A 、适当增加两导轨间的距离B 、换一根更长的金属棒C 、适当增大金属棒中的电流其中正确的是________(填入正确选项前的标号)、解析:(1)实物连线如图所示、(2)根据公式F ＝BIL 可得,适当增加导轨间的距离或者增大电流,可增大金属棒受到的安培力,根据动能定理得,Fs －μmgs ＝12m v 2,则金属棒离开导轨时的动能变大,即离开导轨时的速度变大,A 、C 正确;若换用一根更长的金属棒,但金属棒切割磁感线的有效长度即导轨间的宽度不变,安培力F 不变,棒的质量变大,速度v ＝2Fs m －2μgs 变小,B 错误、答案:(1)图见解析 (2)AC13、(2018·湖北武汉模拟)如图所示,水平导轨间距为L ＝0.5 m,导轨电阻忽略不计;导体棒ab 的质量m＝1 kg,电阻R0＝0.9 Ω,与导轨接触良好;电源电动势E＝10 V,内阻r＝0.1 Ω,电阻R＝4 Ω;外加匀强磁场的磁感应强度B＝5 T,方向垂直于ab,与导轨平面成α＝53°角;ab与导轨间动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),定滑轮摩擦不计,线对ab的拉力为水平方向,重力加速度g取10 m/s2,ab处于静止状态、已知sin 53°＝0.8,cos 53°＝0.6.求:(1)通过ab的电流大小和方向;(2)ab受到的安培力大小和方向;(3)重物重力G的取值范围、解析:(1)由闭合电路欧姆定律可得,通过ab的电流I＝ER＋R0＋r＝104＋0.9＋0.1A＝2 A,方向由a到b;(2) ab受到的安培力F＝BIL＝5×2×0.5 N＝5 N,方向斜向左上方与水平方向成37°角、(3) ab受力如图所示,最大静摩擦力F fmax＝μ(mg－F cos 53°)＝3.5 N由平衡条件得:当最大静摩擦力方向向右时F T＝F sin 53°－F fmax＝0.5 N,当最大静摩擦力方向向左时F T＝F sin 53°＋F fmax＝7.5 N由于重物平衡,故F T＝G则重物重力的取值范围为0.5 N≤G≤7.5 N.答案:(1)2 A方向由a向b(2)5 N方向斜向左上方与水平面成37°角(3)0.5 N≤G≤7.5 N11。