2019版物理(人教版)练习：第九章 第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用含解析

2019高考物理一轮复习第九章磁场第1讲磁场的描述磁场对电流的作用练习编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2019高考物理一轮复习第九章磁场第1讲磁场的描述磁场对电流的作用练习）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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第1讲磁场的描述磁场对电流的作用1．（高考全国卷Ⅰ)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：选B。

安培力的方向始终与电流方向和磁场方向垂直，选项A错误，选项B正确；由F＝BIL sinθ可知，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；将直导线从中点折成直角时，因磁场与导线的夹角未知，则安培力的大小不能确定,选项D错误．2．(多选)(2015·高考全国卷Ⅱ)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．3．(2018·湖北部分重点中学模拟)已知直线电流在其空间某点产生的磁场，其磁感应强度B的大小与电流强度成正比，与点到通电导线的距离成反比．现有平行放置的三根长直通电导线，分别通过一个直角三角形△ABC的三个顶点且与三角形所在平面垂直,如图所示，∠ACB＝60°,O为斜边的中点．已知I＝2I2＝2I3，I2在1O点产生的磁场磁感应强度大小为B,则关于O点的磁感应强度，下列说法正确的是( ）A．大小为2B,方向垂直AB向左B．大小为23B,方向垂直AB向左C．大小为2B，方向垂直AB向右D．大小为2错误!B，方向垂直AB向右解析:选B。

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第1讲磁场及其对电流的作用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。

B1 B．B2 C．B3 D．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＝200 m,通有从西向东I＝4000 A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.40 N，向北与水平面成85°角斜向上方B。

4 N，向北与水平面成85°角斜向上方C.4 N，向南与水平面成5°角斜向下方D。

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。

高考物理总复习9.1磁场的描述磁吃电流的作用针对训练含解析新人教版9.1 磁场的描述 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B ．螺线管的P 端为N 极，a 接电源的负极C ．螺线管的P 端为S 极，a 接电源的正极D ．螺线管的P 端为S 极，a 接电源的负极解析：小磁针静止时N 极的指向为该点磁感线的方向，所以螺线管内部磁场方向应向左，根据安培定则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( )图9－1－19A ．0B.33B 0C.233B 0 D ．2B 0解析：导线P 和Q 中电流I 均向里时，设其在a 点产生的磁感应强度大小B P ＝B Q ＝B 1，如图9－1－20所示，则其夹角为60°，它们在a 点的合磁场的磁感应强度平行于PQ 向右、大小为3B 1.又根据题意B a ＝0，则B 0＝3B 1，且B 0平行于PQ 向左．若P 中电流反向，则B P 反向、大小不变，B Q 和B P 大小不变，夹角为120°，合磁场的磁感应强度大小为B 1′＝B 1(方向垂直PQ 向上、与B 0垂直)，a 点合磁场的磁感应强度B ＝B 20＋B 1′2＝233B 0，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，在固定位置的条形磁铁S极附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，同时靠近磁铁D．从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁解析：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，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知：从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁，C正确．答案：C4．(多选)如图9－1－22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，此时台秤读数为F1.现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以如图所示的电流后，台秤读数为F2，则以下说法正确的是( )图9－1－22A．弹簧长度将变长B．弹簧长度将变短C．F1>F2D．F1<F2解析：如图9－1－23甲所示，导体棒所在处的磁场方向指向右上方，根据左手定则可知，导体棒受到的安培力方向垂直于磁场方向指向右下方，根据牛顿第三定律，对条形磁铁受力分析，如图9－1－23乙所示，所以F N1>F N2，即台秤示数F1>F2，在水平方向上，由于F′有向左的分力，磁铁压缩弹簧，所以弹簧长度变短．图9－1－23答案：BC5．(2019年沈阳四校联考)(多选)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，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 ＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.下列正确的说法是( )图9－1－24A．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9 AD．通入金属棒中的电流为4 A解析：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－W重＝0，即BIlR sin37°＝mgR(1－cos37°)，代入数值得I＝4 A，C错误，D正确．答案：AD。

[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′＝22BIL，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B0.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x0处产生的磁感应强度大小为B0D．x0处合磁场的磁感应强度大小为2B0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，x0处sin θ＝22，则θ＝45°，P在x0处产生的磁感应强度大小B P满足tan 45°＝B0B P，所以B P＝B0，C正确；x0处合磁场的磁感应强度大小为B＝B0sin 45°＝2B0，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象中，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 tanα，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＝mgcos 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 v2，应用向心力公式有Fm－F＝m v2L，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a1b1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 v2，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＝2Fsm－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 N。