第十章 磁场 安培力与洛伦兹力 章末素养提升-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（新教材，鲁科版）

章末素养提升 [科学小报] 电流天平是用以测量两平行通电导体之间的力或用以测量磁感应强度的仪器。天平横臂用环氧树脂敷铜板制成横臂上的“U”形导体,一端直接与一个黄铜刀口相通,另一端通过转换开关与另一个刀口连通。改变转换开关的位置,可选择“U”形导体受力部分的长度。横臂上的两个刀口在使用时各放在一个黄铜刀槽上,刀槽装在铜支架的上部,起着支承天平横臂和通电触点的双重作用。铜支架的下端分别用导线与底座左边的两接线柱连接。激磁线圈接在底座右边的两接线柱下端。装在转换开关旁边的平衡螺母兼做转换开关旋钮。用平衡螺母可以调节横臂的重心位置。当重心位置低于两把刀口的支点所连成的直线时,重心愈往下移,横臂的稳定性愈好,但灵敏度降低;重心愈接近支点连线,横臂灵敏度愈高,但愈不易稳定。横臂上还装有平衡螺母、砝码挂钩和一个指针。 [原创新题1] (多选)利用如图所示的电流天平,可以测量匀强磁场中的磁感应强度B。它的右臂挂着矩形线圈,匝数为n,b段导线长为l,导线a、b、c段处于匀强磁场中,磁感应强度方向与线圈平面垂直。当线圈没有通电时,天平处于平衡状态。当线圈中通入逆时针方向的电流I时,通过在右盘加质量为m的砝码(或移动游码)使天平重新平衡。下列说法中正确的是(　BCD　) A.若仅将电流反向,线圈仍保持平衡状态 B.线圈通电后,a、c段导线受到的安培力等大反向,b段导线的安培力向上 C.线圈受到的安培力大小为mg D.由以上测量数据可以求出磁感应强度大小为 B= 解析:线圈通电后,根据左手定则可知a、c段导线受到的安培力等大反向,b段导线的安培力向上;当线圈没有通电时,天平处于平衡状态,设左盘质量为m1,右盘质量为m2,有m1gL1=m2gL2,当线圈中通入电流I时,向上的安培力大小为F=nBIl,在右盘加质量为m的砝码(或移动游码)使天平重新平衡,则有m1g·L1=(m2g+mg-nBIl)·L2,可得mg=nBIl,则磁感应强度大小为B=,若仅将电流反向,则安培力方向向下,其他条件不变,由以上分析可知,线圈不能保持平衡状态,故A错误,B、C、D正确。 [原创新题2] (多选)如图甲所示为电流天平,此装置可以测定螺线管中的磁感应强度。它的横臂(图乙)能绕转轴OO′自由转动,轴的两侧臂长度相等。在轴的右侧,沿着横臂的边缘固定着一条U形绝缘导线,天平最右端导线的长度为l。先调整天平处于平衡状态,把U形导线端放入待测的磁场中(如图丙所示),给U形导线和螺线管分别通以大小为I和I0的电流。CD段导线由于受到安培力作用而使天平右臂向下倾斜,在天平的另一端可以加适当的砝码,使天平恢复平衡。当地重力加速度g取10 m/s2。则下列说法正确的是(　AC　) A.若在电流天平的左端增加的砝码质量为m,则长螺线管内部的磁感应强度大小为B= B.假如使通过CD段导线的电流反向,仍可以通过继续在左端悬挂砝码的方式测量磁感应强度 C.若螺线管内部的磁感应强度B=0.02 T,CD段导线的长度为3 cm,U形导线通电电流I=2.0 A,为使天平保持平衡,应在左端悬挂质量为1.2×10-4 kg的砝码 D.若螺线管内磁感应强度B=kI0,调整I和I0的大小,当I0=时电流天平始终平衡 解析:当电流天平两端平衡时,由于力臂相等,两端受力相等,则有mg=BIl,可得长螺线管内部的磁感应强度大小为B=,故A正确;当通过CD段导线的电流反向时,根据左手定则可知,此时安培力方向变为向上,则不能通过悬挂砝码的方式测量磁感应强度,故B错误;根据mg=BIl,代入数据可得m=1.2×10-4 kg,即应在左端悬挂质量为1.2×10-4 kg的砝码,故C正确;根据mg=BIl,结合B=kI0,联立可得I0=,即当I0=时,电流天平始终平衡,故D错误。 安培定则和左手定则的综合应用 1. (2022·江苏卷,3)如图所示,两根固定的通电长直导线a、b相互垂直,a平行于纸面,电流方向向右,b垂直于纸面,电流方向向里,则导线a所受安培力方向(　C　) A.平行于纸面向上 B.平行于纸面向下 C.左半部分垂直纸面向外,右半部分垂直纸面向里 D.左半部分垂直纸面向里,右半部分垂直纸面向外 考题题型归类:考查基本规律的应用——安培定则和左手定则的综合应用。 考查巧妙之处:空间立体想象能力的考查,分段法判断导体棒的运动。 解析:如图,根据安培定则,可判断出导线a左侧部分的空间磁场方向斜向右上,右侧部分的磁场方向斜向下方,根据左手定则可判断出左半部分垂直纸面向外,右半部分垂直纸面向里。故选C。 洛伦兹力作用下的多解问题 2.(2022·湖北卷,8)(多选)在如图所示的平面内,分界线SP将宽度为L的矩形区域分成两部分,一部分充满方向垂直于纸面向外的匀强磁场,另一部分充满方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感