专题三 第2讲 考点1 磁场的基本性质 安培力-（教师用书）【考前60天】2024年高考物理总复习特色专项集训

第2讲　磁场及带电粒子在磁场中的运动 考点1　磁场的基本性质　安培力 1.磁感应强度B的叠加 空间的磁场通常是多个磁场叠加而成的，磁感应强度是矢量，可以通过平行四边形定则进行计算或判断。具体思路如下： (1)首先确定磁场的场源，如通电导线。 (2)定位空间中需要求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点产生的磁场的大小和方向，如图中场源M、N在c点产生的磁场。 (3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场B。 2.解决磁场中导体运动问题的一般思路 (1)正确对导体棒进行受力分析，应特别注意通电导体棒受到的安培力的方向，安培力与导体棒和磁感应强度组成的平面垂直。 (2)画出辅助图(如导轨、斜面等)，并标明辅助方向(磁感应强度B、电流I的方向)。 (3)将立体的受力分析图转化为平面受力分析图，即画出与导体棒垂直的平面内的受力分析图。 1.(2023·济宁统考二模)已知在电流为I的长直导线产生的磁场中，距导线r处的磁感应强度大小为B＝k，其中k为常量。现有四根平行固定的通电长直导线，其横截面恰好在一个边长为L的正方形的四个顶点上，电流方向如图所示。其中a、c导线中的电流大小为I1，b、d导线中的电流大小为I2，此时b导线所受的安培力恰好为零。现撤去b导线，在O处固定一长度为L、电流为I0的通电导体棒e，电流方向垂直纸面向外，下列说法正确的是(　　) A.b导线撤去前，电流的大小关系为I1＝2I2 B.b导线撤去前，a导线所受的安培力也为零 C.b导线撤去后，导体棒e所受安培力方向沿y轴正方向 D.b导线撤去后，导体棒e所受安培力大小为kI0I2 解析　b导线撤去前，b导线所受安培力为零，即b导线所在处的磁感应强度为零，即2kcos 8 学科网（北京）股份有限公司 45°＝k，解得I2＝2I1，故A错误；b导线撤去前，a导线所在处的磁感应强度为Ba＝2kcos 45°－k＝，由此可知a导线所受的安培力不为零，故B错误；b导线撤去后，O处的磁感应强度大小为BO＝k＝k，方向沿x轴负方向，所以导体棒e所受安培力大小为F＝BOI0L＝kI0L＝kI0I2，方向沿y轴负方向，故C错误，D正确。 答案　D 2.某物理探究小组在实验室重复了奥斯特的实验，具体做法是：在静止的小磁针正上方，平行于小磁针水平放置一根直导线，当导线中通有电流时，小磁针会发生偏转；当通过该导线的电流为I0时，小磁针静止时与导线夹角为α1。已知直导线在某点产生磁场的强弱与通过该直导线的电流成正比，若在实验中发现小磁针静止时与导线夹角为α2，则通过该直导线的电流为(　　) A.I0　B.I0 C.I0 D.I0 解析　设小磁针处地磁场为由南向北，磁感应强度为B1，导线南北方向放置，由安培定则可知，电流在小磁针处的磁场与地磁场方向垂直，则当通过该导线的电流为I0时，由平行四边形定则可知该电流在小磁针处的磁场的磁感应强度B＝B1tan α1，当通过该导线的电流为I时，由平行四边形定则可知该电流在小磁针处的磁场的磁感应强度B′＝B1tan α2，由于直导线在某点产生磁场的强弱与通过该直导线的电流成正比，所以＝＝，解得通过该直导线的电流I＝I0，故B正确。 答案　B 3.已知通电长直导线在周围空间某位置产生磁场的磁感应强度大小为B＝k，其中I为电流强度，r为该位置到长直导线的距离，k为常数。如图所示，现有两根通电的长直导线分别固定在正方体abcd－efgh的两条边dh和hg上且彼此绝缘，电流方向分别由d流向h、由h流向g，hg中电流是dh中电流强度的两倍。已知c点磁感应强度大小为B，则f点的磁感应强度大小为(　　) A.B B.B C.B D.B 8 学科网（北京）股份有限公司 解析　设正方体边长为l，由题可知，c点合磁感应强度大小为k＋k＝B，得k＝ 则f点的合磁感应强度大小为B′＝ ＝k＝B，故选B。 答案　B 4.(2023·日照统考二模)MN、PQ为水平放置、间距为1 m的平行导轨，左端接有如图所示的电路。电源的电动势为10 V，内阻为1 Ω，小灯泡L的电阻为8 Ω。将导体棒ab静置于导轨上，整个装置处在匀强磁场中，磁感应强度大小为2 T，方向与导体棒垂直且与水平导轨平面的夹角θ＝53°，匀质导体棒质量为0.22 kg，阻值为8 Ω。闭合开关S后，导体棒恰好未滑动。已知导体棒和导轨间的动摩擦因数μ＝0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且不计导轨的电阻，g取10 m/s2，sin 53°＝0.8。则(　　) A.此时滑动变阻器接入电路中的电阻为5 Ω B.流过灯泡的电流大小为1 A C.导体棒受到的安培力大小为1.1 N D.若将滑动变阻器的滑片向左移动，则导体棒仍会静止 解析　根据题意，对导体棒受力分析，如图所示，导体棒恰好未滑动，则有 FAsin θ