2020年高考物理一轮复习热点题型专题19磁场对电流的作用(2)

2020年高考物理一轮复习热点题型专题19磁场对电流的作用

题型一 安培定则的应用和磁场的叠加 题型二 安培力作用下导体运动情况的判断 题型三 安培力作用下的平衡问题

题型四 安培力与功、动能定理的综合应用

题型一 安培定则的应用和磁场的叠加

1．安培定则的应用

在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”.

因果 原因(电流方向) 磁场 直线电流的磁场 环形电流的磁场

2.磁场叠加问题的解题思路 (1)确定磁场场源，如通电导线．

(2)定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向．如图所示为M、N在c点产生的磁场BM、BN.

大拇指 四指 四指 大拇指 结果(磁场方向)

(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场B.

【例题1】（2019·江苏卷）如图所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平

行长直导线，通过的电流强度相等． 矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺 时针方向的电流，在a、b产生的磁场作用下静止．则a、b的电流方向可能是

A．均向左

B．均向右

C．a的向左，b的向右 D．a的向右，b的向左

【例题2】 (多选)(2018·全国卷Ⅱ·20)如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称．整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外．已知a、11

b两点的磁感应强度大小分别为3B0和2B0，方向也垂直于纸面向外．则( )

7

A．流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为12B0 1

B．流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为12B0 1

C．流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为12B0 7

D．流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为12B0

【例题3】(2017·全国卷Ⅲ·18)如图，在磁感应强度大小为B0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( )

323

A．0 B.3B0 C.3B0 D．2B0

【例题4】 (多选)(2019·山东省泰安市上学期期末)已知通电长直导线产生的磁场中某点的I

磁感应强度满足B＝kr(其中k为比例系数，I为电流强度，r为该点到直导线的距离)．现有四根平行的通电长直导线，其横截面积恰好在一个边长为L的正方形的四个顶点上，电流方向如图，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.已知A导线所受的磁场力恰好为零，则下列说法正确的是( )

A．电流的大小关系为I1＝2I2 B．四根导线所受的磁场力都为零 C．正方形中心O处的磁感应强度为零

D．若移走A导线，则中心O处的磁场将沿OB方向

题型二 安培力作用下导体运动情况的判断

1．问题特点

安培力作用下导体的运动问题与力学中的运动问题一样，同样遵从力学基本规律，只是研究对象所受的力中多分析安培力而已． 2．规律分析

判定通电导体在安培力作用下的运动方向或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁感线分布情况，再弄清楚导体中电流的方向，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势． 3．几种判定方法

电流元法 特殊位置法 环形电流等效法 条形磁铁结论法 时，有转到平行且电流方向相同的趋势 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析转换研究对电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受象法 电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向

【例题1】 如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)( )

通电螺线管多个环形电流 同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用分割为电流元―――→安培力方向→整段导体所受合力方向→运动方向 在特殊位置→安培力方向→运动方向 小磁针 左手定则

A．顺时针方向转动，同时下降 B．顺时针方向转动，同时上升 C．逆时针方向转动，同时下降 D．逆时针方向转动，同时上升

【例题2】 (2018·河南省新乡市第三次模拟)如图所示，两个完全相同、所在平面互相垂直的导体圆环P、Q中间用绝缘细线连接，通过另一绝缘细线悬挂在天花板上，当P、Q中同时通有图示方向的恒定电流时，关于两圆环的转动(从上向下看)以及细线中张力的变化，下列说法正确的是( )

A．P顺时针转动，Q逆时针转动，转动时P与天花板连接的细线张力不变 B．P逆时针转动，Q顺时针转动，转动时两细线张力均不变

C．P、Q均不动，P与天花板连接的细线和与Q连接的细线张力均增大 D．P不动，Q逆时针转动，转动时P、Q间细线张力不变

【例题3】(2019·吉林省公主岭市调研)将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一块条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图11所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看( )

A．圆环顺时针转动，靠近磁铁 C．圆环逆时针转动，靠近磁铁

B．圆环顺时针转动，远离磁铁 D．圆环逆时针转动，远离磁铁

【例题4】(多选)如图所示，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，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为F2，则以下说法正确的是( )

A．弹簧长度将变长 B．弹簧长度将变短 C．F1>F2 D．F1

题型三 安培力作用下的平衡问题

通电导体棒在磁场中的平衡问题是一种常见的力电综合模型，该模型一般由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成．这类题目的难点是题图具有立体性，各力的方向不易确定．因此解题时一定要先把立体图转化为平面图，通过受力分析建立各力的平衡关系，如图所示．

【例题1】(2019·天津市部分区上学期期末)如图甲所示，固定的两光滑导体圆环相距1 m．在两圆环上放一导体棒，圆环通过导线与电源相连，电源的电动势为3 V，内阻为0.2 Ω.导体棒质量为60 g，接入电路的电阻为1.3 Ω，圆环电阻不计，匀强磁场竖直向上．开关S闭合后，棒可以静止在圆环上某位置，该位置对应的半径与水平方向的夹角为θ＝37°，如图乙所示，(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)求：

(1)棒静止时受到的安培力的大小；

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