【高考特训】专题3.1 安培定则的应用与磁场的叠加-物理一轮复习之热点题型(Word版含解析)

专题3.1 安培定则的应用与磁场的叠加

1. 三种常见的电流的磁场

2. 安培定则的应用

（1）在运用安培定则时应分清“因”和“果”，电流是“因”，磁场是“果”，既可以由“因”判断“果”，也可以由“果”追溯“因”。

（2）应用安培定则判定直线电流时，四指所指的是导线之外磁场的方向；判定环形电流和通电螺线管时拇指的指向是线圈轴线上磁场的方向。

（3）环形电流相当于小磁针，通电螺线管相当于条形磁铁，其外部的磁感线是由N极指向S极；内部是由S极指向N极。

（4）放置在螺线管内的小磁针受力方向按磁感线方向判断，不能根据螺线管的极性判断。

3. 磁场叠加问题的一般解题思路

空间中的磁场通常会是多个磁场的叠加，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。通常题目中出现的磁场不是匀强磁场，这类题目的解法如下：

（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。如图中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。

题型1 安培定则的应用

【典例1】一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方，并与磁针指向平行，能使磁针的S极转向纸内，如图所示．那么这束带电粒子可能是()

A．向右飞行的正离子束B．向左飞行的正离子束

C．向右飞行的负离子束D．向左飞行的负离子束

【答案】BC

【解析】磁针S极向纸内转，说明电流产生的磁场方向垂直纸面向外，由安培定则可得，电流方向向左．可以形成方向向左的电流的是向左飞行的正离子束或向右飞行的负离子束。【跟踪训练】

如图所示是云层之间闪电的模拟图,图中A,B是位于北南方向带有电荷的两块阴雨云,在放电的过程中在两云的尖端之间形成了一个放电通道,若位于通道正上方的小磁针N极转向纸里,S极转向纸外,则关于A,B的带电情况说法中正确的是()

A. 带同种电荷

B. 带异种电荷

C. B带正电

D. A带正电

【答案】BD

【解析】云层间放电必须发生在异种电荷之间,故B对;云层间放电形成电流,相当于通电直导

线形成磁场,由小磁针转动情况可知,通道上方磁感线向里,根据安培定则可以判断电流是从A 流向B 的,故可知A 带正电,B 带负电。所以D 选项正确。

题型2 磁场的叠加

【典例2】(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L 1、L 2,L 1中的电流方向向左,L 2中的电流方向向上;L 1的正上方有a 、b 两点,它们相对于L 2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B 0,方向垂直于纸面向外。已知a 、b 两点的磁感应强度大小分别为13B 0和12

B 0,方向也垂直于纸面向外。则( )

A.流经L 1的电流在b 点产生的磁感应强度大小为012

7B B.流经L 1的电流在a 点产生的磁感应强度大小为012

1B C.流经L 2的电流在b 点产生的磁感应强度大小为0112

B D.流经L 2的电流在a 点产生的磁感应强度大小为0712B

【典例3】图中a 、b 、c 为三根与纸面垂直的固定长直导线，其截面位于等边三角形的三个顶点上，bc 沿水平方向，导线中均通有大小相等的电流，方向如图所示．O 点为三角形的中心(O 到三个顶点的距离相等)，则( )

A ．O 点的磁感应强度为零

B ．O 点的磁场方向垂直Oc 向下

C．导线a受到的安培力方向竖直向上

D．导线b受到的安培力方向沿bc连线方向指向c

【答案】 B

【解析】根据右手螺旋定则，a电流在O点产生的磁场平行于bc向左，b电流在O点产生的磁场平行ac指向右下方，电流c在O点产生的磁场平行ab指向左下方；由于三导线电流大小相等，到O点的距离相同，根据平行四边形定则，O点合场强的方向垂直Oc向下，故A错误，B正确；根据左手定则，结合矢量合成法则，导线a受到的安培力方向水平向左，导线b受到的安培力方向平行于ac斜向左上方，故C、D错误．

【跟踪训练】

1．有两条长直导线垂直水平纸面放置，交纸面与a、b两点，通有大小相等的恒定电流，方向如图，a、b的连线水平，c是ab的中点，d点与c点关于b点对称，已知c点的磁感应强度为，d点的磁感应强度为，则关于a处导线在d点的磁感应强度的大小和方向，下列说法中正确的是

A．，方向竖直向下B．，方向竖直向上

C．，方向竖直向下D．，方向竖直向上

【答案】A

2．三根通电长直导线P、Q、R互相平行、垂直纸面放置．三根导线中电流方向均垂直纸面向里，且每两根导线间的距离均相等．则P、Q中点O处的磁感应强度方向为（）

A．方向水平向左B．方向水平向右

C．方向竖直向上D．方向竖直向下

【答案】A

【解析】用右手螺旋定则判断通电直导线在O点上所产生的磁场方向，如图所示：

直导线P在O点产生磁场与直导线Q在O点产生磁场方向相反，大小相等。则合磁场为零；而直导线R在O点产生磁场，方向从Q指向P，即为水平向左；故选A。

3．三根平行的长直通电导线，分别通过一个等腰直角三角形的三个顶点且与三角形所在平面垂直，如图所示．现在使每根通电导线在斜边中点O处所产生的磁感应强度大小均为B，则下列说法中正确的有()

A．O点处实际磁感应强度的大小为B

B．O点处实际磁感应强度的大小为5B

C．O点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为90°

D．O点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为arctan 2

【答案】BD