2013年广东物理一轮【第八章第一讲磁场及磁场对电流的作用】

[题组突破] 1．如图8－1－12所示，半径为R的圆形
线圈共有n匝，其中心位置处半径为
r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方 向垂直线圈平面．若磁感应强度为B， 则穿过线圈的磁通量为 A．πBR2 ( B．πBr2 )
C．nπBR2
D．nπBr2
解析：磁通量与线圈匝数无关；且磁感线穿过的面积为
πr2，而并非πR2，故B项对．
的长直导线，当导线中通以由左向右的电
流时，蹄形磁铁的运动情况将是 A．静止不动 B．向纸外平动 C．N极向纸外，S极向纸内转动 ( )
D．N极向纸内，S极向纸外转动
[思路点拨] 解答本题可按以下思路进行： 左手 导线左右两段 牛顿第 磁铁受 确定磁铁磁场分布 ――→ ―――→ 定则 安培力方向 三定律 力方向
[解析] 首先画出导线所在位置的磁感线分 布情况如图所示，导线左边与右边的磁场方 向不同，故把导线分为左右两部分．由左手 定则可知左边的导线受到向内的作用力，右
边的导线受到向外的作用力，所以导线左边
向内转动，右边向外转动，现在导线固定， 蹄形磁铁可以自由转动，磁铁的转动方向与 导线的转动方向相反，所以蹄形磁铁的N极向外转动，S 极向内转动，本题选C. [答案] C
的一半．
(3)多匝线圈的磁通量 多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论 线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感 线条数可表示磁通量的大小．
(4)合磁通量求法
若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当 计算穿过这个面的磁通量时，先规定某个方向的磁通 量为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁 通量的代数和等于这个平面内的合磁通量．
将增大
C．若将a接电源负极，b接电源正极，弹簧测力计示数 将增大 D．若将a接电源负极，b接电源正极，弹簧测力计示数 将减小
解析：若a接电源正极，可确定螺线管中电流方向， 再根据安培定则，螺线管上端为N极，由同名磁极 相互排斥，A、B错误．同理C正确，D错误． 答案：C
5．如图8－1－8所示，均匀绕制的螺线管水 平放置，在其正中心的上方附近用绝缘线 水平吊起通电直导线A.A与螺线管垂直， “×”表示导线中电流的方向垂直于纸面
[归纳领悟] (1)基本思路 判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势， 首先必须弄清楚导体所在位置的磁场磁感线分布情 况，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的方向．
2．安培力的方向
(1)用左手定则判定．
(2)安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于 B和I 决定 的平面．
[特别提醒]
安培力的方向垂直于磁感应强度B和电流I
所决定的平面，但磁感应强度B与电流I不一定垂直．B 与I垂直时产生的安培力最大．
1. 关于磁场和磁感线，下列说法中正确的是 A．磁感线总是从磁体N极出发到磁体S极终止 B．磁感线的疏密程度描述了磁场的强弱
解析：当磁场方向垂直于斜面向上时，安培力 F＝BIL 沿 mgsinα 斜面向上，导体棒平衡时，mgsinα＝F，得：B＝ IL ， A 正确．
答案：A
[典例启迪] [例1](2011· 铜陵模拟)如图8－1－10所示， 边长为100 cm的正方形闭合线圈置于匀
强磁场中，线圈ab、cd两边中点连线OO′
解析： 磁通量只有大小，没有方向，是标量，故A 错．由Φ＝BScosθ知，Φ的大小与B、S、θ三个量有 关，故B、D错，C正确． 答案：C
3．如图8－1－6所示，环形金属 软弹簧套在条形磁铁的中心 位置．若将弹簧沿半径向外 拉，使其面积增大，则穿过
弹簧所包围面积的磁通量将
A．增大 B．减小 C．不变 D．无法确定如何变化
向里．电键S闭合后，A受到通电螺线管磁
场的作用力的方向是 A．水平向左 C．竖直向下 B．水平向右 D．竖直向上 ( )
解析：电键闭合后根据安培定则可判定导线所在位置 处磁感线的方向为水平向右，再由左手定则判定导线 受到安培力的方向为竖直向下，C项正确． 答案：C
6．如图8－1－9所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直
上，在北半球垂直地面向下．赤道处的地磁场沿水平方
向，指向北．
三、安培分子电流假说 1．内容：在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种 环形电流——分子电流．分子电流使每个物质微粒都 成为微小的 磁体 ，它的两侧相当于两个 磁极 ． 2．该假说能够解释磁化、去磁等现象． 3．分子电流的实质是原子内部带电粒子在不停地运动．
答案：B
2．关于磁通量，下列说法正确的是 A．磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量
(
)
B．在匀强磁场中，a线圈面积比b线圈面积大，则穿
过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的大 C. 磁通量大磁感应强度不一定大 D．把某线圈放在磁场中的M、N两点，若放在M处的 磁通量比放在N处的大，则M处的磁感应强度一定 比N处的大
1．磁场、磁感应强度、磁感线 2．通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 3．安培力、安培力的方向 4．匀强磁场中的安培力
(Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅱ)
5．洛伦兹力、洛伦兹力的方向
6．洛伦兹力的公式 7．带电粒子在匀强磁场中的运动 8．质谱仪和回旋加速器
(Ⅰ)
(Ⅱ) (Ⅱ) (Ⅰ)
本章的考查热点有磁场的基本概念的理解、安培 力、洛伦兹力、左手定则、带电粒子在磁场和复合场 中的运动等，基本概念的理解往往以选择题的形式出 现，带电粒子在磁场和复合场中的运动，以及磁场知 识与生活、科技相联系的应用问题，常以计算题的形
纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒，在导体
棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜 面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方 向正确的是 ( )
sinα A．B＝mg IL ，方向垂直斜面向上 sinα B．B＝mg IL ，方向垂直斜面向下 cosα C．B＝mg IL ，方向垂直斜面向下 cosα D．B＝mg IL ，方向垂直斜面向上
的左右两侧分别存在方向相同、磁感应强 度大小各为B1＝0.6 T，B2＝0.40 T的匀强 磁场，若从上往下看，线圈逆时针方向转过37°时，穿过 线圈的磁通量改变了多少？线圈从初始位置转过180°时，
穿过线圈平面的磁通量改变了多少？
[思路点拨]
根据磁通量的定义，分别求出转动前后
通过线圈abcd的磁通量，再求出磁通量的改变量．
)
B．穿过ABC面和BOC面的磁通 量相等 C．穿过AOC面的磁通量为零 D．穿过ABC面的磁通量大于穿过BOC面的磁通量
解析：利用Φ＝BS或Φ＝BS⊥，求得穿过AOB 面和 AOC面的磁通量为零，BOC面和ABC面的磁通量相
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ等，故选D. 答案：D
[例2] 如图8－1－15所示，蹄形磁体用悬 线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置
(
)
C．磁场中某点磁场方向与可以自由转动的小磁针在
该点时N极所指的方向相同
D．磁场中某处磁感应强度方向与通电导线在该处所 受的安培力方向相同
解析：在磁体内部磁感线是从磁体S极出发到N极，在
磁体外部磁感线是从磁体N极到S极，磁感线是闭合的 曲线，故A错误；安培力的方向与磁感应强度方向和电 流方向均垂直，所以D错误；磁场方向的确定是以自由 转动的小磁针在该点静止时N极的指向来确定的；磁 场的大小是由磁感线的疏密程度来确定的，所以B正确， C错误．
式出现，难度中等偏上．
复习时应掌握有关磁场的基本概念和规律，能够 熟练应用安培力的公式解决通电导线的平衡问题，对 粒子只在磁场力作用下的圆周运动问题，要熟练掌握 圆心、半径、圆心角的确定，对带电粒子在复合场中
的运动，要注意运动学与动力学相结合，分析粒子运
动规律特点．
一、磁场、磁感应强度、磁通量 1．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 磁场力 的作用． (2)方向：小磁针的 北极(N)所受磁场力的方向或小磁针 静止时北极的指向．
解析：根据安培定则和通电直导线周围的磁场分布情
况，可知当两电流同向时，正向和反向穿过线圈平面 的磁感线条数相同，其磁通量为零，故选项A正确，B、 C、D错误． 答案：A
3．如图8－1－14所示，有一四面 体OABC处在Ox方向的匀强磁 场中，下列关于穿过各个面的
磁通量的说法错误的是 (
A．穿过AOB面的磁通量为零
2．磁感应强度
F (1)定义式：B＝ (公式适用条件：通电导线垂直于 IL
磁场)． (2)方向：同磁场方向．
3．磁通量
(1)公式：Φ＝ BS ，其中S为与B垂直的面积．
m (2)单位：1 Wb＝ 1 T· .
2
[特别提醒] 磁通量是标量，但有正负之分，其正负仅 表示磁感线是从正面穿过还是从反面穿过．
四、安培力的大小和方向 1．安培力的大小(如图8－1－4) (1)F＝ BILsinθ . (2)磁场和电流垂直时：F＝ BIL .
(3)磁场和电流平行时：F＝ 0 .
[特别提醒] L是有效长度．弯曲导线的有效长度L等于
两端点所连直线的长度(如图8－1－5所示)，相应的电流
方向沿L由始端流向末端．因为任意形状的闭合线圈， 其有效长度为零，所以闭合线圈通电后在匀强磁场中， 受到的安培力的矢量和为零．
(
)
解析：穿过弹簧所围面积的磁通量应为合磁通量，磁 铁内部由S极指向N极的磁通量不变，而其外部由N
极指向S极的磁通量随面积的增大而增大，故合磁通
量减小，选B. 答案：B
4．如图8－1－7所示，弹簧测力计下挂
一条形磁铁，条形磁铁的N极的一部 分位于未通电的螺线管内，下列说 法中正确的是 ( )
A．若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示数 将不变 B．若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示数
[解析]
在原图位置，磁感线与线圈平面垂直．
S S Φ1＝B1× ＋B2× 2 2 1 1 ＝(0.6× ＋0.4× ) Wb＝0.5 Wb 2 2 线圈绕 OO′轴逆时针转过 37° 后， S S Φ2＝B1× cos37° 2× cos37° ＋B 2 2 1 1 ＝(0.6× ×0.8＋0.4× ×0.8) Wb＝0.4 Wb 2 2 ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(0.4－0.5) Wb＝－0.1 Wb.