(共34张PPT)
第一章 磁场对电流的作用
综合微评（一）A
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分.在每小题给出的四个选项中， 只有一项是符合题目要求的.
A B
C
C D
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解析：图A中直导线与磁场平行，不受安培力，选项A错误；根据左手定则可知，图B 中直导线所受安培力方向垂直纸面向外，选项B错误；根据左手定则可知，图C中直 导线所受安培力方向竖直向上，选项C正确；根据左手定则可知，图D中直导线所受 安培力方向竖直向下，选项D错误.
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A. 与ab边平行，竖直向上
B. 与ab边垂直，指向左边
C. 与ab边平行，竖直向下
D. 与ab边垂直，指向右边
解析：由安培定则可得：导线a、b的电流在c处的合磁场方向竖直向下.再由左手定则 可得：安培力的方向是与ab边垂直，指向左边.故选B.
B
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A. 无论小球带何种电荷，小球仍会落在a点
B. 无论小球带何种电荷，小球下落时间都会延长
C. 若小球带负电荷，小球会落在更远的b点
D. 若小球带正电荷，小球会落在更远的b点
解析：地磁场在赤道上空水平由南向北，从南向北观察，如果小球带正电荷，则洛伦 兹力斜向右上方，该洛伦兹力在竖直向上的方向和水平向右的方向均有分力，因此， 小球落地时间会变长，水平位移会变大；同理，若小球带负电，则小球落地时间会变 短，水平位移会变小，故D正确.
D
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A. a点的磁感应强度一定为零
B. b点的磁感应强度一定为零
C. ef导线受到的安培力方向向右
D. cd导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向外
C
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解析：根据安培定则可知，通电导线cd在a点产生的磁场方向垂直纸面向里，通电导 线ef在a点产生的磁场方向垂直纸面向外，但a点离cd较近，故a点的磁场方向垂直纸 面向里，故a点的磁感应强度一定不为零，故A、D错误；根据安培定则可知，通电导 线ef和cd在b点产生的磁场方向相同，均为垂直纸面向外，所以b点的磁场方向向外， 故b点的磁感应强度一定不为零，故B错误；根据左手定则可判断，电流方向相反的 两根导线所受的安培力互相排斥，所以ef导线受到的安培力方向向右，故C正确.
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A. b、c中电流在a导线处产生的合磁场磁感应强度为0
B. b、c中电流在a导线处产生的合磁场磁感应强度大小为2B0
C. a导线受到的安培力大小为B0Il
C
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解析：导线a、b、c两两等距，截面构成等边三角形，均通有电流I，b中的电流在a导 线位置处产生的磁场的磁感应强度大小为B0，导线a、c在其他导线位置处产生的磁场 的磁感应强度大小也为B0，b、c中电流在a导线处产生的磁场如图所示，根据几何关 系知，其夹角为120°，则合磁场的磁感应强度等于B0，方向竖直向上，则a导线受到 的安培力大小为F＝B0Il.
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A. v1＜v2，n1＞n2
B. v1＞v2，n1＞n2
C. v1＝v2，n1＜n2
D. v1＞v2，n1＝n2
B
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D
A. 若仅将区域Ⅰ中磁感应强度大小变为2B1，则t＞t0
B. 若仅将区域Ⅰ中电场强度大小变为2E，则t＞t0
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A. 经过最高点时，三个小球的速度相等
B. 经过最高点时，甲球的速度最小
C. 甲球的释放位置比乙球的高
D. 运动过程中三个小球的机械能均保持不变
CD
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A. 三个速度的大小关系可能是v2＜v1＜v3
B. 三个速度的大小关系可能是v1＞v2＞v3
ACD
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A. 粒子一定带正电
B. 若仅将板间距离变为原来的2倍，粒子运动轨迹偏向下极板
C. 若将磁感应强度和电场强度均变为原来的2倍，粒子仍将做匀 速直线运动
CD
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三、非选择题：本题共5小题，共54分.
11. （8分）霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，用它可以检测磁场及其 变化，广泛应用于测量和自动控制等领域.在电动自行车中有多处用了霍尔传感 器，最典型的是测速、调速转把、断电刹把以及电动车无刷电机和霍尔助力传 感器等.实验表明，铜以及大多数金属的导电物质是带负电荷的电子，但锌中的 导电物质带的是正电.
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（1）霍尔元件的原理图如图所示，若制作霍尔元件的材料使用的是锌，通入如 图所示的电流后，N表面的电势 （填“高于”“低于”或“等于”）M 表面的电势.
解析：（1）该霍尔元件中载流子带正电，根据左手定则知，正电荷在洛伦兹力作用下偏向N表面，所以N表面的电势高于M表面的电势.
（2）霍尔元件能够把磁学量 转换为电学量 （填物理量的名 称）.
解析：（2）霍尔元件能够把磁学量磁感应强度，转换为电学量电压.
高于
磁感应强度
电压
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12. （10分）图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场.现通过测 量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小，并判定其方向. 所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧 边竖直且等长、E为直流电源、R为电阻箱、A为电流表、S为开关.此外还有细沙、天 平、米尺和若干轻质导线.
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（1）在图中画线连接成实验电路图.
答案：（1）见解析图
解析：（1）如图所示.
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②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态；然后用天平称出细 沙质量m1.
④用米尺测量 .
重新
处于平衡状态
电流表的示数I
此时细沙的质量m2
D的底边长度L
（2）完成下列主要实验步骤中的填空：
①按图接线.
解析：（2）③重新处于平衡状态；读出电流表的示数I；此时细沙的质量m2；④D的底边长度L.
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（4）判定磁感应强度方向的方法是：若 ，磁感应强度方向垂直纸面向 外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里.
m2＞m1
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13. （12分）如图所示为质谱仪的工作原理图，在容器A中存在若干种电荷量相同而 质量不同的带电粒子，它们可从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场（初 速度可忽略），然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场 中，最后打到照相底片D上.若这些粒子中有两种电荷量均为q、质量分别为m1和m2的 粒子（m1＜m2），粒子重力忽略不计.
（1）分别求出这两种粒子进入磁场时的速度v1、v2的大小；
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（2）求这两种粒子打到照相底片上的位置间的距离.
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答案：0.5 N 0.2 m
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15. （12分）如图所示，在y＞0区域存在着垂直xOy平面向外的匀强磁场，在第四象限的空间中存在着平行于xOy平面沿y轴正方向的匀强电场.一质量为m，带电量为q的带正电粒子从坐标原点以初速度v0射入磁场，方向与x轴负方向成60°角斜向上，然后经过M点进入电场，并从y轴负半轴的N点垂直y轴射出电场.已知M点坐标为（L，0），粒子所受的重力不计，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小；
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解析：（1）作出粒子的运动轨迹如图所示
设粒子在磁场中运动轨迹半径为R，由几何关系可得2Rsin 60°＝L
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（2）匀强电场的电场强度E的大小.
解析：（2）粒子从M点到N点过程为匀变速曲线运动，逆
推从N到M为类平抛运动
沿x轴方向有L＝v0tcos 60°
沿y轴方向v0sin 60°＝at
由牛顿第二定律得Eq＝ma
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15(共38张PPT)
第一章 磁场对电流的作用
综合微评（一）B
A. 发现这个现象的科学家是法拉第
B. 该现象证明了利用磁场可以产生电流
C. 若导线中通有由北向南的电流，小磁针静止时N极将指向东偏北方向
D. 若导线中通有由北向南的电流，小磁针静止时S极将指向东偏北方向
C
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解析：通电导线使小磁针发生偏转是电流的磁效应，这个现象是奥斯特发现的，A错 误；该现象证明电流周围存在磁场，B错误；若导线中通有由北向南的电流，根据右 手螺旋定则可知，通电导线在下方产生的磁场方向向东，又因为地球周围存在由地理 南极指向地理北极的地磁场，所以通电导线下方的磁场方向为东北，小磁针的静止时 的指向为磁场方向，所以小磁针静止时的指向为东偏北方向，C正确，D错误.
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A. 0
C. B
B
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C. BIR D. nBIR
解析：由几何关系可知圆线圈的有效长度为L＝R，故n匝线圈受到的安培力为F＝ nBIR，故选D.
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A. 0
C. F
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A. 电子的运动轨迹为P→D→M→C→N→E→P
C. B1＝4B2
D. 电子在B2区域受到的磁场力始终不变
A
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A. 经过a点的为正电子，经过b点的为负电子
B. 经过b点的电子在磁场中的运动时间较长
C. 经过b点的电子在磁场中的运动速率较小
D. 经过a点的电子在磁场中受到的洛伦兹力较小
D
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A. 前表面的电势比后表面的低
B. 前、后表面间的电压U与a无关
C. 增大磁感应强度B，前、后表面间的电压U增大
D. 将磁场方向变为与元件的上、下表面平行，U不变
C
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AB
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解析：若磁场竖直向上，则画出从右侧看逆着电流方向的侧视图，如图甲所示：
金属棒在重力mg、悬线拉力FT、安培力F三个力的作用下处于平衡状态.
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若所加磁场的方向应平行于悬线向上，此时所加磁场的磁感应强度最小，则棒平衡时 所受的安培力有最小值.由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变，由画出的力的三 角形可知（如图乙）
安培力的最小值为Fmin＝mgsin θ，
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A. 电场方向竖直向上
B. 电场方向竖直向下
C. 仅增大入射粒子的质量，粒子一定向下偏转
D. 仅增大入射粒子的电量，粒子仍可能沿直线飞过此区域
BC
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解析：依题意，假设电场方向竖直向上，根据左手定则判断知，带负电的粒子受到的 洛伦兹力方向竖直向下，电场力方向也竖直向下，重力也竖直向下，则带负电的粒子 将不可能沿直线飞出叠加场，所以可推知电场方向只能竖直向下，故A错误，B正 确；根据左手定则判断知，带正电的粒子受到的洛伦兹力竖直向上，电场力竖直向 下，粒子沿直线飞出叠加场区域，根据平衡条件有qvB＝Eq＋mg，同理，对带负电的 粒子，判断知粒子受到的洛伦兹力竖直向下，电场力竖直向上，粒子沿直线飞出叠加 场，根据平衡条件有Eq'＝q'v'B＋m'g，可知若仅增大入射粒子的质量，则两粒子受到 的合力将不为零，且方向均变为向下，两粒子一定向下偏转；若仅增大入射粒子的电 量，上述等式均不再成立，即粒子受到的合力将不可能为零，则两粒子不可能沿直线 飞过此区域，故C正确，D错误.故选BC.
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三、非选择题：本题共5小题，共54分.
11. （8分）如图所示为“探究磁场对通电导线的作用”的实验装置，某同学利用该 装置来测定U形磁铁N、S极之间磁场的平均磁感应强度.请根据下面的实验操作按要 求填空.
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（1）在弹簧测力计下端挂一个匝数为n的足够长的矩形线框，用刻度尺测出矩形线框 下短边的长度L并将其完全置于U形磁铁N、S极之间的磁场中，使线框平面与磁场方 向垂直，短边保持水平.
（2）在电路未接通时，记录线框静止时弹簧测力计的读数F0.
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解析：（3）根据（2）可知电路未接通时，线 框不受安培力.根据二力平衡可知弹簧测力计 的示数大小等于线框受到的重力.开关闭合 后，弹簧测力计的读数大小等于重力与所受安 培力之和.即F安＝F－F0.
F－F0
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12. （10分）磁体和电流之间、磁体和运动电荷之间、电流和电流之间都可通过磁场 而相互作用，此现象可通过以下实验证明：
（1）如图（a）所示，在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便效果明显， 通电导线应 .
A. 平行于南北方向，位于小磁针上方
B. 平行于东西方向，位于小磁针上方
C. 平行于东南方向，位于小磁针上方
D. 平行于西南方向，位于小磁针上方
A
解析：（1）无通电导线时小磁针S极向南，所以为使实验方便效果明显，导线应 平行于南北方向位于小磁针上方，B、C、D错误，A正确.
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（2）如图（b）所示是电子射线管示意图，接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向 射出，在荧光屏上会看到一条亮线，要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转， 在下列措施中可采用的是 .（填选项字母）
A. 加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
B. 加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C. 加一电场，电场方向沿z轴负方向
D. 加一电场，电场方向沿y轴正方向
B
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解析：（2）若加一沿z轴负方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿y轴负方向， 亮线向上偏转，不符合题意，A错误；若加一沿y轴正方向的磁场，根据左手定则，洛 伦兹力方向沿z轴负方向，亮线向下偏转，符合题意，B正确；若加一沿z轴负方向的 电场，电子带负电，电场力方向沿z轴正方向，亮线向上偏转，不符合题意，C错误； 若加一沿y轴正方向的电场，电子带负电，电场力方向沿y轴负方向，亮线不偏转，不 符合题意，D错误.故选B.
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吸
引
排斥
相等，理由见解析
解析：（3）由安培定则和左手定则知，当通入的电流方向相同时，导线靠拢，说明两导线相互吸引；当通入电流方向相反 时，导线远离，说明两导线相互排斥；若左侧通电导线的电流大于右侧导线的电流，即I1＞I2，由于两导线间的安培力是相 互作用力，则大小相等.
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13. （12分）2022年10月，我国成功运行了世界首个“电磁撬”，它对吨级物体的最 高推进速度达到每小时1 030公里（286 m/s）.如图为简化后的“电磁撬”模型：两根 平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块，滑块可沿导轨无摩擦滑行， 且始终与导轨保持良好接触.电源提供的强大电流经导轨—滑块—导轨流回电源，滑 块被导轨中电流形成的磁场推动而加速.将滑块所处位置的磁场简化为方向垂直纸面 的匀强磁场，磁感应强度B＝5 T，若两导轨间的距离L＝2 m，滑块质量为1 000 kg， 设通电后滑块开始做匀加速直线运动，其加速度大小为50 m/s2，求：
（1）滑块匀加速过程中电源提供的电流大小；
答案：（1）5 000 A
解析：（1）滑块在两导轨间做匀加速运动，根据牛顿第二定律有F安＝BIL＝ma，
解得I＝5 000 A.
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（2）滑块沿轨道运动9 m时所受安培力的瞬时功率.
答案：（2）1.5×106 W
解析（2）根据速度位移关系有v2＝2ax，安培力的瞬时功率为P＝F安v，
解得P＝1.5×106 W.
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解析：（1）作出带电粒子的运动轨迹如图所示，根据几何关系可得带电粒子在磁场中运动的半径为r＝2L ①，
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（2）带电粒子穿过磁场所用的时间t.
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15. （12分）一束硼离子以不同的初速度，沿水平方向经过速度选择器，从O点进入 方向垂直纸面向外的匀强偏转磁场区域，分两束垂直打在O点正下方的离子探测板上 P1和P2点，测得OP1∶OP2＝2∶3，如图甲所示.速度选择器中匀强电场的电场强度为 E，匀强磁场的磁感应强度为B1，偏转磁场的磁感应强度为B2.若撤去探测板，在O点 右侧的磁场区域中放置云雾室，离子运动轨迹如图乙所示.设离子在云雾室中运动时 受到的阻力Ff＝kq，式中k为常数，q为离子的电荷量.不计离子重力.求：
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（1）硼离子从O点射出时的速度大小；
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（2）两束硼离子的电荷量之比；
答案：（2）3∶2
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（3）两种硼离子在云雾室里运动的路程之比.
答案：（3）2∶3
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