章末总结
以图入题·构建情境·自主总结·悟透模型
情境提点 模型-规律-方法-结论
热点一 小磁针在磁场中的偏转
1.(多选)(2022·福建卷,3)奥斯特利用如图所示实验装置研究电流的磁效应。一个可自由转动的小磁针放在白金丝导线正下方,导线两端与一伏打电池相连。接通电源瞬间,小磁针发生了明显偏转。奥斯特采用控制变量法,继续研究了导线直径、导线材料、电池电动势以及小磁针位置等因素对小磁针偏转情况的影响。他能得到的实验结果有( )
[A]减小白金丝直径,小磁针仍能偏转
[B]用铜导线替换白金丝,小磁针仍能偏转
[C]减小电源电动势,小磁针一定不能偏转
[D]小磁针的偏转情况与其放置位置无关
【答案】 AB
【解析】 减小白金丝直径,电路中仍存在电流,其产生的磁场仍能使小磁针偏转,选项A正确;白金丝换成铜导线,电路中仍存在电流,产生的磁场仍能使小磁针偏转,选项B正确;减小电源电动势,只要导线中有电流,小磁针还是会发生偏转,选项C错误;通电导线产生的磁场与地磁场叠加后,其空间磁场方向与位置有关,当小磁针在不同位置时其偏转情况不同,选项D错误。
热点二 探究匀强磁场中影响通电导线受力的因素
2.(2022·浙江1月选考卷,3)利用如图所示装置探究匀强磁场中影响通电导线受力的因素,导线垂直匀强磁场方向放置。先保持导线通电部分的长度L不变,改变电流I的大小,然后保持电流I不变,改变导线通电部分的长度L,得到导线受到的力F分别与I和L的关系图像,则正确的是( )
[A] [B]
[C] [D]
【答案】 B
【解析】 根据F=BIL可知先保持导线通电部分的长度L不变,改变电流I的大小,则F-I图像是过原点的直线。同理保持电流I不变,改变通电部分的长度L,则F-L图像是过原点的直线。故B正确。
热点三 磁场的叠加
3.(2021·全国甲卷,16)两足够长直导线均折成直角,按图示方式放置在同一平面内,EO与O′Q在一条直线上,PO′与OF在一条直线上,两导线相互绝缘,通有相等的电流I,电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流I时,所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B,则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为( )
[A]B、0 [B]0、2B
[C]2B、2B [D]B、B
【答案】 B
【解析】两直角导线可以等效为如图所示的两直导线,由安培定则可知,两直导线分别在M处的磁感应强度方向为垂直于纸面向里、垂直于纸面向外,故M处的磁感应强度为零;两直导线在N处的磁感应强度方向均垂直于纸面向里,故N处的磁感应强度大小为2B。综上分析B正确。
4.(多选)(2021·福建卷,6)如图,四条相互平行的细长直导线垂直坐标系xOy平面,导线与坐标平面的交点为a、b、c、d四点。已知a、b、c、d为正方形的四个顶点,正方形中心位于坐标原点O,e为cd的中点且在y轴上;四条导线中的电流大小相等,其中过a点的导线的电流方向垂直坐标平面向里,其余导线电流方向垂直坐标平面向外。则( )
[A]O点的磁感应强度为0
[B]O点的磁感应强度方向由O指向c
[C]e点的磁感应强度方向沿y轴正方向
[D]e点的磁感应强度方向沿y轴负方向
【答案】 BD
【解析】 由题知,四条导线中的电流大小相等,且到O点的距离相等,故四条导线在O点的磁感应强度大小相等,根据安培定则可知,四条导线在O点产生的磁感应强度方向如图甲所示,
由图甲可知,Bb与Bc相互抵消,Ba与Bd合成,根据平行四边形定则,可知O点的磁感应强度方向由O指向c,其大小不为零,故A错误,B正确;a、b到e点的距离相等,故a、b两处的导线在e点的磁感应强度大小相等,c、d两处的导线到e点的距离相等,故c、d两处的导线在e点的磁感应强度大小相等,根据安培定则可知,四条导线在e点产生的磁感应强度方向如图乙所示,
由图乙可知Bc与Bd大小相等,方向相反,互相抵消;而Bb与Ba大小相等,方向如图所示,根据平行四边形定则,可知两个磁感应强度的合磁感应强度沿y轴负方向,故C错误,D正确。(共13张PPT)
章末总结
以图入题·构建情境·自主总结·悟透模型 情境提点 模型-规律-方法-结论
热点一 小磁针在磁场中的偏转
1.(多选)(2022·福建卷,3)奥斯特利用如图所示实验装置研究电流的磁效应。
一个可自由转动的小磁针放在白金丝导线正下方,导线两端与一伏打电池相连。接通电源瞬间,小磁针发生了明显偏转。奥斯特采用控制变量法,继续研究了导线直径、导线材料、电池电动势以及小磁针位置等因素对小磁针偏转情况的影响。他能得到的实验结果有( )
[A]减小白金丝直径,小磁针仍能偏转
[B]用铜导线替换白金丝,小磁针仍能偏转
[C]减小电源电动势,小磁针一定不能偏转
[D]小磁针的偏转情况与其放置位置无关
AB
【解析】 减小白金丝直径,电路中仍存在电流,其产生的磁场仍能使小磁针偏转,选项A正确;白金丝换成铜导线,电路中仍存在电流,产生的磁场仍能使小磁针偏转,选项B正确;减小电源电动势,只要导线中有电流,小磁针还是会发生偏转,选项C错误;通电导线产生的磁场与地磁场叠加后,其空间磁场方向与位置有关,当小磁针在不同位置时其偏转情况不同,选项D错误。
热点二 探究匀强磁场中影响通电导线受力的因素
2.(2022·浙江1月选考卷,3)利用如图所示装置探究匀强磁场中影响通电导线受力的因素,导线垂直匀强磁场方向放置。先保持导线通电部分的长度L不变,改变电流I的大小,然后保持电流I不变,改变导线通电部分的长度L,得到导线受到的力F分别与I和L的关系图像,则正确的是( )
B
[A] [B] [C] [D]
【解析】 根据F=BIL可知先保持导线通电部分的长度L不变,改变电流I的大小,则F-I图像是过原点的直线。同理保持电流I不变,改变通电部分的长度L,则F-L图像是过原点的直线。故B正确。
热点三 磁场的叠加
3.(2021·全国甲卷,16)两足够长直导线均折成直角,按图示方式放置在同一平面内,EO与O′Q在一条直线上,PO′与OF在一条直线上,两导线相互绝缘,通有相等的电流I,电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流I时,所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B,则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为( )
[A]B、0 [B]0、2B
[C]2B、2B [D]B、B
B
【解析】两直角导线可以等效为如图所示的两直导线,由安培定则可知,两直导线分别在M处的磁感应强度方向为垂直于纸面向里、垂直于纸面向外,故M处的磁感应强度为零;两直导线在N处的磁感应强度方向均垂直于纸面向里,故N处的磁感应强度大小为2B。综上分析B正确。
4.(多选)(2021·福建卷,6)如图,四条相互平行的细长直导线垂直坐标系xOy平面,导线与坐标平面的交点为a、b、c、d四点。已知a、b、c、d为正方形的四个顶点,正方形中心位于坐标原点O,e为cd的中点且在y轴上;四条导线中的电流大小相等,其中过a点的导线的电流方向垂直坐标平面向里,其余导线电流方向垂直坐标平面向外。则( )
[A]O点的磁感应强度为0
[B]O点的磁感应强度方向由O指向c
[C]e点的磁感应强度方向沿y轴正方向
[D]e点的磁感应强度方向沿y轴负方向
BD
【解析】 由题知,四条导线中的电流大小相等,且到O点的距离相等,故四条导线在O点的磁感应强度大小相等,根据安培定则可知,四条导线在O点产生的磁感应强度方向如图甲所示,
由图甲可知,Bb与Bc相互抵消,Ba与Bd合成,根据平行四边形定则,可知O点的磁感应强度方向由O指向c,其大小不为零,故A错误,B正确;
a、b到e点的距离相等,故a、b两处的导线在e点的磁感应强度大小相等,c、d两处的导线到e点的距离相等,故c、d两处的导线在e点的磁感应强度大小相等,根据安培定则可知,四条导线在e点产生的磁感应强度方向如图乙所示,
由图乙可知Bc与Bd大小相等,方向相反,互相抵消;而Bb与Ba大小相等,方向如图所示,根据平行四边形定则,可知两个磁感应强度的合磁感应强度沿y轴负方向,故C错误,D正确。
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