专题八 磁场的性质和带电粒子在磁场中的运动
考向1 场强的叠加以及通电导线在磁场中的受力
【例1】(2020·浙江7月选考)特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示,两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流I1和I2,I1>I2。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直,b点位于两根导线间的中点,a、c两点与b点距离相等,d点位于b点正下方。不考虑地磁场的影响,则
( )
A.b点处的磁感应强度大小为0
B.d点处的磁感应强度大小为0
C.a点处的磁感应强度方向竖直向下
D.c点处的磁感应强度方向竖直向下
(1)审题破题眼:
(2)命题陷阱点:
陷阱:认为相同就是电流大小和方向都相同。
读题时候,学生没有准确全面抓住关键词,不能想当然地开始做题,一定认真读题获取准确的信息。
【例2】(2019·全国卷Ⅰ)如图,等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成,固定于匀强磁场中,线框平面与磁感应强度方向垂直,线框顶点M、N与直流电源两端相接,已知导体棒MN受到的安培力大小为F,则线框LMN受到的安培力的大小为
( )
A.2F B.1.5F C.0.5F D.0
审题破题眼:
熟记安培力的有效长度计算和磁感线的方向
1.安培力的有效长度
2.磁感线的方向
安培定则
判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势的思路
研究对象:通电导线或导体导体所在位置的磁场分布情况
导体的受力情况导体的运动方向或运动趋势的方向
1.(矢量叠加)如图所示,两根垂直纸面放置的直导线,通有大小相同、方向相反的电流。O为两导线连线的中点,P、Q是两导线连线中垂线上的两点,且OP=OQ。以下说法正确的是
( )
A.O点的磁感应强度为零
B.P、Q两点的磁感应强度方向相同
C.若在P点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线,其受力方向为P→O
D.若在Q点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线,其受力方向为Q→O
2.(安培力的受力分析)(多选)三根通电长直导线a、b、c相互平行,水平放置,其横截面恰好位于等边三角形的三个顶点,如图所示。导线a、b固定在同一竖直面内,导线a中的电流方向垂直纸面向里,导线b中的电流方向垂直纸面向外,a、b中电流大小相等。已知导线a、b中的电流在导线c处产生磁场的磁感应强度大小均为B0。导线c中的电流方向垂直纸面向里,电流大小为I。导线c长度为L,质量为m,在粗糙水平面上处于静止状态,重力加速度为g,下列说法正确的是
( )
A.导线c所受安培力的大小为B0IL
B.导线c对水平面的压力大小为mg-B0IL
C.导线c受到的静摩擦力水平向左,大小为B0IL
D.若仅将导线b中的电流反向,则导线c所受摩擦力水平向右,大小为B0IL
3.(安培力作用下的运动)如图是某电磁泵模型,泵体是长为L1,宽和高都为L2的长方体,泵体处在垂直向外、磁感应强度为B的匀强磁场中,泵体上下表面分别接电势差为U的恒压电源。若电磁泵工作时电流表示数为I,泵和液面的高度差为h,液体的电阻率为ρ,单位时间内电磁泵抽取液体的质量为m(不计电流表内阻以及液体在流动中与管壁之间的阻力,重力加速度为g)。则
( )
A.泵体上表面应接电源负极
B.流过电磁泵的电流I小于
C.电磁泵对液体产生的推力大小为BIL1
D.时间t内抽取的水离开泵时的动能为UIt-mgh-I2t
专题八 磁场的性质和带电粒子
在磁场中的运动
考向1
///研透真题·破题有方///
【例1】C 通电直导线周围产生磁场方向由安培定则判断,如图所示
I1在b点产生的磁场方向向上,I2在b点产生的磁场方向向下,因为I1>I2,即B1>B2,则在b点的磁感应强度不为零,A错误;由图可知,d点处的磁感应强度不为零,a点处的磁感应强度竖直向下,c点处的磁感应强度竖直向上,B、D错误,C正确。
【例2】B 设导体棒MN中的电流为I,则导体棒ML、LN中的电流为,导体棒MN受到的安培力大小F=ILB、方向竖直向上。ML、LN两导体棒受到安培力的合力大小为LB=0.5F,方向竖直向上。线框LMN受到的安培力的大小为F+0.5F=1.5F,方向竖直向上。
///多维猜押·制霸考场///
1.B 根据安培定则可知,导线a在O点的磁感应强度方向竖直向下,导线b在O点的磁感应强度方向也是竖直向下,故O点的磁感应强度不为零,选项A错误;导线a在P点的磁感应强度方向斜向左下方,导线b在P点的磁感应强度方向斜向右下方,两者合成后,P点的合磁感应强度方向竖直向下,同理Q点的磁感应强度方向也是竖直向下的,故两点磁感应强度方向相同,选项B正确;P点的合磁感应强度方向竖直向下,若在P点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线,根据左手定则可判断其受力方向水平向左,选项C错误;Q点的合磁感应强度方向竖直向下,若在Q点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线,根据左手定则可判断其受力方向水平向左,选项D错误。故选B。
2.B、D 根据右手定则和矢量合成法则可知,导线a、b在
c处产生的合磁场大小为B0,方向水平向左,由左手定则可知,导线c所受安培力的大小为
B0IL
,方向竖直向上,则导线c所受的静摩擦力为零,对水平面的压力大小为:mg-B0IL
,故A、C错误,B正确;若仅将导线b中的电流反向,则导线a、b在c处产生的合磁场大小为B0,方向竖直向下,由左手定则可知,导线c所受安培力的大小为B0IL,方向水平向左,则导线c所受的静摩擦力为f静=B0IL方向水平向右;故D正确。
3.B 当泵体上表面接电源的负极时,电流从下向上流过泵体,这时受到的磁场力水平向右,不会拉动液体,故A错误;根据电阻定律,泵体内液体的电阻R=ρ=ρ×=,由能量关系可知UI>I2,I<,故B正确;根据安培力公式F=BIL2,故C错误;若t时间内抽取水的质量为mt,根据能量守恒定律,则这部分水离开泵时的动能为Ek=UIt-mght-I2t,D错误;故选B。(共17张PPT)
专题八 磁场的性质和带电粒子在磁场中的运动
考向1 场强的叠加以及通电导线在磁场中的受力
研透真题·破题有方
【例1】(2020·浙江7月选考)特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示,两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流I1和I2,I1>I2。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直,b点位于两根导线间的中点,a、c两点与b点距离相等,d点位于b点正下方。不考虑地磁场的影响,则
( )
A.b点处的磁感应强度大小为0
B.d点处的磁感应强度大小为0
C.a点处的磁感应强度方向竖直向下
D.c点处的磁感应强度方向竖直向下
【例1】
C 通电直导线周围产生磁场方向由安培定则判断,如图所示I1在b点产生的磁场方向向上,I2在b点产生的磁场方向向下,因为I1>I2,即B1>B2,则在b点的磁感应强度不为零,A错误;由图可知,d点处的磁感应强度不为零,a点处的磁感应强度竖直向下,c点处的磁感应强度竖直向上,B、D错误,C正确。
【真题解码】
(1)审题破题眼:
(2)命题陷阱点:
陷阱:认为相同就是电流大小和方向都相同。
读题时候,学生没有准确全面抓住关键词,不能想当然地开始做题,一定认真读题获取准确的信息。
【例2】(2019·全国卷Ⅰ)
如图,等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成,固定于匀强磁场中,线框平面与磁感应强度方向垂直,线框顶点M、N与直流电源两端相接,已知导体棒MN受到的安培力大小为F,则线框LMN受到的安培力的大小为
( )
A.2F B.1.5F C.0.5F D.0
【例2】
B 设导体棒MN中的电流为I,则导体棒ML、LN中的电流为
,导体棒
MN受到的安培力大小F=ILB、方向竖直向上。ML、LN两导体棒受到安培力的合
力大小为
LB=0.5F,方向竖直向上。线框LMN受到的安培力的大小为F+0.5F
=1.5F,方向竖直向上。
【真题解码】
审题破题眼:
必备知能·融会贯通
【核心必备】熟记安培力的有效长度计算和磁感线的方向
1.安培力的有效长度
2.磁感线的方向
安培
定则
【答题模板】判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势的思路
1.(矢量叠加)如图所示,两根垂直纸面放置的直导线,通有大小相同、方向相反
的电流。O为两导线连线的中点,P、Q是两导线连线中垂线上的两点,且OP=OQ。
以下说法正确的是
( )
A.O点的磁感应强度为零
B.P、Q两点的磁感应强度方向相同
C.若在P点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线,其受力方向为P→O
D.若在Q点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线,其受力方向为Q→O
多维猜押·制霸考场
1.B 根据安培定则可知,导线a在O点的磁感应强度方向竖直向下,导线b在O点的磁感应强度方向也是竖直向下,故O点的磁感应强度不为零,选项A错误;导线a在P点的磁感应强度方向斜向左下方,导线b在P点的磁感应强度方向斜向右下方,两者合成后,P点的合磁感应强度方向竖直向下,同理Q点的磁感应强度方向也是竖直向下的,故两点磁感应强度方向相同,选项B正确;P点的合磁感应强度方向竖直向下,若在P点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线,根据左手定则可判断其受力方向水平向左,选项C错误;Q点的合磁感应强度方向竖直向下,若在Q点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线,根据左手定则可判断其受力方向水平向左,选项D错误。故选B。
2.(安培力的受力分析)(多选)三根通电长直导线a、b、c相互平行,水平放置,其横截面恰好位于等边三角形的三个顶点,如图所示。导线a、b固定在同一竖直面内,导线a中的电流方向垂直纸面向里,导线b中的电流方向垂直纸面向外,
a、b中电流大小相等。已知导线a、b中的电流在导线c处产生磁场的磁感应强度大小均为B0。导线c中的电流方向垂直纸面向里,电流大小为I。导线c长度为L,质量为m,在粗糙水平面上处于静止状态,重力加速度为g,下列说法正确的是
( )
A.导线c所受安培力的大小为
B0IL
B.导线c对水平面的压力大小为mg-B0IL
C.导线c受到的静摩擦力水平向左,大小为B0IL
D.若仅将导线b中的电流反向,则导线c所受摩擦力水平向右,大小为
B0IL
2.B、D 根据右手定则和矢量合成法则可知,导线a、b在
c处产生的合磁场大
小为B0,方向水平向左,由左手定则可知,导线c所受安培力的大小为
B0IL
,方向
竖直向上,则导线c所受的静摩擦力为零,对水平面的压力大小为:mg-B0IL
,故
A、C错误,B正确;若仅将导线b中的电流反向,则导线a、b在c处产生的合磁场大
小为
B0,方向竖直向下,由左手定则可知,导线c所受安培力的大小为
B0IL,
方向水平向左,则导线c所受的静摩擦力为f静=
B0IL方向水平向右;故D正确。
3.(安培力作用下的运动)如图是某电磁泵模型,泵体是长为L1,宽和高都为L2的
长方体,泵体处在垂直向外、磁感应强度为B的匀强磁场中,泵体上下表面分别
接电势差为U的恒压电源。若电磁泵工作时电流表示数为I,泵和液面的高度差
为h,液体的电阻率为ρ,单位时间内电磁泵抽取液体的质量为m(不计电流表内
阻以及液体在流动中与管壁之间的阻力,重力加速度为g)。则
( )
A.泵体上表面应接电源负极
B.流过电磁泵的电流I小于
C.电磁泵对液体产生的推力大小为BIL1
D.时间t内抽取的水离开泵时的动能为
UIt-mgh-I2
t
3.B 当泵体上表面接电源的负极时,电流从下向上流过泵体,这时受到的磁场
力水平向右,不会拉动液体,故A错误;根据电阻定律,泵体内液体的电阻R=ρ
=ρ×
=
,由能量关系可知UI>I2
,I<
,故B正确;根据安培力公式
F=BIL2,故C错误;若t时间内抽取水的质量为mt,根据能量守恒定律,则这部分水
离开泵时的动能为Ek=UIt-mght-I2
t,D错误;故选B。
