2013年高考物理专项冲击波讲练测系列专题15磁场和安培力【重点知识解读】1.引入磁感应强度描述磁场的强弱，引入磁感线形象化的描述磁场。磁感线密的地方表示该处磁感应强度大，磁场强；磁感线疏的地方表示该处磁感应强度小，磁场弱；磁感线是闭合曲线。磁感线永不相交。磁体、电流的磁场都产生于电荷的运动。【高考命题动态】磁场和安培力的考查重点主要有：安培定则、磁感应强度和磁场叠加、安培力、通电直导线的作用等。【最新模拟题专项训练】。1．（2013天星调研卷）如图所示，PQ、MN是放置在水平面内的光滑导轨，GH是长度为L、电阻为r的导体棒，其中点与一端固定的轻弹簧连接，轻弹簧的劲度系数为k。导体棒处在方向向下、磁感应强度为B的匀强磁场中。图中E是电动势为E，内阻不计的直流电源，电容器的电容为C。闭合开关，待电路稳定后，16\n大小为U=Ir=r，由C=Q/U可得带电量Q=CU=Cr，选项D错误。2.（2013天星北黄卷）涡流制动是磁悬浮列车在高速运行时进行制动的一种方式，某研究所用制成的车和轨道模型来定量模拟磁悬浮列车的涡流制动过程．如图所示，模型车的车厢下端安装有电磁铁系统，电磁铁系统能在其下方的水平轨道（间距为L1）中的长为L1、宽为L2的矩形区域内产生匀强磁场，该磁场的磁感应强度大小为B、方向竖直向下．将长大于L1、宽为L216\n的单匝矩形线圈等间隔铺设在轨道正中央，其间隔也为L2．已知模型车的总质量为m，每个线圈的电阻为R，导线粗细忽略不计，空气阻力不计．在某次实验中，启动电磁系统开始制动后，则：A．在电磁铁系统的磁场全部进入任意一个线圈的过程中，线圈中产生的感应电动势为E=BL1L2B．在电磁铁系统的磁场全部进入任意一个线圈的过程中，通过线圈的电荷量q=C．电磁铁系统在线框上方任一时刻以速度v运动时，所受的电磁阻力为F=BL1vD．电磁铁系统在线框上方任一时刻以速度v运动时的加速度a=为近年高考命题的热点题型。3.（2013金太阳联考）如图所示，长为L的通电直导体棒放在光滑水平绝缘轨道上，劲度系数为k的水平轻弹簧一端固定，另一端拴在棒的中点，且与棒垂直，整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，弹簧伸长x，棒处于静止状态．由此可知：A．导体棒所受安培力等于kxB．导体棒中的电流方向从b流向a16\nC．导体棒中的电流大小为D．若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度，x变大5.（2012年3月河南焦作一模）欧姆在探索导体的导电规律的时候，没有电流表，他利用小磁针的偏转检测电流，具体的做法是：在地磁场的作用下，处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流的时候，小磁针就会发生偏转；当通过该导线的电流为I时，发现小磁针偏转了30°，由于直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比，当他发现小磁针偏转了60°时，通过该直导线的电流为A．3I。B．.2IC．ID．.I16\n解析：根据对称性，由安培定则可判断出在圆环中心O处的磁感应强度大小为零，选项C正确。8（2012河北衡水第四次调研）如图6所示,平行于纸面水平向右的匀强磁场,磁感应强度B1=1T。.位于纸面内的细直导线,长L=1m,通有I=1A的恒定电流。.当导线与B116\n成60°夹角时,发现其受到的安培力为零。.则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B2的可能值( )A．TB．T。C．1T。D．T。解析：闭合开关S，直铜棒中有电流，电流在磁场中受到安培力作用，可观察到的现象是铜棒会以磁铁棒为轴转动，选项D正确。10．（2012河南郑州一模）如图所示，把一个装有Na2S04导电溶液的圆形玻璃器16\n选项A正确B错误；溶液中正、负离子均做顺时针方向运动，选项CD错误。11．(2012年3月陕西渭南市质检)如图1所示，长方形线框abcd通有电流I，放在直线电流I'附近，以下关于线框四个边受到安培力的说法正确的是A．线框只有两个边受力，合力向左B．线框只有两个边受力，合力向右C．线框四个边都受力，合力向左。D．线框四个边都受力，合力向右.答案：C解析：利用左手定则可判断出线框四个边都受力，由于左侧边所在处磁感应强度最大，所以合力向左，选项C正确。12.（2013厦门名校月考）一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示，如果直导线可以自由地运动且通以由a到b的电流，则判断导线ab受磁场力后的运动情况A．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管 B．从上向下看顺时针转动并远离螺线管C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管 D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管答案：D16\n14、（2013山东师大附中模拟）如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为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（）A.B=mg,方向垂直斜面向上B.B=mg,方向垂直斜面向下C.B=mg,方向垂直斜面向下D.B=mg,方向垂直斜面向上答案：A解析：在导体棒中的电流I16\n垂直纸面向里时,欲使导体棒静止在斜面上,导体棒所受安培力竖直向上或偏右，由左手定则可知，磁场方向水平向左或偏左上。当磁场方向垂直斜面向上时，安培力沿斜面向上，由平衡条件，BIL=mgsinα，选项A正确。产生的磁场方向为东西方向，磁针偏转，说明电流产生了磁场，选项D正确。16．（2013上海普陀区质检）如图所示为磁悬浮列车模型，质量M=1kg的绝缘板底座静止在动摩擦因数μ=0.1的粗糙水平地面上。位于磁场中的正方形金属框ABCD为动力源，其质量m=1kg，边长为1m，电阻为1/16Ω。OOˊ为AD、BC的中点。在金属框内有可随金属框同步移动的磁场，OOˊCD区域内磁场如图a所示，CD恰在磁场边缘以外；OOˊBA区域内磁场如图b所示，AB恰在磁场边缘以内。若绝缘板足够长且认为绝缘板与地面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，若金属框固定在绝缘板上,则金属框从静止释放后（）DOOB1CAB2B图a11B1/TOt/s1图bB2/TOt/sA．通过金属框的电流为8AB．金属框所受的安培力为8NC．金属框的加速度为3m/s2D．金属框的加速度为7m/s216\n常量k>0，I为电流强度，r为距导线的即离。在水平长直导线MN正下方，矩形线圈abcd通以逆时针方向的恒定电流，被两根等长的轻质绝缘细线静止地悬挂，如图所示。开始时MN内不通电流，此时两细线内的张力均为T0。（1）当MN通以强度为I1、方向向左的电流时，判断ab和cd所受安培力的方向。（2）求MN分别通以强度为I1和I2电流时，线框受到的安培力F1与F2大小之比；（3）若当MN内的电流强度为某值时两细线恰好断裂，在此瞬间线圈的加速度大小为a，求细线的最大张力。【解析】：（1）当MN通以强度为I1、方向向左的电流时，由安培定则可判断出直线电流MN在其下方产生的磁场方向垂直纸面向外，由左手定则可判断出ab所受安培力的方向向上。cd所受安培力的方向向下。（2分）（2）设线框中电流为i，r1、r2分别为ab、cd与MN的间距，L为ab、cd的长度。当MN中通以强度为I的电流时，线框受到的安培力大小为F=kIiL(-),MN分别通以强度为I1和I2电流时，线框受到的安培力F1与F2大小之比为：F1∶F2=I1∶I2。（4分）（3）设轻质绝缘细线的最大张力为Tm。两细线恰好断裂时，线框受到的安培力合力方向一定向下，设合力大小为F3。16\n（2）每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN．解析：（1）从右向左看，受力分析如图所示。由平衡条件得：tan37°=F安/mg，F安=BIL，解得：B=.(2)设两导轨对导体棒支持力为2FN，则有2FNcos37°=mg，解得FN=mg。即每个圆导轨对导体棒的支持力大小为mg。【最新高考题专项检测】16\n1；（2012·全国理综）如图，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与直面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、o、b在M、N的连线上，o为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到o点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是【答案】A【解析】根据安培力公式，F=BIL，棒中电流变大，金属棒所受安培力变大，θ角变大，选项A正确；两悬线等长变短，θ角不变，选项B错误；金属棒质量变大，θ角变小，选项C错误；磁感应强度变大，金属棒所受安培力变大，θ角变大，选项D错误。【考点定位】本题考查安培力及其相关知识，意在考查考生分析动态变化的能力。3.（2012·海南物理）图中装置可演示磁场对通电导线的作用。电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金16\n4.（2012·上海物理）载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为B=kI/r，式中常量k>0，I为电流强度，r为距导线的即离。在水平长直导线MN正下方，矩形线圈abcd通以逆时针方向的恒定电流，被两根等长的轻质绝缘细线静止地悬挂，如图所示。开始时MN内不通电流，此时两细线内的张力均为T0。当MN通以强度为I1的电流时，两细线内的张力均减小为T1：当MN内的电流强度变为I2时，两细线的张力均大于T0。（1）分别指出强度为I1、I2的电流的方向；（2）求MN分别通以强度为I1和I2电流时，线框受到的安培力F1与F2大小之比；（3）当MN内的电流强度为I3时两细线恰好断裂，在此瞬间线圈的加速度大小为a，求I3。【解析】：（1）I1方向向左，I2方向向右。（2）当MN中通以强度为I的电流时，线框受到的安培力大小为F=kIiL(-),式中r1、r2分别为ab、cd与MN的间距，i为线圈中的电流，L为ab、cd的长度。16\n5.（2005·北京理综）下图是导轨式电磁炮实验装置示意图。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（即实验用弹丸）。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从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源。滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为B=kI，比例常量k=2.5×10－6T/A。已知两导轨内侧间距l=1.5cm，滑块的质量m=30g，滑块沿导轨滑行5m后获得的发射速度v=3.0km/s（此过程视为匀加速运动）。（1）求发射过程中电源提供的电流强度。（2）若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大？电源ls'm（3）若此滑块射出后随即以速度v沿水平方向击中放在水平面上的砂箱，它嵌入砂箱的深度为s'。设砂箱质量为M，滑块质量为m，不计砂箱与水平面之间的摩擦。求滑块对砂箱平均冲击力的表达式。解析：（1）由匀加速运动公式a==9×105m/s2由安培力公式和牛顿第二定律，有F=IBl＝kI2l，kI2l＝ma16\n故平均冲击力f=·6.（2010高考浙江理综）.如图7所示，一矩形轻质柔软反射膜可绕过O点垂直纸面的水平轴转动，其在纸面上的长度为L1，垂直纸面的宽度为L2。在膜的下端（图中A处）挂有一平行于转轴，质量为m，长为L2的导体棒使膜成平面。在膜下方水平放置一足够大的太阳能光电池板，能接收到经反射膜反射到光电池板上的所有光能，并将光能转化成电能。光电池板可等效为一个电池，输出电压恒定为U，输出电流正比于光电池板接收到的光能（设垂直于入射光单位面积上的光功率保持恒定）。导体棒处在方向竖直向上的匀强磁场B中，并与光电池构成回路，流经导体棒的电流垂直纸面向外（注：光电池与导体棒直接相连，连接导线未画出）。（1）现有一束平行光水平入射，当反射膜与竖直方向成q=60°时，导体棒处于受力平衡状态，求此时电流强度的大小和光电池的输出功率。（2）当变成45°时，通过调整电路使导体棒保持平衡，光电池除维持导体棒平衡外，还能输出多少额外电功率？【解析】（1）导体棒所受安培力FA=BIL2，16\n16
