2012年高考物理考点透析复习教案：磁场(2)

A．奥斯特实验证明了电磁感应现象
B．磁铁周围的磁场和电流的磁场一样，本质上都是由运动电荷产生的
C．电荷与电荷之间的相互作用一定是通过磁场来发生的
D．使用安培定则时，大拇指一定指向磁场方向
3．磁感强度的单位为T，下面的单位与1T不相等的为（ ）
A．1 Wb/m2
B．1 kg/（A·s2）
C．1 N·s/（C·m）
D．1 V/（s·m2）
4．如图11-1所示的四面体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不正确的是（ ）
A．穿过AOB的磁通量为零
B．穿过ABC的磁通量和穿过BOC的相等
C．穿过AOC的磁通量为零                                         
D．穿过ABC的磁通量大于穿过BOC的磁通量                       
Ⅱ能力与素质
5．如图11-2所示，两个同心放置的金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，则穿过两个圆环的磁通量的大小关系为（ ）
A．a的较大
B．b的较大
C．一样大
D．无法确定
6．如图11-3所示为一个通电螺线管，内部放置一个小磁针，则稳定时小磁针的N极指向（ ）
A．左侧
B．右侧
C．垂直纸面向里
D．垂直纸面向外
7．如图11-4所示，在通有反向电流的两条平行导线所分出的a、b、c三个区域中，合磁场为零的区域是（ ）
①只可能出现在b区
②可能出现在a、c区域中的某一个区域
③可能同时出现在a区域和c区域
④有可能没有合磁场为零的区域
A．①②正确
B．②③正确
C．②④正确
D．只有②正确
8．在磁感强度为B的匀强磁场中，有一个面积为S，匝数为N的线圈，如图11-5所示，将线圈从图示位置绕着ad旋转1800角，则在此过程中，穿过线圈的磁通量的变化量为（ ）
A．0
B．2BS
C．2NBS
D．NBS
【拓展研究】
9．19世纪20年代，以塞贝克（数学家）为代表的科学家已认识到：温度差会引起电流。安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出如下假设：地球磁场是由绕地球的环形电流引起的，则该假设中的电流方向是（ ）
A．由西向东垂直磁子午线
B．由东向西垂直磁子午线
C．由南向北沿着磁子午线
D．由赤道线两极沿着磁子午线
（已知：磁子午线是地球磁场N极与S极在地球表面的连线。）
10．超导是当今高科技的热点，当一块磁铁靠近超导体时，超导体会产生强大的电流，对磁体有排斥作用。这种作用可以使磁体悬浮空中，磁悬浮列车采用了这种技术。
（1）超导体产生强大的电流，是由于（ ）
A．超导体中磁通量很大
B．超导体中磁通量变化率很大
C．超导体电阻较大
D．超导体电阻较小
（2）磁悬浮的原理是（ ）
A．超导体电流的磁场方向与磁体磁场方向相同
B．超导体电流的磁场方向与磁体磁场方向相反
C．超导体是磁体处于失重状态
D．超导体产生的磁力比磁体的重力大


专题二    磁场对电流的作用
【考点透析】
一、本专题考点：磁场对通电直导线的作用，安培力 左手定则均为Ⅱ类要求。
二、理解和掌握的内容
    1．安培力的大小：F=BILsinθ，θ表示电流与磁感强度的夹角。当θ等于900时，安培力最大；当θ等于00或者1800时，安培力等于零。
2．安培力的方向由左手定则判断：安培力的方向始终垂直磁感强度和电流决定的平面。
3．实验室常用的电流表是磁电式仪表。这种仪表的磁铁和铁芯之间有一个均匀、辐向分布的磁场，这种磁场能够保证通电线圈无论转到什么位置，线圈平面都跟磁场方向平行。于是使得磁力矩的大小只跟电流的大小有关，而跟线圈的位置无关，即磁力矩正比于电流强度。因为弹簧（发条）扭转所产生的反力矩与线圈转过的角度成正比，所以，当两个力矩平衡时，电流正比于表针转过的角度。
【例题精析】
例1  如图11-6所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，现给导线通以垂直纸面向里的电流。则通电后与通电前相比较（  ）
A．磁铁对桌面的压力减小，桌面对磁铁的摩擦力为零
B．磁铁对桌面的压力减小，桌面对磁铁的摩擦力不为零
C．磁铁对桌面的压力增大，桌面对磁铁的摩擦力为零
D．磁铁对桌面的压力增大，桌面对磁铁的摩擦力不为零
解析：如图11-7所示，画出一条通过导线处的磁感线，导线处的磁
场方向水平向左，由左手定则可知，电流受到的安培力方向竖直向上。
根据牛顿第三定律知，电流对磁铁的反作用力方向竖直向下，所以，磁
铁对桌面的压力增大，而桌面对磁铁无摩擦力作用。故选C。
思考拓宽：如果长直导线放的位置不是磁铁的正上方，结果又如何？
例2  如图11-8所示，在原子反应堆中抽动液态金属或者在医疗
器械中抽动血液等导电液体时，常常使用电磁泵。某种电磁泵的结构
示意图如图所示，把装有液态钠的矩形截面导管（导管是环形的，图
中只画出了其中的一部分）水平放置于匀强磁场中，磁场的磁感强度为B，方向与导管垂直。电流强度为I的电流按图示的方向横向穿过液态钠而且电流方向与磁感强度方向垂直。设导管的截面高为a，宽度为b，导管有长为L的一部分置于磁场中。由于磁场对液态钠的作用力使液态钠获得驱动力而不断地沿着管子向前推进。整个系统是密封的，只有金属钠本身流动，其余部件都是固定不动的。
（1）在图中标出液态钠受磁场驱动力的方向。
（2）假设在液态钠不流动的条件下，求导管横截面上由于受到磁场驱动力的作用而形成的附加压强P与上述各个量之间的关系式。
（3）假设液态钠中每个自由电荷所带的电量为q，单位体积内参与导电的自由电荷数n，求在横穿液态钠的电流I的方向上参与导电的自由电荷定向移动的平均速率。
解析：（1）磁场驱动力的方向沿着导管水平向里且与B、I垂直。
（2）由安培力的计算公式得液态钠所受的磁场力为F=BIa
在垂直于导管横截面方向上所产生的附加压强P=F/S=F/ab
带入得：P=BI/b
（3）由电流强度I=Q/t
在时间t内通过的总电量Q=nqBLVt
所以，参与导电的自由电荷定向移动的平均速率V=I/nqbL
【能力提升】
Ⅰ知识与技能
1．两根固定的平行长直导线a、b中通以等大的同向电流，导线c与a、b在同一平面内，位于中心线OO1一侧，如图11-9所示。当导线c中通以与a、b中反向的电流后，若c能自由运动，则其运动的情况是（ ）
A．向a靠近
B．向b靠近
C．停在中心线OO1处
D．在中心线OO1处附近左右振动
2．如图11-10所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡。P为水平放置的导线的截面。导线中导线中无电流时，磁铁对斜面的压力为N1；当导线中通电流时，磁铁对斜面的压力为N2，此时弹簧的伸长量减小了，则（ ）
A．N1〈 N2 ，P中电流方向向外
B．N1 = N2 ，P中电流方向向外
C，N1  〉N2 ，P中电流方向向内
D．N1 〉N2 ，P中电流方向向外
3．如图11-11所示的天平可以用来测定磁感强度。天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场的方向垂直纸面，当线圈中通有电流I（方向如图所示）时，在天平的左右两端各放上质量分别为m1、m2的砝码，此时天平平衡。当电流反向时（大小不变），右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡。由此可知磁场的方向和磁感强度大小为（ ）
A．向里；mg/2NIL
B．向外；mg/2NIL
C．向里；mg/2IL
D．向外；mg/2IL
4．如图11-12所示，两个相同的轻质铝环套在一个光滑的绝缘圆柱体上，两个铝环中通有大小不同但方向相同的电流，则两个铝环的运动情况正确的是（ ）
A．都绕着圆柱体转动
B．彼此相向运动，而且加速度大小相等
C．彼此相向运动，而且电流大的加速度大
D．两个铝环向两边分开，而且加速度大小相等
5．有一段长为L的通电直导线，每米长度中有N个自由电荷，每个自由电荷的电量都为q，它们定向移动的速率为V，现在加一个匀强磁场，方向垂直导线，磁感强度为B，则磁场对这段导线的安培力大小为（ ）
A．NqVLB
B．NqBL/V
C．Qvb/NL
D．QVBL/N
Ⅱ能力与素质
6．如图11-13所示，在倾角为300的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L、质量为m的通电直导线，电流大小为I，方向向外。
（1）能使导线静止在斜面上的磁感强度最小为多大？方向如何？
（2）如果加一个水平向右的匀强磁场能使导线静止，此时磁感强度大小为多少？
7．如图11-14所示，宽度为L=0.25m的“U”形金属框架上连有一个电池（电动势12V，内阻不记）和一个滑动变阻器，框架与水平面的夹角为300。在垂直框架方向上放有一个质量为200g的导体棒，导体棒与框架之间的动摩擦因数为√3/6，整个装置放在磁感强度为0.8T，方向垂直框架斜向上的匀强磁场中。假设导体棒与框架之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，而且其余部分电阻均不计，g=10m/S2。求：滑动变阻器的阻值在什么范围内，导体棒能够静止在框架上？
【拓展研究】
8．根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置——电磁炮。其原理是把待发射的炮弹（导体）放在磁场中的两个平行导轨上，给导轨通以较大电流，使炮弹作为一个通电导体在磁场作用下沿着导轨加速运动，并且以某一速度发射出去，如果想提高某种电磁炮的发射速度，理论上可以怎么办？（ 增大磁感强度、增大电流