高考物理命题潜规则解密专项33磁场对电流的作用.docx

高考物理命题潜规则解密专项33磁场对电流的作用.docx

《高考物理命题潜规则解密专项33磁场对电流的作用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理命题潜规则解密专项33磁场对电流的作用.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高考物理命题潜规则解密专项33磁场对电流的作用

2019高考物理命题潜规则解密：

专项33磁场对电流的作用

用

规那么验证：

2018年天津理综第2题、2018年海南物理第10题、2018年上海物理第32题、2017上海物理第13题、2017年全国卷Ⅰ第17题、2017上海物理第18题、2017年课标全国卷18题

命题规律：

安培力、安培力的应用是高中物理重要的知识点，是高考考查的重点，高考命题常以新情境来考查，而且经常与其他知识综合出题。

单独考查的题型一般为选择题，综合其它知识考查的一般为计算题，难度中等。

命题分析

考查方式一.安培力

【命题分析】磁场对电流的作用叫做安培力，安培力大小F＝BILSINα，式中α是电流与磁场方向的夹角，L为导线的有效长度。

闭合通电线圈在匀强磁场中所受的安培力的矢量和为零。

考查安培力的考题重点是考查对安培力大小公式F＝BIL的理解和掌握，难度中等。

典例1（2018年天津理综第2题）如下图，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通一由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ。

如果仅改变以下某一个条件，θ角的相应变化情况是

典例2.〔2017上海物理第13题〕如图，长为2L的直导线折成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为

A、0B、0.5BILC、BILD、2BIL

典例3：

〔2017年全国卷Ⅰ第17题〕、如图，一段导线ABCD位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向〔垂直于纸面向里〕垂直。

线段AB、BC和CD的长度均为L，且∠ABC＝∠BCD＝135°。

流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。

导线段ABCD所受到的磁场的作用力的合力

A、方向沿纸面向上，大小为（

＋1）IBL

B、方向沿纸面向上，大小为（

－1）IBL

C、方向沿纸面向下，大小为（

＋1）IBL

D、方向沿纸面向下，大小为（

－1）IBL

【标准答案】A

典例4.〔2018年海南物理第10题〕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属杆。

当电磁铁线圈两端A、B，导轨两端E、F，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动。

以下说法正确的选项是

假设A接正极，B接负极，E接正极，F接负极，那么L向右滑动

假设A接正极，B接负极，E接负极，F接正极，那么L向右滑动

假设A接负极，B接正极，E接正极，F接负极，那么L向左滑动

假设A接负极，B接正极，E接负极，F接正极，那么L向左滑动

典例5、〔13分〕〔2018年上海物理第32题〕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，如下图。

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。

考查方式二考查与安培力相关的平衡问题

【命题分析】物体平衡是自然界常见状态，与安培力相关的平衡问题可考查受力分析、安培力、平行四边形定那么等知识点，难度中等。

单独考查与安培力相关的平衡问题一般为选择题，而结合电磁感应等综合考查与安培力相关的平衡问题一般为计算题。

典例6、（2017上海物理第18题）如图3，质量为M、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O'，并处于匀强磁场中。

当导线中通以沿X正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ。

那么磁感应强度的方向和大小可能为

（A）Z正向，

TANθ

（B）Y正向，

。

（C）Z负向，

TANθ。

（D）沿悬线向上，

SINθ

考查方式三考查磁动力的应用

【命题分析】磁动力与实际问题相结合的综合应用是历年高考的重点，磁动力的应用涉及安培力、动能定理等重点知识，难度中等。

典例7：

〔2017新课标理综第18题〕电磁轨道炮工作原理如图4所示。

待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。

电流I从一条轨道流入，通过导电弹体从另一条轨道流回。

轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小与I成正比。

通电的弹体在轨道上受到的安培力在作用而高速射出。

现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是

A、只将轨道长度L变为原来的2倍

B、只将电流I增加到原来的2倍

C、只将弹体质量减小到原来的一半

D、将弹体质量减小到原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其它量不变，

【2018模拟题精选训练题】

1、（2018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选项是

2、〔2018北京石景山期末〕法拉第曾做过如下的实验：

在玻璃杯侧面底部装一导体柱并通过导线与电源负极相连，直立的细圆柱形磁铁棒下端固定在玻璃杯底部的中心，往杯内加入水银。

在玻璃杯的正上方O点吊一可自由转动的直铜棒，铜棒的上端与电源的正极相接，下端浸入玻璃杯的水银中。

由于水银的密度比铜大，铜棒静止时处于倾斜状态，如图7所示。

这样，可动铜棒、水银、导体柱和电源就构成了一个回路。

闭合开关S，可观察到的现象是

A、与闭合S前相比，铜棒与竖直方向的夹角不变且仍静止

B、与闭合S前相比，铜棒与竖直方向的夹角会增大但仍可静止

C、与闭合S前相比，铜棒与竖直方向的夹角会减小但仍可静止

D、铜棒会以磁铁棒为轴转动

3.答案：

D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。

3、〔2018河南郑州一模〕如下图，把一个装有NA2S04导电溶液的圆形玻璃器皿放入磁场中，玻璃器皿的中心放一个圆柱形电极，沿器皿边缘内壁放一个圆环形电极，把两电极分别与电池的正、负极相连。

从器皿上方往下看（俯视），对于导电溶液和溶液中正、负离子的运动，以下说法中正确的选项是

4、〔2018浙江绍兴期末〕如下图，竖直放置的平行金属导轨EF和GH两部分导轨间距为2L，IJ和MN两部分导轨间距为L。

整个装置处在水平向里的匀强磁场中，金属杆AB和CD的质量均为M，可在导轨上无摩擦滑动，且与导轨接触良好。

现对金属杆AB施加一个竖直向上的作用力F，使其匀速向上运动，此时CD处于静止状态，那么力F的大小为

5〔2018年2月福建晋江四校第二次联考〕如下图，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、那么〔〕

A、导体棒中的电流方向从B流向A

B、导体棒中的电流大小为

C、假设只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度，X变大

D、假设只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度，X变大

6、〔江西省重点中学协作体2018届高三第二次联考〕如下图，一个半径为R的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正交，环上各点的磁感应强度B大小相等，方向均与环面轴线方向成θ角〔环面轴线为竖直方向〕。

假设导线环上载有如下图的恒定电流I，那么以下说法正确的选项是〔〕

A、导电圆环有收缩的趋势

B、导电圆环所受安培力方向竖直向上

C、导电圆环所受安培力的大小为2BIR

D、导电圆环所受安培力的大小为2πBIRSINθ

7、〔2018北京西城期末〕如下图，A、B、C是等边三角形的三个顶点，O是A、B连线的中点。

以O为坐标原点，A、B连线为X轴，O、C连线为Y轴，建立坐标系。

过A、B、C、O四个点各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等、方向向里的电流。

那么过O点的通电直导线所受安培力的方向为

A、沿Y轴正方向

B、沿Y轴负方向

C、沿X轴正方向

D、沿X轴负方向

8、〔2017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（＝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？

【点评】此题重点考查安培力、静力平衡与电池功率等知识点。

解答此题的易错点主要有：

一是分析受力时选错研究对象，导致把导体棒的受力平衡物体误认为是轻质柔软反射膜的力矩平衡问题；二是把光电池板接收到的光能错误认为正比于照射到光电池板上光的面积；三是不能利用几何关系得出（＝45°和（＝60°时光电池输出功率的关系。

9、〔2018浙江十二校高考联盟联考〕风力发电是目前可再生能源中技术比较成熟，具有规模化开发条件和商业发展前景的发电技术。

小型独立风力发电系统一般不并网发电，只能独立使用，单台装机容量通常不超过10KW。

它的构成为：

风力发电机＋充电器＋数字逆变器。

风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。

叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子是绕组切割磁感线产生电能。

因风量不稳定，故小型风力发电机输出的是13－25V变化的交流电，须经充电器整流再对蓄电池充电，使风力发电机的产生的电能变成化学能，最后经逆变处理后供给用户使用。

某学习小组对一小型风力发电机进行测定风速实验：

将一铜棒与风力发电系统的输出端构成回路〔注：

风力发电机与铜棒直接相连，连接导线末画出〕如下图。

铜棒AB长为0.5M，质量0.2KG，两端用轻铜线相连。

整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝2T.当有风速4M／S吹向风叶，铜棒与竖直方向成37°角且偏向纸内的位置时，铜棒处于受力平衡状态。

〔1〕此时铜棒中通过的电流大小与方向。

〔2〕如风力发电机能把风能的30％转化为发电机的机械能，发电系统的效率为50％〔其他能量损失一概不计〕，此小型风力发电系统输出电压恒定为24V，问当铜棒与竖直方向成53°角平衡时风速为多少M／S？

〔G取10M／S2，ρ空气＝1.29KG／M3，SIN37°＝0.6，COS37°＝0.8〕

10〔2018湖南株洲模拟〕我国未来的航母将采用自行研制的电磁弹射器。

电磁弹射系统包括电源、强迫储能装置、导轨和脉冲发生器等等。

其工作原理如下图，利用与飞机前轮连接的通电导体在两平行金属导轨的强电流产生的磁场中受安培力作用下加速获得动能。

设飞机质量为M＝1.8×104KG，起飞速度为V＝70M／S，起飞过程所受平均阻力恒为机重的K＝0.2倍，在没有电磁弹射器的情况下，飞机从静止开始起飞距离为L＝2