高考物理二轮复习专题培优练习重难点10 磁场（解析版）.docVIP

重难点10磁场

这部分知识单独考查一个知识点的试题非常少，大多数情况都是同时涉及到几个知识点，而且都是磁场基本知识、磁感线、安培定则、磁感应强度的叠加、安培力、牛顿第二定律、动能定理等结合起来考查，考查时注重物理思维与物理能力的考核.

例题1.(2022·上海师大附中高三学业考试)水平桌面上一条形磁体的上方，有一根通电直导线由S极的上端平行于桌面移到N极上端的过程中，磁体始终保持静止，导线始终保持与磁体垂直，电流方向如图所示．则在这个过程中，磁体受到的摩擦力的方向和桌面对磁体的弹力()

A．摩擦力始终为零，弹力大于磁体重力

B．摩擦力始终不为零，弹力大于磁体重力

C．摩擦力方向由向左变为向右，弹力大于磁体重力

D．摩擦力方向由向右变为向左，弹力小于磁体重力

答案C

解析如图所示，导线在S极上方时所受安培力方向斜向左上方，由牛顿第三定律可知，磁体受到的磁场力斜向右下方，磁体有向右的运动趋势，则磁体受到的摩擦力水平向左；磁体对桌面的压力大于磁体的重力，因此桌面对磁体的弹力大于磁体重力；

例题2.如图所示，水平导轨间距为L＝1.0m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m＝1kg，接入导轨间的电阻R0＝0.9Ω，与导轨垂直且接触良好；电源电动势E＝10V，内阻r＝0.1Ω，电阻R＝9Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B＝10T，方向垂直于ab，与导轨平面的夹角α＝53°；ab与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，轻绳与导轨平行且对ab的拉力为水平方向，重力加速度g取10m/s2，ab处于静止状态．已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6.求：

(1)ab受到的安培力大小；

(2)重物重力G的取值范围．

答案(1)10N(2)6N≤G≤10N

解析(1)由闭合电路欧姆定律可得，通过ab的电流

I＝eq\f(E,R＋R0＋r)＝1A，

ab受到的安培力F＝BIL＝10N

(2)ab受力如图所示，最大静摩擦力

Ffmax＝μ(mg－Fcos53°)＝2N

由平衡条件得，当最大静摩擦力方向向右时

FTmin＝Fsin53°－Ffmax＝6N

当最大静摩擦力方向向左时

FTmax＝Fsin53°＋Ffmax＝10N

由于重物受力平衡，故FT＝G

则重物重力的取值范围为6N≤G≤10N.

一、磁场叠加问题的解题思路

(1)确定磁场场源，如通电导线．

(2)定位空间中需要求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向．如图所示为M、N在c点产生的磁场BM、BN.

(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的B为合磁场．

二、安培力作用下的平衡和加速问题

解题思路：

(1)选定研究对象．

(2)受力分析时，变立体图为平面图，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，安培力的方向F安⊥B、F安⊥I.如图所示：

（建议用时：30分钟）

一、单选题

1．(2022·山东济南市高三月考)如图所示，将一根同种材料，粗细均匀的导体围成半径为R的闭合导体线圈，固定在垂直线圈平面、磁感应强度为B的匀强磁场中．C、D两点将线圈分为上、下两部分，且C、D两点间上方部分的线圈所对应的圆心角为120°.现将大小为I的恒定电流自C、D两点间通入，则线圈C、D两点间上、下两部分导线受到的总安培力的大小为()

A.eq\r(3)BIR B.eq\r(2)BIR

C．BIR D．0

答案A

解析由几何关系可知，C、D两点间的距离L＝Rsin60°×2＝eq\r(3)R，由等效思想可知，导体线圈受到的总安培力的大小F安＝BIL＝eq\r(3)BIR，故选A.

2．如图所示，直角三角形abc，∠a＝60°，ad＝dc，b、c两点在同一水平线上，垂直纸面的直导线置于b、c两点，通有大小相等、方向向里的恒定电流，d点的磁感应强度大小为B0.若把置于c点的直导线的电流反向，大小保持不变，则变化后d点的磁感应强度()

A．大小为eq\f(\r(3),3)B0，方向水平向左

B．大小为B0，方向水平向右

C．大小为eq\r(3)B0，方向竖直向下

D．大小为2B0，方向竖直向下

答案C

解析如图所示

由几何关系知θ＝60°，设每根导线在d点产生的磁感应强度大小为B，根据平行四边形定则有B0＝2Bcosθ＝2B×eq\f(1,2)＝B，若把置于c点的直导线的电流反向，根据几何知识可得α＝30°，d点合磁感应强度大小为B′＝2Bcosα＝eq\r(3)B0，方向竖直向下，C正确．

3．在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置．如图所示，已知一根金属长直管线平行于水平地面，为探测其具体位置，首先给金属管