資源簡介

(共34張PPT)
第一章　磁場對電流的作用
綜合微評（一）A
一、單項選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分.在每小題給出的四個選項中， 只有一項是符合題目要求的.
　
A B
　
C
C D
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解析：圖A中直導線與磁場平行，不受安培力，選項A錯誤；根據左手定則可知，圖B 中直導線所受安培力方向垂直紙面向外，選項B錯誤；根據左手定則可知，圖C中直 導線所受安培力方向豎直向上，選項C正確；根據左手定則可知，圖D中直導線所受 安培力方向豎直向下，選項D錯誤.
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A. 與ab邊平行，豎直向上
B. 與ab邊垂直，指向左邊
C. 與ab邊平行，豎直向下
D. 與ab邊垂直，指向右邊
解析：由安培定則可得：導線a、b的電流在c處的合磁場方向豎直向下.再由左手定則 可得：安培力的方向是與ab邊垂直，指向左邊.故選B.
B
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A. 無論小球帶何種電荷，小球仍會落在a點
B. 無論小球帶何種電荷，小球下落時間都會延長
C. 若小球帶負電荷，小球會落在更遠的b點
D. 若小球帶正電荷，小球會落在更遠的b點
解析：地磁場在赤道上空水平由南向北，從南向北觀察，如果小球帶正電荷，則洛倫 茲力斜向右上方，該洛倫茲力在豎直向上的方向和水平向右的方向均有分力，因此， 小球落地時間會變長，水平位移會變大；同理，若小球帶負電，則小球落地時間會變 短，水平位移會變小，故D正確.
D
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A. a點的磁感應強度一定為零
B. b點的磁感應強度一定為零
C. ef導線受到的安培力方向向右
D. cd導線在a點產生的磁場方向垂直紙面向外
C
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解析：根據安培定則可知，通電導線cd在a點產生的磁場方向垂直紙面向里，通電導 線ef在a點產生的磁場方向垂直紙面向外，但a點離cd較近，故a點的磁場方向垂直紙 面向里，故a點的磁感應強度一定不為零，故A、D錯誤；根據安培定則可知，通電導 線ef和cd在b點產生的磁場方向相同，均為垂直紙面向外，所以b點的磁場方向向外， 故b點的磁感應強度一定不為零，故B錯誤；根據左手定則可判斷，電流方向相反的 兩根導線所受的安培力互相排斥，所以ef導線受到的安培力方向向右，故C正確.
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A. b、c中電流在a導線處產生的合磁場磁感應強度為0
B. b、c中電流在a導線處產生的合磁場磁感應強度大小為2B0
C. a導線受到的安培力大小為B0Il
C
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解析：導線a、b、c兩兩等距，截面構成等邊三角形，均通有電流I，b中的電流在a導 線位置處產生的磁場的磁感應強度大小為B0，導線a、c在其他導線位置處產生的磁場 的磁感應強度大小也為B0，b、c中電流在a導線處產生的磁場如圖所示，根據幾何關 系知，其夾角為120°，則合磁場的磁感應強度等于B0，方向豎直向上，則a導線受到 的安培力大小為F＝B0Il.
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A. v1＜v2，n1＞n2
B. v1＞v2，n1＞n2
C. v1＝v2，n1＜n2
D. v1＞v2，n1＝n2
B
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A. 若僅將區域Ⅰ中磁感應強度大小變為2B1，則t＞t0
B. 若僅將區域Ⅰ中電場強度大小變為2E，則t＞t0
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A. 經過最高點時，三個小球的速度相等
B. 經過最高點時，甲球的速度最小
C. 甲球的釋放位置比乙球的高
D. 運動過程中三個小球的機械能均保持不變
CD
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A. 三個速度的大小關系可能是v2＜v1＜v3
B. 三個速度的大小關系可能是v1＞v2＞v3
ACD
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A. 粒子一定帶正電
B. 若僅將板間距離變為原來的2倍，粒子運動軌跡偏向下極板
C. 若將磁感應強度和電場強度均變為原來的2倍，粒子仍將做勻 速直線運動
CD
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三、非選擇題：本題共5小題，共54分.
11. （8分）霍爾元件是一種基于霍爾效應的磁傳感器，用它可以檢測磁場及其 變化，廣泛應用于測量和自動控制等領域.在電動自行車中有多處用了霍爾傳感 器，最典型的是測速、調速轉把、斷電剎把以及電動車無刷電機和霍爾助力傳 感器等.實驗表明，銅以及大多數金屬的導電物質是帶負電荷的電子，但鋅中的 導電物質帶的是正電.
　　
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（1）霍爾元件的原理圖如圖所示，若制作霍爾元件的材料使用的是鋅，通入如 圖所示的電流后，N表面的電勢 （填“高于”“低于”或“等于”）M 表面的電勢.
　解析：（1）該霍爾元件中載流子帶正電，根據左手定則知，正電荷在洛倫茲力作用下偏向N表面，所以N表面的電勢高于M表面的電勢.
（2）霍爾元件能夠把磁學量 轉換為電學量 （填物理量的名 稱）.
　解析：（2）霍爾元件能夠把磁學量磁感應強度，轉換為電學量電壓.
高于　
磁感應強度　
電壓　
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12. （10分）圖中虛線框內存在一沿水平方向、且與紙面垂直的勻強磁場.現通過測 量通電導線在磁場中所受的安培力，來測量磁場的磁感應強度大小，并判定其方向. 所用部分器材已在圖中給出，其中D為位于紙面內的U形金屬框，其底邊水平，兩側 邊豎直且等長、E為直流電源、R為電阻箱、A為電流表、S為開關.此外還有細沙、天 平、米尺和若干輕質導線.
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（1）在圖中畫線連接成實驗電路圖.
答案：（1）見解析圖
解析：（1）如圖所示.
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②保持開關S斷開，在托盤內加入適量細沙，使D處于平衡狀態；然后用天平稱出細 沙質量m1.
④用米尺測量 .
重新
處于平衡狀態　
電流表的示數I　
此時細沙的質量m2
D的底邊長度L　
（2）完成下列主要實驗步驟中的填空：
①按圖接線.
解析：（2）③重新處于平衡狀態；讀出電流表的示數I；此時細沙的質量m2；④D的底邊長度L.
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（4）判定磁感應強度方向的方法是：若 ，磁感應強度方向垂直紙面向 外；反之，磁感應強度方向垂直紙面向里.

m2＞m1　
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13. （12分）如圖所示為質譜儀的工作原理圖，在容器A中存在若干種電荷量相同而 質量不同的帶電粒子，它們可從容器A下方的小孔S1飄入電勢差為U的加速電場（初 速度可忽略），然后經過S3沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為B的勻強磁場 中，最后打到照相底片D上.若這些粒子中有兩種電荷量均為q、質量分別為m1和m2的 粒子（m1＜m2），粒子重力忽略不計.
（1）分別求出這兩種粒子進入磁場時的速度v1、v2的大小；
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（2）求這兩種粒子打到照相底片上的位置間的距離.
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答案：0.5 N　0.2 m
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15. （12分）如圖所示，在y＞0區域存在著垂直xOy平面向外的勻強磁場，在第四象限的空間中存在著平行于xOy平面沿y軸正方向的勻強電場.一質量為m，帶電量為q的帶正電粒子從坐標原點以初速度v0射入磁場，方向與x軸負方向成60°角斜向上，然后經過M點進入電場，并從y軸負半軸的N點垂直y軸射出電場.已知M點坐標為（L，0），粒子所受的重力不計，求：
（1）勻強磁場的磁感應強度B的大小；
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解析：（1）作出粒子的運動軌跡如圖所示
設粒子在磁場中運動軌跡半徑為R，由幾何關系可得2Rsin 60°＝L
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（2）勻強電場的電場強度E的大小.
解析：（2）粒子從M點到N點過程為勻變速曲線運動，逆
推從N到M為類平拋運動
沿x軸方向有L＝v0tcos 60°
沿y軸方向v0sin 60°＝at
由牛頓第二定律得Eq＝ma
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15(共38張PPT)
第一章　磁場對電流的作用
綜合微評（一）B
A. 發現這個現象的科學家是法拉第
B. 該現象證明了利用磁場可以產生電流
C. 若導線中通有由北向南的電流，小磁針靜止時N極將指向東偏北方向
D. 若導線中通有由北向南的電流，小磁針靜止時S極將指向東偏北方向
C
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解析：通電導線使小磁針發生偏轉是電流的磁效應，這個現象是奧斯特發現的，A錯 誤；該現象證明電流周圍存在磁場，B錯誤；若導線中通有由北向南的電流，根據右 手螺旋定則可知，通電導線在下方產生的磁場方向向東，又因為地球周圍存在由地理 南極指向地理北極的地磁場，所以通電導線下方的磁場方向為東北，小磁針的靜止時 的指向為磁場方向，所以小磁針靜止時的指向為東偏北方向，C正確，D錯誤.
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C. B
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C. BIR D. nBIR
解析：由幾何關系可知圓線圈的有效長度為L＝R，故n匝線圈受到的安培力為F＝ nBIR，故選D.
D
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C. F
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A. 電子的運動軌跡為P→D→M→C→N→E→P
C. B1＝4B2
D. 電子在B2區域受到的磁場力始終不變
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A. 經過a點的為正電子，經過b點的為負電子
B. 經過b點的電子在磁場中的運動時間較長
C. 經過b點的電子在磁場中的運動速率較小
D. 經過a點的電子在磁場中受到的洛倫茲力較小
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A. 前表面的電勢比后表面的低
B. 前、后表面間的電壓U與a無關
C. 增大磁感應強度B，前、后表面間的電壓U增大
D. 將磁場方向變為與元件的上、下表面平行，U不變
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AB
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解析：若磁場豎直向上，則畫出從右側看逆著電流方向的側視圖，如圖甲所示：
金屬棒在重力mg、懸線拉力FT、安培力F三個力的作用下處于平衡狀態.
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若所加磁場的方向應平行于懸線向上，此時所加磁場的磁感應強度最小，則棒平衡時 所受的安培力有最小值.由于棒的重力恒定，懸線拉力的方向不變，由畫出的力的三 角形可知（如圖乙）
安培力的最小值為Fmin＝mgsin θ，
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A. 電場方向豎直向上
B. 電場方向豎直向下
C. 僅增大入射粒子的質量，粒子一定向下偏轉
D. 僅增大入射粒子的電量，粒子仍可能沿直線飛過此區域
BC
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解析：依題意，假設電場方向豎直向上，根據左手定則判斷知，帶負電的粒子受到的 洛倫茲力方向豎直向下，電場力方向也豎直向下，重力也豎直向下，則帶負電的粒子 將不可能沿直線飛出疊加場，所以可推知電場方向只能豎直向下，故A錯誤，B正 確；根據左手定則判斷知，帶正電的粒子受到的洛倫茲力豎直向上，電場力豎直向 下，粒子沿直線飛出疊加場區域，根據平衡條件有qvB＝Eq＋mg，同理，對帶負電的 粒子，判斷知粒子受到的洛倫茲力豎直向下，電場力豎直向上，粒子沿直線飛出疊加 場，根據平衡條件有Eq'＝q'v'B＋m'g，可知若僅增大入射粒子的質量，則兩粒子受到 的合力將不為零，且方向均變為向下，兩粒子一定向下偏轉；若僅增大入射粒子的電 量，上述等式均不再成立，即粒子受到的合力將不可能為零，則兩粒子不可能沿直線 飛過此區域，故C正確，D錯誤.故選BC.
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三、非選擇題：本題共5小題，共54分.
11. （8分）如圖所示為“探究磁場對通電導線的作用”的實驗裝置，某同學利用該 裝置來測定U形磁鐵N、S極之間磁場的平均磁感應強度.請根據下面的實驗操作按要 求填空.
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（1）在彈簧測力計下端掛一個匝數為n的足夠長的矩形線框，用刻度尺測出矩形線框 下短邊的長度L并將其完全置于U形磁鐵N、S極之間的磁場中，使線框平面與磁場方 向垂直，短邊保持水平.
（2）在電路未接通時，記錄線框靜止時彈簧測力計的讀數F0.
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解析：（3）根據（2）可知電路未接通時，線 框不受安培力.根據二力平衡可知彈簧測力計 的示數大小等于線框受到的重力.開關閉合 后，彈簧測力計的讀數大小等于重力與所受安 培力之和.即F安＝F－F0.
F－F0　
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12. （10分）磁體和電流之間、磁體和運動電荷之間、電流和電流之間都可通過磁場 而相互作用，此現象可通過以下實驗證明：
（1）如圖（a）所示，在重復奧斯特的電流磁效應實驗時，為使實驗方便效果明顯， 通電導線應 　 　.
A. 平行于南北方向，位于小磁針上方
B. 平行于東西方向，位于小磁針上方
C. 平行于東南方向，位于小磁針上方
D. 平行于西南方向，位于小磁針上方
A
解析：（1）無通電導線時小磁針S極向南，所以為使實驗方便效果明顯，導線應 平行于南北方向位于小磁針上方，B、C、D錯誤，A正確.
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（2）如圖（b）所示是電子射線管示意圖，接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方向 射出，在熒光屏上會看到一條亮線，要使熒光屏上的亮線向下（z軸負方向）偏轉， 在下列措施中可采用的是 　 　.（填選項字母）　　　　
A. 加一磁場，磁場方向沿z軸負方向
B. 加一磁場，磁場方向沿y軸正方向
C. 加一電場，電場方向沿z軸負方向
D. 加一電場，電場方向沿y軸正方向
B
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解析：（2）若加一沿z軸負方向的磁場，根據左手定則，洛倫茲力方向沿y軸負方向， 亮線向上偏轉，不符合題意，A錯誤；若加一沿y軸正方向的磁場，根據左手定則，洛 倫茲力方向沿z軸負方向，亮線向下偏轉，符合題意，B正確；若加一沿z軸負方向的 電場，電子帶負電，電場力方向沿z軸正方向，亮線向上偏轉，不符合題意，C錯誤； 若加一沿y軸正方向的電場，電子帶負電，電場力方向沿y軸負方向，亮線不偏轉，不 符合題意，D錯誤.故選B.
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吸
引　
排斥　
相等，理由見解析　
解析：（3）由安培定則和左手定則知，當通入的電流方向相同時，導線靠攏，說明兩導線相互吸引；當通入電流方向相反 時，導線遠離，說明兩導線相互排斥；若左側通電導線的電流大于右側導線的電流，即I1＞I2，由于兩導線間的安培力是相 互作用力，則大小相等.
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13. （12分）2022年10月，我國成功運行了世界首個“電磁撬”，它對噸級物體的最 高推進速度達到每小時1 030公里（286 m/s）.如圖為簡化后的“電磁撬”模型：兩根 平行長直金屬導軌沿水平方向固定，其間安放金屬滑塊，滑塊可沿導軌無摩擦滑行， 且始終與導軌保持良好接觸.電源提供的強大電流經導軌—滑塊—導軌流回電源，滑 塊被導軌中電流形成的磁場推動而加速.將滑塊所處位置的磁場簡化為方向垂直紙面 的勻強磁場，磁感應強度B＝5 T，若兩導軌間的距離L＝2 m，滑塊質量為1 000 kg， 設通電后滑塊開始做勻加速直線運動，其加速度大小為50 m/s2，求：
（1）滑塊勻加速過程中電源提供的電流大小；
答案：（1）5 000 A　
解析：（1）滑塊在兩導軌間做勻加速運動，根據牛頓第二定律有F安＝BIL＝ma，
解得I＝5 000 A.
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（2）滑塊沿軌道運動9 m時所受安培力的瞬時功率.
答案：（2）1.5×106 W
解析（2）根據速度位移關系有v2＝2ax，安培力的瞬時功率為P＝F安v，
解得P＝1.5×106 W.
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解析：（1）作出帶電粒子的運動軌跡如圖所示，根據幾何關系可得帶電粒子在磁場中運動的半徑為r＝2L　①，
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（2）帶電粒子穿過磁場所用的時間t.
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15. （12分）一束硼離子以不同的初速度，沿水平方向經過速度選擇器，從O點進入 方向垂直紙面向外的勻強偏轉磁場區域，分兩束垂直打在O點正下方的離子探測板上 P1和P2點，測得OP1∶OP2＝2∶3，如圖甲所示.速度選擇器中勻強電場的電場強度為 E，勻強磁場的磁感應強度為B1，偏轉磁場的磁感應強度為B2.若撤去探測板，在O點 右側的磁場區域中放置云霧室，離子運動軌跡如圖乙所示.設離子在云霧室中運動時 受到的阻力Ff＝kq，式中k為常數，q為離子的電荷量.不計離子重力.求：
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（1）硼離子從O點射出時的速度大小；
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（2）兩束硼離子的電荷量之比；
答案：（2）3∶2　
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（3）兩種硼離子在云霧室里運動的路程之比.
答案：（3）2∶3
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