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第1講　磁場(chǎng)、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用
核心素養(yǎng) 重要考點(diǎn)
物理觀念 （1）理解磁場(chǎng)、磁感線、磁感應(yīng)強(qiáng)度；（2）掌握安培力和洛倫茲力的特點(diǎn) 1.磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線；通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場(chǎng)的方向
2.安培力、安培力的方向；洛倫茲力、洛倫茲力的方向
3.勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力、洛倫茲力公式
4.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
5.質(zhì)譜儀和回旋加速器
科學(xué)思維 （1）科學(xué)推理：推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期公式，分析帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；（2）模型建構(gòu)：磁感線、勻強(qiáng)磁場(chǎng)、帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)
科學(xué)探究 探究影響磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和安培力大小的有關(guān)因素
科學(xué)態(tài)度
與責(zé)任 認(rèn)識(shí)到電磁技術(shù)應(yīng)用對(duì)人類生活的影響，能理解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的關(guān)系
一、磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度
1.磁場(chǎng)的基本性質(zhì).
磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有　　　的作用.
2.磁感應(yīng)強(qiáng)度.
（1）物理意義：描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和　　　.
（2）定義式：B=　　　（通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)）.
（3）方向：小磁針靜止時(shí)　　　　　　　.
（4）單位：特斯拉，符號(hào)為T.
磁力
方向
3.勻強(qiáng)磁場(chǎng).
（1）定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等、方向　　　　　　的磁場(chǎng)稱為勻強(qiáng)磁場(chǎng).
（2）特點(diǎn)：磁感線是疏密程度相同、方向相同的　　　　直線.
4.地磁場(chǎng).
（1）地磁的N極在地理　 　　附近，地磁的S極在
地理　　　 附近，磁感線分布如圖所示.
（2）在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度　　　　，且方向水平　　　　　.
處處相同
平行
南極　
北極　
相等　
向北
5.磁場(chǎng)的疊加.
磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，計(jì)算時(shí)與力的計(jì)算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進(jìn)行合成與分解.
二、磁感線和電流周圍的磁場(chǎng)
1.磁感線的特點(diǎn).
（1）磁感線上某點(diǎn)的　　　方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向.
（2）磁感線的疏密程度定性地表示磁場(chǎng)的　　　，在磁感線較密的地方磁場(chǎng)　　　；在磁感線較疏的地方磁場(chǎng)　　　.
①磁感線是閉合曲線，沒(méi)有起點(diǎn)和終點(diǎn)，在磁體外部，從　　　　指向　　　　；在磁體內(nèi)部，由　　　　指向　　　　.
②同一磁場(chǎng)的磁感線不中斷、不　　　　、不相切.
③磁感線是假想的曲線，客觀上并不存在.
2.電流周圍的磁場(chǎng)（見(jiàn)考點(diǎn)1）.
切線
強(qiáng)弱　
較強(qiáng)　
較弱　
N極　
S極　　
S極　　
N極　
相交　　
三、安培力的大小和方向
1.大小：若I∥B，F(xiàn)=　　；若I⊥B，F(xiàn)=　　.
2.方向：總垂直于　　　　所決定的平面，即一定垂直于B和I，但B與I不一定垂直.可以用左手定則來(lái)判定，即伸開(kāi)左手，使大拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直　　　　　　，使伸開(kāi)的四指指向　　　　的方向，那么　　　　所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力方向.
3.兩平行通電導(dǎo)線間的作用.
同向電流相互　　　，反向電流相互　　　.
0
BIL
B、I
手心
電流　
大拇指
吸引
　排斥
穿過(guò)
（1）B的大小和方向由磁場(chǎng)本身決定，與該處放不放通電導(dǎo)線無(wú)關(guān)，在定義式中一定要強(qiáng)調(diào)通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng).
（2）安培力方向一定垂直電流與磁場(chǎng)方向決定的平面，即同時(shí)有FA⊥I，F(xiàn)A⊥B.而磁場(chǎng)與電流的方向可以不垂直
（3）將通電導(dǎo)線放入磁場(chǎng)中，若不受安培力，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零.
1.［安培力的大小和方向］利用如圖所示裝置探究勻強(qiáng)磁場(chǎng)中影響通電導(dǎo)線受力的因素，導(dǎo)線垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向放置.先保持導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度L不變，改變電流I的大小，然后保持電流I不變，改變導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度L，得到導(dǎo)線受到的力F分別與I和L的關(guān)系圖像，則正確的是 （　　）
A
B
D
C
B
【解析】根據(jù)F=BIL，可知先保持導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度L不變，改變電流I的大小，則F-I圖像是過(guò)原點(diǎn)的直線，圖像B正確，圖像A錯(cuò)誤；若保持電流I不變，改變導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度L，則F-L是過(guò)原點(diǎn)的直線，則C、D均錯(cuò)誤.
2.［磁場(chǎng)的疊加、安培定則］如圖，兩根平行通電長(zhǎng)直導(dǎo)線固定，左邊導(dǎo)線中通有垂直紙面向外、大小為I1的恒定電流，兩導(dǎo)線連線（水平）的中點(diǎn)處，一可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針靜止時(shí)N極方向平行于紙面向下.忽略地磁場(chǎng)的影響.關(guān)于右邊導(dǎo)線中的電流I2，下列判斷正確的是 （　　）
A.I2B.I2>I1，方向垂直紙面向外
C.I2D.I2>I1，方向垂直紙面向里
B
【解析】小磁針靜止時(shí)N極方向平行于紙面向下，說(shuō)明該處的磁場(chǎng)方向向下，因I1在該處形成的磁場(chǎng)方向向上，則I2在該處形成的磁場(chǎng)方向向下，且大于I1在該處形成的磁場(chǎng)，由安培定則可知I2方向垂直紙面向外且I2>I1，故選B.
C
【解析】因bc段與磁場(chǎng)方向平行，則不受安培力；ab段與磁場(chǎng)方向垂直，則受安培力為Fab=BI·2l=2BIl，則該導(dǎo)線受到的安培力為2BIl，C正確.
考點(diǎn)1　磁場(chǎng)的理解及安培定則　［基礎(chǔ)考點(diǎn)］
1.電流周圍的磁場(chǎng)
磁場(chǎng)
類型 直線電流
的磁場(chǎng) 通電螺線
管的磁場(chǎng) 環(huán)形電流
的磁場(chǎng)
特點(diǎn) 無(wú)磁極、非勻強(qiáng)且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)越弱 與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似，管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且磁場(chǎng)最強(qiáng)，管外為非勻強(qiáng)磁場(chǎng) 環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)越弱
安培
定則

立體
圖

橫截
面圖

2.磁場(chǎng)的疊加
磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，計(jì)算時(shí)與力的計(jì)算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進(jìn)行合成與分解.
例1　（2024年江門模擬）如圖所示，兩條通有同向電流的平行無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)線L1、L2，其中M、N點(diǎn)連線與兩導(dǎo)線垂直.M點(diǎn)到兩導(dǎo)線的距離相等，M、N兩點(diǎn)關(guān)于L2對(duì)稱，忽略其他磁場(chǎng)的影響，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)M點(diǎn)的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，則下列說(shuō)法正確的是 （　　）
A.N點(diǎn)的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外
B.導(dǎo)線L1中的電流大于導(dǎo)線L2中的電流
C.M點(diǎn)的磁場(chǎng)與N點(diǎn)的磁場(chǎng)相同
D.M點(diǎn)的磁場(chǎng)比N點(diǎn)的磁場(chǎng)弱
D　
【解析】由安培定則可知，兩導(dǎo)線中電流的磁場(chǎng)在N點(diǎn)的方向均垂直紙面向里，所以N點(diǎn)的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，A錯(cuò)誤；同理，可知導(dǎo)線L1中的電流磁場(chǎng)在M點(diǎn)方向垂直紙面向里，導(dǎo)線L2中的電流磁場(chǎng)在M點(diǎn)方向垂直紙面向外，依題意，M點(diǎn)的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，則導(dǎo)線L1中的電流小于導(dǎo)線L2中的電流，B錯(cuò)誤；由前面選項(xiàng)分析可知，M點(diǎn)的磁場(chǎng)與N點(diǎn)的磁場(chǎng)相反，C錯(cuò)誤；依題意，M、N兩點(diǎn)關(guān)于L2對(duì)稱，則導(dǎo)線L2中電流磁場(chǎng)在M、N兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，導(dǎo)線L1中的電流磁場(chǎng)在M、N兩點(diǎn)均垂直紙面向里，可知，M點(diǎn)的磁場(chǎng)為兩電流磁場(chǎng)相減，N點(diǎn)的磁場(chǎng)為兩電流磁場(chǎng)相加，所以M點(diǎn)的磁場(chǎng)比N點(diǎn)的磁場(chǎng)弱，D正確.
1.兩根足夠長(zhǎng)直導(dǎo)線均折成直角，按圖示方式放置在同一平面內(nèi)，EO與O'Q在一條直線上，PO'與OF在一條直線上，兩導(dǎo)線相互絕緣，通有相等的電流I，電流方向如圖所示.若一根無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線通過(guò)電流I時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在距離導(dǎo)線d處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則圖中與導(dǎo)線距離均為d的M、N兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為 （　　）
A.B、0 B.0、2B
C.2B、2B D.B、B
B　
【解析】?jī)芍苯菍?dǎo)線可以等效為如圖所示的兩直導(dǎo)線，由安培定則可知，兩直導(dǎo)線分別在M處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶锖痛怪奔埫嫦蛲猓蔒處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零；兩直導(dǎo)線在N處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向均垂直紙面向里，故M處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B；綜上分析B正確.
D　
考點(diǎn)2　安培力的綜合應(yīng)用　［能力考點(diǎn)］
1.安培力計(jì)算公式F=BIL應(yīng)用時(shí)要滿足的條件
（1）B與L垂直.
（2）L是有效長(zhǎng)度，即垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的長(zhǎng)度（兩端點(diǎn)距離，如圖虛線為有效長(zhǎng)度）
2.安培力的綜合問(wèn)題
（1）安培力問(wèn)題常和閉合電路歐姆定律綜合應(yīng)用.
（2）安培力與重力、彈力、摩擦力等綜合分析，可以解決平衡問(wèn)題，也可以與牛頓第二定律相結(jié)合.
（3）安培力做功與路徑有關(guān)，不像重力、電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān).
①安培力做正功：將電源的能量傳遞給通電導(dǎo)線后轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的動(dòng)能或轉(zhuǎn)化為其他形式的能.
②安培力做負(fù)功：將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能后儲(chǔ)存起來(lái)或轉(zhuǎn)化為其他形式的能.
例2　（2023年海南卷）如圖所示，U形金屬桿上邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=15 cm，質(zhì)量為m=1×10-3 kg，下端插入導(dǎo)電液體中，導(dǎo)電液體連接電源，金屬桿所在空間有垂直紙面向里B=8×10-2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng).
（1）若插入導(dǎo)電液體部分深h=2.5 cm，閉合開(kāi)關(guān)后，金屬桿飛起后，其下端離液面高度H=10 cm，設(shè)桿中電流不變，求金屬桿離開(kāi)液面時(shí)速度大小和金屬桿中的電流大小.（g取10 m/s2）
（2）若金屬桿下端剛與導(dǎo)電液體接觸，改變電動(dòng)勢(shì)的大小，通電后金屬桿跳起高度H'=5 cm，通電時(shí)間t'=0.002 s，求通過(guò)金屬桿截面的電荷量.
（2）對(duì)金屬桿，通電時(shí)間t=0.002 s，
由動(dòng)量定理有（BI'L-mg）t=mv'-0，
由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v'2=2gH'，
通過(guò)金屬桿截面的電荷量q=I't，
聯(lián)立解得q=0.085 C.
1.（2024年福建卷）（多選）將半徑為r的銅導(dǎo)線半圓環(huán)AB用兩根不可伸長(zhǎng)的絕緣線a、b懸掛于天花板上.AB置于垂直紙面向外的大小為B的磁場(chǎng)中，現(xiàn)給導(dǎo)線通以自A到B大小為I的電流，則 （　　）
A.通電后兩線拉力變小
B.通電后兩線拉力變大
C.安培力為πBIr
D.安培力為2BIr
BD
【解析】根據(jù)左手定則可知，通電后半圓環(huán)AB受到豎直向下的安培力，根據(jù)平衡條件可知，通電后兩線拉力變大，A錯(cuò)誤，B正確；半圓環(huán)AB所受安培力的等效長(zhǎng)度為直徑AB，則安培力大小為F=BI·2r=2BIr，C錯(cuò)誤，D正確.
2.（2024年廣東廣雅中學(xué)模擬）（多選）“電磁炮”是利用電磁力對(duì)彈體加速的新型武器，具有速度快效率高等優(yōu)點(diǎn).如圖是“電磁炮”的原理結(jié)構(gòu)示意圖.光滑水平導(dǎo)軌電阻不計(jì)，寬為L(zhǎng).在導(dǎo)軌間有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.“電磁炮”彈體總質(zhì)量為m，其中彈體在軌道間的電阻為R.可控電源的內(nèi)阻為r，電源的電壓能自行調(diào)節(jié)，以保證“電磁炮”勻加速發(fā)射.在某次試驗(yàn)發(fā)射時(shí)，電源為加速?gòu)楏w提供的電流是I，不計(jì)空氣阻力.則 （　　）
ACD
通電導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向的判定
電流元法 把整段彎曲導(dǎo)線分為多段直線電流元，先用左手定則判斷每段電流元受力的方向，然后判斷整段導(dǎo)線所受合力的方向，從而確定導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向
特殊位
置法 通電導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)到某個(gè)便于分析的特殊位置時(shí)，判斷其所受安培力的方向，從而確定其運(yùn)動(dòng)方向
等效法 環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個(gè)環(huán)形電流，反過(guò)來(lái)等效也成立，等效后再確定相互作用情況
結(jié)論法 兩平行直線電流在相互作用過(guò)程中，無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，同向電流互相吸引，異向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢(shì)
轉(zhuǎn)換研究
對(duì)象法 定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的問(wèn)題，可先分析電流在磁體磁場(chǎng)中所受的安培力，再由牛頓第三定律確定磁體所受電流磁場(chǎng)的作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向
例3　如圖所示，一直導(dǎo)線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方，如果直導(dǎo)線可以自由地運(yùn)動(dòng)且通以方向?yàn)閍到b的電流，則導(dǎo)線ab受到安培力作用后的運(yùn)動(dòng)情況為 （　　）
A.從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管
B.從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管
C.從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管
D.從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管
D　
【解析】先由安培定則判斷通電螺線管的南、北兩極，找出導(dǎo)線左、右兩端磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，并用左手定則判斷這兩端受到的安培力的方向，如圖甲所示.可以判斷導(dǎo)線受到安培力作用后從上向下看逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng).再分析此時(shí)導(dǎo)線位置的磁場(chǎng)方向，再次用左手定則判斷導(dǎo)線受到安培力的方向，如圖乙所示，導(dǎo)線還要靠近螺線管，D正確，A、B、C錯(cuò)誤.
甲
乙
變式1　（多選）如圖所示是“巴羅輪”的示意圖，下邊緣浸入水銀槽中的鋁盤置于蹄形磁鐵的磁場(chǎng)中，可繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)軸、水銀槽分別與電源的正負(fù)極相連時(shí)，鋁盤開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是 （　　）
A.鋁盤繞順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)
B.只改變磁場(chǎng)方向，鋁盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變
C.只改變電流方向，鋁盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變
D.同時(shí)改變磁場(chǎng)方向與電流方向，鋁盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變
BCD
變式2　如圖所示，一通電金屬環(huán)固定在絕緣的水平面上，在其左端放置一可繞中點(diǎn)O自由轉(zhuǎn)動(dòng)且可在水平方向自由移動(dòng)的豎直金屬棒，中點(diǎn)O與金屬環(huán)在同一水平面內(nèi)，當(dāng)在金屬環(huán)和金屬棒中通有圖中所示方向的電流時(shí)，則下列說(shuō)法正確的是 （　　）
A.金屬棒始終靜止不動(dòng)
B.金屬棒的上半部分向紙面外轉(zhuǎn)，下半
部分向紙面里轉(zhuǎn)，同時(shí)靠近金屬環(huán)
C.金屬棒的上半部分向紙面里轉(zhuǎn)，下半部分向紙面外轉(zhuǎn)，同時(shí)靠近金屬環(huán)
D.金屬棒的上半部分向紙面里轉(zhuǎn)，下半部分向紙面外轉(zhuǎn)，同時(shí)遠(yuǎn)離金屬環(huán)
B　
【解析】由通電金屬環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)特點(diǎn)可知，其在金屬棒的上半部分產(chǎn)生有水平向左的磁場(chǎng)分量，由左手定則可判斷金屬棒上半部分受到方向垂直紙面向外的安培力，故向紙面外轉(zhuǎn)；同理可判斷金屬棒的下半部分向紙面里轉(zhuǎn).當(dāng)金屬棒轉(zhuǎn)至水平面時(shí)，由同向電流相吸，反向電流相斥，可知，金屬棒在靠近金屬環(huán)，故B正確.
知識(shí)鞏固練
1.如圖（俯視圖），在豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一根長(zhǎng)0.4 m的金屬棒ABC從中點(diǎn)B處折成60°角靜置于光滑水平面上，當(dāng)給棒通以由A到C、大小為5 A的電流時(shí)，該棒所受安培力為 （　　）
A.方向水平向右，大小為4.0 N
B.方向水平向左，大小為4.0 N
C.方向水平向右，大小為2.0 N
D.方向水平向左，大小為2.0 N
（本欄目對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P417~418）
D
【解析】金屬棒的有效長(zhǎng)度為AC，根據(jù)幾何知識(shí)得L=0.2 m，根據(jù)安培力公式得F=BIL=2×5×0.2=2 N，根據(jù)左手定則可判定安培力水平向左，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確.
A
3.（多選）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放入一條通電短導(dǎo)線，并將它固定.然后改變導(dǎo)線中通入的電流，畫(huà)出該導(dǎo)線所受安培力的大小F與通過(guò)導(dǎo)線電流I的關(guān)系圖像，其中圖A為曲線.M、N各代表一組F、I的數(shù)據(jù).則在下列四幅圖中，你認(rèn)為可能正確的是 （　　）
A
B
C
D
BD
【解析】在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，通電導(dǎo)線受到的安培力為F=BILsin θ，當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，安培力為0.當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向不平行時(shí)，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，安培力與電流大小成正比，F(xiàn)-I圖像為過(guò)原點(diǎn)的直線.故B、D正確.
4.（2024年梅州模擬）（多選）為了降低潛艇噪音，科學(xué)家設(shè)想用電磁推進(jìn)器替代螺旋槳.裝置的截面圖如圖所示，電磁推進(jìn)器用絕緣材料制成直海水管道，馬鞍形超導(dǎo)線圈形成如圖所示的磁場(chǎng)，正、負(fù)電極與直流電源相連后在海水中形成電流.關(guān)于該電磁推進(jìn)器的說(shuō)法正確的是 （　　）
A.圖示中海水受到的磁場(chǎng)力方向垂直紙面向里
B.潛艇要想加速，可以通過(guò)增大電源電壓的方
式實(shí)現(xiàn)
C.由于使用超導(dǎo)線圈，所以海水中不會(huì)產(chǎn)生焦耳熱
D.同等情況下此推進(jìn)裝置在純凈的淡水湖中推進(jìn)效果比在海水中好
AB
5.（2024年佛山一模）如圖甲為一款網(wǎng)紅魔術(shù)玩具——磁力“永動(dòng)機(jī)”，小鋼球放入漏斗后從中間小洞落入下面的弧形金屬軌道，然后從軌道另一端拋出再次回到漏斗，由此循環(huán)往復(fù)形成“永動(dòng)”的效果.其原理如圖乙所示，金屬軌道與底座內(nèi)隱藏的電源相連，軌道下方藏有永磁鐵.當(dāng)如圖乙永磁鐵N極朝上放置，小鋼球逆時(shí)針“永動(dòng)”時(shí)，下列分析正確的是 （　　）
A.小球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中機(jī)械能守恒
B.該磁力“永動(dòng)機(jī)”的物理原理是電磁感應(yīng)
C.軌道a應(yīng)接電源的正極，軌道b應(yīng)接電源的負(fù)極
D.電源如何接都不影響“永動(dòng)”的效果
C
【解析】小球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中有磁場(chǎng)力做功，機(jī)械能不守恒，A錯(cuò)誤；該磁力“永動(dòng)機(jī)”的物理原理是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的作用，B錯(cuò)誤；小鋼球逆時(shí)針“永動(dòng)”時(shí)，應(yīng)受向左的安培力，根據(jù)左手定則可知通過(guò)小球電流的方向從軌道a到軌道b，所以軌道a應(yīng)接電源的正極，軌道b應(yīng)接電源的負(fù)極，C正確；電源反接后改變安培力的方向，影響“永動(dòng)”，D錯(cuò)誤.
D
7.（多選）如圖所示，兩平行導(dǎo)軌ab，cd豎直放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向上，將一根金屬棒PQ放在導(dǎo)軌上使其水平且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸.現(xiàn)在金屬棒PQ中通以變化的電流I，同時(shí)釋放金屬棒PQ使其運(yùn)動(dòng).已知電流I隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為I=kt（k為常數(shù)，k>0），金屬棒與導(dǎo)軌間存在摩擦.則下面關(guān)于棒的速度v、加速度a隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖像中，可能正確的有 （　　）
A　　　 B　　 　 C　 　　　D
AD　
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9.（2024年重慶卷）小明設(shè)計(jì)了如圖所示的方案，探究金屬桿在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況，質(zhì)量分別為2m、m的金屬桿P、Q用兩根不可伸長(zhǎng)的導(dǎo)線相連，形成閉合回路，兩根導(dǎo)線的間距和P、Q的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，僅在Q的運(yùn)動(dòng)區(qū)
域存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向水平向左的勻強(qiáng)磁場(chǎng).Q在垂直于磁場(chǎng)方向的豎直面內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)，P、Q始終保持水平，不計(jì)空氣阻力、摩擦和導(dǎo)線質(zhì)量，忽略回路電流產(chǎn)生的磁場(chǎng).重力加速度為g，當(dāng)P勻速下降時(shí)，求：
（1）P所受單根導(dǎo)線拉力的大小；
解：（1）由P勻速下降可知，P處于平衡狀態(tài)，所受合力為0，設(shè)導(dǎo)線的拉力大小為T，對(duì)P有2T=2mg.
解得T=mg.
（2）Q中電流的大小.

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