回歸教材重難點(diǎn)08 磁場(chǎng)及帶電體在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)-2022年高考物理三輪沖刺過(guò)關(guān)（解析版）

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回歸教材重難點(diǎn)08磁場(chǎng)及帶電體在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

本部分內(nèi)容是高考命題的重點(diǎn)，尤其是安培力的計(jì)算、電流周?chē)拇艌?chǎng)、洛侖茲力的計(jì)算、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)以及臨界、多解問(wèn)題。

在復(fù)習(xí)備考時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：⑴加強(qiáng)對(duì)磁場(chǎng)性質(zhì)、安培力、洛侖茲力、帶電粒子在磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)等基本概念和規(guī)律的復(fù)習(xí)和訓(xùn)練；⑵磁場(chǎng)問(wèn)題涉及的模型多以空間立體形式出現(xiàn)，加強(qiáng)立體空間圖形的轉(zhuǎn)化能力訓(xùn)練，不僅要熟悉常見(jiàn)的磁場(chǎng)的磁感線立體分布圖，也要熟悉它們的平面分布情況，還要善于將有關(guān)安培力的三維立體空間問(wèn)題轉(zhuǎn)化為二維平面問(wèn)題；⑶作圖是解決磁場(chǎng)問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)之一，加強(qiáng)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的作圖訓(xùn)練，培養(yǎng)數(shù)形結(jié)合能力，運(yùn)用動(dòng)態(tài)放縮圓、定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)圓、圓平移、圓對(duì)稱等幾何知識(shí)解決帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)及臨界、多解問(wèn)題；⑷關(guān)注科技前沿，了解該部分知識(shí)在科技、生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用，理論聯(lián)系實(shí)際，提高考生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決綜合問(wèn)題的能力。

知識(shí)點(diǎn)一磁場(chǎng)的描述

一、磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度

1．磁場(chǎng)

(1)基本性質(zhì)：磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有磁力的作用．

(2)方向：小磁針的N極所受磁場(chǎng)力的方向．

2．磁感應(yīng)強(qiáng)度

(1)物理意義：描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向．

(2)定義式：B＝

eq\f(F,IL)

(通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng))．

(3)方向：小磁針靜止時(shí)N極的指向．

(4)單位：特斯拉，符號(hào)T.

二、磁感線及特點(diǎn)

1．磁感線

在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致．

2．磁感線的特點(diǎn)

(1)磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向．

(2)磁感線的疏密定性地表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，在磁感線較密的地方磁場(chǎng)較強(qiáng)；在磁感線較疏的地方磁場(chǎng)較弱．

(3)磁感線是閉合曲線，沒(méi)有起點(diǎn)和終點(diǎn)．在磁體外部，從N極指向S極；在磁體內(nèi)部，由S極指向N極．

(4)同一磁場(chǎng)的磁感線不中斷、不相交、不相切．

(5)磁感線是假想的曲線，客觀上不存在．

3．電流周?chē)拇艌?chǎng)

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

知識(shí)點(diǎn)二磁場(chǎng)對(duì)電流的作用

一、安培力的大小和方向

1．安培力的大小

(1)磁場(chǎng)和電流垂直時(shí)，F(xiàn)＝BIL.

(2)磁場(chǎng)和電流平行時(shí)：F＝0.

2．安培力的方向

(1)用左手定則判定：伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向．

(2)安培力的方向特點(diǎn)：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B和I決定的平面．(注意：B和I可以有任意夾角)

(3)F＝BIL中的L為導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度．如彎曲通電導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L等于連接兩端點(diǎn)的直線的長(zhǎng)度，相應(yīng)的電流方向沿兩端點(diǎn)連線由始端流向末端，如圖所示．

3．安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判定

⑴．判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁場(chǎng)分布情況，然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況，進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向．

⑵．在應(yīng)用左手定則判定安培力方向時(shí)，磁感線方向不一定垂直于電流方向，但安培力方向一定與磁場(chǎng)方向和電流方向垂直，即大拇指一定要垂直于磁場(chǎng)方向和電流方向決定的平面．

4．解決安培力作用下的力學(xué)問(wèn)題的思路：

(1)選定研究對(duì)象；

(2)變?nèi)S為二維，畫(huà)出平面受力分析圖，判斷安培力的方向時(shí)切忌跟著感覺(jué)走，一定要用左手定則來(lái)判斷，注意F安⊥B、F安⊥I；

(3)根據(jù)力的平衡條件或牛頓第二定律列方程求解．

知識(shí)點(diǎn)三磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用

㈠、洛倫茲力

1．定義：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受的力．

2．大小

(1)v∥B時(shí)，F(xiàn)＝0.

(2)v⊥B時(shí)，F(xiàn)＝qvB.

(3)v與B夾角為θ時(shí)，F(xiàn)＝qvBsin_θ.

3．方向

(1)判定方法：應(yīng)用左手定則，注意四指應(yīng)指向正電荷運(yùn)動(dòng)方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向．

(2)方向特點(diǎn)：F⊥B，F(xiàn)⊥v.即F垂直于B、v決定的平面．(注意B和v可以有任意夾角)．

由于F始終垂直于v的方向，故洛倫茲力永不做功．

㈡、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1．若v∥B，帶電粒子以入射速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)．

2．若v⊥B，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)，以入射速度v做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．

3．基本公式

(1)向心力公式：qvB＝m

eq\f(v2,r)

.

(2)軌道半徑公式：r＝

eq\f(mv,Bq)

.

(3)周期公式：T＝

eq\f(2πr,v)

＝

eq\f(2πm,qB)

；f＝

eq\f(1,T)

＝

eq\f(Bq,2πm)

；ω＝

eq\f(2π,T)

＝2πf＝

eq\f(Bq,m)

.

特別提示：T的大小與軌道半徑r和運(yùn)行速率v無(wú)關(guān)，只與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和粒子的比荷

eq\f(q,m)

有關(guān)．

㈢.求解粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的步驟：

(1)畫(huà)軌跡：即確定圓心，畫(huà)出運(yùn)動(dòng)軌跡．

(2)找聯(lián)系：軌跡半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)速度的聯(lián)系，偏轉(zhuǎn)角度與圓心角、運(yùn)動(dòng)時(shí)間的聯(lián)系，在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與周期的聯(lián)系．

(3)用規(guī)律：即牛頓運(yùn)動(dòng)定律和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，特別是周期公式、半徑公式．

知識(shí)點(diǎn)四帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界和極值問(wèn)題

1.帶電粒子進(jìn)入有界磁場(chǎng)區(qū)域，一般存在臨界問(wèn)題(或邊界問(wèn)題)以及極值問(wèn)題．解決這類問(wèn)題的方法思路如下：

(1)直接分析、討論臨界狀態(tài)，找出臨界條件，從而通過(guò)臨界條件求出臨界值．

(2)以定理、定律為依據(jù)，首先求出所研究問(wèn)題的一般規(guī)律和一般解的形式，然后再分析、討論臨界條件下的特殊規(guī)律和特殊解．

2.帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，一般涉及臨界和邊界問(wèn)題，臨界值、邊界值常與極值問(wèn)題相關(guān)聯(lián)．因此，臨界狀態(tài)、邊界狀態(tài)的確定以及所需滿足的條件是解決問(wèn)題的關(guān)鍵．常遇到的臨界和極值條件有：

(1)帶電體在磁場(chǎng)中，離開(kāi)一個(gè)面的臨界狀態(tài)是對(duì)這個(gè)面的壓力為零．

(2)射出或不射出磁場(chǎng)的臨界狀態(tài)是帶電體運(yùn)動(dòng)的軌跡與磁場(chǎng)邊界相切，對(duì)應(yīng)粒子速度的臨界值．

(3)運(yùn)動(dòng)時(shí)間極值的分析

①周期相同的粒子，當(dāng)速率相同時(shí)，軌跡(弦長(zhǎng))越長(zhǎng)，圓心角越大，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)．

②周期相同的粒子，當(dāng)速率不同時(shí)，圓心角越大，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)．

1.（2021·浙江·高考真題）如圖所示是通有恒定電流的環(huán)形線圈和螺線管的磁感線分布圖。若通電螺線管是密繞的，下列說(shuō)法正確的是（）

A．電流越大，內(nèi)部的磁場(chǎng)越接近勻強(qiáng)磁場(chǎng)

B．螺線管越長(zhǎng)，內(nèi)部的磁場(chǎng)越接近勻強(qiáng)磁場(chǎng)

C．螺線管直徑越大，內(nèi)部的磁場(chǎng)越接近勻強(qiáng)磁場(chǎng)

D．磁感線畫(huà)得越密，內(nèi)部的磁場(chǎng)越接近勻強(qiáng)磁場(chǎng)

【答案】B

【解析】

根據(jù)螺線管內(nèi)部的磁感線分布可知，在螺線管的內(nèi)部，越接近于中心位置，磁感線分布越均勻，越接近兩端，磁感線越不均勻，可知螺線管越長(zhǎng)，內(nèi)部的磁場(chǎng)越接近勻強(qiáng)磁場(chǎng)。

故選B。

2．（2021·海南·高考真題）如圖，在平面直角坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)，存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。大量質(zhì)量為m、電量為q的相同粒子從y軸上的點(diǎn)，以相同的速率在紙面內(nèi)沿不同方向先后射入磁場(chǎng)，設(shè)入射速度方向與y軸正方向的夾角為。當(dāng)時(shí)，粒子垂直x軸離開(kāi)磁場(chǎng)。不計(jì)粒子的重力。則（）

A．粒子一定帶正電

B．當(dāng)時(shí)，粒子也垂直x軸離開(kāi)磁場(chǎng)

C．粒子入射速率為

D．粒子離開(kāi)磁場(chǎng)的位置到O點(diǎn)的最大距離為

【答案】ACD

【解析】

A．根據(jù)題意可知粒子垂直軸離開(kāi)磁場(chǎng)，根據(jù)左手定則可知粒子帶正電，A正確；

BC．當(dāng)時(shí)，粒子垂直軸離開(kāi)磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖

粒子運(yùn)動(dòng)的半徑為

洛倫茲力提供向心力

解得粒子入射速率

若，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖

根據(jù)幾何關(guān)系可知粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)與軸不垂直，B錯(cuò)誤，C正確；

D．粒子離開(kāi)磁場(chǎng)距離點(diǎn)距離最遠(yuǎn)時(shí)，粒子在磁場(chǎng)中的軌跡為半圓，如圖

根據(jù)幾何關(guān)系可知

解得

D正確。

故選ACD。

3．（2021·浙江·高考真題）如圖所示，有兩根用超導(dǎo)材料制成的長(zhǎng)直平行細(xì)導(dǎo)線a、b，分別通以和流向相同的電流，兩導(dǎo)線構(gòu)成的平面內(nèi)有一點(diǎn)p，到兩導(dǎo)線的距離相等。下列說(shuō)法正確的是（）

A．兩導(dǎo)線受到的安培力

B．導(dǎo)線所受的安培力可以用計(jì)算

C．移走導(dǎo)線b前后，p點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向改變

D．在離兩導(dǎo)線所在的平面有一定距離的有限空間內(nèi)，不存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的位置

【答案】BCD

【解析】

A．兩導(dǎo)線受到的安培力是相互作用力，大小相等，故A錯(cuò)誤；

B．導(dǎo)線所受的安培力可以用計(jì)算，因?yàn)榇艌?chǎng)與導(dǎo)線垂直，故B正確；

C．移走導(dǎo)線b前，b的電流較大，則p點(diǎn)磁場(chǎng)方向與b產(chǎn)生磁場(chǎng)方向同向，向里，移走后，p點(diǎn)磁場(chǎng)方向與a產(chǎn)生磁場(chǎng)方向相同，向外，故C正確；

D．在離兩導(dǎo)線所在的平面有一定距離的有限空間內(nèi)，兩導(dǎo)線在任意點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)均不在同一條直線上，故不存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的位置。故D正確。

故選BCD。

4．（2021·廣東·高考真題）截面為正方形的絕緣彈性長(zhǎng)管中心有一固定長(zhǎng)直導(dǎo)線，長(zhǎng)管外表面固定著對(duì)稱分布的四根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線，若中心直導(dǎo)線通入電流，四根平行直導(dǎo)線均通入電流，，電流方向如圖所示，下列截面圖中可能正確表示通電后長(zhǎng)管發(fā)生形變的是（）

A． B．

C． D．

【答案】C

【解析】

因，則可不考慮四個(gè)邊上的直導(dǎo)線之間的相互作用；根據(jù)兩通電直導(dǎo)線間的安培力作用滿足“同向電流相互吸引，異向電流相互排斥”，則正方形左右兩側(cè)的直導(dǎo)線要受到吸引的安培力，形成凹形，正方形上下兩邊的直導(dǎo)線要受到排斥的安培力，形成凸形，故變形后的形狀如圖C。

故選C。

5．（2021·廣東高三模擬）如圖所示，匝數(shù)為N、半徑為r1的圓形線圈內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)在半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直于線圈平面。通過(guò)該線圈的磁通量為（）

A． B． C． D．

【答案】B

【解析】由于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直于線圈平面，所以，通過(guò)該線圈平面的磁通量為，

公式中的面積為磁場(chǎng)穿過(guò)的有效面積，即，ACD錯(cuò)誤，B正確。故選B。

6．（2021·湖南婁底市高三零模）如圖所示，為菱形，與為對(duì)角線，長(zhǎng)是長(zhǎng)的兩倍，O為對(duì)角線的交點(diǎn)，長(zhǎng)直導(dǎo)線M過(guò)的中點(diǎn)垂直于菱形平面，長(zhǎng)直導(dǎo)線N過(guò)中點(diǎn)也垂直于菱形平面，M、N中通有方向相反、大小相等的定電流，則（）

A．a(chǎn)、c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同

B．b、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反

C．a(chǎn)點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度比O點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大

D．b點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度比O點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大

【答案】A

【解析】根據(jù)磁場(chǎng)的疊加可知。a、c兩點(diǎn)的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，b、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大于a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。在M、N連線的垂直平分線上，O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大。故選A。

7．（2021·山東高三模擬）如圖所示為地球周?chē)艌?chǎng)的分布情況，從上往下看地球在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）

A．若此磁場(chǎng)是因?yàn)榈厍虮砻鎺щ娦纬傻?，則地球表面應(yīng)帶正電

B．帶電宇宙粒子在接近地球過(guò)程中受磁場(chǎng)力作用，且磁場(chǎng)力對(duì)其做功改變其速度

C．若有一帶電的宇宙粒子在赤道附近自東向西射向地球，在地球附近向地面偏轉(zhuǎn)，則此粒子帶負(fù)電

D．在南、北極附近帶電宇宙粒子有較大概率接近地面

【答案】D

【解析】A．若此磁場(chǎng)是因?yàn)榈厍虮砻鎺щ娦纬傻模砂才喽▌t可知地球表面應(yīng)帶負(fù)電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B．洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．由左手定則知帶電宇宙粒子在赤道附近自東向西射向地球時(shí)，在地球附近向地面偏轉(zhuǎn)的粒子應(yīng)帶正電，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．赤道附近的粒子無(wú)論速度方向如何，都會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在南北極附近，帶電宇宙粒子射向地球的速度方向和磁感線幾乎平行，因此其可以接近地面，選項(xiàng)D正確。故選D。

8．（2021·遼寧遼陽(yáng)市高三一模）如圖所示，兩圓弧中的電流大小相等，電流在圓心處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與其半徑成反比，直線電流在其延長(zhǎng)線上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則關(guān)于圖中兩點(diǎn)（分別為各圓的圓心）的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小關(guān)系和a處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，下列說(shuō)法正確的是（）

A．垂直紙面向外 B．垂直紙面向外

C．垂直紙面向里 D．垂直紙面向里

【答案】A

【解析】圓弧中的電流在圓心處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與其半徑成反比，可知其產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，而直線電流在其延長(zhǎng)線上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，所以a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，通過(guò)右手定則可判斷合磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外；b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，通過(guò)右手螺旋定則可判斷合磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，所以，故選A。

9．（2021·北京豐臺(tái)區(qū)高三一模）兩條平行的通電直導(dǎo)線AB、CD通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，電流方向如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（）

A．兩根導(dǎo)線之間將相互排斥

B．I2在I1位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外

C．AB受到的力是由I2的磁場(chǎng)施加的

D．若I1>I2，則AB受到的力大于CD受到的力

【答案】C

【解析】A．由于兩導(dǎo)線中的電流是沿同一方向的，電流I1在其右側(cè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)是垂直紙面向外的，再根據(jù)左手定則可知，I2受到的安培力向左，同理可得I1受到的安培力向右，故兩根導(dǎo)線之間將相互吸引，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．根據(jù)右手定則可知，I2在I1位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．AB受到的力是由I2的磁場(chǎng)施加的，選項(xiàng)C正確；D．由于力的作用是相互的，故AB受到的力一定等于CD受到的力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C。

10．（2021·浙江紹興市高三二模）如圖所示，在架子上吊著一根絕緣導(dǎo)線，右側(cè)導(dǎo)線下部某處裝有一個(gè)鉛墜，使導(dǎo)線保持豎直狀態(tài)，下端連接著一個(gè)鋁箔刷子，刷子下方放置一張鋁箔，調(diào)整刷子的高度使之下端剛好與鋁箔接觸。將左側(cè)導(dǎo)線接到電源的正極上，電源的負(fù)極連接鋁箔，用可移動(dòng)的夾子水平地夾住一根強(qiáng)磁鐵，右端N極正對(duì)右側(cè)導(dǎo)線，接通電源，發(fā)現(xiàn)右側(cè)導(dǎo)線在擺動(dòng)。下列判斷正確的是（）

A．右側(cè)導(dǎo)線開(kāi)始時(shí)垂直紙面向里擺動(dòng)

B．右側(cè)導(dǎo)線在擺動(dòng)過(guò)程中一直受到安培力作用

C．右側(cè)導(dǎo)線在整個(gè)擺動(dòng)過(guò)程中安培力對(duì)其做正功

D．同時(shí)改變電流方向及磁鐵的磁極方向，右側(cè)導(dǎo)線開(kāi)始擺動(dòng)方向與原來(lái)相同

【答案】D

【解析】A．根據(jù)左手定則可判斷得，右側(cè)導(dǎo)線開(kāi)始時(shí)，受到垂直紙面向外的安培力作用，所以導(dǎo)線垂直紙面向外擺動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B．右側(cè)導(dǎo)線在擺動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)鋁箔刷子與下端鋁箔分開(kāi)時(shí)，導(dǎo)線中無(wú)電流通過(guò)，不受安培力作用，故B錯(cuò)誤；C．右側(cè)導(dǎo)線在整個(gè)擺動(dòng)過(guò)程中安培力的方向既有與導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向相同的情況，也有與導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向相反的情況，所以安培力對(duì)導(dǎo)線有做正功，也有做負(fù)功，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)左手定則可判斷得，同時(shí)改變電流方向及磁鐵的磁極方向，右側(cè)導(dǎo)線所受安培力方向不變，所以開(kāi)始擺動(dòng)方向與原來(lái)相同，故D正確。故選D。

11．（2021·山東臨沂市高三一模）如圖所示，在垂直紙面的方向上有三根長(zhǎng)直導(dǎo)線，其橫截面位于正方形的三個(gè)頂點(diǎn)b、c、d上，導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如圖所示，一帶負(fù)電的粒子從正方形的中心O點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動(dòng)，它所受洛倫茲力的方向是（）

A．沿O到a方向 B．沿O到c方向

C．沿O到d方向 D．沿O到b方向

【答案】A

【解析】

由安培定則可判斷b、c、d三根導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)如圖所示，由磁場(chǎng)的疊加性原理可知它們的合磁場(chǎng)方向水平向左，再由左手定則可判斷負(fù)電的粒子所受洛倫茲力方向沿O到a方向。故選A。

12．（2021·北京門(mén)頭溝區(qū)高三一模）永磁體之間的相互作用與電荷之間的相互作用相似，人們將電荷的相關(guān)概念引入磁現(xiàn)象的研究之中。認(rèn)為磁棒的兩極存在兩種磁荷，N極帶正磁荷，S極帶負(fù)磁荷。“磁荷”觀點(diǎn)認(rèn)為磁荷可以激發(fā)磁場(chǎng)，描述磁場(chǎng)的基本物理量定義為磁場(chǎng)強(qiáng)度H。類比電場(chǎng)強(qiáng)度的定義方法，用正磁荷在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)力F和其磁荷Q的比值表示磁場(chǎng)強(qiáng)度H，方向與該處正磁荷受力方向一致。用圖裝置，可以測(cè)量通電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)和“磁荷”間的作用力。假設(shè)圖中N極的磁荷，線圈不通電時(shí)，測(cè)力計(jì)示數(shù)為。（）

A．當(dāng)線圈中通順時(shí)針?lè)较颍ǜ┮暎╇娏鲿r(shí)，測(cè)力計(jì)示數(shù)小于

B．磁鐵N極所處位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度大小

C．通電后測(cè)力計(jì)示數(shù)改變量為F，則磁鐵N極所處位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度大小

D．如果將一根較短磁鐵掛在測(cè)力計(jì)上，并使磁鐵完全放入線圈中，則通電后測(cè)力計(jì)的示數(shù)變小

【答案】C

【解析】A.當(dāng)線圈中通順時(shí)針（俯視）電流時(shí)，根據(jù)安培定則可以判斷磁鐵N極所處位置的磁場(chǎng)方向?yàn)樨Q直向下。由題意可知磁鐵所受磁場(chǎng)力豎直向下，所以測(cè)力計(jì)示數(shù)將大于F0，故A錯(cuò)誤；B．F0是磁鐵所受重力，并不是N極正磁荷所受的磁場(chǎng)力，故B錯(cuò)誤；C．通電后測(cè)力計(jì)示數(shù)改變量即為磁鐵N極所受的磁場(chǎng)力大小，由題意可知磁鐵N極所處位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度大小為，故C正確；D．如果將一根較短磁鐵掛在測(cè)力計(jì)上，并使磁鐵完全放入線圈中，則通電后磁鐵上正、負(fù)磁