高中物理第九章 第1讲 磁场及其对电流的作用
第1讲 磁场及其对电流的作用 课件
第九章
磁场 第1讲 磁场及其对电流的作用
2019高考一轮总复习 • 物理
微知识 1 磁场、磁感应强度 1.磁场 (1)基本特性:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。 (2)方向:小磁针的 N 极所受磁场力的方向。 2.磁感应强度 (1)物理意义:描述磁场的强弱和方向。
4.(安培力)将长为 L 的导线弯成六分之一圆弧,固定于垂直纸面向外、 大小为 B 的匀强磁场中,两端点 A、C 连线竖直,如图所示。若给导线通以 由 A 到 C、大小为 I 的恒定电流,则导线所受安培力的大小和方向是( )
A.ILB,水平向左 C.3IπLB,水平向右
B.ILB,水平向右 D.3IπLB,水平向左
【解题导思】 (1)通电直导Fra bibliotek a、b 在周围空间分别产生的磁场方向是怎样的? 答:通电直导线 a、b 在周围空间产生的磁场方向垂直于该点与 a 点或 b 点 连线 。
(2) 两 根直 导线 在空 间中 产生 的磁 场的 合成 量遵 循平 行四 边 形定 则 吗?
答:遵循平行四边形定则。
2019高考一轮总复习 • 物理
A.c 点的磁感应强度的值最小 B.b 点的磁感应强度的值最大 C.b、d 两点的磁感应强度相同 D.a、b 两点的磁感应强度相同
2019高考一轮总复习 • 物理
解析 由安培定则知,通电导线在圆周上产生的磁场的磁感线为顺时 针,大小恒定(设为 B′),通电导线的磁场与匀强磁场叠加,c 点合磁感应强 度大小为|B′-B|,其值最小,a 点的合磁感应强度大小为 B′+B,其值最 大,选项 A 正确,选项 B 错误;b、d 两点的合磁感应强度大小为 B2+B′2, 方向不同,选项 C、D 错误。
(统考版)2023版高考物理一轮复习 第九章 磁场 第1讲 磁场及其对电流的作用学生用书
第1讲磁场及其对电流的作用一、磁场、磁感应强度1.磁场(1)基本特性:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有________的作用.(2)方向:小磁针的________所受磁场力的方向.2.磁感应强度(1)物理意义:描述磁场的________和________.(2)大小:B=________(通电导线垂直于磁场放置).(3)方向:小磁针静止时________的指向.(4)单位:特斯拉(T).3.匀强磁场(1)定义:磁感应强度的大小________、方向________的磁场称为匀强磁场.(2)特点:疏密程度相同、方向相同的平行直线.二、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向1.磁感线及特点(1)磁感线:在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的____________的方向一致.(2)特点①磁感线上某点的________方向就是该点的磁场方向.②磁感线的________定性地表示磁场的强弱.③磁感线是________曲线,没有起点和终点.④磁感线是假想的曲线,客观上________.三、安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力1.安培力的大小F=ILB sin θ(其中θ为B与I之间的夹角)(1)磁场和电流垂直时:F=________.(2)磁场和电流平行时:F=________.2.安培力的方向左手定则判断:(1)伸出左手,让拇指与其余四指________,并且都在同一个平面内.(2)让磁感线从掌心进入,并使四指指向________方向.(3)________所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.,教材拓展1.[人教版选修3-1P94T1改编]下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力,其中正确的是( )2.[人教版选修3-1P90T1改编]把一小段通电直导线放入磁场中,导线受到安培力的作用.关于安培力的方向,下列说法中正确的是( )A.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直,但不一定跟电流方向垂直C.安培力的方向一定跟电流方向垂直,但不一定跟磁感应强度方向垂直D.安培力的方向一定跟电流方向垂直,也一定跟磁感应强度方向垂直3.[人教版选修3-1P90T3改编](多选)通电螺线管如图所示.A为螺线管外一点,B、C 两点在螺线管的垂直平分线上,则下列说法正确的是( )A.磁感线最密处为A处,最疏处为B处B.磁感线最密处为B处,最疏处为C处C.小磁针在B处和A处N极都指向左方D.小磁针在B处和C处N极都指向右方考点一安培定则的应用和磁场的叠加1.安培定则的应用:在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”.2.磁场的叠加:(1)磁感应强度是矢量,计算时与力的计算方法相同,遵守平行四边形定则,可以用正交分解法进行合成与分解.(2)两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的.3.磁场叠加问题的一般解题思路:(1)确定磁场场源,如通电导线.(2)定位空间中需求解磁场的磁感应强度的点,利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的磁感应强度.如图所示为M、N在c点产生的磁场的磁感应强度.(3)应用平行四边形定则进行合成,如图中的合磁感应强度.例1. [2021·全国甲卷,16]两足够长直导线均折成直角,按图示方式放置在同一平面内,EO与O′Q在一条直线上,PO′与OF在一条直线上,两导线相互绝缘,通有相等的电流I,电流方向如图所示.若一根无限长直导线通过电流I时,所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B,则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为( )A.B、0 B.0、2BC.2B、2B D.B、B跟进训练1.[2021·浙江1月,8]如图所示是通有恒定电流的环形线圈和螺线管的磁感线分布图.若通电螺线管是密绕的,下列说法正确的是( )A.电流越大,内部的磁场越接近匀强磁场B.螺线管越长,内部的磁场越接近匀强磁场C.螺线管直径越大,内部的磁场越接近匀强磁场D.磁感线画得越密,内部的磁场越接近匀强磁场2.[2022·山东泰安统考]已知通电的长直导线在周围空间某位置产生的磁感应强度大小与电流大小成正比,与该位置到长直导线的距离成反比.如图所示,现有通有电流大小相同的两根长直导线分别固定在正方体的两条棱dh和hg上,彼此绝缘,电流方向分别由d 流向h、由h流向g,则顶点e和a两处的磁感应强度大小之比为( )A.2∶√3 B.1∶√3C.2∶√2 D.1∶1考点二安培力及安培力作用下导体的平衡问题角度1安培力的分析与计算1.用公式F=BIL计算安培力大小时应注意(1)B与I垂直.(2)L是有效长度.①公式F=BIL中L指的是“有效长度”.当B与I垂直时,F最大,F=BIL;当B与I 平行时,F=0.②弯曲导线的有效长度L等于在垂直磁场平面内的投影两端点所连线段的长度(如图所示),相应的电流方向沿L由始端流向末端.③闭合线圈通电后,在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零.2.安培力方向的判断(1)判断方法:左手定则.(2)方向特点:F既垂直于B,也垂直于I,所以安培力方向一定垂直于B与I决定的平面.例2. [2021·浙江6月,15] (多选)如图所示,有两根用超导材料制成的长直平行细导线a、b,分别通以80 A和100 A流向相同的电流,两导线构成的平面内有一点p,到两导线的距离相等.下列说法正确的是( )A.两导线受到的安培力F b=1.25F aB.导线所受的安培力可以用F=ILB计算C.移走导线b前后,p点的磁感应强度方向改变角度2安培力作用下导体的平衡问题例3. 某兴趣小组制作了一个可以测量电流的仪器,其主要原理如图所示.有一金属棒PQ放在两金属导轨上,导轨间距L=0.5 m,处在同一水平面上,轨道置于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B=2 T.棒中点两侧分别固定有劲度系数k=100 N/m的相同弹簧.闭合开关S前,两弹簧为原长,P端的指针对准刻度尺的“0”处;闭合开关S后,金属棒PQ 向右移动,静止时指针对准刻度尺1.5 cm处.下列判断正确的是( )A .电源N 端为正极B .闭合开关S 后,电路中电流为1.5 AC .闭合开关S 后,电路中电流为3 AD .闭合开关S 后,将滑动变阻器的滑片向右移动,金属棒PQ 将继续向右移动[思维方法]解决安培力作用下平衡问题的两条主线(1)遵循平衡条件 基本解题思路如下:(2)遵循电磁学规律,受力分析时,要注意准确判断安培力的方向.跟进训练3.一个各边电阻相同、边长均为L 的正六边形金属框abcdef 放置在磁感应强度大小为B 、方向垂直金属框所在平面向外的匀强磁场中.若从a 、b 两端点通以如图所示方向的电流,电流大小为I ,则关于金属框abcdef 受到的安培力的判断正确的是( )A .大小为BIL ,方向垂直ab 边向左B .大小为BIL ,方向垂直ab 边向右C .大小为2BIL ,方向垂直ab 边向左D .大小为2BIL ,方向垂直ab 边向右4.[2022·河北保定调研]如图所示,空间有与竖直平面夹角为θ的匀强磁场,在磁场中用两根等长轻细金属丝将质量为m 的金属棒ab 悬挂在天花板的C 、D 两处,通电后导体棒静止时金属丝与磁场方向平行.已知磁场的磁感应强度大小为B ,接入电路的金属棒长度为l ,重力加速度为g ,以下关于导体棒中电流的方向和大小正确的是( )A .由b 到a ,mg tan θBlB .由a 到b ,mgBlC .由a 到b ,mg sin θBlD .由b 到a ,mg sin θBl考点三 安培力作用下导体运动趋势及运动情况的判断例 4. [2021·广东卷,5]截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线,长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线.若中心直导线通入电流I1,四根平行直导线均通入电流I 2,I 1≫I 2,电流方向如图所示.下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是( )命题分析跟进训练5.一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置,且两个线圈的圆心重合,如图所示.当两线圈中通以图示方向的电流时,从左向右看,线圈L1将( ) A.不动B.顺时针转动C.逆时针转动 D.在纸面内平动6.[2022·贵阳中学月考]如图所示,一平行于光滑斜面的轻弹簧一端固定于斜面上,一端拉住条形磁铁,条形磁铁处于静止状态,磁铁中垂面上放置一通电导线,导线中电流方向垂直纸面向里且缓慢增大,下列说法正确的是( )A.弹簧弹力逐渐变小B.弹簧弹力先减小后增大C.磁铁对斜面的压力逐渐变小D.磁铁对斜面的压力逐渐变大考点四与安培力相关的STSE问题素养提升情境1 磁式电流表(多选)实验室经常使用的电流表是磁电式电流表,这种电流表的构造如图甲所示,蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的.若线圈中通以如图乙所示的电流,则下列说法中正确的是( )A.在量程内指针转至任一角度,线圈平面都跟磁感线平行B.线圈转动时,螺旋弹簧被扭动,阻碍线圈转动C.当线圈在如图乙所示的位置时,b端受到的安培力方向向上D.当线圈在如图乙所示的位置时,安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动情境2 电子天平(多选)某电子天平原理如图甲所示,E形磁铁的两侧为N极,中心为S极,两极间的磁感应强度大小均为B,磁极宽度均为L,忽略边缘效应,一总电阻为R的均匀导线绕成的正方形线圈套于中心磁极,其骨架与秤盘连为一体,当质量为m的重物放在秤盘上时,弹簧被压缩,秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触),随后线圈两端C、D与外电路接通对线圈供电,使秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止,由此时对应的供电电流可确定重物的质量.为了确定该天平的性能,某同学把该天平与电压可调的直流电源(如图乙)相接,经测量发现,当质量为M的重物放在秤盘上时,直流电源输出电压为U即可使秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止,重力加速度为g.则下列说法正确的是( )A.当线圈两端C、D与外电路接通对线圈供电时,线圈的C端应与外电路中的H端相接,D端应与G端相接B.线圈的匝数为MgR2BLUC.当质量为2M的重物放在秤盘上时,直流电源输出电压为2UD.若增加线圈的匝数,则能增大电子天平能称量的最大质量情境3 “电磁炮”“电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器,具有速度快、效率高等优点.如图是“电磁炮”的原理结构示意图.光滑水平加速导轨电阻不计,轨道宽为L=0.2 m;在导轨间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=1×102 T;“电磁炮”弹体总质量m=0.2 kg,其中弹体在轨道间的电阻R=0.4 Ω;可控电源的内阻r=0.6 Ω,电源的电压能自行调节,以保证“电磁炮”匀加速发射;在某次试验发射时,电源为加速弹体提供的电流是I=4×103 A,不计空气阻力.求:(1)弹体所受安培力大小;(2)弹体从静止加速到4 km/s,轨道至少要多长?(3)弹体从静止加速到4 km/s过程中,该系统消耗的总能量.第九章磁场第1讲磁场及其对电流的作用必备知识·自主排查一、1.(1)磁场力(2)N极(3)N极2.(1)强弱方向(2)FIL3.(1)处处相等处处相同二、1.(1)磁感应强度(2)切线疏密闭合不存在三、1.(1)BIL(2)02.(1)垂直(2)电流(3)拇指教材拓展1.答案:C2.答案:D3.答案:BC关键能力·分层突破例1 解析:两直角导线可以等效为如图所示的两直导线,由安培定则可知,两直导线分别在M处的磁感应强度方向为垂直纸面向里、垂直纸面向外,故M处的磁感应强度为零;两直导线在N处的磁感应强度方向均垂直纸面向里,故N处的磁感应强度为2B,B正确.答案:B1.解析:根据螺线管内部的磁感线分布可知,在螺线管的内部,越接近中心位置,磁感线分布越均匀,越接近两端,磁感线越不均匀,可知螺线管越长,内部的磁场越接近匀强磁场.故B正确,A、C、D错误.答案:B2.解析:设正方体棱长为L ,其中一根长直导线的电流在e 点产生的磁感应强度为B 0,则e 点的磁感应强度大小为B e =√B 02+B 02=√2B0处于ℎg 边的长直导线到a 点的距离为√2L ,在a 点产生的磁感应强度大小为√2 2B 0;处于dh 边的长直导线到a 点的距离为L ,在a点产生的磁感应强度大小为B 0,所以a 点的磁感应强度大小为B a =√(√22B 0)2+B 02=√6 2B 0,B e ∶B a =2∶√3,A 项正确.答案:A例2 解析:两导线受到的安培力是相互作用力,大小相等,A 错误;导线所受的安培力可以用F =ILB 计算,因为磁场与导线垂直,B 正确;移走导线b 前,b 的电流较大,则p 点磁场方向与b 产生磁场方向同向,向里,移走b 后,p 点磁场方向与a 产生磁场方向相同,向外,C 正确;在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内,两导线在任意点产生的磁场均不在同一条直线上,故不存在磁感应强度为零的位置,D 正确.答案:BCD例3 解析:闭合开关S 后,金属棒PQ 向右移动,根据左手定则可知,电流方向为从P 到Q ,电源的M 端为正极,选项A 错误;静止时,则2k ·Δx =BIL ,解得I =2k Δx BL =3 A ,选项B 错误,C 正确;闭合开关S 后,将滑动变阻器的滑片向右移动,则电路中电阻增大,电流减小,金属棒PQ 所受安培力减小,将向左移动,故选项D 错误.答案:C3.解析:电流从a 点流入金属框后,可认为金属框的ab 与afedcb 部分并联,设ab 边的电阻为R ,则afedcb 部分的电阻为5R ,则通过ab 边的电流为5I 6,通过afedcb 部分的电流为I 6,可将afedcb 部分等效为长度为L 、方向与ab 相同的导线,根据左手定则可知,两部分所受安培力大小分别为5BIL 6、BIL 6,方向均垂直ab 边向左,故金属框受到的安培力为BIL ,方向垂直ab 边向左,选项A 正确,B 、C 、D 错误.答案:A4.解析:对导体棒进行受力分析,导体棒静止,则其受力如图所示.根据左手定则可知,导体棒中的电流方向为由a 到b ,根据平衡条件可知安培力的大小为:F =BIl =mg sin θ,所以感应电流的大小为:I =mg sin θBl ,故A 、B 、D 错误,C 正确.答案:C例4 解析:根据“同向电流相互吸引,异向电流相互排斥”的作用规律可知,左、右两导线与长管中心的长直导线相互吸引,上、下两导线与长管中心的长直导线相互排斥,C 正确.答案:C5.解析:方法一(电流元法) 把线圈L 1沿水平转动轴分成上下两部分,每一部分又可以看成由无数段直线电流元组成,电流元处在I 2产生的磁场中,根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向,由左手定则可得,上半部分电流元所受安培力均指向纸外,下半部分电流元所受安培力均指向纸内,因此从左向右看,线圈L 1将顺时针转动.方法二(等效法) 把线圈L 1等效为小磁针,该小磁针刚好处于环形电流I 2的中心,小磁针的N 极应指向该点环形电流I 2的磁场方向,由安培定则知I 2产生的磁场方向在其中心处竖直向上,而L 1等效成小磁针后,转动前,N 极指向纸内,因此小磁针的N 极应由指向纸内转为向上,所以从左向右看,线圈L 1将顺时针转动.方法三(结论法) 环形电流I 1、I 2之间不平行,则必有相对转动,直到两环形电流同向平行为止.据此可得,从左向右看,线圈L 1将顺时针转动.答案:B6.解析:本题考查安培力作用下的动态平衡问题.磁铁外部的磁感线从N 极出发回到S 极,则此时在导线处磁感线平行于斜面向下,如图所示,根据左手定则可以判断导线受到的安培力方向垂直斜面向上,因电流增大,所以安培力增大,安培力与斜面垂直,根据牛顿第三定律与受力平衡可知磁铁对斜面的压力逐渐变大,弹簧弹力不变,选项A 、B 、C 错误,D 正确.答案:D情境1 解析:指针在量程内线圈一定处于磁场之中,由于线圈与铁芯共轴,线圈平面总是与磁感线平行,故A 正确.电表的调零使得当指针处于“0”刻线时,螺旋弹簧处于自然状态,所以无论线圈向哪一方向转动都会使螺旋弹簧产生阻碍线圈转动的力,故B 正确.由左手定则知,b 端受到的安培力方向向下,a 端受到的安培力方向向上,安培力将使线圈沿顺时针方向转动,故C 错误,D 正确.答案:ABD情境2 解析:线圈两端C 、D 与外电路接通对线圈供电,使秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止,说明线圈受到的安培力向上,根据左手定则可知,电流应该从D 端流入线圈,故线圈的D 端应与外电路电源的正极(H 端)相接,C 端应与外电路中的G 端(负极)相接,故选项A 错误;设线圈的匝数为n ,外电路接通使秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止时根据平衡条件得:Mg =2nBIL ,其中I =U R ,联立上述两式得Mg =2nB U RL ,解得n =MgR 2BLU ,故选项B 正确;根据Mg =2nB U R L 知,当质量为2M 的重物放在秤盘上时,直流电源输出电压为2U ,选项C 正确;设线圈电阻的电阻率为ρ,导线的横截面积为S ,则R =ρ4nL S ,可得M=BUS 2ρg ,可见增加线圈的匝数,无法增大电子天平能称量的最大质量,故选项D 错误. 答案:BC情境3 解析:(1)由安培力公式F =IBL =8×104 Nmv2(2)方法一由动能定理Fx=12弹体从静止加速到4 km/s,代入数值得x=20 m 方法二由牛顿第二定律F=ma得加速度a=4×105 m/s2由v2−v02=2asv=4 km/s代入数值得x=20 m(3)根据F=ma,v=at知发射弹体用时t=mv=1×10-2 sF发射弹体过程产生的焦耳热Q=I2(R+r)t=1.6×105 J弹体的动能mv2=1.6×106 JE k=12系统消耗的总能量E=E k+Q=1.76×106 J答案:(1)8×104 N (2)20 m (3)1.76×106 J。
高考物理一轮复习第九章第1讲磁场及其对电流的作用课件高三全册物理课件
2021/12/9
第二十九页,共四十八页。
A.FN1<FN2,弹簧的伸长量减小 B.FN1=FN2,弹簧的伸长量减小 C.FN1>FN2,弹簧的伸长量增大 D.FN1>FN2,弹簧的伸长量减小
2021/12/9
第三十页,共四十八页。
解析:在题图中,由于条形磁铁的磁感线是从 N 极出发到 S 极,所以可画出磁铁在导线 A 处的一条磁感线,其方向是斜向左 下方的,如图所示,导线 A 中的电流垂直纸面向外时,由左手定 则可判断导线 A 必受斜向右下方的安培力 F,由牛顿第三定律可 知磁铁所受作用力 F′的方向是斜向左上方,所以磁铁对斜面的 压力减小,即 FN1>FN2.同时,F′有沿斜面向下的分力,使得弹 簧弹力增大,可知弹簧的伸长量增大,所以选项 C 正确.
磁场(cíchǎng)
第九章
2021/12/9
第一页,共四十八页。
第1讲 磁场(cíchǎng)及其对电流的作用
2021/12/9
第二页,共四十八页。
2021/12/9
第三页,共四十八页。
考点 1 安培定则的应用和磁场叠加
1.安培定则的应用:在运用安培定则判定直线电流和环形
电流及通电螺线管的磁场时应分清“因”和“果”.
向向上,由 B=krI知,电流 3I 在 b 点产生的磁感应强大,由磁场 叠加知,b 点的磁感应强度方向向下,故 a 点和 b 点的磁感应强 度方向相同,选项 A 错误;由磁场叠加知,a 点的磁感应强度大
小 Ba=k3LI+kLI =8LkI,b 点的磁感应强度大小 Bb=k23LI -kLI =2kLI , 22
2021/12/9
第六页,共四十八页。
A.a 点和 b 点的磁感应强度方向相反 B.a 点和 b 点的磁感应强度大小之比为 16 1 C.c 点和 b 点的磁感应强度方向相同 D.c 点和 b 点的磁感应强度大小之比为 8 1
高考物理课件 第九章 磁场 9.1 磁场及其对电流的作用课件
大拇指
四指
环形电流的磁场
四指
大拇指
4.磁场的叠加
磁感应强度是矢量,计算时利用平行四边形定则合成与分解.
5.常见的电流磁场分布 电流 立体图
直线 电流
通电 螺线
管 环形 电流
横截面图 纵截面图
6.磁感线的特点 (1)磁感线是为了形象地描述磁场而人为假设的曲线,并不是客 观存在于磁场中的真实曲线. (2)磁感线在磁体(螺线管)外部由 N 极到 S 极,内部由 S 极到 N 极,是闭合曲线. (3)磁感线的疏密表示磁场的强弱,磁感线较密的地方磁场较 强,磁感线较疏的地方磁场较弱. (4)磁感线上任何一点的切线方向,都跟该点的磁场(磁感应强 度)方向一致. (5)磁感线不能相交,也不能相切.
7.(2017·上海卷,11)如图,一导体棒 ab 静止在 U 形铁芯的两 臂之间.电键闭合后导体棒受到的安培力方向( )
A.向上 C.向左
B.向下 D.向右
解析:本题考查电流的磁效应、安培力及左手定则.根据图中 的电流方向,由安培定则知 U 形铁芯下端为 N 极,上端为 S 极, ab 中的电流方向由 a→b,由左手定则可知导体棒受到的安培力方 向向右.选项 D 正确.
答案:ABC
6.(2018·河北邯郸质检)如图所示,将直导线弯成半径为 R 的14 圆弧形状,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度
大小为 B.当在该导线中通以大小为 I 的电流时,该14圆弧形通电导
线受到的安培力大小为( )
A.0
B.BIR
πBIR C. 2BIR D. 2
解析:由 F=BIL=BI· 2R= 2BIR,所以 C 正确. 答案:C
多维练透 1.下列关于磁感应强度的说法正确的是( ) A.一小段通电导体放在磁场 A 处,受到的磁场力比 B 处的大, 说明 A 处的磁感应强度比 B 处的磁感应强度大
高考物理复习第9章磁场第1节磁场的描述磁场对电流的作用市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖PPT课件
1/61
一、磁场、磁感应强度 1.磁场 (1)基本性质:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷 有磁力 的作用. (2)方向:小磁针的 N 极所受磁场力的方向.
2/61
2.磁感应强度 (1)物理意义:描述磁场强弱和方向.
F (2)定义式:B=IL (通电导线垂直于磁场). (3)方向:小磁针静止时 N极 的指向. (4)单位: 特斯拉 ,符号 T.
3.磁场的叠加 磁感应强度是矢量,计算时与力的计算方法相同,利用平行 四边形定则或正交分解法进行合成与分解. ◆特别提醒:两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电 流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的.
22/61
1.指南针是我国古代四大发明之一.当指南针上方有一条水 平放置的通电导线时,其 N 极指向变为如图实线小磁针所示.则 对该导线电流的以下判断正确的是( )
(4)磁感线是真实存在的.(× ) (5)通电线圈可等效成条形磁铁,它周围的磁感线起始于线圈 一端,终止于线圈的另一端.(× ) (6)安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直,又跟电流方向垂 直.( √ )
12/61
2.(多选)指南针是我国古代四大发明之一.关于指南针,下 列说法正确的是( )
A.指南针可以仅具有一个磁极 B.指南针能够指向南北,说明地球具有磁场 C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰 D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线,导线通电 时指南针不偏转
2
30/61
4.(2017·湖北三市六校联考)如图甲所示,无限长导线均通以 恒定电流 I.直线部分和坐标轴接近重合,弯曲部分是以坐标原点 O 为圆心的相同半径的一段圆弧,已知直线部分在原点 O 处不形成 磁场,则图乙中 O 处磁感应强度和图甲中 O 处磁感应强度相同的 是( )
高考物理总复习 第九单元 磁场 课时1 磁场的描述及磁场对电流的作用(含解析)
课时1 磁场的描述及磁场对电流的作用1.磁场、磁感应强度(1)磁场①基本性质:对放入其中的磁体或运动电荷(电流)有力的作用,磁体、电流之间都是通过磁场发生相互作用的。
②方向:小磁针的N极所受磁场力的方向。
(2)磁感应强度①物理意义:表示磁场强弱和方向的物理量。
②定义式:B=。
单位:特斯拉,简称特,符号是T。
③方向:小磁针N极的受力方向。
2.磁感线(1)定义:在磁场中画一些曲线,使曲线上任意点的切线方向都跟这点的磁感应强度方向一致,这样的曲线叫作磁感线。
(2)磁感线的特点①磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。
②磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱,在磁感线较密的地方磁场较强;在磁感线较疏的地方磁场较弱。
③磁感线是闭合曲线,没有起点和终点。
在磁体外部,从N极指向S极;在磁体内部,由S极指向N极。
④磁场的磁感线不中断、不相交、不相切。
⑤磁感线是假想的曲线,客观上不存在。
1.(2019山东烟台二中质量调研)关于磁感应强度B,下列说法正确的是()。
A.根据磁感应强度的定义式B=可知,磁感应强度B与F成正比,与IL成反比B.一小段通电导线放在磁感应强度为零处,它所受的磁场力一定为零C.一小段通电导线在某处不受磁场力的作用,则该处的磁感应强度一定为零D.磁场中某处磁感应强度的方向,与通电导线在该处所受磁场力的方向相同答案B2.(2019河南商丘市第一高级中学模拟)磁场中某区域的磁感线如图所示,则()。
A.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大B.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小C.a、b两处的磁感应强度大小不等,B a<B bD.a、b两处的磁感应强度大小不等,B a>B b答案C3.几种常见磁场的特征(1)常见磁体磁场分布规律常见磁体磁场分布图磁场分布规律条形磁铁①磁体外部磁感线由N极到S极;②磁体内部磁感线由S极到N极;③越靠近磁体两端磁感线越密,磁感应强度越大蹄形磁铁①磁体外部磁感线由N极到S极;②磁体内部磁感线由S极到N极;③越靠近磁体两端磁感线越密,磁感应强度越大;④在平行两极所夹区域近似为匀强磁场地球①地磁场的N极在地理南极附近,S极在地理北极附近;②地磁场B的水平分量(B x)总是从地球南极指向地球北极,而竖直分量B y在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下;③在赤道平面上,距离表面高度相等的各点,磁感应强度相等,且方向水平向北(2)电流周围的磁场直线电流的磁场环形电流的磁场通电螺线管的磁场特点无磁极、非匀强,且距导线越远处磁场越弱环形电流的两侧是N极和S极,且离圆环中心越远,磁场越弱与条形磁铁的磁场相似,管内为匀强磁场且磁场最强,管外为非匀强磁场安培定则立体图横截面图3.(2018安徽安庆第二中学月考)一束电子流沿水平面自西向东运动,在电子流的正上方有一点P,由于电子运动产生的磁场在P点的方向为()。
20高考物理:第9章 第1讲 磁场及其对电流的作用
2019年4月27日
雨衣专享文档
2
考点内容 安培力、安 培力的方向
匀强磁场中 的安培力
要求 说明
要点解读
往往结合平衡问题、牛顿运动定律和电磁
Ⅰ
感应问题进行考查。
1.安培力的
计 算 只 限 1.安培力和安培力作用下的平衡或者运动问
于 电 流 与 题,近两年均有考查,以选择题或计算题
磁 感 应 强 形式出现。2.要求能够利用F=BIL计算安
2019年4月27日
雨衣专享文档
22
核心考点突破
2019年4月27日
雨衣专享文档
23
考点一 安培定则的应用和磁场的叠加
• 1.电流的磁场
直线电流的磁场 通电螺线管的磁场
环形电流的磁场
特点
无磁极,非匀强,距 两侧是 N 极和 S 极,与 两侧是 N 极和 S 极,圆
条形磁体的磁场类似, 环内侧,离导线越近,磁
______________所指的方向就弯曲是的四环指形导线轴线上磁感线的方向。
伸直的拇指 电流
2019年4月27日
雨衣专享文档
10
• 如图,分别表示通电直导线、环形电流、通电线圈周围的磁场,①
表示________的方向,②表示________的方向。
磁场
垂直
2019年4月27日
雨衣专享文档
11
知识点3 安培力的大小与方向
• ②将地磁场B沿地球表面,及垂直于地球表面两方向分解,得到磁 场的球南的B⊥极两垂指个直向分于地量地理B表∥上向,的上B⊥北。,级无,论在在北北半半球球B还⊥垂是直南于半地球表B∥指总向是下从,地在理南上半
2019年4月27日
雨衣专享文档
高三物理一轮复习第九章磁场第1讲磁场及其对电流的作用课件
(3)_____所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培 拇指
力的方向。 2.安培力的大小:F=_________(θ 为磁场方向与电流 方向的夹角) (1)当磁场与电流垂直时,F=____B。ILsinθ (2)当磁场与电流平行时,F=__。
BIL
0
【易错辨析】 (1)磁场是假想的,客观上不存在。 ( ) (2)磁场中的一小段通电导体在该处受力为零,此处B一定为零。 ( ) (3)由定义式B= 可知,电流强度I越大,导线L越长,某点的磁感应强度就越小。 ( ) (4)磁感线是真实存在的。 ( )
不相切
知识点2 安培定则
1.通电直导线:右手握住导线,让___________所指的方
向与电流方向一致,___________所指的方向就是磁感
线环绕的方向。
弯曲的四指
伸直的拇指
2.环形电流(或通电螺线管):让右手___________与环 形电流(或通电螺线管中电流)的方向一致,___________ 所指的方向就是环形导线(或通电螺线管)轴线上磁感 线的方向。
F IL
(5)通电线圈可等效成条形磁铁,它周围的磁感线起始于线圈一端,终止于线圈的另一端。 () (6)安培力的方向既跟磁感应×。磁场是磁体、电流周围存在的一种特殊物质,是客观存在的。 (2)×。当B∥I时,F=0,可见,通电导体受力为零,此处 的磁感应强度B不一定为零。 (3)×。公式B= 是磁感应强度的比值定义式,磁感应强度的大小由磁场自身决定,与 电流I和导线长度L无关。
(3)磁场既有强弱也有方向,磁场的强弱和方向可用磁感应强度来表示,也可用磁感线定 性地表示。
2.电流的磁场——安培定则:
直线电流的磁场 通电螺线管的磁场 环形电流的磁场
高考物理一轮复习9第1讲磁场及其对电流的作用课件
【情境辨析】 生活当中我们知道巨大的电磁铁可以吸引成吨的钢铁,而实验室的小磁铁只 能吸引几枚小铁钉,关于磁性强弱的描述我们高中物理有专门的物理量来描 述,关于这个物理量我们做以下判断:
(1)在电场当中描述电场强弱的物理量叫电场强度,用来描述磁场强弱的物理量
叫作磁场强度。( × )
(2)为了判断某一位置的磁场强弱我们可以在该位置单独放一个磁体来试探。
二、磁感线 通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 1.磁感线及其特点: (1)磁感线:在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的 _磁__感__应__强__度__的方向一致。 (2)特点: ①磁感线上某点的_切__线__方向就是该点的磁感应强度方向。 ②磁感线的_疏__密__定性地表示磁场的强弱。 ③磁感线是_闭__合__曲线,没有起点和终点。 ④磁感线是假想的曲线,客观上_不__存__在__。
休息时间到啦
同学们,下课休息十分钟。现在是休息时 间,你们休息一下眼睛,
看看远处,要保护好眼睛哦~站起来动一 动,久坐对身体不好哦~
2021/4/17
高考物理一轮复习9第1讲磁场及其对电流的作 用课件
14
结束语
同学们,你们要相信梦想是价值的源泉,相信成 功的信念比成功本身更重要,相信人生有挫折没 有失败,相信生命的质量来自决不妥协的信念,
复习课件
高考物理一轮复习9第1讲磁场及其对电流的作用课件
2021/4/17
高考物理一轮复习9第1讲磁场及其对电流的作用课件
1
第1讲 磁场及其对电 流的作用
【知识建构】 一、磁场、磁感应强度 1.磁场: (1)基本特性:磁场对处于其中的磁体、通电导体和运动电荷有_磁__场__力__的作用。 (2)方向:小磁针的_N_极__所受磁场力的方向。
专题九 第1讲 磁场 磁场对电流的作用
则可知在磁针所处的磁场方向沿OO′轴向左,由于磁针N 极指
向为磁场方向,所以应选C. 答案:C
6.如图 9-1-2 所示,a、b、c 三枚小磁针分别放在通电螺 线管的正上方、管内和右侧.当这些小磁针静止时,小磁针 N 极 的指向是( ) A.a、b、c 均向左 B.a、b、c 均向右
C.a 向左,b 向右,c 向右
磁场力 F 的方向相同
解析:根据磁感应强度的定义,A 正确;通电导线(电流 I )
与磁场平行时,磁场力为零,B 错误;C 中结论成立的前提是
通电导线(电流 I )必须与磁场垂直,C 错误;B 与F 方向一定垂 直,D 错误. 答案:A
3.(双选)关于磁感线,下列说法中正确的是(
)
A.磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致 B.磁感线是磁场中客观存在的、肉眼看不见的曲线
(2)特点:不仅与B、I、L有关,还与夹角θ有关;L是有效 长度,不一定是导线的实际长度.弯曲导线的有效长度 L 等于 两端点所连直线的长度,所以任意形状的闭合线圈的有效长度
L=0.
(3)安培力的方向:安培力的方向既与磁场方向垂直,又与
电流的方向垂直,即 F 总是垂直于 B 和 I 所在的平面,可以用 左手定则来判定.
N 闭合 (3)磁感线是永不相交的_____曲线:在磁体外部,从___极
S N 指向___极;在磁体内部,由___极指向___极. S (4)注意:熟记条形磁体、蹄形磁体、直线电流、环形电流、 通电螺线管的磁感线分布状况.
4.磁通量 (1)定义:设在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个面积
为S且与磁场方向垂直的平面,磁感应强度B与面积 S 的乘积,
(4)推论分析法:两电流相互平行时无转动趋势,方向相同
2025年高考物理总复习专题九磁场第1讲磁场、磁场对电流的作用
第1讲磁场、磁场对电流的作用知识巩固练1.(2023年佛山模拟)如图(俯视图),在竖直向下、磁感应强度大小为2 T的匀强磁场中,有一根长0.4 m的金属棒ABC从中点B处折成60°角静置于光滑水平面上,当给棒通以由A 到C、大小为5 A的电流时,该棒所受安培力为()A.方向水平向右,大小为4.0 NB.方向水平向左,大小为4.0 NC.方向水平向右,大小为2.0 ND.方向水平向左,大小为2.0 N【答案】D【解析】金属棒的有效长度为AC,根据几何知识得L=0.2 m,根据安培力公式得F=BIL=2×5×0.2=2 N,根据左手定则可判定安培力水平向左,故A、B、C错误,D正确.2.(2023年北京昌平二模)如图所示为电流天平,可以用来测量匀强磁场的磁感应强度.它的右臂挂有一个矩形线圈,匝数为N,底边长为L,下部悬在匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直.当线圈中通有电流I时,调节砝码使两臂达到平衡;然后使电流反向、大小不变,这时需要在左盘中增加质量为m的砝码,才能使两臂达到新的平衡.所测磁场的磁感强度B的大小为()A.mg2NIL B.2mgNILC.NIL2mgD.2NILmg【答案】A【解析】根据平衡条件有mg=2NBIL,解得B=mg2NIL,A正确.3.(2022年华师附中测试)(多选)在匀强磁场中放入一条通电短导线,并将它固定.然后改变导线中通入的电流,画出该导线所受安培力的大小F与通过导线电流I的关系图像,其中图A为曲线.M、N各代表一组F、I的数据.则在下列四幅图中,你认为可能正确的是()A BC D【答案】BD【解析】在匀强磁场中,通电导线受到的安培力为F=BIL sin θ,当电流方向与磁场方向平行时,安培力为0.当电流方向与磁场方向不平行时,在匀强磁场中,安培力与电流大小成正比,F-I图像为过原点的直线.故B、D正确.4.如图所示,水平导轨接有电源,导轨上固定有三根用同种材料制作的导体棒a、b、c,其中b最短,c为直径与b等长的半圆,导体的电阻与其长度成正比,导轨电阻不计.现将装置置于向下的匀强磁场中,接通电源后,三根导体棒中均有电流通过,则它们受到安培力的大小关系为() A.F a>F b=F c B.F a=F b>F cC.F a=F b=F cD.F a>F b>F c【答案】B【解析】导体棒a、b、c的有效长度相等,但c的电阻大于a、b,所以通过c 的电流小于a、b.由F=BIL,可知B正确,A、C、D错误.5.如图所示,在匀强磁场中,有一个正六边形线框.现给线框通电,正六边形线框中依次相邻的四条边受到的安培力的合力大小是F,则正六边形线框的每条边受到的安培力的大小为()F B.F C.√3F D.2FA.√33【答案】A【解析】根据左手定则,依次相邻的四条边中相对的两条边受的安培力等大反向合力为零,中间相邻的两条边受安培力方向夹角为60°,每边受安培力设为F1,则2F1cos F,A正确.30°=F,可得F1=√33综合提升练6.(2023年朝阳模拟)如图甲所示,在匀强磁场中,质量为m、长为L的导体棒用两根等长绝缘细线悬挂于同一水平线上的O、O'两点,两细线均与导体棒垂直.图乙中直角坐标系的x 轴与导体棒及OO'平行,z轴竖直向上.若导体棒中通以沿x轴正方向、大小为I的电流,导体棒静止时细线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度可能()A.沿x轴正方向,大小为mgILB.沿y轴正方向,大小为mgcos θILC.沿z轴正方向,大小为mgtan θILD.沿细线向下,大小为mgsin θIL【答案】D【解析】若磁感应强度沿x轴正方向,与电流方向同向,导体棒不受安培力.导体棒不可能在图示位置保持静止,A错误;若磁感应强度沿y轴正方向,由左手定则,导体棒受安培力竖直向上,导体棒不可能在图示位置保持静止,B错误;沿z轴正方向,由左手定则,导体棒受安培力水平向左,导体棒不可能在图示位置保持静止,C错误;沿细线向下,大小为mgsin θ,安培力大小F安=mg sin θ,方向与细线垂直斜向右上方.安培力与细线的拉力IL的合力恰好与重力平衡.且导体棒静止时细线与竖直方向夹角为θ,D正确.7.(多选)如图所示,两平行导轨ab,cd竖直放置在匀强磁场中,匀强磁场方向竖直向上,将一根金属棒PQ放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触.现在金属棒PQ中通以变化的电流I,同时释放金属棒PQ使其运动.已知电流I随时间t变化的关系式为I=kt(k为常数,k>0),金属棒与导轨间存在摩擦.则下面关于棒的速度v、加速度a随时间t变化的关系图像中,可能正确的有()A B C D,F f=μF N=μF安【答案】AD【解析】根据牛顿第二定律,得金属棒的加速度a=mg-F fm=μBIL=μBLkt,联立解得加速度a=g-μBLkt,与时间呈线性关系,且t=0时,a=g,故A正确,mB错误;因为开始加速度方向向下,与速度方向相同,做加速运动,加速度逐渐减小,即做加速度逐渐减小的加速运动,然后加速度方向向上且逐渐增大,做加速度逐渐增大的减速运动,故C错误,D正确.8.(2023年大同模拟)(多选)如图所示,正三角形的三个顶点a、b、c处,各有一条垂直于纸面的长直导线.a、c处导线的电流大小相等,方向垂直纸面向外,b处导线电流是a、c处导线电流的2倍,方向垂直纸面向里.已知长直导线在其周围某点产生磁场的磁感应强度与电流成正比、与该点到导线的距离成反比.关于b、c处导线所受的安培力,下列表述正确的是()A.方向相反B.方向夹角为60°C.大小的比值为√3D.大小的比值为2【答案】AD【解析】如图所示,结合几何关系知b、c处导线所受安培力方向均在平行纸面方向,方向相反,A正确,B错误;设导线长度为L,导线a在b处的磁感应强度大小为B,结合几何关系知b处磁感应强度为B合=√3B,b导线受安培力为F安=B合(2I)L=2√3BIL,c处磁感应强度为B'合=√3B,c导线受安培力为F'安=B'合IL=√3BIL,联立解得F 安F'安=2,C错误,D 正确.9.如图所示,在磁感应强度B=1 T,方向竖直向下的匀强磁场中,有一个与水平面成θ=37°角的导电滑轨,滑轨上放置一个可自由移动的金属杆ab.已知接在滑轨中的电源电动势E=12 V,内阻不计.ab杆长L=0.5 m,质量m=0.2 kg,杆与滑轨间的动摩擦因数μ=0.1,滑轨与ab 杆的电阻忽略不计.要使ab杆在滑轨上保持静止,求滑动变阻器R的阻值的变化范围(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,结果保留1位有效数字).解:分别画出ab杆在恰好不下滑和恰好不上滑这两种情况下的受力分析图,如图所示.甲乙当ab杆恰好不下滑时,如图甲所示.由平衡条件,得沿滑轨方向mg sin θ=μF N1+F安1cos θ,垂直滑轨方向F N1=mg cos θ+F安1sin θ,L,解得R1≈5 Ω.而F安1=B ER1当ab杆恰好不上滑时,如图乙所示.由平衡条件,得沿斜面方向mg sin θ+μF N2=F安2cos θ,垂直斜面方向F N2=mg cos θ+F安2sin θ,L,解得R2≈3 Ω.而F安2=B ER2要使ab杆保持静止,R的取值范围是3 Ω≤R≤5 Ω.。
2023年人教版高中物理复习第九章第1讲磁场及其对电流的作用
第九章磁场第1讲磁场及其对电流的作用1.能列举磁现象在生产生活中的应用。
了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。
关注与磁相关的现代技术发展。
2.通过实验,认识磁场。
了解磁感应强度,会用磁感线描述磁场。
体会物理模型在探索自然规律中的作用。
3.通过实验,认识安培力。
能判断安培力的方向,会计算安培力的大小。
了解安培力在生产生活中的应用。
物理观念:理解磁感应强度、磁感线、安培力等概念,掌握安培定则应用方法,建立磁场的物质观念。
科学思维:通过电场与磁场的类比,培养科学思维方法,掌握安培力的应用方法,运用力学观点、能量观点分析带电体在磁场中的运动,培养分析推理能力。
一、磁场、磁感应强度1.磁场的基本性质磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。
2.磁感应强度(1)物理意义:描述磁场的强弱和方向。
(2)定义式:B=FIL(通电导线垂直于磁场)。
(3)方向:小磁针静止时N极的指向。
(4)单位:特斯拉,符号为T。
3.匀强磁场(1)定义:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场。
(2)特点:磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线。
4.地磁场(1)地磁的N 极在地理南极附近,S极在地理北极附近,磁感线分布如图所示。
(2)在赤道平面上,距离地球表面高度相等的各点,磁感应强度相等,且方向水平向北。
命题·生活情境如图所示是我国最早的指南仪器——司南,静止时它的长柄指向南方,是由于地球表面有地磁场。
(1)地理南、北极与地磁场的北、南极一定重合吗?提示:不重合。
地磁场的南、北极在地理上的北极和南极附近,并不重合。
(2)地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行,对吗?提示:不对。
只有赤道附近上空磁场的方向才与地面平行。
二、磁感线和电流周围的磁场1.磁感线的特点(1)磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。
(2)磁感线的疏密程度定性地表示磁场的强弱,在磁感线较密的地方磁场较强;在磁感线较疏的地方磁场较弱。
第九章-第1讲 磁场及其对电流的作用
附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面.当线圈内通
以图示方向的电流后,线圈的运动情况是(答案:) A
A.线圈向左运动
B.线圈向右运动
C.从上往下看顺时针转动 D.从上往下看逆时针转动
等效法;结论法
微考场 提技能
1.在等边三角形的三个顶点 a、b、,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所
④磁感线是假想的曲线,不_相__交__、不_中___断_、不相切.
3.电流的磁场 ①奥斯特电流磁效应实验 奥斯特实验发现了电流的磁效应,即电流可以产生磁场,首次揭 示了电与磁的联系. ②几种电流周围的磁场分布
直线电流的磁 通电螺线管的
场
磁场
环形电流的磁场
特点
无磁极、非匀 强且距导线越 远处磁场越弱
子题微练
1.一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方,如
图所示,如果直导线可以自由地运动且通以方向为由 a 到 b
D 的电流,则导线 ab 受磁场力后的运动情况为(
)
A.从上向下看顺时针转动并靠近螺线管
B.从上向下看顺时针转动并远离螺线管
C.从上向下看逆时针转动并远离螺线管
D.从上向下看逆时针转动并靠近螺线管
2.直导线 ab 与线圈所在的平面垂直且隔有一小段距离,其中 直导线固定,线圈可自由运动,当通过如图所示的电流方向时
(同时通电),从左向右看,线圈将( C )
A.不动 B.顺时针转动,同时向右平移 C.顺时针转动,同时向左平移 D.逆时针转动,同时向右平移
1.电流元法 2.特殊位置法 3.结论法
〖典例〗.如图所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁 N 极
与条形磁铁的 环形电流的两侧
磁场相似,管内 是 N 极和 S 极且
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
(2)磁场的叠加:磁感应强度为矢量,合成与分解遵循平行四边 形定则。
【典例透析 1】(2012·大纲版全国卷)如图,两根相互平行的 长直导线过纸面上的M、N两点,且与纸面垂直,导线中通有大小 相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上,O为MN的中 点,c、d位于MN的中垂线上,且a、b、c、d到O点的距离均相等。 关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是( )
A.增大
C.减小
B.不变
D.不能确定
【解析】选A。通电后螺线管在A处的磁场方向水平向右,根据
左手定则可判断A受到的安培力向下,则可知绝缘线对导线A的
作用力增大,A正确。
【备选例题】
考查内容
安培力在现代生活中的应用
【典例透析】(2013·广州模拟)某专家
设计了一种新型电磁船,它不需螺旋桨
推进器,航行时平稳而无声,时速可 达160.9km。这种船的船体上安装 一组强大的超导线圈,在两侧船舷装上一对电池,导电的海水在 磁场力作用下即会推动船舶前进。如图所示是超导电磁船的简 化原理图,AB和CD是与电池相连的导体。磁场由超导线圈产生。 以下说法正确的是( )
(2)磁感应强度的大小与导线的位置有怎样的关系? 提示:离导线越近,磁感应强度越强。
平行四边形定则 (3)磁场的合成遵从_______________。
【解析】选C。根据安培定则,导线M、N中电流在O点处产生 的磁感应强度方向相同,都垂直MN连线向下,O点处的磁感应 强度不为零,选项A错误;由对称关系可知,a、b两点处的 磁感应强度大小相等,磁感应强度方向都垂直MN连线向下, 方向相同,选项B错误;c、d两点处的磁感应强度方向都
A.船体向左运动 B.船体向右运动 C.无法断定船体向哪个方向运动
D.在AB与CD之间的海水通电后所受安培力向右
【规范解答】选B。导电的海水的电流方向垂直AB方向从CD
流向AB,海水所受的安培力方向水平向左,故船体上的超导线
圈所受的反作用力向右,推动船体向右运动,B正确。
通电导体在安培力作用下运动情况的判断
(7)安培力一定不做功。(
分析:(1)磁场中某点磁感应强度的大小跟放在该点的试探电 流元无关,只由磁场本身决定,故(1)错。(2)磁场中某点磁感应
强度的方向,跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向垂直,
故(2)错。(3)套在条形磁铁上的线圈面积减小时,穿过它的磁
通量反而增大,故(3)错。(4)磁感线是为了更加形象地描述磁
A.O点处的磁感应强度为零 B.a、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相反 C.c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同 D.a、c两点处磁感应强度的方向不同
【解题探究】(1)根据安培定则对导线M和N产生的磁感线 方向进行判断: 顺时针 ①导线M:_______;
逆时针 ②导线N:_______。
平衡状态 【解题探究】(1)本题中金属棒处于_________。 (2)试画出金属棒ab的受力分析图。 提示:
【解析】(1)根据闭合电路欧姆定律得:
I=
(2)导体棒受到的安培力F安=BIL=0.30N。
E R0 + r
=1.5A。
(3)对导体棒受力分析如图,
将重力正交分解 F1=mgsin37°=0.24N F1<F安,根据平衡条件 mgsin37°+Ff=F安 解得Ff=0.06N 答案:(1)1.5A (2)0.30N (3)0.06N
强度为零。
答案:(1)大小相等,方向与MN连线垂直向上
(2)O点
【总结提升】磁场的叠加和安培定则应用的“三大注意”
(1)根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向。 (2)磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向。 (3)磁感应强度是矢量,多个通电导体产生的磁场叠加时,合磁 场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度的 矢量和。
导线A必受斜向右下方的安培力,由牛顿第三定律可知磁铁所受 作用力的方向是斜向左上方,所以磁铁对斜面的压力小, FN1>FN2。同时,由于导线A比较靠近N极,安培力的方向与斜面的夹
角小于90°,所以电流对磁铁的作用力有沿斜面向下的分力,使
得弹簧弹力增大,可知弹簧的伸长量增大,所以正确选项为C。
【名师指津】判断通电导体在安培力作用下的运动问题时应 注意以下两点: (1)同一问题可以用多种判断方法分析,可以根据不同的题目 选择恰当的判断方法。 (2)同一导体在安培力作用下,运动形式可能会发生变化,要 根据受力情况进行判断。
【变式训练】如图所示,把轻质导线圈用 绝缘细线悬挂在磁铁N极附近,磁铁的 轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面。 当线圈内通以图中方向的电流后,线圈的运动情况是( )
A.线圈向左运动
B.线圈向右运动 C.从上往下看顺时针转动 D.从上往下看逆时针转动
【解析】选A。 解法一:电流元法。首先将圆形线圈分成
Ⅰ
Ⅱ
垂直 (1)左手定则:伸出左手,让拇指与其余四指_____,并且都在 电流 同一个平面内。让磁感线从掌心进入,并使四指指向_____方向, 拇指 这时_____所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的 方向。 吸引 (2)两平行的通电直导线间的安培力:同向电流互相_____, 排斥 异向电流互相_____。
两平行直线电流在相互作用过程中,无转动趋势,同向电 结 论 流互相吸引,反向电流互相排斥;两不平行的直线电流相 法 互作用时,有转到平行且电流方向相同的趋势
转 换 研 究 对 象 法 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的
问题时,可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力,然后
根据牛顿第三定律,确定磁体所受电流磁场的作用力,从
流电源。现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上,
导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒 与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω ,金属导轨电阻不 计,g取10m/s2。已知sin37°=0.60,cos37°=0.80,求: (1)通过导体棒的电流; (2)导体棒受到的安培力大小; (3)导体棒受到的摩擦力大小。
垂直MN连线向下,方向相同,大小相等,选项C正确、D错误。
【互动探究】(1)在MN的两侧延长线上分别有e、f两点,且
eM=Nf,则e、f两点的磁感应强度大小、方向关系如何? (2)在【典例透析 1】导线M、N中如果为等大的同向电流, 则O、a、b、c、d五个点中,磁感应强度为零的点有哪些? 【解析】(1)根据安培定则、平行四边形定则以及对称关系, e、f两点的磁感应强度大小相等,方向垂直于MN连线竖直向上。 (2)根据安培定则、平行四边形定则可判断只有O点的磁感应
1.常规思路概述 判断通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势,首先要弄清 导体所在位置的磁场分布情况,然后利用左手定则判定导体的 受力情况,进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向。
2.常用判断方法 电 把整段弯曲导线分为多段直线电流元,先用左手定则判断每 流 段电流元受力的方向,然后判断整段导线所受合力的方向, 元 法 从而确定导线运动方向 特 殊 通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时,判断其所受 位 置 安培力的方向,从而确定其运动方向 法 等 环形电流可等效成小磁针,通电螺线管可以等效成条形磁铁 效 或多个环形电流。然后根据同极相斥、异极相吸判断相互 法 作用情况
1.磁感线
切线 在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一点的_____方向都跟这 点的磁感应强度的方向一致。
2.几种常见的磁场
(1)常见磁体的磁场
(2)常见电流的磁场 通电直导线 安 培 定 则 立 体 图 横 截 面 图 通电螺线管 环形电流
知识点 3 安培力、安培力的方向
匀强磁场中的安培力公式 1.安培力的方向
第九章 磁
场
第1讲 磁场及其对电流的作用
知识点 1 1.磁场
磁场、磁感应强度
Ⅰ
通电导体 磁体与磁体之间、磁体与_________之间,以及通电导体与通 磁场 电导体之间的相互作用是通过_____发生的。
2.
F ___ IL
强弱 ____
方向 ____
N极 ____
知识点 2
磁感线、通电直导线和通电线圈周围磁场的 分布 Ⅰ
而确定磁体所受合力及运动方向
【典例】如图所示,条形磁铁放在光滑斜面上,用平行于斜面的 轻弹簧拉住而平衡,A为水平放置的直导线的截面,导线中无电 流时磁铁对斜面的压力为FN1;当导线中有垂直纸面向外的电流
时,磁铁对斜面的压力为FN2,则下列关于压力和弹簧的伸长量的
说法中正确的是( )
A.FN1<FN2,弹簧的伸长量减小
培力的方向垂直A、C的连线指向左下方,B正确。
【变式备选】(2013·玉林模拟)如图所示, 均匀绕制的螺线管水平放置,在其正中心的 上方附近用绝缘线水平吊起通电直导线A, 导线与螺线管垂直。A中的“×”表示
导线中电流的方向垂直于纸面向里。电键S闭合前后,绝缘线对
导线A的作用力大小的变化情况是( )
(1)磁场中某点磁感应强度的大小,跟放在该点的试探电流元 的情况有关。( )
(2)磁场中某点磁感应强度的方向,跟放在该点的试探电流元 所受磁场力的方向一致。( )
(3)垂直磁场放置的线圈面积减小时,穿过线圈的磁通量一定 减小。( )
(4)磁感线是真实存在的。(
(5)磁感线越密,磁场越强。(
)
)
(6)通电导线放入磁场中,若不受安培力,说明该处磁感应 强度为零。( ) )
B.FN1=FN2,弹簧的伸长量减小
C.FN1>FN2,弹簧的伸长量增大 D.FN1>FN2,弹簧的伸长量减小 【深度剖析】选C。采用“转换 研究对象法”:由于条形磁铁的 磁感线是从N极出发到S极,所以 可画出磁铁在导线A处的一条磁感线,此处磁感应强度方向斜向