全国版2019版高考物理一轮复习第10章磁场第36课时磁场及其对电流的作用学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 36 课时 磁场及其对电流的作用 考点 1 磁场的理解及安培定则 一、磁场、磁感应强度和磁感线 1磁场 (1)磁场：存在于 磁体 周围或 电流 周围的一种客观存在的特殊物质。磁体和磁体之间、磁体和通电导体之间、通电导体和通电导体间的相互作用都是通过 磁场 发生的。 (2)基本性质：对放入其中的 磁体 或 通电导体 有力的作用。 (3)方向： 小磁针 N 极所受磁场力的方向。 小磁针静止时 N 极的指向。 (4)地磁场：地球磁体的 N 极 (北极 )位于地理 南 极附近，地球磁体的 S 极 (南极 )位于地理 北 极附近。 2磁感应强度 (1)定义式： B FIL

2、(通电导线垂直于磁场 )。 (2)磁感应强度是 10矢 量，方向：小磁针静止时 11N 极 的指向。 (3)磁场叠加时符合矢量运算的 12平行四边形 定则。 3磁感线的特点 (1)磁感线上某点的 13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 14强弱 ，在磁感线较密 的地方磁场 15较强 ；在磁感线较疏的地方磁场 16较弱 。 (3)磁感线是闭合曲线，没有起点和终点。在磁体外部，从 17N 极指向 18S 极；在磁体内部，由 19S 极指向 20N 极。 二、电流的磁场方向判定 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 特点 无磁极、非匀强

3、 磁场且距导线越远处磁场越弱 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 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 安培 定则 三、几种常见的磁场 【 精品教育资源文库 】 1匀强磁场 (1)定义：磁感应强度的大小 21处处相等 、方向 22处处相同 的磁场称为匀强磁场。 (2)磁感线分布特点：疏密程度相同、方向相同的平行直线。 2条形磁铁、 U 形磁铁、地磁场 例 1 (多选 )三根平行的长直通电导线，分别 通过一个等腰直角三角形的三个顶点且与三角形所在平面垂直，如图所示。现在使每根通电导线在斜边中点 O 处所产生的磁感应强度大小均为 B，则下列说

4、法中正确的有 ( ) A O 点处实际磁感应强度的大小为 B B O 点处实际磁感应强度的大小为 5B 【 精品教育资源文库 】 C O 点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为 90 D O 点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角正切值为 2 解析 由题意可知，三根平行的通电导线在 O 点产生的磁感应强度大小相等，方向如图： 则： B 合 B2 ?2B?2 5B，故 A 错误、 B 正确；设 O 点处实际磁感应强度的方向与斜边的夹角为 ，根据力的合成与分解的法则，结合三角函数关系，则有： tan 2BB 2。所以磁感应强度的方向与斜边夹角正切值为 2，故 C 错误、 D 正确。 答案 BD 磁场的

5、矢量性及合成方法 (1)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。 (2)根据安培定则确定通电导体周围磁场的方向。 (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。 1如图所示， a 和 b 是一 条磁感线上的两点，关于这两点磁感应强度大小的判断，正确的是 ( ) A一定是 a 点的磁感应强度大 B一定是 b 点的磁感应强度大 C一定是两点的磁感应强度一样大 D无法判断 答案 D 【 精品教育资源文库 】 解析 因为一条磁感线是直线时，不一定是匀强磁场，也不知道 a、 b 两点周围的磁感线的疏密，条件不足，无法确

6、定 a、 b 两点的磁感应强度的大小，故 D 正确。 2 (教科版选修 3 1 P92T1)( 多选 )一小段长为 L 的通电直导线放在磁感应强度为 B的磁场中，当通过它的电流为 I 时，所受安培力为 F。以下关于磁感应强度 B 的说法正确的是 ( ) A磁感应强度 B 一定等于 FIL B磁感应强度 B 可能大于或等于 FIL C磁场中通电直导线受力大的地方，磁感应强度一定大 D在磁场中通电直导线也可以不受力 答案 BD 解析 通电直导线只有垂直磁场放置才有 B FIL，当通电直导线与磁场平行时安培力 F 0，所以 B、 D 正确。 3 (多选 )如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为

7、 1 T 的匀强磁场中，以导线为中心，半径为 R 的圆周上有 a、 b、 c、 d 四个点，已知 c 点的实际磁感应强度为 0，则 ( ) A直导线中电流方向垂直纸面向里 B d 点的磁感应强度为 0 C a 点的磁感应强度为 2 T，方向向右 D b 点的磁感应强度为 2 T，方向斜向右下方 答案 CD 解析 c 点磁感应强度为 0，说明通电直导线在 c 点产生的磁感应强度大小为 1 T，方向与匀【 精品教育资源文库 】 强磁场方向相反。根据右手螺旋定则可判断知：通电直导线中电流方向垂直纸面向外。以通电导线为圆心的圆周上各点磁感应强度大小相等。故 a 点处两个分磁感应强度大小都为 1 T，

8、方向都水平向右，故 a 点合磁感应强度大小为 2 T，方向水平向右。同理可得， b 点磁感应强度大小为 2 T，方向与匀强磁场成 45 角斜向右下方； d 点磁感应强度大小为 2 T，方向与匀强磁场成 45 角斜向右上方，故选 C、 D。 考点 2 安培力的分析与计算 1安培力的大小 (1)磁场和电流垂直时， F BIL。 (2)磁场和电流平行时： F 0。 (3)当磁感应强度 B 的方向与导线方向成 角时， F BILsin 。 2安培力的方向 (1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指 垂直 ，并且都与手掌在同一个平面内，让 磁感线 从掌心进入，并使四指指向 电流 的 方向，这时

9、拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受 安培力 的方向。 (2)安培力的方向特点： F B， F I，即 F 垂直于 B 和 I 决定的平面。 例 2 如图所示，长为 L 的通电直导体棒放在光滑水平绝缘轨道上，劲度系数为 k的水平轻弹簧一端固定，另一端拴在棒的中点，且与棒垂直，整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为 B 的匀强磁场中，弹簧伸长 x，棒处于静止状态。则 ( ) A导体棒中的电流方向从 b 流向 a B导体棒中的电流大小为 kxBL C若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度， x 变大 D若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度， x 变大 【 精品教育资源文库 】 解析 因为弹簧伸长

10、且棒处于静止状态，所以安培力向右，由左手定则可知，导体棒中的电流方向从 a 流向 b， A 错误；由 BIL kx 可得导体棒中的电流大小为 I kxBL， B 正确；若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度或逆时针转过一小角度，安培力都减小，则 x 都变小，C、 D 错误。 答案 B (1)计算安培力时，只有 B I 时，才有 F BIL， L 指的是有效长度。 (2)判断安培力的方向时，要特别注意使用左手定则时，四指指的是电流方向，大拇指指的才是安培力的方 向，千万不能弄错了。 1.如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线 MN，电流 I 方向从 M 到 N，绳子的拉力均为 F。为

11、使 F 0，可能达到要求的方法是 ( ) A加水平向右的磁场 B加水平向左的磁场 C加垂直纸面向里的磁场 D加垂直纸面向外的磁场 答案 C 解析 根据左手定则可知，在 MN 中通入从 M N 的电流，在空间加上垂直于纸面向里的磁场，可以使 MN 受到向上的安培力，这样可以使 MN 受到绳子拉力为零，故 A、 B、 D 错误，C 正确。 2如图所示，一个边长为 L、三边电阻相同的正三角形金属框放置在 磁感应强度为 B的匀强磁场中。若通以图示方向的电流 (从 A 点流入，从 C 点流出 )，电流为 I，则金属框受到的磁场力为 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A 0 B BIL C.43BIL

12、D 2BIL 答案 B 解析 根据通电导线在磁场中受安培力的特点，可以把正三角形金属框的 AB 与 BC 两根导线所受的安培力等效为导线 AC 所受的安培力，则整个三角形金属框可以看作两根 AC 导线并联，且两根导线中的总电流等于 I，设 AC 中电流为 I ，则 ABC 中电流为 12I ，且 I I 12I ，所以 FAC BI L， FABC B 12I L，所以 F FAC FABC BL? ?I 12I ，得到 FBIL， B 正确。 3. (人教版选修 3 1 P94T3 改编 )如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度。下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长 MN 相等，将它们分

13、别挂在天平的右臂下方。线圈中通有大小、方向都相同的电流，天平处于平衡状态。若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 答案 A 解析 载流线圈在磁场中受安培力作用， F nBIl，已知 n、 B、 I 相同，所以线圈在磁场中有效长度越长，所受安培力越大，越容易失去平衡，分析可知 A 线圈在磁场中的有效长度最长，故选 A。 考点 3 安培力作用下导体的平衡及运动 通电导体在磁场中的平衡和加速问题的分析思路是：首先选定研究对象 (一般是棒、杆等 )。其次就是注意把空间图景变成平面图景，如侧视图、正视图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意 F

14、安 B、 F 安 I。第三就是列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解。 例 3 如图所示，用两根 轻细金属丝将质量为 m、长为 l 的金属棒 ab 悬挂在 c、 d两处，置于匀强磁场内。当棒中通以从 a 到 b 的电流 I 后，两悬线偏离竖直方向 角而处于平衡状态。为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为 ( ) A.mgIltan ，竖直向上 B.mgIltan ，竖直向下 C.mgIlsin ，平行悬线向下 D.mgIlsin ，平行悬线向上 【 精品教育资源文库 】 解析 要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值。由 于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变。如图所示，由画出的力的三角形可知，安培力的最小值为 Fmin mgsin ，即 BminIl mgsin ，得 Bmin mgsinIl ，方向应平行于悬线向上。故选 D。 答案 D 判定通电导体在安培力