2020高考物理一轮复习-教案35-磁场的描述-磁场对电流的作用.docx
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1、考点内容要求说明考纲解读磁场;磁感应强度;磁感线;磁通量1.磁感应强度、磁感线、安培力、洛伦兹力的理解及安培定则和左手定则的运用,一般以选择题的形式毁灭2安培力的大小计算,以及带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析与计算一般以计算题的形式毁灭3带电粒子在分立场、混合场中的运动问题仍是本章考查的重点内容,极易成为试卷的压轴题.通电直导线和通电线圈四周磁场的方向安培力计算只限于直导线跟磁感应强度平行或垂直两种状况;通电线圈磁力矩的计算不作要求洛伦兹力带电粒子在匀强磁场中的运动计算只限于带电粒子速度与磁场平行或垂直的状况质谱仪和回旋加速器的基本原理磁场的描述磁场对电流的作用考纲解读 1.知道磁感应强度
2、的概念及定义式,并能理解与应用.2.会用安培定则推断电流四周的磁场方向.3.会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题1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B由B可知,某处的磁感应强度的大小与放入该处的通电导线所受磁场力F成正比,与导线的IL成反比C一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用,则该处磁感应强度确定为零D小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向答案D解析磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量,是磁场本身性质的反映,其大小由磁场以及在磁场中的位置打算,与F、I、L都没有关系
3、,B只是磁感应强度的定义式,同一通电导体受到的磁场力的大小由所在处B和放置的方式共同来打算,所以A、B、C都是错误的磁感应强度的方向就是该处小磁针N极所受磁场力的方向,不是通电导线的受力方向,所以D正确2关于磁感线的性质和概念,下列说法中正确的是()A磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向B铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线C磁感线总是从磁体的N极指向S极D磁场中任意两条磁感线均不相交答案AD解析磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同,A对;利用碎铁屑在磁场中被磁化的性质,可显示磁感线的外形,但它排成的曲线本身不是磁感线,磁感线是假想曲线,B错;磁感线在磁体外部由N极指向S极,但在内部
4、却是由S极指向N极,即磁感线是闭合曲线,C错;假设两条磁感线可以相交,过交点作曲线的切线,将有两个不同的方向,而同一点的磁场方向只能有一个,故任意两条磁感线均不相交,D对3图1如图1所示,一段导线abcd位于磁感应 强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面对里)垂直线段ab、bc和cd的长度均为L,且abcbcd135.流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力()A方向沿纸面对上,大小为(1)ILBB方向沿纸面对上,大小为(1)ILBC方向沿纸面对下,大小为(1)ILBD方向沿纸面对下,大小为(1)ILB答案A解析由左手定则及力的合成可知合力方向
5、沿纸面对上,故知C、D错误再由安培力公式FBIL可得合力大小为(1)ILB,A正确图24(2022浙江杭州市高三检测)如图2所示,通电直导线右边有一个矩形线框,线框平面与直导线共面,若使线框渐渐远离(平动)通电导线,则穿过线框的磁通量将()A渐渐增大 B渐渐减小C保持不变 D不能确定答案B解析离导线越远,电流产生的磁场越弱,穿过线圈的磁感线条数越少,磁通量渐渐减小,故只有B正确考点梳理一、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、电流和运动电荷有磁场力的作用(2)方向:小磁针的N极所受磁场力的方向,或自由小磁针静止时北极的指向2磁感应强度(1)物理意义:描述磁场的强弱和方向(
6、2)大小:B(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(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)特点匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同的、方向相同的平行直线4磁通量(1)概念:在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向垂直的面积S与B的乘积(2)公式:BS.深化拓展(1)公式BS的适用条件:匀强磁场;磁感线的方向与平面垂直即BS.(2)S为有效面积(3)磁通量虽然是标量,却有正、负之分(4)磁通量与线圈的匝数无关二、磁感线、通电导体四周磁场的分布1磁感线:在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上各点的切线方向跟这点的磁场
7、方向全都2条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布(如图3所示)图33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,且距导线越远处磁场越弱与条形磁铁的磁场相像,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,磁场越弱安培定则立体图横截面图4.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)同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切(5)
8、磁感线是假想的曲线,客观上不存在三、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(1)磁场和电流垂直时,FBIL.(2)磁场和电流平行时:F0.2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:FB,FI,即F垂直于B和I打算的平面5如图4所示,甲、乙是直线电流的磁场,丙、丁是环形电流的磁场,戊、己是通电螺线管的磁场,试在各图中补画出电流方向或磁感线方向图4答案6请画出在如图5所示的甲、乙、丙三种状况下,导线ab受到的
9、安培力的方向图5答案画出甲、乙、丙三种状况的侧面图,利用左手定则判定出在甲、乙、丙三种状况下,导线所受安培力的方向如图所示方法提炼1用安培定则推断电流的磁场方向时,用的是右手,又叫右手螺旋定则2用左手定则推断安培力的方向(1)安培力总是垂直于磁场方向和电流方向所打算的平面,但磁场方向和电流方向不愿定垂直(2)若已知B、I方向,F方向惟一确定(3)若只有B或I方向变为相反,则力F反向;若B与I同时反向,则力F方向不变(4)由于Fv,常依据v方向对物体进行受力分析.考点一对磁感应强度的理解1磁感应强度是反映磁场性质的物理量,由磁场本身打算,是用比值法定义的2磁感应强度B与电场强度E的比较 对应名称
10、比较项目磁感应强度B电场强度E物理意义描述磁场的力的性质的物理量描述电场的力的性质的物理量定义式B,通电导线与B垂直E大小打算由磁场打算,与检验电流无关由电场打算,与检验电荷无关方向矢量磁感线切线方向,小磁针N极受力方向矢量电场线切线方向,放入该点的正电荷受力方向场的叠加合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和合场强等于各个电场的场强的矢量和例1下列说法中正确的是()A电荷在某处不受电场力的作用,则该处电场强度为零B一小段通电导线在某处不受磁场力作用,则该处磁感应强度确定为零C表征电场中某点电场的强弱,是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值D表征磁场中某点磁场的强弱
11、,是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值解析电场和磁场有一个明显的区分是:电场对放入其中的电荷有力的作用,磁场对通电导线有力的作用的条件是磁场方向不能和电流方向平行,因此A对,B错同理依据电场强度的定义式EF/q可知C正确而同样用比值定义法定义的磁感应强度则应有明确的说明,即B中I和B的方向必需垂直,故D错答案AC规律总结(1)电场强度的方向与电荷的受力方向相同或相反;而磁感应强度方向与电流元受安培力方向垂直,满足左手定则(2)电荷在电场中确定会受到电场力的作用;假如电流方向与磁场方向平行,则电流在磁场中不受安培力的作用突破训练1关于磁感应强度B,下列说法中正
12、确的是()A磁场中某点B的大小,跟放在该点的摸索电流元的状况有关B磁场中某点B的方向,跟放在该点的摸索电流元所受磁场力方向全都C在磁场中某点的摸索电流元不受磁场力作用时,该点B值大小为零D在磁场中磁感线越密集的地方,磁感应强度越大答案D解析磁感应强度是磁场本身的属性,在磁场中某处的磁感应强度为一恒量,其大小可由B计算,与摸索电流元的F、I、L的状况无关,A错磁感应强度的方向规定为小磁针N极受磁场力的方向,与放在该处的电流元受力方向垂直,B错当摸索电流元的方向与磁场方向平行时,电流元受磁场力虽为零,但磁感应强度却不为零,C错磁感线的疏密是依据磁场的强弱画出的,磁感线越密集的地方,磁感应强度越大,
13、磁感线越稀疏的地方,磁感应强度越小,故D正确考点二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”.缘由(电流方向)结果(磁场绕向)直线电流的磁场大拇指四指环形电流的磁场四指大拇指2.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殊提示两个电流四周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图6例2(2022全国18)如图6所示,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
14、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()AO点处的磁感应强度为零Ba、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相反Cc、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同Da、c两点处磁感应强度的方向不同解析依据安培定则推断磁场方向,再结合矢量的合成学问求解依据安培定则推断:两直线电流在O点产生的磁场方向均垂直于MN向下,O点的磁感应强度不为零,故A选项错误;a、b两点的磁感应强度大小相等,方向相同,故B选项错误;依据对称性,c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,故C选项正确;a、c两点的磁感应强度方向相同,故D选项错误答案
15、C方法点拨1牢记推断电流的磁场的方法安培定则,并能娴熟应用,建立磁场的立体分布模型2在进行磁感应强度的叠加时,应留意是哪个电流产生的磁场,磁场方向如何突破训练2如图7所示,一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1 T的匀强磁场中,在以导线截面的中心为圆心、r为半径的圆周上有A、B、C、D四个点已知A点的磁感应强度为0,则下列叙述正图7确的是()A直导线中的电流方向垂直纸面对里BB点的实际磁感应强度为 T,方向斜向右上方,与竖直方向的夹角为45CC点的实际磁感应强度也为0DD点的实际磁感应强度与B点相同答案AB解析A点的实际磁感应强度为0,即直线电流在A处的磁感应强度与匀强磁场在该处的磁感应强度的矢
16、量和为0,所以直线电流在A处的磁感应强度B1 T,方向向左,由安培定则可得直导线中的电流方向垂直纸面对里,由于圆周上各点到直导线的距离相同,所以直线电流在圆周上各处的磁感应强度大小均为1 T,但方向不同,在B处向上,在C处向右,在D处向下,则B、C、D三处的实际磁感应强度分别为: T,方向斜向右上方与竖直方向成45夹角;2 T,方向向右; T,方向斜向右下方与竖直方向成45夹角,选项A、B正确考点三安培力作用下导体运动状况的判定1通电导体在磁场中的运动实质是在磁场对电流的安培力作用下导体的运动2明确磁场的分布和正确运用左手定则进行推断是解题的关键例3如图8所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁
17、N极四周,磁图8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,线圈的运动状况是()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解法一:电流元法首先将圆形线圈分成很多小段,每一段可看作始终线电流元,取其 中上、下两小段分析,其截面图和受安培力状况如图甲所示依据甲对称性可知,线圈所受安培力的合力水平向左,故线圈向左运动只有选项A正确解法二:等效法乙将环形电流等效成小磁针,如图乙所示,依据异名磁极相吸引知, 线圈将向左运动,选A.也可将左侧条形磁铁等效成环形电流,依据结论“同向电流相吸引,异向电流相排斥”,也可推断出线圈向左运动,选A.答案A方
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