高考物理一轮复习 第8章 第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用固考基教材梳理(1).doc

第1讲磁场的描述磁场对电流的作用磁场、磁感线、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该点的磁感应强度的方向一致3磁体的磁场和地磁场条形磁铁蹄形磁铁地磁场图8114磁感应强度(1)物理意义：描述磁场强弱和方向(2)大小：b(通电导线垂直于磁场)(3)方向：小磁针静止时n极的指向电流的磁场1奥斯特实验：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安培定则(1)通电直导线：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向(2)通电螺线管：让右手弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，大拇指所指的方向就是环形电流中轴线上的磁感线的方向或螺线管内部磁感线的方向图812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和b的乘积2公式：bs.3单位：1 wb1_tm2.安培力的方向和大小1安培力的方向(1)左手定测：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大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)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相吸引，异向电流互相排斥2安培力的大小当磁感应强度b的方向与导线方向成角时，fbilsin_，这是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况：(1)当磁场与电流垂直时，安培力最大，fmaxbil.(2)当磁场与电流平行时，安培力等于零1(多选)下列所示各图中，小磁针的指向正确的是()【解析】小磁针静止时的n极指向为该处磁场方向，由安培定则可知a中螺线管内的磁场方向向左，a正确b中赤道处的磁场方向由南向北，b正确c中小磁针所在处的磁场方向向下，c错误d中u形磁体间的磁场向右，d正确【答案】abd2.图813如图813所示，半径为r的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面若磁感应强度为b，则穿过线圈的磁通量为()abr2bbr2cnbr2 dnbr2【解析】磁通量与线圈匝数无关，且磁感线穿过的面积为r2，故b项对【答案】b3(2013广州模拟)在赤道上，地磁场可以看做是沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场，磁感应强度是5105 t如果赤道上有一条沿东西方向的直导线，长40 m，载有20 a的电流，地磁场对这根导线的作用力大小是()a4108 n b2.5105 nc9104 n d4102 n【解析】地磁场方向是南北方向，电流方向是东西方向，它们相互垂直，可以利用公式fbil来计算，此安培力的大小为4102 n.【答案】d4如图814所示，一导体棒放置在处于匀强磁场中的两条平行金属导轨上，并与金属导轨组成闭合回路当回路中通有电流时，导体棒受到安培力作用要使安培力增大，可采用的方法有()图814a减小金属导轨的间距 b增大磁感应强度c减小磁感应强度 d减小电流【解析】由安培力公式fbil可知，要使安培力增大，可以增大磁感应强度，增大金属导轨的间距，增大电流故选b.9电流磁场的叠加和安培定则的应用1.直流电流或通电螺线管周围磁场磁感线的方向都可以应用安培定则判定2磁感应强度是矢量，叠加时符合矢量运算的平行四边形定则图815(2012大纲全国高考)如图815，两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()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】根据安培定则判断磁场方向，再结合矢量的合成知识求解根据安培定则判断：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；根据对称性，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】c磁场的叠加和安培定则的应用(1)根据安培定则确定通电导线周围磁感线的方向(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【迁移应用】1.图816(2013安徽高考)图816中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示一带正电的粒子从正方形中心o点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是()a向上b向下c向左 d向右【解析】综合应用磁场的叠加原理、左手定则和安培定则解题由安培定则分别判断出四根通电导线在o点产生的磁感应强度的方向，再由磁场的叠加原理得出o点的合磁场方向向左，最后由左手定则可判断带电粒子所受的洛伦兹力方向向下，故选项b正确【答案】b安培力的分析和平衡问题1.安培力常用公式fbil，要求两两垂直，应用时要满足(1)b与l垂直图817(2)l是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度如弯曲导线的有效长度l等于两端点所连直线的长度(如图817所示)，相应的电流方向沿l由始端流向末端因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，所以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解题步骤(1)把立体图转化为平面图(2)根据左手定则确定安培力的方向(3)受力分析，画出安培力和其他力(4)根据平衡条件列出平衡方程图818(2013山东名校质检)如图818所示，一质量为m的导体棒mn两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上，两导轨平行且间距为l，导轨处在竖直方向的匀强磁场中，当导体棒中通一自右向左的电流i时，导体棒静止位置的轨道半径与竖直方向成37角，取sin 370.6，cos 370.8，求：(1)磁场的磁感应强度b；(2)每个圆导轨对导体棒的支持力大小fn.【解析】(1)从右向左看，受力分析如图所示由平衡条件得：tan 37，f安bil，解得：b.(2)设两导轨对导体棒的支持力为2 fn，则有2fncos 37mg，解得fnmg.即每个圆导轨对导体棒的支持力大小为mg.【答案】(1)(2)mg【迁移应用】弯曲通电通线安培力大小的计算2(2010上海高考)如图819所示，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60的v形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为b，当在该导线中通以电流强度为i的电流时，该v形通电导线受到的安培力大小为()图819a0b0.5bilcbil d2bil【解析】v形导线通入电流i时每条边受到的安培力大小均为bil，方向分别垂直于导线斜向上，再由平行四边形定则可得其合力fbil，答案为c.【答案】c安培力平衡问题3.图8110(2012天津高考)如图8110所示，金属棒mn两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由m向n的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为.如果仅改变下列某一个条件，角的相应变化情况是()a棒中的电流变大，角变大b两悬线等长变短，角变小c金属棒质量变大，角变大d磁感应强度变大，角变小【解析】选金属棒mn为研究对象，其受力情况如图所示根据平衡条件及三角形知识可得tan ，所以当棒中的电流i、磁感应强度b变大时，角变大，选项a正确，选项d错误；当金属棒质量m变大时，角变小，选项c错误；角的大小与悬线长无关，选项b错误【答案】a导体杆平衡模型通电导体杆在磁场中的平衡问题是一种常见的力学综合模型，该模型一般由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成这类题目的难点是题图具有立体性，各力的方向关系不易确定因此解题时一定要先把立体图转化为平面图，通过受力分析建立各力的平衡关系图8111(2013安徽省黄山市一模)质量为m0.04 kg的导电细杆ab置于倾角为30的平行放置的光滑导轨上，导轨宽为d0.4 m，杆ab与导轨垂直，如图8111所示，匀强磁场垂直导轨平面且方向向下，磁感应强度为b1t.已知电源电动势e1.5 v，内阻r0.2 ，试求当电阻r取值为多少时，释放细杆后杆ab保持静止不动(导轨和细杆的电阻均忽略不计，g取10 m/s2)【解析】通电导体在磁场中受到的安培力为：fbid，方向沿斜面向上导体棒受力平面图如图设电流为i时，导体杆刚好静止不动，分析导体杆的受力可得：bidmgsin ，解得：i0.5 a根据闭合电路欧姆定律可得：ei(rr)解得：r2.8 【答案】2.8 【即学即用】图8112(2014哈尔滨三中检测)如图8112所示，两平行金属导轨间的距离l0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角37，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度b0.50 t、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场金属导轨的一端接有电动势e4.5 v、内阻r0.50 的直流电源现把一个质量m0.040 kg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r02.5 ，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2.已知sin 370.60，cos 370