2020版高考物理一轮复习第九章第1讲磁场及其对电流的作用教案新人教版

1、第1讲 磁场及其对电流的作用考制等情要求垓心累养磁筋、磁感应在叟、磁感绣a通电直导线和通电线圈周围磁场的方向*安培力、安培力的方向*写强密曲中的安培力全国卷5年6君奏寿褶数*11 1 II粮建观念a透宣赞场僵感度强度学习，认识物质的客观怛存在形 成经典物方的物质观念一科学思谶利用电场和崔场的奥比,培养学生的粒学鼠维方法，4从定性和定量两个方面遂行科学推理、柱出安培力的 祖律、璀成结论,并能解舞自然爱象和楚决实际向噩考点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”.原因（电流方1可）结果（磁场方向）直线电流的磁场大拇

2、指四指环形电流及通电 螺线管的磁场四指大拇指2.磁场叠加磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场在空间某一点叠加时，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. （2019 湖南衡阳联考）无限长通电直导线在周围空间产生磁场，某一点的磁感应强度B的大小与导线中通过的电流成正比，与导线到这一点的距离成反比.现有两根相距为L且平行的无限长直导线分别通有电流I和3I ,通过的电流方向如图所示.在两导线所处位置的连线上有 a、b、c三点，a点为连线的中点，b、c两点距导线的距离均为L.下列说法正确的是（B ）- L L L c 吸 a人 biBII1IBIA. a点和b点的磁感应

3、强度方向相反B. a点和b点的磁感应强度大小之比为16 1C. 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解析：由题意知B= k；.由安培定则知，电流 3I在a点产生的磁感应强度方向向下，电流I在a点产生的磁感应强度方向向下，由磁场叠加知，a点的磁感应强度方向向下，电流3I在b点产生的磁感应强度方向向下，电流I在b点产生的磁感应强度方向向上，由B= k；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= k"L" + k=

4、，b点的磁感应强度大小 已=卜五一坛=五，故R Bb= 16 1,选项B正确；22由安培定则知，电流 3I在c点产生的磁感应强度方向向上，电流 I在c点产生的磁感应强 度方向向下，由B= k；知，电流3I在c点产生的磁感应强度大，由磁场叠加知，c点的磁感应强度方向向上，故 c点和b点的磁场方向相反，选项 C错误；由磁场叠加知，c点的磁感 一一、，_3I I 5kI_一，.八应强度大小 巳=卜匚卜江=文，故Bc Bb=5 1,选项D错误.2. （2019 河南周口模拟）（多选）如图甲所示，一长直导线沿南北方向水平放置，在导线下方有一静止的灵敏小磁针.现在导线中通以图甲所示的恒定电流，测得小磁针偏

5、离南北方向的角度0的正切值tan 0与小磁针离开导线的距离之间的关系如图乙所示.若该处地磁场的水平分量为B）,则下列判断中正确的是A.通电后，小磁针的N极向纸面内偏转B.通电后，小磁针静止时N极所指的方向即为电流在小磁针处产生的磁场方向C.电流在xo处产生的磁场的磁感应强度大小为坐B3D. xo处合磁场的磁感应强度大小为2Bo解析：由安培定则可知，电流在小磁针处产生的磁场方向垂直纸面向里，故小磁针N极应向纸面内偏转，A正确；通电后小磁针静止时 N极所指的方向为电流产生的磁场与地磁 场水平分量的合磁场方向，B错误；由矢量合成知识可知，电流在xo处产生的磁场的磁感应强度大小B= BOtan 0 =

6、害国选项C正确；xo处合磁场的磁感应弓鼠度大小应为%=23区,3cos 03选项D错误.3. （2018 全国卷H ）（多选）如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2, L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；Li的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称.整 个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为Bo,方向垂直于纸面向外.已知 a、(AC )1 一 1b两点的磁感应强度大小分别为 -EO-Bo,万向也垂直于纸面向外.则 32A.流经Li的电流在b点产生的磁感应强度大小为1B.流经Li的电流在a点广生的磁感应强度大小为 B0121 _C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强

7、度大小为 B0D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为解析：本题考查安培定则、磁场的叠加.由安培定则判定，L1中的电流在a、b两点产生的磁场方向垂直纸面向里，L2中的电流在a、b两点产生的磁场方向分别垂直于纸面向里和向外；设L1和匕中的电流在a、b两点产生的磁场的磁感应强度大小分别为B和民，由磁1_ _ _ 1_7 7_ _ 1_感应强度的矢量叠加原理可得，Bo-B1-B2=-Bd, Bd+B.- B = -Bo,解得B = Ed,巳=心巳，321212故A、C项正确.求解有关磁感应强度问题的3个关键(1)磁感应强度> 由磁场本身决定.(2)合磁感应强度>等于各磁场的磁感应强

8、度的矢量和(满足平行四边形定则).(3)牢记判断电流的磁场的方法一一安培定则，并能熟练应用，建立磁场的立体分布模 型.考点2安培力及在安培力作用下导体运动深化理解1 .判断导体运动情况的基本思路：首先明确导体所在位置的磁感线的分布情况，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 .常用判断方法电流兀法左手定则分割为电流元> 安培力方向一一整段导体合力方向一 一运动方向特殊位置法在特殊位置一一安培力方向>运动方向等效法环形电流？小磁针；条形磁铁？通电螺线管？多个环形电流结论法同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作 用时，有转到

9、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：可先分 析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体 所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向考向1安培力大小方向的判断士典例1在匀强磁场中有一用粗细均匀、相同材料制成的导体框 abc, b为半圆弧的顶点.磁场方向垂直于导体框平面向里，在ac两端接一直流电源，如图所示，则 ()A.导体框abc所受安培力的合力为零B.导体框abc所受安培力的合力垂直于ac向上C.导体框abc所受安培力的合力垂直于ac向下D.导体框abc的圆弧段所受安培力为零审题指导(1)计算弯曲导线在匀强磁

10、场中所受安培力的大小时，有效长度L等于曲线两端点的直线长度.(2)串、并联电路中，两条导线电阻不同.【解析】由左手定则可知，导体框 abc所受安培力的合力垂直于 ac向上，故选B.【答案】B1 .（多选）如图甲所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时， 线圈带动纸盆振动，发出声音.俯视图乙表示处于辐射状磁场中的线圈（线圈平面即纸面）,磁场方向如图中箭头所示，在图乙中（BC ）13A.当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里8 .当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C.当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D.当电流沿逆时针

11、方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外解析：将环形导线分割成无数个小段，每一小段看成一直导线，当电流沿顺时针方向时，根据左手定则知，导线所受的安培力方向垂直纸面向外，选项A错误，B正确；当电流沿逆时针方向时，根据左手定则知，导线所受的安培力方向垂直纸面向里，选项C正确，D错误.考向2通电导体在安培力作用下的运动历典例2 （2019 广东五校联考）（多选）两根固定的相互平行的直导线 A和B,相距为L, 电流方向如图所示，导线 C用轻绳悬挂在 A B导线的中间上方，距离为 *3L,三根导线中的电流都为I .下列说法正确的是（*A.从上往下看，导线 C顺时针转动，同时绳子的张力变小9 .从上往下

12、看，导线 C逆时针转动，同时绳子的张力变大C.当C转到与A B平行时，A B和C单位长度所受的磁场作用力大小之比为1D.当C转到与A、B平行时，A、B和C单位长度所受的磁场作用力大小之比为如图.审题指导本题可确定三个特殊点的磁场，再判断安培力,【解析】 由安培定则可以判断导线 C左侧的磁感应强度竖直方向的分量从下往上，右C左侧受到垂直纸面向外的力,侧的磁感应强度竖直方向的分量从上往下，从而可判断导线 右侧受到垂直纸面向里的力，从上往下看导线C逆时针转动；利用极限法可判断导线 C转动到与A B平行时受到向下的安培力，所以绳子张力变大，A错误，B正确.转到与 A B平行时，三根导线处于等边三角形的

13、顶点上， 三根导线电流方向都是垂直纸面向里， 且电流大 小都为I ,所以A、B和C单位长度受到的磁场作用力大小相等， C错误，D正确.【答案】BD2.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Fni；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,则下列关于磁铁对斜面的压力和弹簧的伸长量的说法正确的是（C ）A. Fn1<Fn2,弹簧的伸长量减小B. Fn尸Fn2,弹簧的伸长量减小C. Fn1>Fn2,弹簧的伸长量增大D. Fni>Fn2,弹簧的伸长量减小解析：在题图中，由于条形磁铁

14、的磁感线是从A处的一条磁感线，其方向是斜向左下方的，如图所示, 由左手定则可判断导线 A必受斜向右下方的安培力N极出发到S极，所以可画出磁铁在导线导线A中的电流垂直纸面向外时,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Fn>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.考点3通电导体在安培力作用下的平衡与加速问题深化理解1 .分析导体在磁场中平衡和加速问题的基本思路(1)确定要研究的导体.(2)按照已知力一重力一安培力一弹力一摩擦力的顺序，对导体受力分析.(3)分析导体的运动情况.(4)根

15、据平衡条件或牛顿第二定律列式求解.2 .受力分析的注意事项(1)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.(2)安培力的大小：应用公式 F=BILsin 0计算弯曲导线在匀强磁场中所受安培力的大 小时，有效长度L等于曲线两端点的直线长度.(3)视图转换：对于安培力作用下的力学问题，导体棒的受力往往分布在三维空间的不 同方向上，这时应利用俯视图、剖面图或侧视图等，变立体图为二维平面图.考向1安培力作用下的平衡问题历典例3如图所示，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为0.1 T,方向垂直于纸面向里；弹簧上端

16、固定，下端与金属棒绝缘.金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为 2 .已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm ;闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm ,重力加速度大小取 10 m/s 2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量.【解析】金属棒通电后，闭合回路电流I=U= 2 A = 6 AR 2导体棒受到的安培力大小为F= BIL= 0.06 N由左手定则可判断知金属棒受到的安培力方向竖直向下 由平衡条件知开关闭合前：2 kx = mg开关闭合后：2k(x+Ax) = mg+ F代入数值解得 mF 0.01 k

17、g【答案】方向竖直向下0.01 kg针对训练3 . （2019 云南江川模拟）（多选）如图所示，质量为 M长为L的直导线通有垂直纸面e的光滑斜面向外的电流I,被一绝缘细线拴着并处在匀强磁场中，导线能静止在倾角为上，则磁感应强度 B的大小和方向可能是（BC ）Mgan 0、，一 , 一，A.大小为 一|L,万向垂直斜面向上b.大小为Mgsin,方向垂直纸面向里c大小为Mg方向水平向右D.大小为Mg方向沿斜面向下一一-_Mgan e 、，_ 解析：若磁感应强度 B大小为 一IL-,万向垂直斜面向上，则安培力沿斜面向上，大小为Mgan 0 ,而重力和支持力的合力等于Mgsin 0 ,小于安培力，所以

18、导线会沿斜面向上_mMcsin运动，故A错误；若磁感应强度 B大小为一,方向垂直纸面向里，则导线所受的安培力为零，则导线受细线的拉力、重力以及斜面的支持力，可以保持静止，选项 B正确；若磁 感应强度B大小为M，方向水平向右，则安培力竖直向上，大小为 Mg可以与重力平衡而 使导线处于静止状态，故 C正确；若磁感应强度 B大小为祟 方向沿斜面向下，则安培力垂 直斜面向上，大小为 Mg在垂直斜面方向，因为 MgMgcos 0 ,所以导线会离开斜面，故 D 错误.考向2安培力作用下的加速问题2典型4 （2018 江苏卷）如图所示，两条平行的光滑金属导轨所在平面与水平面的夹 角为8,间距为d.导轨处于匀

19、强磁场中，磁感应强度大小为B,方向与导轨平面垂直.质量为m的金属棒被固定在导轨上，距底端的距离为s,导轨与外接电源相连，使金属棒通有电流.金属棒被松开后，以加速度a沿导轨匀加速下滑， 金属棒中的电流始终保持恒定，重 力加速度为g.求下滑到底端的过程中，金属棒末速度的大小v;(2)通过的电流大小I ;(3)通过的电荷量Q审题指导(1)视图转化，如图.(2)受力分析，如图.(3)运动分析：由于安培力恒定，导体棒做初速度为零的匀加速直线运动.【解析】 (1)匀加速直线运动 v2= 2as解得v=，2as(2)安培力F安=IdB金属棒所受合力F= mgin 0 - F安mgsin a由牛顿运动定律得 F= ma解得I = u ,DdB一.，、一 v . 运动时间t=a电何重q= it，20Sm