第1课时　磁场及磁场对电流的作用ppt课件

1、第九章磁场第九章磁场第第1 1课时磁场及磁场对电流的作用课时磁场及磁场对电流的作用根底回想根底回想中心探求中心探求演练提升演练提升 根底回想根底回想 自主梳理自主梳理融会贯穿融会贯穿知识梳理知识梳理一、磁场、磁感应强度一、磁场、磁感应强度1.1.磁场磁场(1)(1)根本特性根本特性: :磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有 的作用的作用. .(2)(2)方向方向: :小磁针静止时小磁针静止时 所指的方向所指的方向, ,即是即是N N极所受磁场力的方向极所受磁场力的方向. .2.2.磁感应强度磁感应强度(1)(1)物理意义物理意义: :描画磁场的描画磁场的

2、 和和 . .(2)(2)定义式定义式:B= (:B= (通电导线垂直于磁场通电导线垂直于磁场).).(3)(3)方向方向: :小磁针小磁针 时时N N极的指向极的指向. .磁场力磁场力N N极极强弱强弱方向方向静止静止FIL二、磁感线电流的磁场二、磁感线电流的磁场1.1.磁感线磁感线(1)(1)引入引入: :曲线上每一点的曲线上每一点的 方向为该点的磁场方向方向为该点的磁场方向, ,曲线的疏密表示磁曲线的疏密表示磁场的强弱场的强弱, ,曲线疏的地方磁场曲线疏的地方磁场 , ,曲线密的地方磁场曲线密的地方磁场 . .(2)(2)特点特点: :磁感线的特点与电场线的特点类似磁感线的特点与电场线的

3、特点类似, ,主要区别在于磁感线是主要区别在于磁感线是 . .的曲线的曲线. .(3)(3)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场条形磁铁和蹄形磁铁的磁场( (如下图如下图).).切线切线弱弱强强闭合闭合2.2.安培定那么安培定那么(1)(1)通电直导线通电直导线: :右手握住导线右手握住导线, ,让让 所指的方向与电流方向一致所指的方向与电流方向一致, ,那么那么 所指的方向就是磁感线环绕的方向所指的方向就是磁感线环绕的方向. .(2)(2)环形电流环形电流: :假设右手假设右手 与环形电流的方向一致与环形电流的方向一致, , 所所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方

4、向. .如图如图, ,分别表示通电直导线、环形电流、通电线圈周围的磁场分别表示通电直导线、环形电流、通电线圈周围的磁场, ,表示表示 . .的方向的方向, ,表示表示 的方向的方向. .3.3.匀强磁场匀强磁场强弱、方向强弱、方向 的磁场的磁场. .伸直的拇指伸直的拇指弯曲的四指弯曲的四指弯曲的四指弯曲的四指伸直的拇指伸直的拇指电流电流磁感线磁感线处处一样处处一样三、安培力的大小和方向三、安培力的大小和方向1.1.大小大小(1)F= (1)F= (其中其中为为B B与与I I之间的夹角之间的夹角) ) (2)(2)磁感应强度磁感应强度B B的方向与电流的方向与电流I I的方向垂直时的方向垂直时

5、,F= .,F= .(3)(3)磁感应强度磁感应强度B B的方向与电流的方向与电流I I的方向平行时的方向平行时,F=0.,F=0.ILBsin ILBsin ILBILB2.2.方向方向(1)(1)用左手定那么断定用左手定那么断定: :伸出左手伸出左手, ,四指并拢四指并拢, ,使大拇指和其他四指垂直使大拇指和其他四指垂直, ,并且都并且都跟手掌在同一个平面内跟手掌在同一个平面内, ,让磁感线垂直穿过手心让磁感线垂直穿过手心, ,四指指向四指指向 , ,那么大那么大拇指所指方向就是通电导线所受拇指所指方向就是通电导线所受 . .如图如图, ,表示表示 的方向的方向, ,表示表示 的方向的方向

6、, ,表示表示 的方向的方向. .电流方向电流方向安培力的方向安培力的方向电流电流磁场磁场安培力安培力(2)(2)安培力的方向特点安培力的方向特点:FB,FI,:FB,FI,即即F F垂直于垂直于B B和和I I决议的平面决议的平面.(.(留意留意:B:B和和I I可可以有恣意夹角以有恣意夹角) )自主检测自主检测1.1.思索判别思索判别(1)(1)磁场中某点磁感应强度的大小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强弱有关跟放在该点的试探电流元的强弱有关.(.() )(2)(2)安培力做功的本质是能量转化安培力做功的本质是能量转化.(.() )(3)(3)在磁场中磁感线越密集的

7、地方在磁场中磁感线越密集的地方, ,磁感应强度越大磁感应强度越大.(.() )(4)(4)奥斯特发现了电流可以产生磁场奥斯特发现了电流可以产生磁场.(.() )(5)(5)由定义式由定义式B= B= 可知可知, ,电流电流I I越大越大, ,导线导线L L越长越长, ,某点的磁感应强度就越小某点的磁感应强度就越小.(.() )(6)(6)磁感线是真实存在的磁感线是真实存在的.(.() )答案答案:(1):(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)(6)(6)FIL2.(2.(多项选择多项选择) )以下说法中正确的选项是以下说法中正确的选项是( ( ) )A.A.电荷在某处不受电场力

8、的作用电荷在某处不受电场力的作用, ,那么该处电场强度为零那么该处电场强度为零B.B.一小段通电导线在某处不受磁场力作用一小段通电导线在某处不受磁场力作用, ,那么该处磁感应强度一定为零那么该处磁感应强度一定为零C.C.表征电场中某点电场的强弱表征电场中某点电场的强弱, ,是用一个检验电荷放在该点时遭到的电场力是用一个检验电荷放在该点时遭到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值与检验电荷本身电荷量的比值D.D.表征磁场中某点磁场的强弱表征磁场中某点磁场的强弱, ,是用一小段通电导线放在该点时遭到的磁场是用一小段通电导线放在该点时遭到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值力与该小段导线长度和电流乘

9、积的比值ACAC解析解析: :电场对放入其中的电荷有力的作用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条件是磁场方向不能和电流方向平行, ,选项选项A A正确正确,B,B错误错误; ;同理根据电场强同理根据电场强度的定义式度的定义式E= E= 可知可知C C正确正确. .而同样用比值定义法定义的磁感应强度那么而同样用比值定义法定义的磁感应强度那么应有明确的阐明应有明确的阐明, ,即即B= B= 中中I I和和B B的方向必需垂直的方向必需垂直, ,选项选项D D错误错误. .FqFIL3.3.为了解释地球的磁性为了解

10、释地球的磁性,19,19世纪安培假设世纪安培假设: :地球的磁场是由绕过地心的轴的地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流环形电流I I引起的引起的. .在图中能正确表示安培假设中环形电流方向的是在图中能正确表示安培假设中环形电流方向的是( ( ) )B B解析解析: :地磁场的地磁场的N N极在地球南极附近极在地球南极附近, ,地磁场的地磁场的S S极在地球北极附近极在地球北极附近, ,根据安根据安培定那么培定那么, ,可断定电流方向为顺时针方向可断定电流方向为顺时针方向( (站在地球的北极向下看站在地球的北极向下看),),选项选项B B正确正确,A,C,D,A,C,D错误错误. .4.4.如下

11、图如下图, ,某区域内有垂直纸面向里的匀强磁场某区域内有垂直纸面向里的匀强磁场, ,磁感应强度大小为磁感应强度大小为B.B.一正一正方形刚性线圈边长为方形刚性线圈边长为L,L,匝数为匝数为n,n,线圈平面与磁场方向垂直线圈平面与磁场方向垂直, ,线圈一半在磁场线圈一半在磁场内内. .某时辰某时辰, ,线圈中经过大小为线圈中经过大小为I I的电流的电流, ,那么此时线圈所受安培力的大小为那么此时线圈所受安培力的大小为( ( ) )D D 中心探求中心探求 分类探求分类探求各个击破各个击破考点一磁场的了解及安培定那么考点一磁场的了解及安培定那么1.1.磁场的特点磁场的特点(1)(1)磁场是磁体、电

12、流周围存在的一种特殊物质磁场是磁体、电流周围存在的一种特殊物质, ,是客观存在的是客观存在的. .(2)(2)磁场的强弱由磁场本身决议磁场的强弱由磁场本身决议, ,与放入其中的电流元的大小无关与放入其中的电流元的大小无关. .(3)(3)磁场既有强弱也有方向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磁场的强弱和方向可用磁感应强度来表示, ,也可也可用磁感线定性地表示用磁感线定性地表示. .2.2.电流的磁场电流的磁场3.3.磁场的叠加磁场的叠加磁感应强度是矢量磁感应强度是矢量, ,计算时与力的计算方法一样计算时与力的计算方法一样, ,利用平行四边形定那么或正利用平行四边形定

13、那么或正交分解法进展合成与分解交分解法进展合成与分解. .【典例【典例1 1】 (2021 (2021全国全国卷卷,18),18)如图如图, ,在磁感应强度大小为在磁感应强度大小为B0B0的匀强磁场中的匀强磁场中, ,两两长直导线长直导线P P和和Q Q垂直于纸面固定放置垂直于纸面固定放置, ,两者之间的间隔为两者之间的间隔为l.l.在两导线中均通有方向在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流垂直于纸面向里的电流I I时时, ,纸面内与两导线间隔均为纸面内与两导线间隔均为l l的的a a点处的磁感应强度为点处的磁感应强度为零零. .假设让假设让P P中的电流反向、其他条件不变中的电流反向、其他

14、条件不变, ,那么那么a a点处磁感应强度的大小为点处磁感应强度的大小为( ( ) )C C多维训练多维训练1.1.磁场的了解磁场的了解(多项选择多项选择) )指南针是我国古代四大发明之一指南针是我国古代四大发明之一. .关于指南针关于指南针, ,以以下说法正确的选项是下说法正确的选项是( ( ) )A.A.指南针可以仅具有一个磁极指南针可以仅具有一个磁极B.B.指南针可以指向南北指南针可以指向南北, ,阐明地球具有磁场阐明地球具有磁场C.C.指南针的指向会遭到附近铁块的干扰指南针的指向会遭到附近铁块的干扰D.D.在指南针正上方附近沿指针方向放置不断导线在指南针正上方附近沿指针方向放置不断导线

15、, ,导线通电时指南针不偏转导线通电时指南针不偏转BCBC解析解析: :任何磁体均具有两个磁极任何磁体均具有两个磁极, ,应选项应选项A A错误错误; ;指南针之所以能指向南北指南针之所以能指向南北, ,是由于指南针的两个磁极遭到磁场力的作用是由于指南针的两个磁极遭到磁场力的作用, ,这阐明地球具有磁场这阐明地球具有磁场, ,即选项即选项B B正确正确; ;放在指南针附近的铁块被磁化后放在指南针附近的铁块被磁化后, ,反过来会影响指南针的指向反过来会影响指南针的指向, ,即选即选项项C C正确正确; ;通电直导线产生的磁场对其正下方的指南针有磁场力的作用通电直导线产生的磁场对其正下方的指南针有

16、磁场力的作用, ,会会使指南针发生偏转使指南针发生偏转, ,应选项应选项D D错误错误. .2.2.导学号导学号 58826182 58826182 安培定那么的运用安培定那么的运用, ,磁场的叠加磁场的叠加(2021(2021江西上高县模江西上高县模拟拟)()(多项选择多项选择) )有两根长直导线有两根长直导线a,ba,b相互平行放置相互平行放置, ,如下图为垂直于导线的截面图如下图为垂直于导线的截面图. .在图中所示的平面内在图中所示的平面内,O,O点为两根导线连线的中点点为两根导线连线的中点,M,N,M,N为两根导线附近的两点为两根导线附近的两点, ,它它们在两导线连线的中垂线上们在两导

17、线连线的中垂线上, ,且与且与O O点的间隔相等点的间隔相等. .假设两导线中通有大小相等、假设两导线中通有大小相等、方向一样的恒定电流方向一样的恒定电流I,I,那么以下说法中正确的选项是那么以下说法中正确的选项是( ( ) )A.MA.M点和点和N N点的磁感应强度大小相等点的磁感应强度大小相等, ,方向相反方向相反B.B.导线导线a,ba,b相互排斥相互排斥C.C.在线段在线段MNMN上各点的磁感应强度都不能够为零上各点的磁感应强度都不能够为零D.D.在线段在线段MNMN上只需一点的磁感应强度为零上只需一点的磁感应强度为零ADAD解析解析: :根据安培定那么判别得知根据安培定那么判别得知,

18、 ,两根通电导线产生的磁场方向均沿逆时两根通电导线产生的磁场方向均沿逆时针方向针方向, ,由于对称由于对称, ,两根通电导线在两根通电导线在M,NM,N两点产生的磁感应强度大小相等两点产生的磁感应强度大小相等, ,根据平行四边形进展合成得到根据平行四边形进展合成得到,M,M点和点和N N点的磁感应强度大小相等点的磁感应强度大小相等,M,M点磁场点磁场方向向下方向向下,N,N点磁场方向向上点磁场方向向上, ,方向相反方向相反, ,选项选项A A正确正确; ;两导线通有同向电流两导线通有同向电流, ,故相互吸引故相互吸引, ,选项选项B B错误错误; ;只需当两根通电导线在同一点产生的磁感应强度只

19、需当两根通电导线在同一点产生的磁感应强度大小相等、方向相反时大小相等、方向相反时, ,合磁感应强度才为零合磁感应强度才为零, ,那么知只需那么知只需O O点的磁感应强点的磁感应强度为零度为零, ,选项选项C C错误错误,D,D正确正确. .考点二安培力的分析与计算考点二安培力的分析与计算1.1.在运用左手定那么断定安培力方向时在运用左手定那么断定安培力方向时, ,磁感线方向不一定垂直于电流方向磁感线方向不一定垂直于电流方向, ,但安培力方向一定与磁场方向和电流方向垂直但安培力方向一定与磁场方向和电流方向垂直, ,即大拇指一定要垂直于磁场即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决议的平面方向和电流

20、方向决议的平面. .2.2.运用安培力的公式运用安培力的公式F=ILBF=ILB时要留意时要留意(1)B(1)B与与I I垂直垂直. .(2)L(2)L是有效长度是有效长度. .公式公式F=ILBF=ILB中中L L指的是指的是“有效长度有效长度. .当当B B与与I I垂直时垂直时,F,F最大最大,F=ILB;,F=ILB;当当B B与与I I平行时平行时,F=0.,F=0.弯曲导线的有效长度弯曲导线的有效长度L,L,等于衔接两端点线段的长度等于衔接两端点线段的长度. .闭合线圈通电后闭合线圈通电后, ,在匀强磁场中遭到的安培力的矢量和为零在匀强磁场中遭到的安培力的矢量和为零. .【典例【典

21、例2 2】 如下图如下图, ,用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架,ab,cd,ab,cd边均与边均与adad边成边成6060角角,ab=bc=cd=L,ab=bc=cd=L,长度为长度为L L的电阻丝电阻为的电阻丝电阻为r,r,框架与一电动势为框架与一电动势为E E、内阻为内阻为r r的电源相衔接的电源相衔接, ,垂直于框架平面有磁感应强度为垂直于框架平面有磁感应强度为B B的匀强磁场的匀强磁场, ,那么那么框架遭到的安培力的合力大小为框架遭到的安培力的合力大小为( ( ) )C C中心点拨中心点拨 可分别求出可分别求出ab,bc,cdab,bc,cd段遭到的

22、安培力段遭到的安培力, ,然后由平行四边形定然后由平行四边形定那么求合力那么求合力; ;也可将也可将abcdabcd段等效为长为段等效为长为2L2L的一段直导线的一段直导线, ,方向与方向与adad平行平行, ,然然后求安培力后求安培力. .方法技巧方法技巧 弯折类导线所受安培力的求法弯折类导线所受安培力的求法(1)(1)分段求安培力分段求安培力, ,再由力的合成求其合力再由力的合成求其合力. .(2)(2)等效法求有效长度等效法求有效长度, ,其数值等于处于磁场中的通电导线两端点间在垂直其数值等于处于磁场中的通电导线两端点间在垂直于磁场方向的间隔于磁场方向的间隔, ,再用公式求安培力再用公式

23、求安培力. .多维训练多维训练1.1.安培力的方向及大小安培力的方向及大小(2021(2021全国全国卷卷,15),15)关于通电直导线在匀强磁场中关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力所受的安培力, ,以下说法正确的选项是以下说法正确的选项是( ( ) )A.A.安培力的方向可以不垂直于直导线安培力的方向可以不垂直于直导线B.B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向安培力的方向总是垂直于磁场的方向C.C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D.D.将直导线从中点折成直角将直导线从中点折成直角, ,安培力的大小一定变为原来的一半安培力的大小一定变

24、为原来的一半B B2.2.导学号导学号 58826183 58826183 左手定那么的运用左手定那么的运用(2021(2021全国全国卷卷,21)(,21)(多项选择多项选择) )某同窗自制的简易电动机表示图如下图某同窗自制的简易电动机表示图如下图. .矩形线圈由一根漆包线绕制而成矩形线圈由一根漆包线绕制而成, ,漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出, ,并作为线圈的转轴并作为线圈的转轴. .将线圈架在两个金属支架之间将线圈架在两个金属支架之间, ,线圈平面位于竖直面内线圈平面位于竖直面内, ,永磁铁置于线圈下永磁铁置于线圈下方方. .

25、为了使电池与两金属支架衔接后线圈能延续转动起来为了使电池与两金属支架衔接后线圈能延续转动起来, ,该同窗应将该同窗应将( ( ) )A.A.左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉B.B.左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉C.C.左转轴上侧的绝缘漆刮掉左转轴上侧的绝缘漆刮掉, ,右转轴下侧的绝缘漆刮掉右转轴下侧的绝缘漆刮掉D.D.左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉, ,右转轴下侧的绝缘漆刮掉右转轴下侧的绝缘漆刮掉ADAD解析解析: :为了使电池与两金属支架衔接后线圈能延续转动起来为了使电池与两金属支架衔接后线圈能延续转动起来,

26、 ,将左、右转轴下将左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉侧的绝缘漆都刮掉, ,这样当线圈在图示位置时这样当线圈在图示位置时, ,线圈的上下边受安培力程度而线圈的上下边受安培力程度而转动转动, ,转过一周后再次遭到同样的安培力而使其转动转过一周后再次遭到同样的安培力而使其转动, ,选项选项A A正确正确; ;假设将左、假设将左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉, ,那么当线圈在图示位置时那么当线圈在图示位置时, ,线圈的上下边受线圈的上下边受安培力程度而转动安培力程度而转动, ,转过半周后再次遭到相反方向的安培力而使其停顿转动转过半周后再次遭到相反方向的安培力而使其停顿转动, ,

27、选项选项B B错误错误; ;左转轴上侧的绝缘漆刮掉左转轴上侧的绝缘漆刮掉, ,右转轴下侧的绝缘漆刮掉右转轴下侧的绝缘漆刮掉, ,电路不能接电路不能接通通, ,故不能转起来故不能转起来, ,选项选项C C错误错误; ;假设将左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉假设将左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉, ,右转右转轴下侧的绝缘漆刮掉轴下侧的绝缘漆刮掉, ,这样当线圈在图示位置时这样当线圈在图示位置时, ,线圈的上下边受安培力程度线圈的上下边受安培力程度而转动而转动, ,转过半周后电路不导通转过半周后电路不导通; ;转过一周后再次遭到同样的安培力而使其转转过一周后再次遭到同样的安培力而使其转动动, ,选项选项D

28、D正确正确. .考点三安培力作用下导体运动趋势的判别考点三安培力作用下导体运动趋势的判别判别安培力作用下导体运动情况的常用方法判别安培力作用下导体运动情况的常用方法【典例【典例3 3】 一个可以自在运动的线圈一个可以自在运动的线圈L1L1和一个固定的线圈和一个固定的线圈L2L2相互绝缘垂直相互绝缘垂直放置放置, ,且两个线圈的圆心重合且两个线圈的圆心重合, ,如下图如下图. .当两线圈中通以图示方向的电流时当两线圈中通以图示方向的电流时, ,从左向右看从左向右看, ,线圈线圈L1L1将将( ( ) )A.A.不动不动 B. B.顺时针转动顺时针转动C.C.逆时针转动逆时针转动 D. D.在纸面

29、内平动在纸面内平动B B中心点拨中心点拨 左手定那么判别受力方向左手定那么判别受力方向21LL根据安培定的 流 生的磁 方向把 分成上、下 部分分成小 流元则电 产场两无数个 电解析解析: :法一法一( (电流元法电流元法) )把线圈把线圈L1L1沿程度转动轴分成上、下两部分沿程度转动轴分成上、下两部分, ,每一部每一部分又可以看成无数段直线电流元分又可以看成无数段直线电流元, ,电流元处在电流元处在L2L2产生的磁场中产生的磁场中, ,根据安培定根据安培定那么可知各电流元所在处的磁场方向向上那么可知各电流元所在处的磁场方向向上, ,由左手定那么可得由左手定那么可得, ,上半部分电上半部分电流

30、元所受安培力均指向纸外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下半部分电流元所受安培力均指向纸内, ,因此因此从左向右看线圈从左向右看线圈L1L1将顺时针转动将顺时针转动. .法二法二( (等效法等效法) )把线圈把线圈L1L1等效为小磁针等效为小磁针, ,该小磁针刚益处于环形电流该小磁针刚益处于环形电流I2I2的中的中心心, ,小磁针的小磁针的N N极应指向该点环形电流极应指向该点环形电流I2I2的磁场方向的磁场方向, ,由安培定那么知由安培定那么知I2I2产生产生的磁场方向在其中心处竖直向上的磁场方向在其中心处竖直向上, ,而而L1L1等效成小磁针后等效成小磁针后,

31、 ,转动前转动前,N,N极指向纸极指向纸内内, ,因此小磁针的因此小磁针的N N极应由指向纸内转为向上极应由指向纸内转为向上, ,所以从左向右看所以从左向右看, ,线圈线圈L1L1将顺将顺时针转动时针转动. .法三法三( (结论法结论法) )环形电流环形电流I1,I2I1,I2之间不平行之间不平行, ,那么必有相对转动那么必有相对转动, ,直到两环形直到两环形电流同向平行为止电流同向平行为止, ,据此可得据此可得, ,从左向右看从左向右看, ,线圈线圈L1L1将顺时针转动将顺时针转动. .多维训练多维训练1.1.电流元法和特殊位置法电流元法和特殊位置法 不断导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线

32、管不断导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方的上方, ,如下图如下图, ,假设直导线可以自在地运动且通以方向为由假设直导线可以自在地运动且通以方向为由a a到到b b的电流的电流, ,那么那么导线导线abab遭到安培力作用后的运动情况为遭到安培力作用后的运动情况为( ( ) )A.A.从上向下看顺时针转动并接近螺线管从上向下看顺时针转动并接近螺线管B.B.从上向下看顺时针转动并远离螺线管从上向下看顺时针转动并远离螺线管C.C.从上向下看逆时针转动并远离螺线管从上向下看逆时针转动并远离螺线管D.D.从上向下看逆时针转动并接近螺线管从上向下看逆时针转动并接近螺线管D D解析解析: :判别导线

33、的转动方向可用电流元法判别导线的转动方向可用电流元法: :如下图如下图, ,把直线电流等效为把直线电流等效为aO,OO,ObaO,OO,Ob三段三段(OO(OO段极短段极短) )电流电流, ,由于由于OOOO段电流方向与该处的磁段电流方向与该处的磁场方向一样场方向一样, ,所以不受安培力作用所以不受安培力作用;aO;aO段电流所在处的磁场方向斜向上段电流所在处的磁场方向斜向上, ,由左手定那么可知其所受安培力方向垂直纸面向外由左手定那么可知其所受安培力方向垂直纸面向外;Ob;Ob段电流所在处段电流所在处的磁场方向斜向下的磁场方向斜向下, ,同理可知其所受安培力方向垂直纸面向里同理可知其所受安培

34、力方向垂直纸面向里. .再用特殊再用特殊位置法分析位置法分析: :当导线转过当导线转过9090与纸面垂直时与纸面垂直时, ,判别导线所受安培力方向向判别导线所受安培力方向向下下. .综上可知导线将以综上可知导线将以OOOO段为轴逆时针转动段为轴逆时针转动( (从上向下看从上向下看) )并接近通电并接近通电螺线管螺线管, ,选项选项D D正确正确. .2. 2. 导学号导学号 58826184 58826184 转换研讨对象法转换研讨对象法(多项选择多项选择) )如下图如下图, ,台秤上放一光滑台秤上放一光滑平板平板, ,其左边固定一挡板其左边固定一挡板, ,一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁衔接起来

35、一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁衔接起来, ,此时台秤此时台秤读数为读数为F1,F1,如今磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒如今磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒, ,当导体棒中通以方向如当导体棒中通以方向如下图的电流后下图的电流后, ,台秤读数为台秤读数为F2,F2,那么以下说法正确的选项是那么以下说法正确的选项是( ( ) )A.A.弹簧长度将变长弹簧长度将变长 B. B.弹簧长度将变短弹簧长度将变短C.F1F2C.F1F2 D.F1F2 D.F1F2,F1F2,在程度方向上在程度方向上, ,由于由于FF有向左的分力有向左的分力, ,磁磁铁紧缩弹簧铁紧缩弹簧, ,所以弹簧长度变短所以弹簧长度变短.

36、 .考点四安培力作用下导体的平衡与加速考点四安培力作用下导体的平衡与加速安培力作用下导体的平衡与加速问题的解题方法安培力作用下导体的平衡与加速问题的解题方法(1)(1)根据导体中的电流方向与磁场方向根据导体中的电流方向与磁场方向, ,利用左手定那么先判别出安培力的方利用左手定那么先判别出安培力的方向向, ,然后对导体进展受力分析然后对导体进展受力分析, ,再结合力的平衡条件或牛顿第二定律进展求解再结合力的平衡条件或牛顿第二定律进展求解; ;(2)(2)事先不能判别出安培力的方向时的平衡问题事先不能判别出安培力的方向时的平衡问题. .需求对导体进展受力分析需求对导体进展受力分析, ,然然后结合力

37、的平衡条件确定安培力的方向和大小后结合力的平衡条件确定安培力的方向和大小, ,此类试题普通是包括安培力在此类试题普通是包括安培力在内的三力动态平衡问题内的三力动态平衡问题, ,处理的方法通常是处理的方法通常是“闭合矢量三角形法或闭合矢量三角形法或“类似三类似三角形法角形法. .【典例【典例4 4】 (2021 (2021江西重点中学协作体第二次联考江西重点中学协作体第二次联考)()(多项选择多项选择) )如下图如下图, ,在在倾角倾角=30=30的光滑轨道上的光滑轨道上, ,质量质量m=0.1 kgm=0.1 kg的的ABAB杆放在轨道上杆放在轨道上, ,轨道间距轨道间距l=0.2 l=0.2

38、 m,m,电流电流I=0.5 A.I=0.5 A.当加上垂直于杆当加上垂直于杆ABAB的某一方向的匀强磁场后的某一方向的匀强磁场后, ,杆杆ABAB处于静止处于静止形状形状, ,那么所加磁场的磁感应强度能够为那么所加磁场的磁感应强度能够为( ( ) )A.1 T A.1 T B.5.5 TB.5.5 T C.4 T C.4 T D.7.5 TD.7.5 TBDBD解析解析: :对杆受力分析对杆受力分析, ,由图解法求出杆受的安培力的最小值由图解法求出杆受的安培力的最小值, ,根据根据F=ILBF=ILB求出求出B B的最小值的最小值. .金属导轨光滑金属导轨光滑, ,所以没有摩擦力所以没有摩擦

39、力, ,那么金属棒只受重力、支持力和那么金属棒只受重力、支持力和安培力安培力, ,根据平衡条件支持力和安培力的合力应与重力等大反向根据平衡条件支持力和安培力的合力应与重力等大反向, ,根据矢量根据矢量三角形合成法那么作出三种情况的合成图如图三角形合成法那么作出三种情况的合成图如图. .由图可以看出当安培力由图可以看出当安培力F F与与支持力垂直时有最小值支持力垂直时有最小值Fmin=mgsin ,Fmin=mgsin ,即即BminIl=mgsin ,BminIl=mgsin ,解得解得Bmin=5 T,Bmin=5 T,选项选项B,DB,D正确正确. .多维训练多维训练1.1.导体棒在安培力

40、作用下的平衡导体棒在安培力作用下的平衡(2021(2021全国全国卷卷,24),24)如图如图, ,一长为一长为10 cm10 cm的的金属棒金属棒abab用两个完全一样的弹簧程度地悬挂在匀强磁场中用两个完全一样的弹簧程度地悬挂在匀强磁场中; ;磁场的磁感应强度磁场的磁感应强度大小为大小为0.1 T,0.1 T,方向垂直于纸面向里方向垂直于纸面向里; ;弹簧上端固定弹簧上端固定, ,下端与金属棒绝缘下端与金属棒绝缘. .金属棒金属棒经过开关与一电动势为经过开关与一电动势为12 V12 V的电池相连的电池相连, ,电路总电阻为电路总电阻为2 .2 .知开关断开时两知开关断开时两弹簧的伸长量均为弹

41、簧的伸长量均为0.5 cm;0.5 cm;闭合开关闭合开关, ,系统重新平衡后系统重新平衡后, ,两弹簧的伸长量与开关两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改动了断开时相比均改动了0.3 cm.0.3 cm.重力加速度大小取重力加速度大小取10 m/s2.10 m/s2.判别开封锁合后金属判别开封锁合后金属棒所受安培力的方向棒所受安培力的方向, ,并求出金属棒的质量并求出金属棒的质量. .解析解析: :依题意依题意, ,开封锁合后开封锁合后, ,电流方向为从电流方向为从b b到到a,a,由左手定那么可知由左手定那么可知, ,金属金属棒所受的安培力方向为竖直向下棒所受的安培力方向为竖直向下. .开关断

42、开时开关断开时, ,两弹簧各自相对于其原长的伸长量为两弹簧各自相对于其原长的伸长量为l1=0.5 cm.l1=0.5 cm.由胡克由胡克定律和力的平衡条件得定律和力的平衡条件得2kl1=mg 2kl1=mg 式中式中,m,m为金属棒的质量为金属棒的质量,k,k是弹簧的劲度系数是弹簧的劲度系数,g,g是重力加速度的大小是重力加速度的大小. .开封锁合后开封锁合后, ,金属棒所受安培力的大小为金属棒所受安培力的大小为F=ILB F=ILB 式中式中,I,I是回路电流是回路电流,L,L是金属棒的长度是金属棒的长度. .两弹簧各自再伸长了两弹簧各自再伸长了l2=0.3 cm,l2=0.3 cm,由胡克

43、定律和力的平衡条件得由胡克定律和力的平衡条件得2k(l1+l2)=mg+F 2k(l1+l2)=mg+F 由欧姆定律有由欧姆定律有E=IR E=IR 式中式中,E,E是电池的电动势是电池的电动势,R,R是电路总电阻是电路总电阻. .联立式联立式, ,并代入题给数据得并代入题给数据得m=0.01 kg.m=0.01 kg.答案答案: :见解析见解析2.2.安培力作用下导体的加速安培力作用下导体的加速“电磁炮是利用电磁力对弹体加速的新型武电磁炮是利用电磁力对弹体加速的新型武器器, ,具有速度快、效率高等优点具有速度快、效率高等优点. .如图是如图是“电磁炮的原理构造表示图电磁炮的原理构造表示图.

44、.光滑程光滑程度加速导轨电阻不计度加速导轨电阻不计, ,轨道宽为轨道宽为L=0.2 m.L=0.2 m.在导轨间有竖直向上的匀强磁场在导轨间有竖直向上的匀强磁场, ,磁磁感应强度感应强度B=1B=1102 T.“102 T.“电磁炮弹体总质量电磁炮弹体总质量m=0.2 kg,m=0.2 kg,其中弹体在轨道间的其中弹体在轨道间的电阻电阻R=0.4 ,R=0.4 ,可控电源的内阻可控电源的内阻r=0.6 ,r=0.6 ,电源的电压能自行调理电源的电压能自行调理, ,以保证以保证“电电磁炮匀加速发射磁炮匀加速发射. .在某次实验发射时在某次实验发射时, ,电源为加速弹体提供的电流电源为加速弹体提供

45、的电流I=4I=4103 103 A,A,不计空气阻力不计空气阻力. .求求: :解析解析:(1):(1)由安培力公式得由安培力公式得F=ILB=8F=ILB=8104 N;104 N;答案答案:(1)8:(1)8104 N104 N(2)20 m(2)20 m(1)(1)弹体所受安培力的大小弹体所受安培力的大小; ;(2)(2)弹体从静止加速到弹体从静止加速到4 km/s,4 km/s,轨道至少要多长轨道至少要多长; ;答案答案:(3)1.76:(3)1.76106 J106 J(3)(3)弹体从静止加速到弹体从静止加速到4 km/s4 km/s过程中过程中, ,该系统耗费的总能量该系统耗费

46、的总能量. . 演练提升演练提升 真题体验真题体验强化提升强化提升高考模拟高考模拟1.1.地磁场地磁场(2021(2021北京卷北京卷,17),17)中国宋代科学家沈括在中国宋代科学家沈括在 中最早记载中最早记载了地磁偏角了地磁偏角:“:“以磁石磨针锋以磁石磨针锋, ,那么能指南那么能指南, ,然常微偏东然常微偏东, ,不全南也不全南也. .进一步研进一步研讨阐明讨阐明, ,地球周围地磁场的磁感线分布表示如图地球周围地磁场的磁感线分布表示如图. .结合上述资料结合上述资料, ,以下说法不正以下说法不正确的选项是确的选项是( ( ) )A.A.地理南、北极与地磁场的南、北极不重合地理南、北极与地

47、磁场的南、北极不重合B.B.地球内部也存在磁场地球内部也存在磁场, ,地磁南极在地理北极附近地磁南极在地理北极附近C.C.地球外表恣意位置的地磁场方向都与地面平行地球外表恣意位置的地磁场方向都与地面平行D.D.地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用C C解析解析: :磁偏角的存在阐明地理南、北极与地磁场南、北极不重合磁偏角的存在阐明地理南、北极与地磁场南、北极不重合; ;地球相地球相当于一个大磁铁当于一个大磁铁, ,地球内部也存在磁场地球内部也存在磁场, ,且地磁南极在地理北极附近且地磁南极在地理北极附近; ;由由于地球磁感线并不是以地

48、心为圆心的圆弧于地球磁感线并不是以地心为圆心的圆弧, ,地球外表大部分位置的地磁地球外表大部分位置的地磁场方向与地面不平行场方向与地面不平行; ;地球赤道处地磁场方向沿南北方向地球赤道处地磁场方向沿南北方向, ,射向赤道的带射向赤道的带电宇宙射线粒子方向与地磁场方向根本垂直电宇宙射线粒子方向与地磁场方向根本垂直, ,带电宇宙射线粒子必受地带电宇宙射线粒子必受地磁场的洛伦兹力作用磁场的洛伦兹力作用, ,应选应选C.C.2.2.左手定那么左手定那么(2021(2021海南卷海南卷,8)(,8)(多项选择多项选择) )如图如图(a)(a)所示所示, ,扬声器中有一线扬声器中有一线圈处于磁场中圈处于磁

49、场中, ,当音频电流信号经过线圈时当音频电流信号经过线圈时, ,线圈带动纸盆振动线圈带动纸盆振动, ,发出声音发出声音. .俯俯视图视图(b)(b)表示处于辐射状磁场中的线圈表示处于辐射状磁场中的线圈( (线圈平面即纸面线圈平面即纸面) )磁场方向如图中箭磁场方向如图中箭头所示头所示, ,在图在图(b)(b)中中( ( ) )A.A.当电流沿顺时针方向时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线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里B.B.当电流沿顺时针方向时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线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C.C.当电流沿逆时针方向时

50、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线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D.D.当电流沿逆时针方向时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外线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外BCBC解析解析: :将环形导线分割成无限个小段将环形导线分割成无限个小段, ,每一小段看成直导线每一小段看成直导线, ,那么根据左手那么根据左手定那么定那么, ,当电流顺时针时当电流顺时针时, ,导线所受的安培力垂直纸面向外导线所受的安培力垂直纸面向外, ,故故A A错误错误,B,B正确正确; ;当电流逆时针时当电流逆时针时, ,根据左手定那么可以知道安培力垂直纸面向里根据左手定

51、那么可以知道安培力垂直纸面向里, ,选项选项C C正正确确,D,D错误错误. .3.3.磁场的叠加、安培力大小的计算磁场的叠加、安培力大小的计算(2021(2021全国全国卷卷,19)(,19)(多项选择多项选择) )如图如图, ,三根相互平行的固定长直导线三根相互平行的固定长直导线L1,L2L1,L2和和L3L3两两等距两两等距, ,均通有电流均通有电流I,L1I,L1中电流方中电流方向与向与L2L2中的一样中的一样, ,与与L3L3中的相反中的相反, ,以下说法正确的选项是以下说法正确的选项是( ( ) )A.L1A.L1所受磁场作用力的方向与所受磁场作用力的方向与L2,L3L2,L3所在

52、平面垂直所在平面垂直B.L3B.L3所受磁场作用力的方向与所受磁场作用力的方向与L1,L2L1,L2所在平面垂直所在平面垂直BCBC4.4.左手定那么、力的平衡左手定那么、力的平衡(2021(2021湖南怀化三模湖南怀化三模) )如下图如下图, ,电源电源E,E,导线导线, ,导电导电细软绳细软绳ab,cd,ab,cd,以及导体棒以及导体棒bcbc构成闭合回路构成闭合回路, ,导电细软绳导电细软绳ab,cdab,cd的的a a端和端和d d端固定端固定不动不动, ,加上恰当的磁场后加上恰当的磁场后, ,当导体棒坚持静止时当导体棒坚持静止时, ,闭合回路中闭合回路中abcdabcd所在平面与所在

53、平面与过过adad的竖直平面成的竖直平面成3030, ,知知adad和和bcbc等长且都在程度面内等长且都在程度面内, ,导体棒导体棒bcbc中的电流中的电流I=2 A,I=2 A,导体棒的长度导体棒的长度L=0.5 m,L=0.5 m,导体棒的质量导体棒的质量m=0.5 kg,gm=0.5 kg,g取取10 m/s2,10 m/s2,以下说法以下说法正确的选项是正确的选项是( ( ) )A.A.磁感应强度的最小值为磁感应强度的最小值为2.5 T,2.5 T,方向沿方向沿baba所在直线所在直线, ,由由b b指向指向a aB.B.磁感应强度的最小值为磁感应强度的最小值为2.5 T,2.5 T

54、,方向沿方向沿abab所在直线所在直线, ,由由a a指向指向b bA A拓展增分拓展增分磁感应强度的测定磁感应强度的测定直接测定磁感应强度是很困难的直接测定磁感应强度是很困难的, ,但可以经过丈量安培力但可以经过丈量安培力, ,或借助天平、电子测或借助天平、电子测力计等仪器利用平衡方法测定力计等仪器利用平衡方法测定. .1.1.经过丈量安培力测定经过丈量安培力测定【例如【例如1 1】 图中虚线框内存在一沿程度方向、且与纸面垂直的匀强磁场图中虚线框内存在一沿程度方向、且与纸面垂直的匀强磁场. .现现经过丈量通电导线在磁场中所受的安培力经过丈量通电导线在磁场中所受的安培力, ,来丈量磁场的磁感应强度大小来丈量磁场的磁感应强度大小, ,并并断定其方向断定其方向, ,所用部分器材已在图中给出所用部分器材已在图中给出, ,其中其中D D为位于纸面内的为位于纸面内的U U形金属框形金属框, ,其底边程度其底边程度, ,两侧边竖直且等长两侧边竖直且等长;E;E为直流电源为直流电源;R;R为电阻箱为电阻箱; ; 为电流表为电流表;S;S为为开关开关, ,此外还有细沙、天平、米尺和假设干轻质导线此外还有细沙、天平、米尺和假设干轻质导线. .(1)(1)在图中画线衔接成实验电路图在图中画线衔接成实验电路图