2014高三一轮复习-8-1-磁场的描述及磁场对电流的作用资料

2014高三一轮复习-8-1-磁场的描述(miáoshù)及磁场对电流的作用资料第一页，共59页。磁场(cíchǎng)、磁感应强度Ⅰ(考纲要求)第二页，共59页。答案(dáàn)BD第三页，共59页。【知识存盘】1．磁场 (1)根本特性：磁场对处于(chǔyú)其中的磁体、电流和运动电荷有的作用． (2)方向：小磁针的所受磁场力的方向．磁场(cíchǎng)力N极

强弱(qiánɡruò)方向

N极

第四页，共59页。3．匀强磁场 (1)定义：磁感应强度的大小、方向 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(xiānɡtónɡ)的、方向相同(xiānɡtónɡ)的平行直线.处处(chùchù)相等处处(chùchù)相同第五页，共59页。【思维驱动】 以下关于电场线和磁感线的说法中，正确的选项是()． A．电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线 B．磁场中两条磁感线一定不相交，但在复杂(fùzá)电场中的电场线是可以相交的 C．电场线是一条不闭合曲线，而磁感线是一条闭合曲线 D．电场线越密的地方，电场越强，磁感线越密的地方，磁场也越强磁感线通电直导线和通电线圈周围(zhōuwéi)磁场的方向Ⅰ(考纲要求)答案(dáàn)CD第六页，共59页。【知识存盘】1．磁感线 (1)磁感线：在磁场中画出一些(yīxiē)有方向的曲线，使曲线上各点的方向跟这点的磁感应强度方向一致． (2)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布(如图8-1-1所示)切线(qiēxiàn)图8-1-1

第七页，共59页。2．电流(diànliú)的磁场通电直导线通电螺线管环形电流安培定则立体图第八页，共59页。横截面图纵截面图第九页，共59页。【思维驱动】 一根容易形变的弹性导线，两端固定．导线中通有电流，方向如以下图中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态(zhuàngtài)；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态(zhuàngtài)的四个图示中正确的选项是 ()．匀强磁场中的安培力Ⅱ(考纲要求(yāoqiú))安培力、安培力的方向(fāngxiàng)Ⅰ(考纲要求)第十页，共59页。解析通电导线在磁场(cíchǎng)中受安培力时，可用左手定那么判断安培力的方向．答案D第十一页，共59页。【知识存盘】1．安培力的大小 当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，F＝ ，这是一般情况(qíngkuàng)下的安培力的表达式，以 下是两种特殊情况(qíngkuàng)： (1)磁场和电流垂直时：F＝. (2)磁场和电流平行时：F＝0.BILsinθ

BIL

第十二页，共59页。2．安培力的方向 (1)用左手定那么(nàme)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，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受． (2)安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于 决定的平面．电流(diànliú)的方向安培力的方向(fāngxiàng)B和I

第十三页，共59页。第十四页，共59页。考点一对磁感应强度的理解【典例1】(2012·大纲全国卷，18) 如图 8-1-2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(zhōnɡtōnɡ)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，以下说法正确的选项是()．图8-1-2

第十五页，共59页。A．O点处的磁感应强度为零B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同D．a、c两点处磁感应强度的方向不同解析根据(gēnjù)安培定那么判断磁场方向，再结合矢量的合成知识求解．根据(gēnjù)安培定那么判断：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(gēnjù)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第十六页，共59页。【变式跟踪1】关于磁感应强度B，以下说法中正确的选项是 ()． A．根据磁感应强度定义B＝F/(IL)，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与I成反比 B．磁感应强度B是标量，没有方向 C．磁感应强度B是矢量，方向与F的方向相反 D．在确定的磁场中，同一点的磁感应强度B是确定的，不同点的磁感应强度B可能不同，磁感线密集(mìjí)的方磁感应强度B大些，磁感线稀疏的地方磁感应强度B小些第十七页，共59页。解析磁感应强度是磁场本身的性质(xìngzhì)，与放入磁场中的导体的电流或受力大小F无关，A错误；磁感应强度B是矢量，其方向与F总是垂直的，电流方向与F也总是垂直的，B、C错误；在确定的磁场中，同一点的磁感应强度B是确定的，由磁场本身决定，与其他外来的一切因素无关，用磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，D正确．答案D第十八页，共59页。借题发挥求解有关磁感应强度问题的关键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度的矢量和(满足(mǎnzú)平行四边形定那么)3．牢记判断电流的磁场的方法―→安培定那么，并能熟练应用，建立磁场的立体分布模型(记住5种常见磁场的立体分布图)．第十九页，共59页。备课(bèikè)札记第二十页，共59页。考点二对安培定那么、左手定那么的理解及应用【典例2】通电矩形导线(dǎoxiàn)框abcd与无限长通 电直导线(dǎoxiàn)MN在同一平面内，电流方向 如图8-1-3所示，ad边与MN平行，关于 MN中电流产生的磁场对线框的作用， 以下表达中正确的选项是 ()． A．线框有两条边所受到的安培力方向相同 B．线框有两条边所受到的安培力大小相同 C．整个线框有向里收缩的趋势 D．假设导线(dǎoxiàn)MN向左微移，各边受力将变小，但合力不变图8-1-3第二十一页，共59页。解析由直线电流产生磁场的特点可知，与导线距离相等的位置磁感应强度大小相等，因此ab与cd边受到的安培力大小相等，B对；由安培定那么知MN中电流在导线框处产生的磁场垂直纸面向里，由左手定那么可判定(pàndìng)ab受力方向向下，cd受力方向向上，ad受力方向向左，bc受力方向向右，但ad受到的力大于bc受到的力，整个线框有向外扩张的趋势，A、C错；假设MN向左微移，那么线框各边所在处磁场均减弱，故各边受力均变小，但ad边所在处减弱更多，故线框所受向左的合力变小，D错．答案B第二十二页，共59页。【变式跟踪(gēnzōng)2】在等边三角形的三个 顶点a、b、c处，各有一条长直 导线垂直穿过纸面，导线中通有 大小相等的恒定电流，方向如图 8-1-4所示，那么过c点的导线所受安培力的方向()． A．与ab边平行，竖直向上 B．与ab边平行，竖直向下 C．与ab边垂直，指向左边 D．与ab边垂直，指向右边图8-1-4

第二十三页，共59页。解析根据安培定那么(nàme)，a、b在c处所激发的磁场方向分别如图中Ba、Bb所示，应用平行四边形定那么(nàme)可知c导线所在处的合磁场方向如图所示．根据左手定那么(nàme)可知安培力F安的方向与a、b连线垂直，指向左边．答案C第二十四页，共59页。借题发挥安培定那么(nàme)和左手定那么(nàme)的“因〞与“果〞1．安培定那么(nàme)用于判定电流周围磁场的磁感线分布，使用时注意分清“因——电流方向〞和“果——磁场方向〞．2．左手定那么(nàme)用于判定安培力的方向，使用时注意分清“因——电流方向与磁场方向〞和“果——受力方向〞．第二十五页，共59页。备课(bèikè)札记第二十六页，共59页。考点三通电导体在安培力作用下的平衡问题【典例3】(2012·天津卷，2)如图8-1-5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 θ.如果仅改变以下某一个(yīɡè)条件， θ角的相应变化情况是 ()．A．棒中的电流变大，θ角变大B．两悬线等长变短，θ角变小C．金属棒质量变大，θ角变大D．磁感应强度变大，θ角变小图8-1-5

第二十七页，共59页。答案(dáàn)A第二十八页，共59页。【变式跟踪3】 如图8-1-7所示，光滑的平行(píngxíng)导轨 与电源连接后，与水平方向成θ 角倾斜放置，导轨上放一个质量 为m的金属导体棒．当S闭合后， 在棒所在区域内加一个适宜的匀强磁场，可以使导体棒静止平衡，下面四个图中分别加了不同方向的磁场，其中一定不能平衡的是 ()．图8-1-7

第二十九页，共59页。解析四种(sìzhǒnɡ)情况的受力分别如下图，A、C有可能平衡，D中如果重力与安培力刚好大小相等，那么导体棒与导轨间没有压力，也可以平衡，B中合外力不可能为零，一定不能平衡．答案B第三十页，共59页。借题发挥1．通电导体在磁场中受到的安培力 (1)方向：根据左手定那么判断(pànduàn) (2)大小：由公式F＝BIL计算，且其中的L为导线在磁场中的有效长度．如弯曲通电导线的有效长度L等于连接两端点的直线的长度，相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端，如图8-1-6所示．图8-1-6

第三十一页，共59页。2．求解安培力作用下导体(dǎotǐ)棒平衡问题的根本思路第三十二页，共59页。3．求解关键 (1)电磁问题力学(lìxué)化． (2)立体图形平面化.第三十三页，共59页。命题(mìngtí)热点10通电导体在安培力作用下的运动命题(mìngtí)专家评述考情分析： 2012年全国各地的高考试卷中，对磁场性质和安培力的考查出现2处．高考题型：选择题命题(mìngtí)趋势：2014年对磁场性质和安培力的单独考查以理解和简单运用为主．题型仍以选择题为主，但也不排除计算题出现的可能．第三十四页，共59页。阅卷教师叮咛易失分点：1判断安培力的方向错误的使用右手(yòushǒu)定那么．2不能把立体图正确转化为平面图或截面图.第三十五页，共59页。应对策略判定安培力作用(zuòyòng)下导体运动的常用方法第三十六页，共59页。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第三十七页，共59页。高考佐证(zuǒzhènɡ) (2012·海南卷，10)如图8-1-8所示 的装置可演示磁场对通电导线的作 用．电磁铁上下两磁极之间某一水 平面内固定两条平行金属导轨，L 是置于导轨上并与导轨垂直的金属 杆．当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动．以下说法正确的选项是 ()．图8-1-8第三十八页，共59页。A．假设(jiǎshè)a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，那么L向右滑动B．假设(jiǎshè)a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，那么L向右滑动C．假设(jiǎshè)a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，那么L向左滑动D．假设(jiǎshè)a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，那么L向左滑动解析假设(jiǎshè)a接正极，b接负极，电磁铁磁极间磁场方向向上，e接正极，f接负极，由左手定那么判定金属杆受安培力向左，那么L向左滑动，A项错误，同理判定B、D选项正确，C项错误．答案BD第三十九页，共59页。【预测1】直导线ab与线圈(xiànquān)所在的平面垂直 且隔有一小段距离，其中直导线固定， 线圈(xiànquān)可自由运动，当通过如图8-1-9所示 的电流方向时(同时通电)，从左向右 看，线圈(xiànquān)将 ()． A．不动 B．顺时针转动，同时向右平移 C．顺时针转动，同时向左平移 D．逆时针转动，同时向右平衡图8-1-9

第四十页，共59页。解析用安培定那么判断线圈所处的B的方向(fāngxiàng)，由左手定那么及特殊位置法判定运动情况．答案B第四十一页，共59页。【预测2】如图8-1-10所示为电磁轨道 炮的工作原理图．待发射弹体与轨道 保持良好接触，并可在两平行轨道之 间无摩擦滑动(huádòng)．电流从一条轨道流入， 通过弹体后从另一条轨道流回．轨道 电流可形成在弹体处垂直于轨道平面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与电流I成正比．通电的弹体在安培力的作用下离开轨道，那么以下说法正确的选项是()．图8-1-10第四十二页，共59页。A．弹体向左高速射出B．I为原来的2倍，弹体射出的速度也为原来的2倍C．弹体的质量(zhìliàng)为原来的2倍，射出的速度也为原来的2倍D．轨道长度L为原来的4倍，弹体射出的速度为原来的2倍第四十三页，共59页。答案(dáàn)BD第四十四页，共59页。一、对磁感应强度的理解1．一段长0.2m，通过2.5A电流(diànliú)的直导线，在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况，正确的选项是 ()． A．如果B＝2T，F一定是1N B．如果F＝0，B也一定为零 C．如果B＝4T，F有可能是1N D．如果F有最大值，通电导线一定与B平行第四十五页，共59页。解析如果B＝2T，当导线与磁场方向垂直放置时，安培力最大，大小为F＝BIL＝2××0.2N＝1N；当导线与磁场方向平行放置时，安培力F＝0；当导线与磁场方向成任意夹角放置时，0<F<1N，应选项A、B和D均错误(cuòwù)；将L＝0.2m、I＝2.5A、B＝4T、F＝1N代入F＝BILsinθ，解得θ＝30°，应选项C正确．答案C第四十六页，共59页。2．(2013·石家庄一模)在实验精度要求不高 的情况下，可利 用罗盘来测量电流产 生磁场的磁感应强度，具体做法是： 在一根南北方向放置的直导线的正下方 10cm处放一个罗盘．导线没有通电时 罗盘的指针(小磁针的N极)指向(zhǐxiànɡ)北方； 当给导线通入电流时，发现罗盘的指针 偏转一定角度，根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度．现已测出此地的地磁场水平分量B＝5.0×10－5T，通电后罗盘指针停在北偏东60°的位置，如图8111所示．由此测出该通电直导线在其正下方10cm处产生磁场的磁感应强度大小为 ()．图8-1-11

第四十七页，共59页。A．5.0×10－5T B．1.0×10－4TC．8.66×10－5T D．7.07×10－5T答案(dáàn)C第四十八页，共59页。二、安培力作用下导体的平衡及运动分析3．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5×10－5T．如果赤道上有一条(yītiáo)沿东西方向的直导线，长40m，载有20A的电流，地磁场对这根导线的作用力大小是()． A．4×10－8N B．2.5×10－5N C．9×10－4N D．4×10－2N第四十九页，共59页。解析磁场方向(fāngxiàng)是南北方向(fāngxiàng)，电流方向(fāngxiàng)是东西方向(fāngxiàng)，它们相互垂直，可以利用公式F＝BIL来计算此安培力的大小．F＝BIL＝20×40×5×10－5N＝4×10－2N，故D正确．答案D第五十页，共59页。4．通有电流的导线L1、L2处在同一(tóngyī)平面(纸 面)内，L1是固定的，L2可绕垂直纸面的 固