磁場復(fù)習(xí)2

1、第八章　磁場,第一課時(shí)　磁場的描述　磁場對電流的作用,,考綱考情：5年18考　磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁感線(Ⅰ)　通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場(Ⅰ)　安培力(Ⅰ),[基礎(chǔ)梳理]知識點(diǎn)一　磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度1．磁場(1)基本性質(zhì)：磁場對處于其中的磁體、電流和運(yùn)動電荷有____________的作用．(2)方向：小磁針的_______所受磁場力的方向．,,磁場力,N極,2．磁感應(yīng)強(qiáng)度,,知識點(diǎn)二　磁感線、通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的

2、方向1．磁感線：在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的______方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致．2．磁感線的特點(diǎn)(1)磁感線是為了形象地描述磁場而人為假設(shè)的曲線，并不是客觀存在于磁場中的真實(shí)曲線．(2)磁感線在磁體(螺線管)外部由_____極到_____極，內(nèi)部由___極到____極，是__________．,切線,N,S,S,N,閉合曲線,(3)磁感線的疏密表示磁場的_______，磁感線較密的地方磁場較強(qiáng)，磁感線較疏的

3、地方磁場較弱．(4)磁感線上任何一點(diǎn)的____________，都跟該點(diǎn)的磁場(磁感應(yīng)強(qiáng)度)方向一致．(5)磁感線不能_______，也不能相切．,強(qiáng)弱,切線方向,相交,3．幾種常見的磁場(1)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(如圖所示),,(2)常見電流的磁場,知識點(diǎn)三　安培力、安培力的方向　勻強(qiáng)磁場中的安培力1.安培力的方向(1)左手定則：伸出左手，讓拇指與其余四指________，并且都在同一個(gè)平面內(nèi)．讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四

4、指指向______方向，這時(shí)_______所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向．(2)兩平行的通電直導(dǎo)線間的安培力：同向電流互相___ _____，異向電流互相_______．,垂直,電流,拇指,排斥,吸,引,2.安培力的大小(1)當(dāng)磁場與電流______時(shí)，安培力最大，F(xiàn)＝BIL.(2)當(dāng)磁場與電流______時(shí)，安培力等于零．,垂直,平行,[溫馨提示](1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小只取決于磁場本身，與放入的導(dǎo)線的長短、所通

5、電流的大小均無關(guān)．(2)沒有畫出磁感線的地方并不表示該處沒有磁場存在．(3)安培力的方向特點(diǎn)：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B和I決定的平面.,2．下圖中分別標(biāo)明了通電直導(dǎo)線中電流I、勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流所受安培力F的方向，其中正確的是(　　),,[解析]　 磁場方向垂直紙面向里，電流方向水平向右，根據(jù)左手定則，安培力的方向豎直向上，故A正確；磁場方向垂直紙面向外，電流方向垂直紙面向里，電流方向與磁場方向平行，不受安培力，故B錯(cuò)

6、誤；磁場方向水平向左，電流方向垂直紙面向外，根據(jù)左手定則，安培力的方向豎直向下，故C錯(cuò)誤；磁場方向豎直向上，電流方向水平向右，根據(jù)左手定則，安培力的方向垂直紙面向外，故D錯(cuò)誤．[答案]　A,3.如圖所示，在方框中有一能產(chǎn)生磁場的裝置，現(xiàn)在在方框右邊放一通電直導(dǎo)線(電流方向如箭頭方向)，發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線受到向右的作用力，則方框中放置的裝置可能是(　　),,,[解析]　由左手定則可知方框內(nèi)裝置產(chǎn)生的磁場在通電導(dǎo)線處的方向應(yīng)向外，根據(jù)安培定則可

7、知，選項(xiàng)C、D滿足要求．[答案]　CD,4.如圖所示，D為置于電磁鐵兩極間的一段通電直導(dǎo)線，電流方向垂直于紙面向里．在開關(guān)S接通后，導(dǎo)線D所受磁場力的方向是(　　),,[解析]　由右手螺旋定則知，軟鐵芯在導(dǎo)線D處的磁場方向向左，由左手定則可判定導(dǎo)線D受到的磁場力方向向上，A正確．[答案]　A,考向一　安培定則的應(yīng)用與磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加1．安培定則的“因”和“果”,,,典例1　(2013·海南高考)3條在同一平面(紙面)內(nèi)

8、的長直絕緣導(dǎo)線搭成一等邊三角形．在導(dǎo)線中通過的電流均為I，電流方向如圖所示．a(chǎn)、b和c三點(diǎn)分別位于三角形的3個(gè)頂角的平分線上，且到相應(yīng)頂點(diǎn)的距離相等．將a、b和c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別記為B1、B2和B3.下列說法正確的是(　　),,[解析]　本題要明確3條導(dǎo)線中的電流在a、b、c三點(diǎn)各自產(chǎn)生的磁場的分布情況，要充分利用對稱性進(jìn)行矢量合成．對于a點(diǎn)，由右手螺旋定則可知，兩傾斜導(dǎo)線在此處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反，水平導(dǎo)線在此點(diǎn)產(chǎn)

9、生的磁場方向向外；對于b點(diǎn)，斜向右上方的導(dǎo)線與水平導(dǎo)線在此點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反，斜向左上方的導(dǎo)線在此點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向向外；對于c點(diǎn)，水平導(dǎo)線在此點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向向里，斜向左上方和斜向右上方的導(dǎo)線在此點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向也向里，則c點(diǎn)合磁場方向向里， 且有B3>B1＝B2.綜上可知A、C正確．[答案]　AC,求解有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度的三個(gè)關(guān)鍵(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度―→由磁場本身決定．(2)合磁感應(yīng)強(qiáng)度―→等于各磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度

10、的矢量和(滿足平行四邊形定則)．(3)牢記判斷電流的磁場的方法―→安培定則，并能熟練應(yīng)用，建立磁場的立體分布模型(記住5種常見磁場的立體分布圖)．,[針對訓(xùn)練]1．如圖所示，兩個(gè)完全相同的通電圓環(huán)A、B的圓心O重合、圓面相互垂直放置，通電電流相同，電流方向如圖所示，設(shè)每個(gè)圓環(huán)在其圓心O處獨(dú)立產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，則O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為(　　),,,,2．安培力在一個(gè)周期做功情況如何？提示：先做正功后做負(fù)功，一個(gè)周期內(nèi)做功代

11、數(shù)和為0.,[解析]　根據(jù)題意得出v－t圖象如圖所示，金屬棒一直向右運(yùn)動，A正確．速度隨時(shí)間做周期性變化，B正確．據(jù)F安＝BIL及左手定則可判定，F(xiàn)安大小不變，方向做周期性變化，則C項(xiàng)正確．F安在前半周期做正功，后半周期做負(fù)功，則D項(xiàng)錯(cuò)．,,1．正確掌握安培力的分析方法(1)若磁場和電流垂直：F＝BIL.(2)若磁場和電流平行：F＝0.(3)安培力的方向垂直于磁感線和通電導(dǎo)線所確定的平面．2．注意區(qū)別安培力和靜電力的方向與場的方

12、向的關(guān)系靜電力的方向與電場方向平行，安培力的方向與磁場方向垂直．,[針對訓(xùn)練]2．如圖所示，質(zhì)量為m、長為L的導(dǎo)體棒電阻為R，初始時(shí)靜止于光滑的水平軌道上，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計(jì)．勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，其方向與軌道平面成θ角斜向上方，開關(guān)閉合后導(dǎo)體棒開始運(yùn)動，則(　　),,考向三　安培力作用下的平衡問題1．解決安培力相關(guān)問題的“兩大關(guān)鍵”(1)要正確畫出通電導(dǎo)體受力的平面圖，電流方向和磁場方向表示要正確．(2)受力分析時(shí)

13、安培力的方向必須用左手定則正確判定，注意安培力的方向既跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直，又和電流方向垂直．,2．安培力做功的特點(diǎn)和實(shí)質(zhì)(1)安培力做功與路徑有關(guān)，不像重力、電場力做功與路徑無關(guān)．(2)安培力做功的實(shí)質(zhì)是能量轉(zhuǎn)化①安培力做正功時(shí)將電源的能量轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的動能或其他形式的能．②安培力做負(fù)功時(shí)將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能后儲存起來或轉(zhuǎn)化為其他形式的能．,典例3　(2015·新課標(biāo)全國Ⅰ，24)如圖所示，一長為10 cm的金屬

14、棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場中；磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1 T，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣．金屬棒通過開關(guān)與一電動勢為12 V的電池相連，電路總電阻為2 Ω.已知開關(guān)斷開時(shí)兩彈簧的伸長量均為0.5 cm；閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時(shí)相比均改變了0.3 cm.重力加速度大小取10 m/s2，判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量．,,[解題引路]　(1)

15、開關(guān)斷時(shí)，金屬棒受重力和彈簧彈力達(dá)到第Ⅰ個(gè)平衡態(tài)．(2)開關(guān)閉合時(shí)，金屬棒受重力彈力和安培力三個(gè)力作用達(dá)到第Ⅱ個(gè)平衡態(tài)．,[解析]　依題意，開關(guān)閉合后，電流方向從b到a，由左手定則可知，金屬棒所受的安培力方向豎直向下．開關(guān)斷開時(shí)，兩彈簧各自相對于其原長伸長為Δl1＝0.5 cm.由胡克定律和力的平衡條件得2kΔl1＝mg①式中，m為金屬棒的質(zhì)量，k是彈簧的勁度系數(shù)，g是重力加速度的大小．,開關(guān)閉合后，金屬棒所受安培力的大小為F＝

16、IBL②式中，I是回路電流，L是金屬棒的長度．兩彈簧各自再伸長了Δl2＝0.3 cm，由胡克定律和力的平衡條件得2k(Δl1＋Δl2)＝mg＋F③由歐姆定律有E＝IR④式中，E是電池的電動勢，R是電路總電阻．聯(lián)立①②③④式，并代入題給數(shù)據(jù)得m＝0.01 kg⑤[答案]　豎直向下　0.01 kg,求解安培力作用下導(dǎo)體棒平衡問題的基本思路,,典例4　(2016·泉州模擬)如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌

17、間的距離L＝0.40 m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平夾角θ＝37°，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.50 T，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場，金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E＝4.5 V，內(nèi)阻r＝0.50 Ω的直流電源．現(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m＝0.04 kg的確導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止．導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R0＝2.5 Ω，金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，g取10 m/s2.已知si

18、n 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求：,,[解題引路],,解決此類問題，首先將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖(剖面圖)，金屬桿用圓代替，電流方向用“×”與“·”表示，然后畫出磁場方向，分析物體的受力，畫出物體受力的平面圖，列方程求解．,,,4.(2016·江蘇泰州模擬)如圖所示，在傾角為37°的光滑斜面上有一根長為0.4 m、質(zhì)量為6×10－2 kg的通電直導(dǎo)線，電

19、流大小I＝1 A，方向垂直于紙面向外，導(dǎo)線用平行于斜面的輕繩拴住不動，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度每秒增加0.4 T、方向豎直向上的磁場中．設(shè)t＝0時(shí)，B＝0，則需要多長時(shí)間，斜面對導(dǎo)線的支持力為零？(g取10 m/s2),,[解析]　斜面對導(dǎo)線的支持力為零時(shí)導(dǎo)線的受力如圖所示．,,[答案]　5 s,特色專題系列之(二十五)五法分析通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動或運(yùn)動趨勢，首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁場分布

20、情況，然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況，進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動方向或運(yùn)動趨勢的方向．現(xiàn)對五種常用的方法列表如下：,范例　如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直線圈平面．當(dāng)線圈內(nèi)通以圖中方向的電流后，線圈的運(yùn)動情況是(　　),,[解題引路]解答本題可用兩種思考方法：(1)把環(huán)形電流看成小磁針；(2)把環(huán)形電流看作很多直線電流組成的，分析每小段直線電流的受力．,[解析]　解法一　電流元法．首先

21、將圓形線圈分成很多小段，每一段可看作一直線電流元，取其中上、下兩小段分析，其截面圖和受安培力情況如圖甲所示．根據(jù)對稱性可知，線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運(yùn)動．只有選項(xiàng)A正確．,,解法二　等效法．將環(huán)形電流等效成小磁針，如圖乙所示，據(jù)異名磁極相吸引知，線圈將向左運(yùn)動，A正確；也可將左側(cè)條形磁鐵等效成環(huán)形電流，根據(jù)結(jié)論“同向電流相吸引，異向電流相排斥”．也可判斷出線圈向左運(yùn)動，A正確．,,(1)通電導(dǎo)體在磁場中的運(yùn)動實(shí)質(zhì)是在磁場

22、對電流的安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動．(2)明確磁場的分布和正確運(yùn)用左手定則進(jìn)行判斷是解題的關(guān)鍵．,[遷移訓(xùn)練]1．如圖所示，在光滑水平面上一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時(shí)磁鐵對水平面的壓力為FN1，現(xiàn)在磁鐵左上方位置固定一導(dǎo)體棒，當(dāng)導(dǎo)體棒中通以垂直紙面向里的電流后，磁鐵對水平面的壓力為FN2，則以下說法正確的是(　　),,[解析]　畫出導(dǎo)體棒所在處的磁感線，用左手定則可判斷出條形磁鐵對導(dǎo)體棒的安培力斜向右下方，由牛頓第三定律可

23、知，導(dǎo)體棒對條形磁鐵的力斜向左上方，所以彈簧長度將變短，F(xiàn)N1>FN2，答案為B、C.[答案]　BC,2．如圖所示，把一通電導(dǎo)線放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以自由移動．當(dāng)導(dǎo)線通過電流I時(shí)，如果只考慮安培力的作用，則從上往下看，導(dǎo)線的運(yùn)動情況是(　　),,[解析]　第一步：電流元受力分析法把直線電流等效為OA、OB兩段電流元，蹄形磁鐵磁感線分布以及兩段電流元受安培力方向相反，OA段所受安培力垂直紙面向外，OB段所受安培力垂直

24、紙面向里，如圖(a)所示．可見從上往下看時(shí)，導(dǎo)線將沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動．,,第二步：特殊位置分析法取導(dǎo)線逆時(shí)針轉(zhuǎn)過90°的特殊位置來分析，如圖(b)所示．根據(jù)左手定則判斷安培力方向向下，故導(dǎo)線在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動的同時(shí)向下運(yùn)動．[答案]　C,頻考一　磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解1．有兩根長直導(dǎo)線a、b互相平行放置，如圖所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖．在圖中所示的平面內(nèi)，O點(diǎn)為兩根導(dǎo)線連線的中點(diǎn)，M、N為兩根導(dǎo)線附近的兩點(diǎn)，它們在兩導(dǎo)線連線的中垂線上，

25、且與O點(diǎn)的距離相等．若兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向相同的恒定電流I，則關(guān)于線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的說法中正確的是(　　),,A．M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同B．M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反C．在線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都不可能為零D．在線段MN上只有一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,[解析]　兩根導(dǎo)線分別在M點(diǎn)和N點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向如圖所示，分析得θ1＝θ2＝θ3＝θ4，矢量相加可知M點(diǎn)、N點(diǎn)的磁感應(yīng)

26、強(qiáng)度大小相等，方向相反，選項(xiàng)B正確；線段MN中點(diǎn)O的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，選項(xiàng)D正確．,,2.如圖所示，在xOy平面內(nèi)有兩根平行于y軸水平放置的長直導(dǎo)線，通有沿y軸正方向、大小相同的電流I，兩導(dǎo)線關(guān)于y軸對稱，P為x軸上一點(diǎn)，Q為z軸上一點(diǎn)，下列說法正確的是(　　),,[解析]　根據(jù)右手螺旋定則可判斷兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的磁場方向，再利用矢量合成法則可判斷O點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，P點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度方向沿z軸正方向，Q點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向，故A、

27、B正確，C錯(cuò)誤．在z軸上，z>0范圍內(nèi)各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向均沿x軸負(fù)方向，正電荷運(yùn)動時(shí)受洛倫茲力作用，D錯(cuò)誤．[答案]　AB,頻考二　安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動問題3．(2016·廣東汕頭質(zhì)檢)如圖，兩個(gè)圓形線圈P和Q，懸掛在光滑絕緣桿上，通以方向相同的電流，若I1>I2，P、Q受到安培力大小分別為F1和F2，則P和Q(　　),,[解析]　由于P、Q通以同向電流，據(jù)“同向電流相吸，異向電流相斥”可知，P、Q是相互吸引

28、的，P、Q之間的相互吸引力遵循牛頓第三定律，總是等大、反向．[答案]　D,4.如圖所示，用絕緣細(xì)線懸掛一個(gè)導(dǎo)線框，導(dǎo)線框是由兩同心半圓弧導(dǎo)線和直導(dǎo)線ab、cd(ab、cd在同一條水平直線上)連接而成的閉合回路，導(dǎo)線框中通有圖示方向的電流，處于靜止?fàn)顟B(tài)．在半圓弧導(dǎo)線的圓心處沿垂直于導(dǎo)線框平面的方向放置一根長直導(dǎo)線P.當(dāng)P中通以方向向外的電流時(shí)(　　)A．導(dǎo)線框?qū)⑾蜃髷[動B．導(dǎo)線框?qū)⑾蛴覕[動C．從上往下看，導(dǎo)線框?qū)㈨槙r(shí)針轉(zhuǎn)動D．從

29、上往下看，導(dǎo)線框?qū)⒛鏁r(shí)針轉(zhuǎn)動,,[解析]　當(dāng)P中通以方向向外的電流時(shí)，由安培定則可判斷出長直導(dǎo)線P產(chǎn)生的磁場方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，由左手定則可判斷出ab所受的安培力方向垂直紙面向外，cd所受的安培力方向垂直紙面向里，從上往下看，導(dǎo)線框?qū)⒛鏁r(shí)針摶動，選項(xiàng)D正確．[答案]　D,頻考三　安培力作用下導(dǎo)體的平衡問題5．如圖所示，一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒MN兩端分別放在兩個(gè)固定的光滑圓形導(dǎo)軌上，兩導(dǎo)軌平行且間距為L，導(dǎo)軌處在豎直方向的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)導(dǎo)體