高三一轮复习磁场的描述 磁场对电流的作用讲解

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1、 【考点扫描】 1磁场 磁感应强度 磁感线 磁通量 () 2通电直导线和通电线圈周围磁场的方向() 3安培力 安培力的方向() 4匀强磁场中的安培力() 5洛伦兹力 洛伦兹力的方向() 6洛伦兹力公式() 7带电粒子在匀强磁场中的运动() 8质谱仪和回旋加速器的基本原理() 【考情上线】 1纵观纵观 近几年高考，涉及本章知识识点的题题目年年都有，考查查次 数最多的是与洛伦兹伦兹 力有关的带电带电 粒子在匀强磁场场或复合场场 中的运动动，其次是与安培力有关的通电导电导 体在磁场场中的加速 或平衡问题问题 2本章知识识常与电场电场 、恒定电电流以及电电磁感应应、交变电变电 流等章 节节知识识广泛联

2、联系综综合考查查，是高考的热热点 3本章知识识与生产产、生活、现现代科技联联系密切，如质谱仪质谱仪 、回 旋加速器、粒子速度选择选择 器、等离子体发电发电 机、电电磁流量计计 等高科技仪仪器的理解及应应用相联联系，在复习习中应应做到有的放矢 一、磁场及其描述 1定义：磁场是磁体、电流周围存在的一种特殊物质 2方向：磁场中任一点小磁针N极所受 的方向 为该点的磁场方向 3磁场的基本性质：磁场对放入其中的磁体、电流和运 动电荷都有磁场力的作用 磁场力 磁场强弱 静止 特斯拉 5磁感线：在磁场中人为地画出一系列曲线，使曲线 上每一点的切线方向都跟这点的 的方向 一致，这样的曲线就叫做磁感线磁感线的疏

3、密程 度表示磁场的 磁感应强度 强弱 二、几种常见的磁场 1条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图811) 图811 2地磁场 地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个： (1)地磁场的 在地理南极附近， 在地理北极附近 (2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地理 指向 ；而竖 直分量(By)则南、北半球相反，在南半球垂直地面向上，在 北半球垂直地面向下 (3)在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁场强弱 相同，且方向水平向北 N极 S极 南极北极 3几种电流周围的磁场分布 直线电线电 流的磁场场 通电电螺线线管的 磁场场 环环形电电流的磁场场 特点 无磁极、非匀强， 且距导线导线 越远

4、处远处 磁场场 与条形磁铁铁的 磁场场相似，管 内为为匀强磁场场 ，管外为为非匀 强磁场场 环环形电电流的两侧侧 是N极和S极，且 离圆环圆环 中心越远远 ，磁场场 越弱 越弱 直线电线电 流的 磁场场 通电电螺线线管 的磁场场 环环形电电流的 磁场场 安培定则则 立体图图 直线电线电 流的 磁场场 通电电螺线线管 的磁场场 环环形电电流的 磁场场 横截面图图 纵纵截面图图 4匀强磁场 (1)定义： 处处相同的磁场 (2)磁感线特点：匀强磁场的磁感线为间隔相同的平行直线， 如图812所示 强弱、方向 图图812 (3)常见例子： 距离很近的两个异名磁极之间的磁场(边缘部分除外) 相隔一定距离的

5、两个平行放置的通电线圈中间区域的 磁场 5磁通量 (1)公式： . (2)单位：韦伯(韦)，符号：Wb,1 Wb1 Tm2. (3)适用条件：匀强磁场； S是垂直磁场并在磁场中的有效面积 BS 图813 三、安培力的大小和方向 1安培力的大小 如图813所示： (1)F . (2)磁场和电流垂直时：F . (3)磁场和电流平行时：F0. BILsin BIL 2安培力的方向 (1)用左手定则判定：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 的方向，这时拇指所指的方 向就是通电导线在磁场中所受 的方向 (2)安培力的方向特点：FB，FI，即

6、F垂直于 决定 的平面 电流 安培力 B、I 安培力的方向垂直于磁感应强度B和电流I所决定的 平面，但磁感应强度与电流不一定垂直 四、磁电式电流表 1基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之间的 2工作原理 如图814所示，磁场的方向总 沿着 均匀辐射地分布，在 距轴线等距离处的磁感应强度的大 小总是 的，保证B的大小不发生 变化，且安培力的方向与线圈垂直 图814 线圈 半径方向 相等 当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，线圈转动 ，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力 就 ，螺旋弹簧的形变也就 I与指针偏角 成正比，表盘刻度均匀所以，从线圈偏转的角度就能 判断通过电流的大小 越大

7、越大 3优、缺点：优点是精确度高，能测出很弱的电流； 缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱 1下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是 ( ) A通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大 B通导导线在磁感应强度大的地方受力一定大 C放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处 处相同 D磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受 力的大小和方向无关 解析：因为磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本 身决定，与通电导线的受力及方向都无关，故A错误，D正 确因为通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有 关，而且与通电导线的取向有关，故B错误对C选项虽然匀 强磁场中磁感应强度处处相等

8、，但当导线在各个位置的方向 不同时，磁场力是不同的(导线与磁场垂直时受磁场力最大 ，与磁场平行时受磁场力为零)，而C中没有说明导线在各个 位置的取向是否相同，故C错误 答案：D 2(2011沈阳模拟)如图815所示为一种利用电磁原 理制作的充气泵的结构示意图其工作原理类似打点 计时器当电流从电磁铁的接线柱a流入，吸引小磁 铁向下运动时，以下选项中正确的是 ( ) 图815 A电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端也为N极 B电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端也为S极 C电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为S极 D电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为N极 解析：当电流从a端流入电磁铁时，据右手螺旋定则，判断

9、出 电磁铁的上端为S极，此时能吸引小磁铁向下运动，故说明小 磁铁的下端为N极故正确答案为D. 答案：D 3一根容易形变的弹性导线，两端固定导线中通有电 流，方向如图816中箭头所示当没有磁场时，导 线呈直线状态；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，描述导线状态的四 个图示中正确的是 ( ) 图816 解析：电流与磁场平行放置时不受磁场力，选项A错误；电 流与磁场垂直放置时，由左手定则知选项D正确 答案：D 4如图817，用两根相同的细绳 水平悬挂一段均匀载流直导线MN， 电流I方向从M到N，绳子的拉力均 为F.为使F0，可能达到要求的方 法是 ( ) 图817 A加

10、水平向右的磁场 B加水平向左的磁场 C加垂直纸面向里的磁场 D加垂直纸面向外的磁场 解析：若F0，则F安mg0，故安培力方向必竖直向上 ，由左手定则知磁场方向为垂直纸面向里，故C正确 答案：C 5如图818所示，PQ和MN为 水平、平行放置的金属导轨， 相距1 m，导体棒ab跨放在导轨 上，棒的质量为m0.2 kg，棒的 中点用细绳经滑轮与物体相连， 图818 物体的质量M0.3 kg，棒与导轨间的动摩擦因数为 0.5，匀强磁场的磁感应强度B2 T，方向竖直向下，为 了使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电流？方向如 何？(g10 m/s2) 解析：导体棒ab受力如右图所示，由平衡条件： FNm

11、g BILFfMg0 又FfFN 联立得I2 A， 由左手定则知电流方向由ab. 答案：2 A ab 对磁感应强度的理解 4磁感应强度B与电场强度E的比较 磁感应应强度B电场电场 强度E 方向矢量 磁感线线切线线方向，小磁 针针N极受力方向 矢量 电场线电场线 切线线方向，放入 该该点的正电电荷受力方向 场场的 叠加 合磁感应应强度等于各磁 场场的磁感应应强度的矢量 和 合场场强等于各个电场电场 的 场场强的矢量和 单单位1 T1 N/(Am)1 V/m1 N/C 关键一点 (1)电场强度的方向和电荷受力方向相同或相反，而磁感应 强度的方向和电流元受力方向垂直 (2)电荷在电场中一定受静电力作

12、用，而电流在磁场中不一 定受安培力 如图819所示，在a、 b、c三处垂直于纸面放置三根长直通 电导线，电流大小相等，a、b、c是等 图图 819 边三角形的三个顶点，a处电流在三角形中心O点产生的 磁场的磁感应强度大小为B，求O处的磁感应强度 思路点拨 首先求出a、b、c三根导线电流在O处各自形成的 磁场的磁感应强度的大小和方向，然后利用平行四边形定则进 行合成 解析 由于OaObOc，所以在各 电流等大的前提下，各处的电流在O点 的磁感应强度大小也都为B，根据安培 定则，各电流在O处的磁感应强度应垂 直于各点和O的连线，如图所示，由图中几何关系知Ba与Bb夹角 为120，所以根据平行四边形

13、定则，a、b在O处的合磁感应强度 为B，方向水平向右，所以O处的总磁感应强度大小为2B，方向 平行ab连线向右答案 2B，方向平行ab连线向右 在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁 场时应分清“因”和“果”在判定直线电流的磁 场方向时，大拇指指“原因”电流方向，四指 指“结果”磁场绕向；在判定环形电流的磁场 方向时，四指指“原因”电流绕向，大拇指指 “结果”环内沿中心轴线的磁感线方向. 学 之 用 1在北京地区进行如下实验：一个可以在水平面内自由 转动的小磁针，在地磁场作用下保持静止，一根直导 线位于小磁针的北方，竖直放置，且通有竖直向上的 电流，已知地磁场的水平分量为B1，长直导线的电流

14、 形成的磁场在小磁针处的磁感应强度为B0，则小磁针 的N极将 ( ) 答案：D 对磁通量的理解 师 之 说 1BS的含义 BS只适用于磁感应强度B与面积S垂直的情况当 S与垂直于B的平面间的夹角为时，则有BScos. 可理解为B(Scos)，即等于B与S在垂直于B方向 上分量的乘积；也可理解为(Bcos)S，即等于B 在垂直于S方向上的分量与S的乘积如图8110甲 所示 图图8110 2面积S的含义 S不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围 内的面积如图8110乙所示，S应为线圈面积的一 半 3多匝线圈的磁通量 多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论 线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感 线条数可表示磁通量的大小 4合磁通量求法 若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当 计算穿过这个面的磁通量时，