《浙江鸭高考物理大一轮复习第九章磁场第1讲磁场及其对电流的作用学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浙江鸭高考物理大一轮复习第九章磁场第1讲磁场及其对电流的作用学案（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1讲磁场及其对电流的作用考试标准知识内容考试要求说明磁现象和磁场b1.不要求计算导线与磁场不垂直时的安培力2.利用安培力公式，综合其他力学规律，求解力学与电学综合的问题只限于所受各力在一条直线或者相互垂直的情形.磁感应强度c几种常见的磁场b通电导线在磁场中受到的力d一、磁场和磁感应强度1磁场(1)磁场：存在于磁体周围或电流周围的一种客观存在的特殊物质磁体和磁体之间、磁体和通电导体之间、通电导体和通电导体间的相互作用都是通过磁场发生的(2)基本性质：对放入其中的磁体或通电导体有力的作用(3)方向：小磁针N极所受磁场力的方向小磁针静止时N极的指向(4)地磁场：地球磁体的N极(北极)位于地理南极附
2、近，地球磁体的S极(南极)位于地理北极附近2磁感应强度(1)定义式：B(通电导线垂直于磁场)(2)方向：小磁针静止时N极的指向自测1(多选)一小段长为L的通电直导线放在磁感应强度为B的磁场中，当通过它的电流为I时，所受安培力为F.以下关于磁感应强度B的说法正确的是()A磁感应强度B一定等于B磁感应强度B可能大于或等于C磁场中通电直导线受力大的地方，磁感应强度一定大D在磁场中通电直导线也可能不受安培力答案BD二、几种常见的磁场1常见磁体的磁场(如图1)图12电流的磁场通电直导线通电螺线管环形电流安培定则右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向让
3、右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向自测2图2中四图为电流产生磁场的分布图，正确的分布图是()图2ABCD答案C三、通电导线在磁场中受到的力1安培力的大小(1)磁场和电流垂直时，FBIL.(2)磁场和电流平行时：F0.2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，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向(2)安培力的方向特点：FB，FI，即F垂直于B和I决定的平面自测3在如图所示的四幅图中，正确标明通电导线所受安培力F方向的是()答案B
4、命题点一安培定则磁感应强度的叠加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(电流方向)结果(磁场方向)直线电流的磁场大拇指四指环形电流及通电螺线管的磁场四指大拇指2.磁场叠加问题的一般解题思路图3(1)确定磁场场源，如通电导线(2)定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向如图3所示为M、N在c点产生的磁场(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场例1(多选)三根平行的长直通电导线，分别通过一个等腰直角三角形的三个顶点且与三角形所在平面垂直，如图4所示现在使每根通电导线在斜边中点O处所产生的磁
5、感应强度大小均为B，则下列说法中正确的有()图4AO点处实际磁感应强度的大小为BBO点处实际磁感应强度的大小为BCO点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为90DO点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角正切值为2答案BD解析由题意可知，三根平行的通电直导线在O点产生的磁感应强度大小相等，方向如图：则：B合B，故A错误，B正确；设O点处实际磁感应强度的方向与斜边的夹角为，根据力的合成与分解的法则，结合三角函数关系，则有：tan2.所以磁感应强度的方向与斜边夹角正切值为2，故C错误，D正确.变式1中国宋代科学家沈括在梦溪笔谈中最早记载了：“方家(术士)以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”进一步研
6、究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意图如图5所示结合上述材料，下列说法正确的是()图5A地球内部也存在磁场，地磁南极在地理南极附近B结合地球自转方向，可以判断出地球是带正电的C地球表面任意位置的磁场方向都与地面平行D因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显答案D变式2(2018浙江4月选考12)在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置，如图6所示有一种探测的方法是，首先给金属长直管通上电流，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作：用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁感应强度最强的某点，记为a；在a点附近的地面上，找到与a点磁感应强度相同的若干点，将
7、这些点连成直线EF；在地面上过a点垂直于EF的直线上，找到磁场方向与地面夹角为45的b、c两点，测得b、c两点距离为L.由此可确定金属管线()图6A平行于EF，深度为B平行于EF，深度为LC垂直于EF，深度为D垂直于EF，深度为L答案A解析如图，画出垂直于金属管线方向的截面，可知磁场最强的点a即为地面上距离管线最近的点，找出b、c两点的位置，由题意可知EF过a点垂直于纸面，所以金属管线与EF平行，根据几何关系得深度为.变式3有两根长直导线a、b互相平行放置，如图7所示为垂直于导线的截面图在图中所示的平面内，O点为两根导线连线的中点，M、N为两根导线附近的两点，它们在两导线连线的中垂线上，且与O
8、点的距离相等若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I，则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是()图7AM点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同BM点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反C在线段MN上中点O处的磁感应强度最大D在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零答案B解析根据安培定则，作出两电流在M、N点的磁场方向如图所示，两根导线分别在M点和N点产生的磁感应强度大小相等，根据平行四边形定则可得BN垂直于MN向上，BM垂直于MN向下，且BNBM，选项A错误，B正确；a、b在O点产生的磁感应强度大小相等，方向相反，所以线段MN上中点O处的磁感应强度为零，选项C、D错误命题点二安培
9、力的分析和计算1安培力的大小应用公式FBIL计算(当磁场方向和电流方向垂直时)，但要注意L是导线的有效长度，B是导线所在处的磁感应强度值在实际应用中，导线可能不是直导线、磁场在导线处的磁感应强度也可能不相同，分析时需要进行有效转化，如找等效长度、微分为电流元、转换研究对象等2安培力的方向根据左手定则判断例2(2018台州市期末)如图8所示，三根长为L的无限长直导线的横截面在空间构成等边三角形，电流的方向垂直纸面向里电流大小均为I，其中A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小均为B0，导线C位于水平面处于静止状态，则导线C受到的静摩擦力是()图8A.B0IL，水平向左B.B0IL，水平向右C.B0
10、IL，水平向左D.B0IL，水平向右答案D解析根据安培定则，作出电流A、B在C处的磁场方向如图所示，BABBB0，由几何关系知BB0，方向垂直水平面向下，则导线C所受安培力FB0IL，由左手定则知其方向水平向左，因导线C静止，由平衡条件知，FfB0IL，方向水平向右变式4(2018浙江11月选考7)电流天平是一种测量磁场力的装置，如图9所示，两相距很近的通电平行线圈和，线圈固定，线圈置于天平托盘上，当两线圈均无电流通过时，天平示数恰好为零下列说法正确的是()图9A当天平示数为负时，两线圈电流方向相同B当天平示数为正时，两线圈电流方向相同C线圈对线圈的作用力大于线圈对线圈的作用力D线圈对线圈的作
11、用力与托盘对线圈的作用力是一对相互作用力答案A解析装置的构造模型为两个线圈和一个杠杆，当线圈中通有同向电流时互相吸引，通有异向电流时互相排斥，故当天平示数为负时表示两线圈互相吸引，所以为同向电流，A正确，B错误；根据牛顿第三定律可知线圈对线圈的作用力等于线圈对线圈的作用力，由相互作用力的特点知，线圈对线圈的作用力与托盘对线圈的作用力不是一对相互作用力，故C、D错误变式5如图10所示，AC是一个用长为L的导线弯成的、以O为圆心的四分之一圆弧，将其放置在与平面AOC垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中当在该导线中通以由C到A、大小为I的恒定电流时，该导线受到的安培力大小和方向是()图10ABIL，平行
12、于OC向左B.，平行于OC向右C.，垂直AC的连线指向左下方D2BIL，垂直AC的连线指向左下方答案C解析由圆弧长为L，所以L，即R，的有效长度为lR，安培力为F安BIl，方向由左手定则判断，即垂直AC的连线指向左下方，因此选项C正确拓展点安培力作用下导体运动情况的判断几种判定方法电流元法分割为电流元安培力方向整段导体所受合力方向运动方向特殊位置法在特殊位置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
13、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例3一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图11所示当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈L1将()图11A不动B顺时针转动C逆时针转动D在纸面内平动答案B解析解法一(电流元法)把线圈L1沿水平转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数段直线电流元，电流元处在L2产生的磁场中，根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上，由左手定则可得，上半部分电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，因此从左向
14、右看线圈L1将顺时针转动解法二(等效法)把线圈L1等效为小磁针，转动前，N极指向纸内，该小磁针刚好处于环形电流I2的中心，小磁针的N极最终应指向该点环形电流I2的磁场方向，由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心处竖直向上，因此小磁针的N极应由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈L1将顺时针转动解法三(结论法)环形电流I1、I2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向且平行为止据此可得，从左向右看，线圈L1将顺时针转动变式6把一根通电的硬直导线ab放在磁场中，电流方向由a向b，导线所在区域的磁感线呈弧形，方向如图12所示若导线可以在空中自由移动和转动，则()图12A虚线框内一定是蹄形磁铁B虚线框内可能是电流方向垂直纸面向外的直导线C直导线a端受到的安培力垂直纸面向里D直导线ab在转动的同时还会向虚线框靠近答案D命题点三安培力作用下的综合问题1解决综合问题的关键(1)电磁问题力学化：根据导体中的电流方向与磁场方向，利用左手定则先判断出安培力的方向，然后对导体进行受力分析、运动分析(2)立体图形平面化：把电磁学问题力学化，应用平衡条件或牛顿运动定律是解决有关安培力
