高中物理培优讲义下

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1、1第八章 磁 场第 1 讲 磁场的描述及磁场对电流的作用磁场、磁感应强度 (考纲要求 ) 1.磁场 (1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用 (2)方向：小磁针的 N 极所受磁场力的方向 2磁感应强度 (1)物理意义：描述磁场的强弱和方向(2)大小：B(通电导线垂直于磁场)FIL (3)方向：小磁针静止时 N 极的指向 (4)单位：特斯拉(T) 3匀强磁场 (1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同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、方向相同的平行直线判断正误，正确的划“” ，错误的划“” (1)通电导线在某处所受安培力为零时，此

2、处的磁感应强度一定为零( ) (2)小磁针在磁场中 N 极的受力方向为该处磁场的方向( ) (3)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情况有关( ) (4)磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致( ) 答案 (1) (2) (3) (4) 磁感线 通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 (考纲要求 ) 1磁感线 在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的切线方向跟这点的磁感应强度方向一致 2几种常见的磁场 (1)常见磁体的磁场(2)电流的磁场 通电直导线通电螺线管环形电流安培定则2立体图横截面图纵截面图安培力、安培力的方向 (考纲要求 )匀强磁场中

3、的安培力 (考纲要求 ) 1安培力的大小 当磁感应强度 B 的方向与导线方向成 角时，FBILsin_.这是一般情况下的安培力的表达式，以下是 两种特殊情况： (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 决定的平面判断正误，正确的划“” ，错误的划“” (1)磁感线是为了形象地描述磁场而人为引入的曲线，并不

4、是客观存在着的线( ) (2)磁感线越密，磁场越强( ) (3)通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零( ) (4)安培力一定不做功( ) 答案 (1) (2) (3) (4) 基 础 自 测 1(单选)关于磁感应强度 B，下列说法中正确的是( )A根据磁感应强度定义 B，磁场中某点的磁感应强度 B 与 F 成正比，与 I 成反比FIL 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 集的地方磁感应强度 B 大些，磁感线稀疏的地方磁感应强度 B

5、 小些 解析 磁感应强度是磁场本身的性质，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 2(单选)一根容易形变的弹性导线，两端固定导线中通有电流，方向如下图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( )解析 通电导线在磁场中受安培力时，可用左手定

6、则判断安培力的方向3答案 D 3(单选)在赤道上，地磁场可以看作是沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场，磁感应强度是 5105 T如果赤道上有一条沿东西方向的直导线，长 40 m，载有 20 A 的电流，地磁场对这根导线 的作用力大小是( ) A4108 N B2.5105 N C9104 N D4102 N 解析 磁场方向是南北方向，电流方向是东西方向，它们相互垂直，可以利用公式 FBIL 来计算此安 培力的大小 答案 D图 811 4(单选)两根长直导线 a、b 平行放置，如图 811 所示为垂直于导线的截面图，图中 O 点为两根 导线连线 ab 的中点，M、N 为 ab 的中垂线上的两点且

7、与 a、b 等距，两导线中通有等大、同向的恒定 电流，已知直线电流在某点产生的磁场的磁感应强度 B 的大小跟该点到通电导线的距离 r 成反比，则 下列说法中正确的是( ) AM 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 上各点的磁感应强度都不可能为零 D若在 N 点放一小磁针，静止时其北极沿 NO 由 N 点指向 O 点 解析 由安培定则、通电直导线周围磁场特点及矢量的合成知 BM垂直 MN 向下，BN垂直 MN 向上，且 BMBN；而 O 点的磁感应强度 BO0，B 对，A、C 错；若在 N 点放一小磁针，静止时其北极垂直

8、MN 向上 答案 B图 812 5(单选)如图 812 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的大小和方向是( ) ABIL，平行于 OC 向左B.，平行于 OC 向右2 2BILC.，垂直 AC 的连线指向左下方2 2BIL D2BIL，垂直 AC 的连线指向左下方2解析 由 L 为 圆弧，所以L，即 R，的有效长度为 lR，安培力为 FABIl142R42LAC22 2L，方向由左手定则判断，垂直 AC 的连线指向

9、左下方，因此选项 C 正确2 2BIL 答案 C热点一 磁场的叠加和安培定则的应用 1磁场的叠加：磁感应强度为矢量，合成与分解遵循平行四边形定则 2不同情况下安培定则的应用4安培定则(右手螺旋定则) 作用判断电流的磁场方向 具体情况直线电流环形电流或通电螺线管条件(电流 方向)大拇指指向电流的方向四根手指弯曲方向指向电流的环绕 方向内 容 结果(磁场 方向)四根手指弯曲方向表示磁感线的方 向大拇指指向表示轴线上的磁感线方 向图 813 【典例 1】 (2013海南卷，9)三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通 过的电流均为 I，方向如图 813 所示a、b 和 c

10、三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到 相应顶点的距离相等将 a、b 和 c 处的磁感应强度大小分别记为 B1、B2和 B3，下列说法正确的是( ) AB1B2FN2，弹簧的伸长量增大 DFN1FN2，弹簧的伸长量减小9解析 采用“转换研究对象法”：由于条形磁铁的磁感线是从 N 极出发到 S 极，所以可画出磁铁在导 线 A 处的一条磁感线，此处磁感应强度方向斜向左下方，如图，导线 A 中的电流垂直纸面向外，由左 手定则可判断导线 A 必受斜向右下方的安培力，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力的方向是斜向左 上方，所以磁铁对斜面的压力减小，FN1FN2.同时，由于导线 A 比较靠近 N 极，

11、安培力的方向与斜面 的夹角小于 90，所以电流对磁铁的作用力有沿斜面向下的分力，使得弹簧弹力增大，可知弹簧的伸长 量增大，所以正确选项为 C. 答案 C 对应高考题组1(2012大纲全国卷，18)如图所示，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，下列说法正确的是( ) AO 点处的磁感应强度为零 Ba、b 两点处的磁感应强度大小相等，方向相反 Cc、d 两点处的磁感应强度大小相等，方向相

12、同 Da、c 两点处磁感应强度的方向不同 解析 根据安培定则判断磁场方向，再结合矢量的合成知识求解根据安培定则判断：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 C2(2012海南单，10)如图中所示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

13、，导轨 两端 e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L 便在导轨上滑动下列说法正确的是( ) A若 a 接正极，b 接负极，e 接正极，f 接负极，则 L 向右滑动 B若 a 接正极，b 接负极，e 接负极，f 接正极，则 L 向右滑动 C若 a 接负极，b 接正极，e 接正极，f 接负极，则 L 向左滑动 D若 a 接负极，b 接正极，e 接负极，f 接正极，则 L 向左滑动 解析 若 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，由左手定则判定金 属杆受安培力向左，则 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 3(2011课

14、标全国理综，14)为了解释地球的磁性，19 世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的 环形电流 I 引起的在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是( )10解析 地磁场的 N 极在地球南极附近，地磁场的 S 极在地球北极附近，根据安培定则，可判定电流方 向为顺时针方向(站在地球的北极向下看)，选项 B 正确，选项 A、C、D 错误 答案 B4(2011大纲全国，15)如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流 I1和 I2，且 I1I2；a、b、c、d 为导线某一横截面所在平面内的四点且 a、b、c 与两导线共面；b 点在两导线之间， b、d 的连线与导线所在平面垂直，磁感

15、应强度可能为零的点是( ) Aa 点 Bb 点 Cc 点 Dd 点 解析 由于 I1I2，且离导线越远产生的磁场越弱，在 a 点 I1产生的磁场比 I2产生的磁场要强，A 错， 同理，C 对I1与 I2在 b 点产生的磁场方向相同，合成后不可能为零，B 错d 点两电流产生的磁场 B1、B2不共线，合磁场不可能为 0，D 错 答案 CA 对点训练练熟基础知识 题组一 磁感应强度及磁场的叠加 1(多选)物理学中，通过引入检验电流来了解磁场力的特性，对检验电流的要求是( )A将检验电流放入磁场，测量其所受的磁场力 F，导线长度 L，通电电流 I，应用公式 B，即可测FIL 得磁感应强度 B B检验电流不宜太大C利用检验电流和运用公式 B只能应用于匀强磁场FILD只要满足长度 L 很短，电流很小，将其垂直放入磁场的条件，公式 B对任何磁场都适用FIL 解析 用检验电流来了解磁场，要求检验电流对原来磁场的影响很小，可以忽略，所以导体长度 L 应很短，电流应很小，当垂直放置时，定义式 B适用于所有磁场，选项 B、D 正确FIL 答案 BD图 8112 2(单选)如图 8112 所示，电流从 A 点分两路通过对称的环形分路汇合于 B 点，在环形分路的中 心 O 处的磁感应强度为( ) A垂直环形分路所在平面，且指向“纸内” B垂直环形