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1、高考导航,基础课1 磁场的描述及磁场对电流的,作用,知识点一、磁场、磁感应强度 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_的作用。 (2)方向：小磁针的_所受磁场力的方向。 2磁感应强度 (1)物理意义：描述磁场的_和_。 (2)大小：B_(通电导线垂直于磁场)。 (3)方向：小磁针静止时_的指向。 (4)单位：特斯拉(T)。,磁场力,N极,强弱,方向,N极,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：疏密程度相同、方向相同的平行直线。 知识点二、磁感线 通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 1磁感线 在磁场中画出一些有方向的曲线，使
2、曲线上各点的_方向跟这点的磁感应强度方向一致。,处处相等,处处相同,切线,2几种常见的磁场 (1)常见磁体的磁场(如图1所示),图1,(2)电流的磁场,知识点三、安培力、安培力的方向 匀强磁场中的安培力 1安培力的大小 (1)磁场和电流垂直时：F_。 (2)磁场和电流平行时：F_。,2安培力的方向 左手定则判断： (1)伸出左手，让拇指与其余四指_，并且都在同一个平面内。,图2,(2)让磁感线从掌心进入，并使四指指向_方向。 (3)_所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。,BIL,0,垂直,电流,拇指,思考判断 (1)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强弱有关。(
3、) (2)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。( ) (3)在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大。( ) (4)相邻两条磁感线之间的空白区域磁感应强度为零。( ) (5)将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。( ),答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7),磁场及安培定则的应用,2磁场的叠加 磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解。 3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的磁场时应分清“因”和“果”。,1磁场的理解(2015新课标全国卷，18)(
4、多选)指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针，下列说法正确的是( ) A指南针可以仅具有一个磁极 B指南针能够指向南北，说明地球具有磁场 C指南针的指向会受到附近铁块的干扰 D在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转,解析 指南针有N、S两个磁极，受到地磁场的作用静止时S极指向南方，选项A错误，B正确；指南针有磁性，可以与铁块相互吸引，选项C正确；由奥斯特实验可知，小磁针在通电导线放置位置合适的情况下，会发生偏转，选项D错误。 答案 BC,2电场强度和磁感应强度的对比(多选)下列说法中正确的是( ) A电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零 B一小段通电导线在
5、某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零 C表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值 D表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值,答案 AC,图3,答案 D,磁场的矢量性及合成 (1)根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向。 (2)磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向。 (3)磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时，合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和。,规律方法,安培力作用下导体的运动,1安培力 (1)方向：根据左手定则判断。 (2)
6、大小：由公式FBIL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4所示。,图4,2判定安培力作用下导体运动情况的常用方法,1安培力的计算如图5所示，由不同材料制成的直径AOB和半圆ACB组成的半圆形金属线框放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，半圆的半径为R，线框平面与磁场方向(垂直于纸面向外)垂直，直径AOB沿水平方向。若通以图示方向的电流，从A端流入的电流大小为I，则线框受到的安培力( ),图5,A方向沿纸面向上，大小为0 B方向沿纸面向上，大小为2BIR C方向沿纸面向下，大小为BIR D方
7、向沿纸面向下，大小为2BIR 解析 由题图可知，电流从A端流入，从B端流出，则有电流分别通过直导线AOB和半圆形导线ACB，假设通过直导线AOB和半圆形导线ACB的电流大小分别为I1、I2，则I1I2I。由左手定则可知，直导线AOB受到的安培力沿纸面向上，大小为F12BI1R；半圆形导线ACB受到的安培力可等效成通入电流大小为,I2的直导线AOB受到的安培力，由左手定则可知，半圆形导线ACB受到的安培力沿纸面向上，大小为F22BI2R，因此金属线框受到的安培力沿纸面向上，大小为FF1F22BR(I1I2)2BIR。选项B正确。 答案 B,2利用结论法(2017杭州五校联考)如图6所示，两个完全
8、相同且相互绝缘、正交的金属环A、B，可沿轴线OO自由转动，现通以图示方向电流，沿OO看去会发现( ),图6,AA环、B环均不转动 BA环将逆时针转动，B环也逆时针转动，两环相对不动 CA环将顺时针转动，B环也顺时针转动，两环相对不动 DA环将顺时针转动，B环将逆时针转动，两者吸引靠拢至重合为止 解析 由安培定则可得，A环产生的磁场方向向下，B环产生的磁场方向向左，两磁场相互作用后有磁场的方向趋向一致的趋势，所以A环顺时针转动，B环逆时针转动，二者相互靠拢，直至重合，选项D正确。 答案 D,3电流元和特殊位置法一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图7所示，如果直导线可以自由地运动
9、且通以方向由a到b的电流，则关于导线ab受磁场力后的运动情况，下列说法正确的是( ),图7,A从上向下看顺时针转动并靠近螺线管 B从上向下看顺时针转动并远离螺线管 C从上向下看逆时针转动并远离螺线管 D从上向下看逆时针转动并靠近螺线管 解析 判断导线的转动方向可用电流元法：如图所示，把直线电流等效为aO、OO、Ob三段(OO段极短)电流，由于OO段电流方向与该处的磁场方向相同，所以不受安培力作用；aO段电,流所在处的磁场方向斜向上，由左手定则可知其所受安培力方向垂直纸面向外；Ob段电流所在处的磁场方向斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直纸面向里。再用特殊位置法分析：当导线转过90与纸面垂直时，
10、判断导线所受安培力方向向下。综上可知导线将以OO段为轴逆时针转动(从上向下看)并靠近通电螺线管。,答案 D,4转换研究对象法(多选)如图8所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为F2，则以下说法正确的是( ),图8,A弹簧长度将变长 B弹簧长度将变短 CF1F2 DF1F2 解析 如图甲所示，导体棒处的磁场方向指向右上方，根据左手定则可知，导体棒受到的安培力方向垂直于磁场方向指向右下方，根据牛顿第三定律，对条形磁铁受力分析，如图乙所示，所以FN1FN
11、2即台秤示数F1F2，在水平方向上，由于F有向左的分力，磁铁压缩弹簧，所以弹簧长度变短。,答案 BC,安培力作用下导体的平衡,通电导体棒在磁场中的平衡问题是一种常见的力学综合模型，该模型一般由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成。这类题目的难点是题图具有立体性，各力的方向不易确定。因此解题时一定要先把立体图转化成平面图，通过受力分析建立各力的平衡关系，如图9所示。,图9,【典例】 如图10所示，水平导轨间距为L0.5 m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m1 kg，电阻R00.9 ，与导轨接触良好；电源电动势E10 V，内阻r0.1 ，电阻R4 ；外加匀强磁场的磁感应强度B5 T，方向垂直于a
12、b，与导轨平面成夹角53；ab与导轨间的动摩擦因数为0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，重力加速度g10 m/s2，ab处于静止状态。已知sin 530.8，cos 530.6。求：,(1)通过ab的电流大小和方向； (2)ab受到的安培力大小； (3)重物重力G的取值范围。,图10,当最大静摩擦力方向向右时FTFsin 53fm0.5 N 当最大静摩擦力方向向左时FTFsin 53fm7.5 N 所以0.5 NG7.5 N。 答案 (1)2 A a到b (2)5 N (3)0.5 NG7.5 N,1通电线圈在安培力作用下的平衡(2015江苏单科，
13、4)如图11所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度。下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方。线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是( ),图11,答案 A,2导体棒在安培力作用下的平衡(2015全国卷，24)如图12，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 。已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧
14、的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm，重力加速度大小取10 m/s2。判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量。,图12,由平衡条件知：开关闭合前：2kxmg 开关闭合后：2k(xx)mgF 代入数值解得m0.01 kg 答案 竖直向下 0.01 kg,1求解安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路 2求解关键 (1)电磁问题力学化。 (2)立体图形平面化。,方法技巧,安培力作用下的功能关系 安培力做功的特点和实质 (1)安培力做功与路径有关，这一点与电场力不同。 (2)安培力做功的实质是能量转化 安培力做正功时将电源的能量转化为导线的机械能或其他形式的能。 安培力做负功时
15、将机械能转化为电能或其他形式的能。,A磁场方向一定竖直向下 B电源电动势E3.0 V C导体棒在摆动过程中所受安培力F3 N D导体棒在摆动过程中电源提供的电能为0.048 J,图13,解析 导体棒向右沿圆弧摆动，说明受到向右的安培力，由左手定则知该磁场方向一定竖直向下，A对；导体棒摆动过程中只有安培力和重力做功，由动能定理知BILLsin mgL(1cos )0，代入数值得导体棒中的电流为I3 A，由EIR得电源电动势E3.0 V，B对；由FBIL得导体棒在摆动过程中所受安培力F0.3 N，C错；由能量守恒定律知电源提供的电能W等于电路中产生的焦耳热Q和导体棒重力势能的增加量E的和，即WQE，而EmgL(1cos )0.048 J，D错。 答案 AB,图14,答案 1.8104 T 1.081011 W,安培力和重力、弹力、摩擦力一样，会使通电导体在磁场中平衡、加速，也会涉及做功问题。解答时一般要用到动能定理、能量守恒定律等。,反思总结,1(2014全国卷，15)关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是( ) A安培力的方向可以不垂直于直导线 B安培力的方向总是垂直于磁场的方向 C安培力的大小与通电直导线和磁场
