高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題六 磁場 第19課時 磁場的描述及磁場對電流的作用課件.ppt

第19課時磁場的描述及磁場對電流的作用 知識點一磁現(xiàn)象和磁場 b b 1 第一個發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的科學(xué)家是 答案b 2 關(guān)于磁場 下列說法正確的是 a 磁場和電場一樣 是客觀存在的物質(zhì)b 無論在何處 小磁針的指向就是磁場的方向c 地球是一個大磁體 地磁場的n極在地理的北極附近d 磁極與磁極 磁極與電流之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的 而電流與電流之間的相互作用是通過電場發(fā)生的解析磁場和電場都是客觀存在的物質(zhì) 是物質(zhì)的另外一種形態(tài) 所以a正確 自由小磁針靜止時北極的指向才是磁場方向 故b錯 地磁場的n極在地理的南極附近 故c錯 磁體之間 磁體與電流之間以及電流與電流之間的作用都是通過磁場發(fā)生的 故d錯 答案a 答案d 4 關(guān)于磁感應(yīng)強度 下列說法正確的是 a 磁感應(yīng)強度是描述磁場的強弱和方向的物理量 磁感應(yīng)強度的方向就是該處通電導(dǎo)線受力的方向b 通電導(dǎo)線所受磁場力為零 該處磁感應(yīng)強度一定為零c 通電導(dǎo)線所受磁場力為零 該處磁感應(yīng)強度不一定為零d 放置在磁場中長1m的導(dǎo)線中 通過1a的電流 受到的磁場力為1n時 該處磁感應(yīng)強度就是1t 答案c 知識點三幾種常見的磁場 b b 5 關(guān)于磁感線的性質(zhì)和概念 下列說法中正確的是 a 磁感線總是從磁體的n極指向s極b 鐵屑在磁場中的分布曲線就是磁感線c 磁感線上某點的切線方向就是該點的磁場方向d 在某些特殊磁場中 兩條磁感線有可能相交 解析磁感線在磁體外部由n極指向s極 但在內(nèi)部卻是由s極指向n極 即磁感線是閉合曲線 選項a錯 利用鐵屑在磁場中被磁化的性質(zhì) 可顯示磁感線的形狀 但它排成的曲線本身不是磁感線 磁感線是假想曲線 選項b錯 磁感線上每一點的切線方向都跟該點的磁場方向相同 選項c對 假設(shè)兩條磁感線可以相交 過交點作曲線的切線 將有兩個不同的方向 而同一點的磁場方向只能有一個 故任意兩條磁感線均不相交 選項d錯 答案c 6 某小組同學(xué)利用磁傳感器探究通電螺線管軸線上不同位置的磁感應(yīng)強度 如圖1甲所示 將傳感器探頭沿螺線管軸線移動時 測得磁感應(yīng)強度b的大小隨位置x的變化關(guān)系如圖乙所示 圖乙中a b兩點對應(yīng)位置分別處在 圖1 a 螺線管內(nèi) 螺線管內(nèi)b 螺線管內(nèi) 螺線管外c 螺線管外 螺線管外d 螺線管外 螺線管內(nèi)答案d 7 如圖2所示為通電長直導(dǎo)線的磁感線圖 等面積線圈s1 s2與導(dǎo)線處于同一平面 關(guān)于通過線圈s1 s2的磁通量 1 2 下列分析正確的是 圖2 a 1 2b 1 2c 1 2 0d 1 2 0解析由磁通量的公式 bs可知當(dāng)面積相同時 磁感應(yīng)強度越大磁通量越大 導(dǎo)線周圍的磁場分布由圖可看出越靠近導(dǎo)線的地方磁感應(yīng)強度越大 故可判斷a項正確 答案a 8 如圖3所示 半徑為r的圓形線圈共有n匝 其中心位置處半徑為r的虛線范圍內(nèi)有勻強磁場 磁場方向垂直線圈平面 若磁感應(yīng)強度為b 則穿過線圈的磁通量為 圖3 a br2b br2c n br2d n br2解析磁感線穿過的面積為 r2 而并非 r2 穿過線圈的磁通量與線圈匝數(shù)無關(guān) 因此磁通量 br2 答案b 知識點四通電導(dǎo)線在磁場中受到的力 c d 9 某同學(xué)畫的表示磁場b 電流i和安培力f的相互關(guān)系如圖所示 其中正確的是 解析根據(jù)左手定則可知 a圖中安培力方向應(yīng)該向下 b圖中安培力應(yīng)該垂直于磁場斜向上 c圖中磁場方向和電流方向在同一直線上 不受安培力作用 d圖中安培力方向斜向左下方垂直于電流方向 故選項a b c錯誤 d正確 答案d 10 如圖4所示 一根有質(zhì)量的金屬棒mn 兩端用細(xì)軟導(dǎo)線連接后懸掛于a b兩點 棒的中部處于方向垂直紙面向里的勻強磁場中 棒中通有電流 方向從m流向n 此時懸線上有拉力 為了使拉力等于零 可 圖4 a 適當(dāng)減小磁感應(yīng)強度b 使磁場反向c 適當(dāng)增大電流d 使電流反向解析由左手定則判斷可知金屬棒mn所受安培力豎直向上 此時懸線上有拉力說明安培力偏小 根據(jù)f ilb 為了使懸線拉力為零應(yīng)該增強磁場或者增大電流 故選項c正確 a錯誤 如讓電流或者磁場反向 則安培力會豎直向下 懸線拉力會增大 故選項b d錯誤 答案c 易錯點一不能正確理解安培定則的因果關(guān)系1 安培定則的 因 和 果 2 磁場的疊加 磁感應(yīng)強度為矢量 合成與分解遵循平行四邊形定則 練1 兩根相互靠近的長直導(dǎo)線1 2中通有相同的電流 相互作用力為f 若在兩根導(dǎo)線所在空間內(nèi)加一勻強磁場后 導(dǎo)線2所受安培力的合力恰好為零 則所加磁場的方向是 a 垂直紙面向里b 垂直紙面向外c 垂直導(dǎo)線向右d 垂直導(dǎo)線向左 圖5 解析當(dāng)兩根通有大小相同 方向相同的電流時 1 2兩導(dǎo)線間的作用力是引力 故2受到向左的安培力 要使導(dǎo)線2所受的安培力的合力恰好為零 故所加的磁場使導(dǎo)線2受到的安培力向右 根據(jù)左手定則判斷知所加的磁場方向為垂直紙面向外 故b正確 答案b 易錯點二不能正確計算安培力大小計算安培力常用公式f bil 應(yīng)用時要滿足 1 b與l垂直 2 l是有效長度 即垂直磁感應(yīng)強度方向的長度 例如 如圖6所示通電導(dǎo)線 在判斷和計算安培力的方向和大小時均可等效為計算和判斷ac直導(dǎo)線的安培力的大小和方向 圖6 練2 如圖7所示 將一個半徑為r的導(dǎo)電金屬圓環(huán)串聯(lián)接入電路中 電路的電流為i 接入點a b是圓環(huán)直徑上的兩個端點 流過圓弧acb和adb的電流相等 金屬圓環(huán)處在磁感應(yīng)強度為b的勻強磁場中 磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直 則金屬圓環(huán)受到的安培力為 圖7 a 0b birc 2 bird 2bir 答案d 疑難點三安培力作用下導(dǎo)體的平衡問題通電導(dǎo)體棒在磁場中的平衡問題是一種常見的力學(xué)綜合模型 該模型一般由傾斜導(dǎo)軌 導(dǎo)體棒 電源和電阻等組成 這類題目的難點是題圖具有立體性 各力的方向不易確定 因此解題時一定要先把立體圖轉(zhuǎn)化成平面圖 通過受力分析建立各力的平衡關(guān)系 如圖8所示 圖8 練3 如圖9甲所示 在水平地面上固定一對與水平面傾角為 的光滑平行導(dǎo)電軌道 軌道間的距離為l 兩軌道底端的連線與軌道垂直 頂端接有電源 將一根質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒ab放在兩軌道上 且與兩軌道垂直 已知軌道和導(dǎo)體棒的電阻及電源的內(nèi)電阻均不能忽略 通過導(dǎo)體棒的恒定電流大小為i 方向由a到b 圖乙為圖甲沿a b方向觀察的平面圖 若重力加速度為g 在軌道所在空間加一豎直向上的勻強磁場 使導(dǎo)體棒在軌道上保持靜止 1 請在圖乙所示的平面圖中畫出導(dǎo)體棒受力的示意圖 2 求出磁場對導(dǎo)體棒的安培力的大小 3 如果改變導(dǎo)軌所在空間的磁場方向 試確定使導(dǎo)體棒在軌道上保持靜止的勻強磁場磁感應(yīng)強度b的最小值的大小和方向 圖9 疑難點四安培力作用下導(dǎo)體的運動1 判定導(dǎo)體運動情況的基本思路 1 清楚導(dǎo)體所在位置的磁場分布情況 2 利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況 3 確定導(dǎo)體的運動方向或運動趨勢的方向 2 五種常用判定方法 練4 2016 9月金華十校聯(lián)考 電磁炮是利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進的動能殺傷武器 如圖10為美國試驗所采用的電磁軌道 該軌道長7 5m 寬1 5m 若發(fā)射質(zhì)量為50g的炮彈從軌道左端初速為零開始加速 當(dāng)回路中的電流恒為20a時 最大速度可達3km s 軌道間所加磁場為勻強磁場 不計空氣及摩擦阻力 下列說法正確的是 圖10 a 磁場方向為豎直向下b 磁場方向為水平向右c 磁感應(yīng)強度的大小為103td 電磁炮的加速度大小為3 105m s2 答案c 真題示例 例1 2016 10月浙江選考 如圖11所示 把一根通電的硬直導(dǎo)線ab 用輕繩懸掛在通電螺線管正上方 直導(dǎo)線中的電流方向由a向b 閉合開關(guān)s瞬間 導(dǎo)線a端所受安培力的方向是 圖11 a 向上b 向下c 垂直紙面向外d 垂直紙面向里解析閉合開關(guān)s瞬間 由右手定則知螺線管右端為n極 左端為s極 螺線管產(chǎn)生的磁場方向 在通電導(dǎo)線a端斜向左下方 由左手定則可知 導(dǎo)線a端所受安培力的方向垂直紙面向里 d正確 答案d 例2 2015 10月浙江學(xué)考 小張在探究磁場對電流作用的實驗中 將直導(dǎo)線換作導(dǎo)體板 如圖12所示 發(fā)現(xiàn)在a b兩點之間存在電壓uab 進一步實驗結(jié)果如下表 圖12 由表中結(jié)果可知電壓uab a 與電流無關(guān)b 與磁感應(yīng)強度無關(guān)c 與電流可能成正比d 與磁感應(yīng)強度可能成反比解析由實驗數(shù)據(jù)可看出 當(dāng)通過電流i恒定時 電壓uab與磁感應(yīng)強度可能成正比 當(dāng)所加磁場恒定時 電壓uab與所通電流可能成正比 故c選項正確 答案c 例3 2016 4月浙江學(xué)考 法拉第電動機原理如圖13所示 條形磁鐵豎直固定在圓形水銀槽中心 n極向上 一根金屬桿斜插在水銀中 桿的上端與固定在水銀槽圓心正上方的鉸鏈相連 電源負(fù)極與金屬桿上端相連 與電源正極連接的導(dǎo)線插入水銀中 從上往下看 金屬桿 圖13 a 向左擺動b 向右擺動c 順時針轉(zhuǎn)動d 逆時針轉(zhuǎn)動解析通過金屬桿的電流流向鉸鏈 根據(jù)左手定則判斷安培力的方向 從上往下看 金屬桿逆時針轉(zhuǎn)動 答案d 沖刺訓(xùn)練 1 如圖14所示 直導(dǎo)線ab與圓線圈的平面垂直且隔有一小段距離 其中直導(dǎo)線固定 線圈可自由運動 當(dāng)同時通有圖示方向電流時 從左向右看 線圈將 圖14 a 不動b 順時針轉(zhuǎn)動 同時靠近導(dǎo)線c 逆時針轉(zhuǎn)動 同時離開導(dǎo)線d 逆時針轉(zhuǎn)動 同時靠近導(dǎo)線解析由安培定則可知直線電流ab的磁場在其右方方向垂直紙面向里 利用等效法將自由移動的環(huán)形電流看成小磁針 其n極將轉(zhuǎn)向紙面里 排除a b 用轉(zhuǎn)到線圈平面趨近紙面時的特殊位置分析 由結(jié)論法 同向電流相吸 反向電流相斥 可知 線圈左側(cè)受直導(dǎo)線引力 右側(cè)受直導(dǎo)線斥力 離直導(dǎo)線越近磁感應(yīng)強度越大 安培力越大 使得線圈所受直線電流的安培力向左 即線圈在靠近導(dǎo)線 答案d 2 如圖15所示 條形磁鐵放在水平粗糙桌面上 它的正中間上方固定一根長直導(dǎo)線 導(dǎo)線中通過方向垂直紙面向里 即與條形磁鐵垂直 的電流 與原來沒有電流通過時相比較 磁鐵受到的支持力fn和摩擦力ff將 圖15 a fn減小 ff 0b fn減小 ff 0c fn增大 ff 0d fn增大 ff 0 解析磁鐵的磁感線在它的外部是從n極到s極 因為長直導(dǎo)線在磁鐵的中央上方 所以此處的磁感線是水平的 電流的方向垂直于紙面向里 根據(jù)左手定則 導(dǎo)線受磁鐵的安培力方向豎直向上 由牛頓第三定律可知 導(dǎo)線給磁鐵的反作用力方向豎直向下 因此磁鐵對水平桌面的壓力增大 由于導(dǎo)線對磁鐵的作用力方向豎直向下 所以磁鐵不會產(chǎn)生相對運動或相對運動趨勢 也就不會產(chǎn)生摩擦力 故選c 答案c 3 如圖16所示 兩平行導(dǎo)軌與水平面成 37 角 導(dǎo)軌間距為l 1 0m 勻強磁場的磁感應(yīng)強度可調(diào) 方向垂直導(dǎo)軌所在平面向下 一金屬桿長也為l 質(zhì)量m 0 2kg 水平放在導(dǎo)軌上 與導(dǎo)軌接觸良好而處于靜止?fàn)顟B(tài) 金屬桿與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù) 0 5 通有圖示方向的電流 電流強度i 2 0a 令最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 則磁感應(yīng)強度的最大值和最小值分別為 圖16 a 1 0t0b 1 0t0 6tc 1 0t0 2td 0 6t0 2t解析由左手定則知安培力沿斜面向上 因mgsin 1 2n ffm mgcos 0 8n 所以當(dāng)磁感應(yīng)強度b最小時 安培力f1 bminil 0 4n 即bmin 0 2t 當(dāng)b最大時 安培力f2 bmaxil 2 0n 即bmax 1 0t