全品復(fù)習(xí)方案2020屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第9單元 磁場 第24講 磁場的描述 磁場對電流的作用課件

1、第24講PART 24 磁場的描述 場對電流 的作用 教材知識梳理考點互動探究教師備用習(xí)題 一、磁場、磁感應(yīng)強度 1.磁場 (1)基本性質(zhì):對放入其中的磁體或運動電荷(電流)有,磁體、電流之間 都是通過發(fā)生相互作用的. (2)方向:小磁針靜止時所指的方向. 2.磁感應(yīng)強度 (1)物理意義:表示磁場的物理量. (2)定義式:.單位:特斯拉,簡稱特,符號是T. (3)方向:小磁針靜止時所指方向. 教材知識梳理 力的作用 磁場 N極 強弱和方向 N極 二、磁感線 1.磁感線:在磁場中畫出一些曲線,使曲線上每一點的切線方向都跟這點的 的方向一致. 2.特點 (1)磁感線是假想的曲線,客觀上. (2)磁

2、感線上某點的方向就是該點的磁場方向. (3)磁感線的定性地表示磁場的強弱. (4)磁感線是曲線,沒有起點和終點. 教材知識梳理 磁感應(yīng)強度 不存在 切線 疏密 閉合 三、安培力 1.安培力的大小 (1)磁場和電流垂直時,F=. (2)磁場和電流平行時,F=. 2.安培力的方向 用左手定則判定:伸開左手,使拇指與其余四個手指垂直,并且都與手掌在同一個平 面內(nèi);讓磁感線從掌心進入,并使四指指向的方向,這時所指的方 向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向. 教材知識梳理 BIL 0 電流拇指 教材知識梳理 【辨別明理】 (1)磁場是客觀存在的,磁感線實際上是不存在的,磁感線上各點的切線方向表示該 點

3、的磁場方向.() (2)磁場中某點磁感應(yīng)強度的方向,跟放在該點的試探電流元所受磁場力的方向一 致. () (3)相鄰兩條磁感線之間的空白區(qū)域磁感應(yīng)強度為零. () (4)將通電導(dǎo)線放入磁場中,若不受安培力,說明該處磁感應(yīng)強度為零.() (5)通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強度越大的地方所受安培力越大.() 教材知識梳理 (6)磁場中某區(qū)域的磁感線如圖24-1所示,同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處 受力小. () 圖24-1 教材知識梳理 考點一磁感應(yīng)強度、磁場的疊加 考點互動探究 考向一磁感應(yīng)強度的理解 考點互動探究 考點互動探究 答案 D 考點互動探究 考向二磁感應(yīng)強度B與電場強度E的比較 考點互動

4、探究 磁感應(yīng)強度B電場強度E 大小決 定因素 由磁場決定,與電流元無關(guān)由電場決定,與試探電荷無關(guān) 場的 疊加 合磁感應(yīng)強度等于各磁場 的磁感應(yīng)強度的矢量和 合電場強度等于各電場的電場 強度的矢量和 考點互動探究 例2 (多選)下列說法中正確的是() A.電荷在某處不受電場力的作用,則該處電場強度為零 B.一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力作用,則該處磁感應(yīng)強度一定為零 C.電場中某點電場的強弱,用一個檢驗電荷放在該點時受到的電場力與檢驗電荷 本身電荷量的比值表征 D.磁場中某點磁場的強弱,用一小段通電導(dǎo)線放在該點時受到的磁場力與該小段 導(dǎo)線長度和電流乘積的比值表征 考點互動探究 答案 AC 考點互

5、動探究 考向三電流的磁場及安培定則 安培定則磁感線磁場特點 直線電 流的磁 場 無磁極、非勻 強磁場,且距導(dǎo)線 越遠磁場越弱 考點互動探究 環(huán)形電流的 磁場 環(huán)形電流的兩側(cè)分 別是N極和S極,且離 圓環(huán)中心越遠磁場越 弱 通電螺線管 的磁場 與條形磁鐵的磁場 相似,管內(nèi)為勻強磁場, 管外為非勻強磁場 考點互動探究 例3 如圖24-2所示,直導(dǎo)線AB、螺線管E、電磁鐵D三者相距較遠,其磁場互不影 響,當開關(guān)S閉合后,則小磁針北極N(黑色一端)指示磁場方向正確的是() A.a B.b C.c D.d 圖24-2 考點互動探究 答案 C 考點互動探究 考向四磁場的疊加 磁感應(yīng)強度為矢量,合成與分解遵

6、循平行四邊形定則. 考點互動探究 考點互動探究 圖24-3 考點互動探究 答案 AC 考點二安培力的大小與方向 考點互動探究 1.用公式F=BIL計算安培力大小時應(yīng)注意 (1)B與I垂直. (2)L是有效長度. 公式F=ILB中L指的是“有效長度”.當B與I垂直時,F最大,F=ILB;當B與I平行 時,F=0. 考點互動探究 彎曲導(dǎo)線的有效長度L等于在垂直磁場平面內(nèi)的投影兩端點所連線段的長度(如 圖24-4所示),相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端. 圖24-4 閉合線圈通電后,在勻強磁場中受到的安培力的矢量和為零. 2.方向:根據(jù)左手定則判斷. 考點互動探究 例5 如圖24-5所示,AC是一個

7、用長為L的導(dǎo)線彎成的以O(shè)為圓心的四分之一圓弧, 將其放置在與平面AOC垂直的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中.當在該導(dǎo)線中通以由 C到A的大小為I的恒定電流時,該導(dǎo)線受到的安培力是() 圖24-5 考點互動探究 答案 B 考點互動探究 圖24-6 考點互動探究 答案 BC 考點互動探究 考點三安培力作用下導(dǎo)體的運動 考點互動探究 判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運動或運動趨勢,首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置 的磁場磁感線分布情況,然后利用左手定則準確判定導(dǎo)體的受力情況,進而確定 導(dǎo)體的運動方向或運動趨勢的方向. 考點互動探究 圖24-7 考點互動探究 答案 B 解析 方法一(電流元法):把線圈L1沿水平轉(zhuǎn)動

8、軸分成上、下兩部分,每一部分又 可以看成無數(shù)段直線電流元,電流元處在L2產(chǎn)生的磁場中,根據(jù)安培定則可知各 電流元所在處的磁場方向向上,由左手定則可得,上半部分電流元所受安培力均 指向紙外,下半部分電流元所受安培力均指向紙內(nèi),因此從左向右看線圈L1將順 時針轉(zhuǎn)動. 考點互動探究 方法二(等效法):把線圈L1等效為小磁針,該小磁針剛好處于環(huán)形電流I2的中心,小 磁針的N極應(yīng)指向該點環(huán)形電流I2的磁場方向,由安培定則知I2產(chǎn)生的磁場方向 在其中心處豎直向上,而L1等效成小磁針后,轉(zhuǎn)動前,N極指向紙內(nèi),因此小磁針的 N極應(yīng)由指向紙內(nèi)轉(zhuǎn)為向上,所以從左向右看,線圈L1將順時針轉(zhuǎn)動. 方法三(結(jié)論法):環(huán)

9、形電流I1、I2不平行,則一定有相對轉(zhuǎn)動,直到兩環(huán)形電流同向 平行為止.據(jù)此可得,從左向右看,線圈L1將順時針轉(zhuǎn)動. 考點四安培力作用下的平衡與加速 考點互動探究 (1)選定研究對象;(2)變?nèi)S為二維,如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等,并畫出平面受 力分析圖,其中安培力的方向要注意F安B、F安I;(3)列平衡方程或牛頓第二定 律方程進行求解. 考點互動探究 例7 人教版選修3-1改編 如圖24-8所示的電流天平可用來測定磁感應(yīng)強度.天平 的右臂下面掛有一個矩形線圈,水平邊長l=10 cm,共N=9匝,線圈的下部處于勻強磁 場中,磁場方向垂直于紙面.當線圈中通有電流I=0.10 A(方向如圖)時,在

10、天平左、右 兩邊加上質(zhì)量分別為m1、m2的砝碼,天平平衡.當電流反向(大小 不變)時,左邊再加上質(zhì)量為m=4.32 g的砝碼后,天平重新平衡. 重力加速度g取10 m/s2,由此可知 () A.磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向外,大小為0.24 T B.磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向外,大小為0.12 T C.磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向里,大小為0.24 T D.磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向里,大小為0.12 T 圖24-8 考點互動探究 答案 C 考點互動探究 變式題1 如圖24-9所示,平行金屬導(dǎo)軌與水平面成37角,上端接有電源和滑動變阻 器,金屬桿ab橫跨放在導(dǎo)軌上,其有效長度為0.5 m,

11、質(zhì)量為0.2 kg,與導(dǎo)軌間的動摩擦 因數(shù)為0.1.空間存在豎直向上的磁感應(yīng)強度為2 T的勻強磁 場.要使ab桿在導(dǎo)軌上保持靜止,則ab中的電流大小應(yīng)在什 么范圍?(設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等,g取10 m/s2, sin 37=0.6,cos 37=0.8) 圖24-9 考點互動探究 答案 1.21 AI1.84 A 考點互動探究 考點互動探究 變式題2 (多選)如圖24-10所示為電磁軌道炮的工作原理圖.待發(fā)射彈體與軌道保 持良好接觸,并可在兩平行軌道之間無摩擦滑動.電流從一條軌道流入,通過彈體后 從另一條軌道流回.軌道電流可在彈體處形成垂直于軌道平面的磁場(可視為勻強 磁場),磁感應(yīng)

12、強度的大小與電流I成正比.通電的彈體在安培力的作用下滑行L后離 開軌道,則下列說法正確的是() A.彈體向左高速射出 B.I變?yōu)樵瓉淼?倍時,彈體射出的速度也變?yōu)?原來的2倍 C.彈體的質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼?倍時,射出的速度也變?yōu)樵瓉淼?倍 D.L變?yōu)樵瓉淼?倍時,彈體射出的速度變?yōu)樵瓉淼?倍 圖24-10 考點互動探究 答案 BD 教師備用習(xí)題 1.(多選)2015全國卷 指南針是我國古 代四大發(fā)明之一.關(guān)于指南針,下列說法正 確的是 () A.指南針可以僅具有一個磁極 B.指南針能夠指向南北,說明地球具有磁 場 C.指南針的指向會受到附近鐵塊的干擾 D.在指南針正上方附近沿指針方向放置一 直導(dǎo)線

13、,導(dǎo)線通電時指南針不偏轉(zhuǎn) 答案 BC 解析指南針為一具有磁性的物體, 有兩個磁極,A錯誤;指南針能指南北, 說明指南針受到地磁場的作用,B正 確;當有鐵塊存在時,指南針會與鐵塊 產(chǎn)生相互作用的磁力,故指向受到干 擾,C正確;指南針正上方的通電導(dǎo)線 會產(chǎn)生磁場,與地磁場共同作用于指 南針,故指南針會發(fā)生偏轉(zhuǎn),D錯誤. 教師備用習(xí)題 教師備用習(xí)題 答案 B 教師備用習(xí)題 3.(多選)圖是“探究影響通電導(dǎo)體在磁場中受力的因素”的實驗示意圖.三塊相同蹄 形磁鐵并列放置在水平桌面上,導(dǎo)體棒用圖中1、2、3、4輕而柔軟的細導(dǎo)線懸掛起 來,它們之中的任意兩根與導(dǎo)體棒和電源構(gòu)成回路.認為導(dǎo)體棒所在位置附近為勻

14、 強磁場,最初導(dǎo)線1、4接在直流電源上,電源沒有在圖中畫出.關(guān)于接通電源時可能 出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象,下列敘述正確的是() A.改變電流方向同時改變磁場方向,導(dǎo)體棒擺動方向?qū)淖?B.僅改變電流方向或者僅改變磁場方向,導(dǎo)體棒擺動方向一定改變 C.增大電流并同時改變連接導(dǎo)體棒的細導(dǎo)線,接通電源時,導(dǎo)體棒 擺動幅度一定增大 D.僅拿掉中間的磁鐵,導(dǎo)體棒擺動幅度減小 教師備用習(xí)題 答案 BD 教師備用習(xí)題 4.2015江蘇卷 如圖所示,用天平測量勻強磁場的磁感應(yīng)強度.如圖所示的載流線 圈匝數(shù)相同,邊長MN相等,將它們分別掛在天平的右臂下方.線圈中通有大小相同的 電流,天平處于平衡狀態(tài).若磁場發(fā)生微小變化,天平最容易失去平衡的是 ()