2021高考物理一輪復習 第9章 磁場 第1講 磁場及磁場對電流的作用教案

1、2021高考物理一輪復習 第9章 磁場 第1講 磁場及磁場對電流的作用教案2021高考物理一輪復習 第9章 磁場 第1講 磁場及磁場對電流的作用教案年級：姓名：16第1講磁場及磁場對電流的作用磁場、磁感應強度、磁感線1磁場(1)基本性質：磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有磁場力的作用。(2)方向：小磁針的n極所受磁場力的方向。2磁感應強度3磁感線及特點(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磁感應強度的方向一致。(2)特點：磁感線上某點的切線方向就是該點的磁場方向。磁感線的疏密定性地表示磁場的強弱。磁感線是閉合曲線，沒有起點和終點。同一磁場的磁感線閉合、不中斷

2、、不相切、不相交。磁感線是假想的曲線，客觀上不存在。(3)幾種常見的磁場安培定則1通電直導線：右手握住導線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向。2環(huán)形電流(或通電螺線管)：讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流(或通電螺線管中電流)的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導線(或通電螺線管)軸線上磁感線的方向。如圖，分別表示通電直導線、環(huán)形電流、通電螺線管周圍的磁場，表示電流的方向，表示磁場的方向。安培力的大小與方向1安培力的方向：左手定則(1)伸出左手，讓拇指與其余四指垂直，并且都在同一個平面內(nèi)。(2)讓磁感線從掌心進入，并使四指指向電流方向。(3)拇指所指的

3、方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。2安培力的大小：fbilsin (為磁場方向與電流方向的夾角)(1)當磁場與電流垂直時，fbil。(2)當磁場與電流平行時，f0。1.(教科版選修31p83t3)(多選)如圖為通電螺線管。a為螺線管外一點，b、c兩點在螺線管的垂直平分線上，則下列說法正確的是()a磁感線最密處為a處，最疏處為b處b磁感線最密處為b處，最疏處為c處c小磁針在b處和a處n極都指向左方d小磁針在b處和c處n極都指向右方bc根據(jù)安培定則可知，a、b兩處磁場方向向左，c處磁場方向向右；根據(jù)通電螺線管周圍的磁感線分布情況可知，b處磁感線最密，c處磁感線最疏。2(粵教版選修31p84

4、t1)把一小段通電直導線放入磁場中，導線受到安培力的作用。關于安培力的方向，下列說法中正確的是 ()a安培力的方向一定跟磁感應強度的方向相同b安培力的方向一定跟磁感應強度的方向垂直，但不一定跟電流方向垂直 c安培力的方向一定跟電流方向垂直，但不一定跟磁感應強度方向垂直d安培力的方向一定跟電流方向垂直，也一定跟磁感應強度方向垂直d根據(jù)左手定則可知，安培力的方向一定跟電流方向垂直，也一定跟磁感應強度方向垂直，故d正確。3下面的幾個圖顯示了磁場對通電直導線的作用力，其中正確的是()c對通電導體用左手定則判斷可知c選項正確。4(2020遼寧沈陽聯(lián)考)(多選)下列各圖中，已標出電流i、磁感應強度b的方向

5、，其中符合安培定則的是()ab本題考查安培定則的應用。圖a為環(huán)形電流的磁場，符合安培定則；圖b是直線電流的磁場，符合安培定則；圖c是直線電流的磁場，不符合安培定則；圖d是通過螺線管的磁場，不符合安培定則。 考點一安培定則的應用和磁場的疊加1安培定則的應用在運用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時應分清“因”和“果”。因果磁場原因(電流方向)結果(磁場方向)直線電流的磁場大拇指四指環(huán)形電流的磁場四指大拇指2.磁場的疊加(1)磁感應強度是矢量，計算時與力的計算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進行合成與分解。(2)兩個電流附近的磁場的磁感應強度是由兩個電流分別獨立存在時產(chǎn)生的磁場在該處的磁

6、感應強度疊加而成的。磁感應強度的理解關于磁感應強度b，下列說法中正確的是 ()a磁場中某點b的大小，跟放在該點的試探電流元的情況有關b磁場中某點b的方向，跟放在該點的試探電流元受到磁場力的方向一致c若在磁場中某點的試探電流元不受磁場力作用，該點b為零d長度為l、電流為i的導線在磁場中受力為f，則磁感應強度b大于或等于d磁感應強度b是由磁場本身決定的，與試探電流元的情況無關，a錯誤；b的方向與電流元受力方向垂直，b錯誤；電流元受力還與電流和磁場方向的夾角有關，當兩者平行時，電流元不受力，c錯誤；當電流方向與磁場方向垂直時，b，當成一定夾角時，b，故b大于或等于，d正確。電流的磁場及安培定則如圖所

7、示，直導線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()aa b.bcc d.dc根據(jù)安培定則可判斷出電流的磁場方向，再根據(jù)小磁針靜止時n極的指向為磁場的方向可知c正確。磁場的疊加(2018全國卷20)(多選)如圖，紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長直絕緣導線l1、l2，l1中的電流方向向左，l2中的電流方向向上；l1的正上方有a、b兩點，它們相對于l2對稱。整個系統(tǒng)處于勻強外磁場中，外磁場的磁感應強度大小為b0，方向垂直于紙面向外。已知a、b兩點的磁感應強度大小分別為b0和b0，方向也垂直于紙面向外。則()a流經(jīng)l1的電流在b點

8、產(chǎn)生的磁感應強度大小為b0b流經(jīng)l1的電流在a點產(chǎn)生的磁感應強度大小為b0c流經(jīng)l2的電流在b點產(chǎn)生的磁感應強度大小為b0d流經(jīng)l2的電流在a點產(chǎn)生的磁感應強度大小為b0ac設導線l1在a、b兩點產(chǎn)生的磁感應強度大小為b1，導線l2在a、b兩點產(chǎn)生的磁感應強度大小為b2，以垂直于紙面向外為正方向，在a點有b0b1b2b0，在b點有b0b1b2b0，解得b1b0，b2b0，故選項a、c正確。1(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一小段通電導線在某處不受磁場力作用，則該處磁感應強度一定為零c電場中某點電場的強弱，用一個試探電荷放在該點時受到的電場力與試

9、探電荷本身電荷量的比值表征d磁場中某點磁場的強弱，用一小段通電導線放在該點時受到的磁場力與該小段導線長度和電流乘積的比值表征ac電場和磁場有一個明顯的區(qū)別是電場對放入其中的電荷有力的作用，而磁場對通電導線有力的作用的條件是磁場方向不能和電流方向平行，因此a正確，b錯誤；同理，根據(jù)電場強度的定義式e可知c正確；同樣用比值定義法定義的磁感應強度則應有明確的說明，即b中i和b必須垂直，故d錯誤。2(2017全國卷18)如圖，在磁感應強度大小為b0的勻強磁場中，兩長直導線p和q垂直于紙面固定放置，兩者之間的距離為l。在兩導線中均通有方向垂直于紙面向里的電流i時，紙面內(nèi)與兩導線距離均為l的a點處的磁感應

10、強度為零。如果讓p中的電流反向、其他條件不變，則a點處磁感應強度的大小為()a0b.b0c.b0 d.2b0c兩長直導線p和q在a點處的磁感應強度的大小相等，設為b，方向如圖甲所示，此時a點處的磁感應強度為零，則兩磁感應強度的合磁感應強度b合的大小等于b0，方向與b0相反，即b0的方向水平向左，此時bb0；讓p中的電流反向、其他條件不變，兩長直導線p和q在a點處的磁感應強度的大小仍為b，方向如圖乙所示，則兩磁感應強度的合磁感應強度大小為b，方向豎直向上，b與b0垂直，其合磁感應強度為bab0，選項c正確?？键c二安培力的分析與計算1用公式fbil計算安培力大小時應注意(1)b與i垂直。(2)l是

11、有效長度。公式filb中l(wèi)指的是“有效長度”。當b與i垂直時，f最大，filb；當b與i平行時，f0。彎曲導線的有效長度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(如圖所示)，相應的電流方向沿l由始端流向末端。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。(2019全國卷17)如圖，等邊三角形線框lmn由三根相同的導體棒連接而成，固定于勻強磁場中，線框平面與磁感應強度方向垂直，線框頂點m、n與直流電源兩端相接。已知導體棒mn受到的安培力大小為f，則線框lmn受到的安培力的大小為()a2f b.1.5fc0.5f d.0b設三角形邊長為l，通過導體棒mn的

12、電流大小為i，則根據(jù)并聯(lián)電路的規(guī)律可知通過導體棒ml和ln的電流大小為，如圖所示，依題意有fbli，則導體棒ml和ln所受安培力的合力為f1blif，方向與f的方向相同，所以線框lmn受到的安培力大小為1.5f，選項b正確。3(2019浙江卷5)在磁場中的同一位置放置一條直導線，導線的方向與磁場方向垂直，則下列描述導線受到的安培力f的大小與通過導線的電流i的關系圖象正確的是()a根據(jù)題意，導線方向與磁場方向垂直，則導線受到的安培力大小與通過導線的電流大小之間的關系滿足filb，故a正確。4.(2019四川樹德中學二診)(多選)如圖所示，一根重力g0.1 n、長l1 m的質量分布均勻的導體ab，

13、在其中點彎成60角，將此導體放入勻強磁場中，導體兩端a、b懸掛于兩相同的彈簧下端，彈簧均為豎直狀態(tài)，當導體中通過i1 a的電流時，兩根彈簧比原長各縮短了x0.01 m，已知勻強磁場的方向垂直紙面向外，磁感應強度的大小b0.4 t，則()a導體中電流的方向為bab每根彈簧的彈力大小為0.10 nc彈簧的勁度系數(shù)k5 n/md若導體中不通電流，則彈簧伸長0.02 mac本題考查在安培力作用下的平衡問題。當導體中通過i1 a的電流時，兩根彈簧比原長縮短，安培力方向向上，由左手定則判斷可知，導體中電流的方向為ba，故a正確；通電后，導體棒的有效長度l有0.5 m，受到的安培力fail有b10.50.4

14、 n0.2 n，受力分析有g2ffa解得f0.05 n，即每根彈簧的彈力大小為0.05 n，故b錯誤；根據(jù)fkx得k5 n/m，故c正確；若導體中不通電流g2f2，f2kx2解得x20.01 m，彈簧伸長0.01 m，故d錯誤。5(2017全國卷19)(多選)如圖，三根相互平行的固定長直導線l1、l2和l3兩兩等距，均通有電流i，l1中電流方向與l2中的相同，與l3中的相反。下列說法正確的是()al1所受磁場作用力的方向與l2、l3所在平面垂直bl3所受磁場作用力的方向與l1、l2所在平面垂直cl1、l2和l3單位長度所受的磁場作用力大小之比為11dl1、l2和l3單位長度所受的磁場作用力大小

15、之比為1bc如圖，由磁場的疊加知，l2與l3中的電流在l1處產(chǎn)生的合磁場的方向在l2、l3連線的中垂線上，由左手定則知，l1所受磁場作用力的方向與l2、l3所在平面平行。選項a錯誤。l1與l2中的電流在l3處產(chǎn)生的合磁場的方向與l1、l2的連線平行，由左手定則知，l3所受磁場作用力的方向與l1、l2所在平面垂直。選項b正確。由幾何關系知，設電流在另外導線處產(chǎn)生磁場的磁感應強度為b，而l1、l2所在處兩個磁場方向的夾角均為120，則b合b，而l3所在處兩個磁場方向的夾角為60，則b合b，由filb知，l1、l2和l3單位長度所受的磁場作用力大小之比為11。選項c正確，選項d錯誤。考點三安培力作用

16、下導體運動情況的判斷電流元法受合力方向運動方向特殊位置法在特殊位置安培力方向運動方向等效法結論法同向電流互相吸引，異向電流互相排斥，兩不平行的直線電流相互作用時，有轉到平行且電流方向相同的趨勢轉換研究對象法先分析電流所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的作用力如圖所示，把輕質導線圈用絕緣細線懸掛在磁鐵n極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直線圈平面。當線圈內(nèi)通以圖中方向的電流后，線圈的運動情況是()a線圈向左運動b線圈向右運動c從上往下看順時針轉動d從上往下看逆時針轉動a方法一：等效法把環(huán)形電流等效為一個小磁針，如圖所示，磁體和線圈相互吸引，線圈將向左運動。還可以將條形磁體等

17、效為環(huán)形電流，根據(jù)安培定則可知等效電流方向如圖所示。由同向平行電流相互吸引可知，磁體和線圈相互吸引，線圈將向左運動。方法二：電流元法把圓形線圈分成很多小段，每一小段可以看做一段直線電流，取其中的上下兩小段分析，其截面圖和受安培力的方向如圖所示。根據(jù)其中心對稱性可知，兩段直線電流所受合力水平向左，所以線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運動?？梢?，線圈運動的根本原因是安培力的作用。選項a正確。判定通電導體在安培力作用下的運動或運動趨勢的常規(guī)思路 6.(2020湖北模擬)(多選)如圖所示，一條形磁鐵放在水平桌面上，在其左上方固定一根與磁鐵垂直的長直導線，當導線中通以圖示方向的電流時()a磁鐵對

18、桌面的壓力增大b磁鐵對桌面的壓力減小c磁鐵受到向右的摩擦力作用d磁鐵受到向左的摩擦力作用bc根據(jù)條形磁體磁感線分布情況得到直線電流所在位置磁場方向(切線方向)，再根據(jù)左手定則判斷安培力方向，如圖；根據(jù)牛頓第三定律，電流對磁體的作用力向左上方，如圖；根據(jù)平衡條件，可知通電后支持力變小，靜摩擦力變大，故磁鐵對桌面的壓力變??；而靜摩擦力向右，故選b、c。7.(多選)兩根固定的相互平行的直導線a和b，相距為l，電流方向如圖所示。導線c用輕繩懸掛在ab導線的中間上方，距離ab為l，三根導線通的電流都為i。下列說法正確的是()a從上往下看導線c順時針轉動，同時繩子的張力變小b從上往下看導線c逆時針轉動，同

19、時繩子的張力變大c當c轉到與a、b平行時a、b和c單位長度所受的磁場作用力大小之比為1d當c轉到與a、b平行時a、b和c單位長度所受的磁場作用力大小之比為111bd由右手螺旋定則可以判斷c導線左側的磁場方向從下往上，右側從上往下，從而可判斷c導線左側受到向外的力，右側受到向里的力，從上往下看導線是逆時針轉動；利用極限法可判斷c導線轉動到與ab平行時受到向下的安培力，所以過程中繩子張力變大；a錯誤，b正確，轉到與ab平行時，三根導線電流方向都是垂直紙面向里，所以a、b和c受到相互之間的磁場作用力大小相等，c錯誤，d正確。8(2020湖南湘潭一模)(多選)全球性“超導熱”的興起，使超導電磁船的制造

20、成為可能。如圖是電磁船的簡化原理圖，mn和cd是與電源相連的兩個電極，mn與cd之間部分區(qū)域有垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場(磁場由超導線圈產(chǎn)生，其獨立電路部分未畫出)，兩電極之間的海水會受到安培力的作用，船體就在海水的反作用力推動下向前駛動，下列說法正確的是 ()a要使船前進，圖中mn導體棒應接直流電源的正極b改變電極的正負或磁場方向，可控制船前進或后退c增大電極間的電流，可增大船航行的速度d增大勻強磁場的磁感應強度，可減小船體的推動力bc本題考查電磁驅動原理。當mn接直流電源的正極時，海水中電流方向由mn指向cd，根據(jù)左手定則，海水受到的安培力指向船頭方向，根據(jù)牛頓第三定律可知，船體受到海水指向船

21、尾方向的作用力，故使船體向后運動，選項a錯誤；改變電極的正負或磁場方向，可改變安培力的方向，可控制船前進或后退，選項b正確；增大電極間的電流，根據(jù)安培力公式，增大了安培力(動力)，由牛頓第二定律可知增大了船航行的加速度，使船航行的速度增大，選項c正確；增大勻強磁場的磁感應強度，由安培力公式fbil可知，可增大船體的推動力，選項d錯誤。考點四安培力作用下導體的平衡1解決安培力作用下導體平衡問題的關鍵把立體圖轉化成平面圖，通過受力分析建立各力的平衡關系，如下圖所示。2安培力做功的特點(1)安培力做功與路徑有關，不像重力、電場力做功與路徑無關。(2)安培力做正功時，將電源的能量轉化為導線的機械能或其

22、他形式的能。(3)安培力做負功時，將導線的機械能轉化為電能(如電磁感應)。如圖所示，在豎直向上的勻強磁場中，金屬棒ab兩端由等長輕質軟導線水平懸掛，平衡時兩導線與水平面的夾角均為(90)，緩慢調節(jié)滑動變阻器的滑片位置以改變通過棒中的電流i。則下列四幅圖象中，能正確反映與i的變化規(guī)律的是()a對ab棒受力分析如圖所示：由平衡條件有tan ，得i，又知為常數(shù)，故a項正確，b、c、d項錯誤。9.(2019北京朝陽區(qū)高三期末)如圖所示，兩根平行直導軌mn、pq固定在同一水平面內(nèi)，間距為l。導軌的左端接有電源e和開關s，導體棒ab垂直于導軌放置?？臻g存在斜向右上方的勻強磁場，其方向與軌道平面成角，且與導體棒ab垂直。閉合開關s，導體棒ab仍保持靜止。已知通過導體棒的電流為i，則閉合開關s后，下列說法正確的是 ()a導體棒所受的摩擦力小于ilb，方向水平向左b導體棒所受的摩擦力小于ilb，