高考物理一輪復(fù)習(xí)專題10.1磁場及其對電流的作用精講深剖11023129

1、專題10.1 磁場及其對電流的作用（一）真題速遞1（2017全國，19）如圖，三根相互平行的固定長直導(dǎo)線、和兩兩等距，均通有電流，中電流方向與中的相同，與中的相反，下列說法正確的是a所受磁場作用力的方向與、所在平面垂直b所受磁場作用力的方向與、所在平面垂直c、和單位長度所受的磁場作用力大小之比為d、和單位長度所受的磁場作用力大小之比為【答案】bc再根據(jù)左手定則，那么l3所受磁場作用力的方向與l2、l1所在平面垂直，故b正確；由a選項分析，可知，l1、l3通電導(dǎo)線在l2處的合磁場大小與l2、l3通電導(dǎo)線在l1處的合磁場相等，設(shè)各自通電導(dǎo)線在其他兩點的磁場大小為b，那么l1、l2和l3三處磁場之比

2、為1：1：，故c正確，d錯誤；故選bc【考點定位】電流磁效應(yīng) 安培力 安培定則【名師點睛】先根據(jù)安培定則判斷磁場的方向，再根據(jù)磁場的疊加得出直線電流處磁場的方向，再由左手定則判斷安培力的方向，本題重點是對磁場方向的判斷、大小的比較。2.（2017新課標(biāo) 18）18如圖，在磁感應(yīng)強度大小為的勻強磁場中，兩長直導(dǎo)線p和q垂直于紙面固定放置，兩者之間的距離為。在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流時，紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離為的a點處的磁感應(yīng)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(yīng)強度的大小為ab c d 【答案】c ，故c正確，a、b、d錯誤?！究键c定位】磁場疊加、安培定則【名師點

3、睛】本題重點在利用右手定則判斷磁場的方向，同時注意磁場的疊加。準(zhǔn)備找出通電直導(dǎo)線在某個位置的磁感應(yīng)強度的方向是關(guān)鍵和核心。3(2015全國卷t24)如圖，一長為10cm的金屬棒ab用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強磁場中；磁場的磁感應(yīng)強度大小為0.1t，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣，金屬棒通過開關(guān)與一電動勢為12v的電池相連，電路總電阻為2。已知開關(guān)斷開時兩彈簧的伸長量均為0.5cm；閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時相比均改變了0.3cm，重力加速度大小取。判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量?！敬鸢浮? (2014全國卷t15)

4、關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強磁場中所受的安培力，下列說法正確的是()a安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線b安培力的方向總是垂直于磁場的方向c安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角無關(guān)d將直導(dǎo)線從中點折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话搿敬鸢浮縝【解析】通電直導(dǎo)線在勻強磁場中所受安培力的方向由左手定則判斷，安培力的大小由fbilsin 計算安培力的方向始終與電流方向和磁場方向垂直，選項a錯誤，選項b正確；由fbilsin 可知，安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角有關(guān)，選項c錯誤；將直導(dǎo)線從中點折成直角時，因磁場與導(dǎo)線的夾角未知，則安培力的大小不能確定，選項d錯誤（二）考綱解讀主題 內(nèi)容 要求 說

5、明 磁場磁場、磁感應(yīng)強度、磁感線 1.安培力的計算限于電流與磁感應(yīng)強度垂直的情形 通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向 安培力、安培力的方向 勻強磁場中的安培力 本講有一個二級考點，三個一級考點，在高考中考試的頻率很高，考題多以安培力為考點進行命題，其它知識點大多都和后面幾講結(jié)合命題。（三）考點精講考向一對磁場的理解1磁感應(yīng)強度是矢量，其方向與導(dǎo)線所受力的方向垂直；2電流元必須垂直于磁場方向放置，公式b才成立；3磁場中某點的磁感應(yīng)強度是由磁場本身決定的，與通電導(dǎo)線受力的大小及方向都無關(guān)【例1】(多選)下列說法正確的是()a磁場中某點的磁感應(yīng)強度可以這樣測定：把一小段通電導(dǎo)線放在該點時，受到的磁場

6、力f與該導(dǎo)線的長度l、通過的電流i的乘積的比值b，即磁場中某點的磁感應(yīng)強度b通電導(dǎo)線在某點不受磁場力的作用，則該點的磁感應(yīng)強度一定為零c磁感應(yīng)強度b只是定義式，它的大小取決于場源及磁場中的位置，與f、i、l以及通電導(dǎo)線在磁場中的方向無關(guān)d磁場是客觀存在的【答案】cd場強弱取決于場源及磁場中的位置，c正確；磁場與電場一樣，都是客觀存在的，d正確階梯練習(xí)1(多選)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，導(dǎo)線通電時指南針不偏轉(zhuǎn)【答案】bc2

7、中國宋代科學(xué)家沈括在夢溪筆談中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也”進一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖4所示結(jié)合上述材料，下列說法不正確的是()圖4a地理南、北極與地磁場的南、北極不重合b地球內(nèi)部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近c地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行d地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用【答案】c【解析】地球為一巨大的磁體，地磁場的南、北極在地理上的北極和南極附近，兩極并不重合；且地球內(nèi)部也存在磁場，只有赤道上空磁場的方向才與地面平行；射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子的速度方向與地磁場方向不會平行，一定受到地磁場力的

8、作用，故只有c項說法不正確考向二安培定則的應(yīng)用及磁場的疊加磁場疊加問題的一般解題思路1確定磁場場源，如通電導(dǎo)線2定位空間中需求解磁場的點，利用安培定則判定各個場源在這一點上產(chǎn)生的磁場的大小和方向如圖5所示為m、n在c點產(chǎn)生的磁場圖53應(yīng)用平行四邊形定則進行合成，如圖中的合磁場【例2】如圖6所示，a、b兩根垂直紙面的直導(dǎo)線通有等值的電流，兩導(dǎo)線旁有一點p，p點到a、b距離相等，關(guān)于p點的磁場方向，以下判斷正確的是()圖6aa中電流方向向紙外，b中電流方向向紙里，則p點的磁場方向向右ba中電流方向向紙外，b中電流方向向紙里，則p點的磁場方向向左ca中電流方向向紙里，b中電流方向向紙外，則p點的磁場

9、方向向右da中電流方向向紙外，b中電流方向向紙外，則p點的磁場方向向左關(guān)鍵詞直導(dǎo)線通有等值的電流p點到a、b距離相等【答案】a階梯練習(xí)3如圖7所示，兩根水平放置且相互平行的長直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流i1與i2.且i1i2，與兩根導(dǎo)線垂直的同一平面內(nèi)有a、b、c、d四點，a、b、c在兩根導(dǎo)線的水平連線上且間距相等，b是兩根導(dǎo)線連線的中點，b、d連線與兩根導(dǎo)線連線垂直則()圖7ai2受到的安培力水平向左bb點磁感應(yīng)強度為零cd點磁感應(yīng)強度的方向必定豎直向下da點和c點的磁感應(yīng)強度不可能都為零【答案】d4圖8中a、b、c為三根與紙面垂直的固定長直導(dǎo)線，其截面位于等邊三角形的三個頂點上，bc沿水平

10、方向，導(dǎo)線中均通有大小相等的電流，方向如圖所示o點為三角形的中心(o到三個頂點的距離相等)，則()圖8ao點的磁感應(yīng)強度為零bo點的磁場方向垂直oc向下c導(dǎo)線a受到的安培力方向豎直向上d導(dǎo)線b受到的安培力方向沿bc連線方向指向c【答案】b【解析】根據(jù)右手螺旋定則，a電流在o點產(chǎn)生的磁場平行于bc向左，b電流在o點產(chǎn)生的磁場平行ac指向右下方，電流c在o點產(chǎn)生的磁場平行ab指向左下方；由于三導(dǎo)線電流大小相等，到o點的距離相同，根據(jù)平行四邊形定則，o點合場強的方向垂直oc向下，故a錯誤，b正確；根據(jù)左手定則，結(jié)合矢量合成法則，導(dǎo)線a受到的安培力方向水平向左，導(dǎo)線b受到的安培力方向平行于ac斜向左上

11、方，故c、d錯誤考向三導(dǎo)體運動趨勢的判斷判斷導(dǎo)體運動趨勢常用方法電流元法分割為電流元安培力方向整段導(dǎo)體所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環(huán)形電流小磁針條形磁鐵通電螺線管多個環(huán)形電流結(jié)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(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢轉(zhuǎn)換研究對象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動或運動趨勢的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的作用力，從而確定磁體所受合力及運動方向【例3】如圖9所示，把一重力不計的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動，當(dāng)導(dǎo)線通入

12、圖示方向電流i時，導(dǎo)線的運動情況是(從上往下看)()圖9a順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降b順時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升c逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降d逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升關(guān)鍵詞蹄形磁鐵；導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動【答案】a階梯練習(xí)5(多選)把一根不計重力的、通電的硬直導(dǎo)線ab放在磁場中，導(dǎo)線所在區(qū)域的磁感線呈弧形，如圖10所示導(dǎo)線可以在空中自由移動和轉(zhuǎn)動，導(dǎo)線中的電流方向由a向b，關(guān)于導(dǎo)線的受力和運動情況，下述說法正確的是()圖10a硬直導(dǎo)線先轉(zhuǎn)動，然后邊轉(zhuǎn)動邊下移b硬直導(dǎo)線只能轉(zhuǎn)動，不會向下移動c硬直導(dǎo)線各段所受安培力的方向都與導(dǎo)線垂直d在圖示位置，a端受力垂直紙面向內(nèi)，b端受力垂直紙面向外【答案】ac【解析】

13、題圖可看成通電螺線管產(chǎn)生的磁場方向，如圖所示，導(dǎo)線等效為oa、ob兩電流元，由左手定則可判定兩電流元所受安培力的方向，所以從上向下看導(dǎo)線逆時針轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)過90時再用左手定則可判定導(dǎo)線所受磁場力方向向下，即導(dǎo)線在逆時針轉(zhuǎn)動的同時還要靠近螺線管，a、c對6(多選)通有電流的導(dǎo)線l1、l2、l3、l4處在同一平面(紙面)內(nèi)，放置方式及電流方向如圖11甲、乙所示，其中l(wèi)1、l3是固定的，l2、l4可繞垂直紙面的中心軸o轉(zhuǎn)動，則下列判定正確的是()圖11al2繞軸o按順時針轉(zhuǎn)動bl2繞軸o按逆時針轉(zhuǎn)動cl4繞軸o按順時針轉(zhuǎn)動dl4繞軸o按逆時針轉(zhuǎn)動【答案】bc考向四安培力作用下導(dǎo)體的平衡問題安培力作用下

14、導(dǎo)體的平衡問題的解題方法1根據(jù)導(dǎo)體中的電流方向與磁場方向，利用左手定則先判斷出安培力的方向，然后對導(dǎo)體進行受力分析，再結(jié)合力的平衡條件進行求解；2事先不能夠判斷出安培力的方向時需要對導(dǎo)體進行受力分析，然后結(jié)合力的平衡條件確定安培力的方向和大小，此類試題一般是包括安培力在內(nèi)的三力動態(tài)平衡問題，解決的辦法通常是“閉合矢量三角形法”或“相似三角形法”【例4】如圖12所示，金屬棒mn兩端由等長的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻強磁場中，棒中通以由m向n的電流，平衡時兩懸線與豎直方向的夾角均為.如果僅改變下列某一個條件，角的相應(yīng)變化情況是()圖12a棒中的電流變大，角變大b兩懸線等長變短，角變小c金屬

15、棒質(zhì)量變大，角變大d磁感應(yīng)強度變大，角變小關(guān)鍵詞豎直向上的勻強磁場；平衡時【答案】a階梯練習(xí)7如圖13所示，長為l的通電直導(dǎo)體棒放在光滑水平絕緣軌道上，勁度系數(shù)為k的水平輕彈簧一端固定，另一端拴在棒的中點，且與棒垂直，整個裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強度為b的勻強磁場中，彈簧伸長x，棒處于靜止?fàn)顟B(tài)則()圖13a導(dǎo)體棒中的電流方向從b流向ab導(dǎo)體棒中的電流大小為c若只將磁場方向緩慢順時針轉(zhuǎn)過一小角度，x變大d若只將磁場方向緩慢逆時針轉(zhuǎn)過一小角度，x變大【答案】b【解析】由受力平衡可知安培力方向水平向右，由左手定則可知，導(dǎo)體棒中的電流方向從a流向b，故a錯誤；由于彈簧伸長為x，根據(jù)胡克定律有kxb

16、il，可得i，故b正確；若只將磁場方向緩慢順時針或逆時針轉(zhuǎn)過一小角度，則安培力在水平方向上的分力減小，根據(jù)力的平衡可得，彈簧彈力變小，導(dǎo)致x變小，故c、d錯誤8如圖14所示，兩平行的粗糙金屬導(dǎo)軌水平固定在勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為b，導(dǎo)軌寬度為l，一端與電源連接一質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于平行導(dǎo)軌放置并接觸良好，金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為，在安培力的作用下，金屬棒以v0的速度向右勻速運動，通過改變磁感應(yīng)強度的方向，可使流過導(dǎo)體棒的電流最小，此時磁感應(yīng)強度的方向與豎直方向的夾角為()圖14a37 b30 c45 d60【答案】b安培力與功、動能定理的綜合應(yīng)用安培力做功與動能定理結(jié)合，其解題步驟如

17、下：1選取研究對象，明確它的運動過程；2分析研究對象的受力情況(若是立體圖就改畫成平面圖)和各個力的做功情況，特別是分析安培力大小和方向，看安培力做正功還是負(fù)功，然后求各力做功的代數(shù)和；3明確初、末狀態(tài)的動能；4列出動能定理的方程以及其他必要的解題方程進行求解圖15【例5】如圖15所示，閉合金屬圓環(huán)從高為h的曲面左側(cè)自由滾下，又滾上曲面右側(cè)，環(huán)平面與運動方向均垂直于非勻強磁場，環(huán)在運動過程中摩擦阻力不計，則下列說法不正確的是()a環(huán)滾上曲面右側(cè)的高度等于hb運動過程中環(huán)內(nèi)有感應(yīng)電流c環(huán)滾上曲面右側(cè)的高度小于hd運動過程中安培力對環(huán)一定做負(fù)功【答案】a【例6】(多選)間距為l20 cm的光滑平行

18、導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端通過開關(guān)s與內(nèi)阻不計、電動勢為e的電源相連，右端與半徑為l的兩段光滑圓弧導(dǎo)軌相接，一根質(zhì)量m60 g、電阻r1 、長為l的導(dǎo)體棒ab，用長也為l的絕緣細(xì)線懸掛，如圖16所示，系統(tǒng)空間有豎直方向的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為b0.5 t，當(dāng)閉合開關(guān)s后，導(dǎo)體棒沿圓弧擺動，擺到最大高度時，細(xì)線與豎直方向成53角，擺動過程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且細(xì)線處于張緊狀態(tài)，導(dǎo)軌電阻不計，sin 530.8，cos 530.6，g10 m/s2，則()圖16a磁場方向一定豎直向下b電源電動勢e3.0 vc導(dǎo)體棒在擺動過程中所受安培力f3 nd導(dǎo)體棒在擺動過程中電源提供的電能為0.048

19、j【答案】ab（三）知識還原第1講磁場及其對電流的作用基礎(chǔ)知識一、對磁場的理解1磁場(1)基本特性：磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有力的作用(2)方向：小磁針的n極所受磁場力的方向，或自由小磁針靜止時n極的指向2磁感應(yīng)強度(1)定義式：b(通電導(dǎo)線垂直于磁場)(2)方向：小磁針靜止時n極的指向(3)磁感應(yīng)強度是反映磁場性質(zhì)的物理量，由磁場本身決定，是用比值法定義的3磁感線(1)引入：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(yīng)強度的方向一致(2)特點：磁感線的特點與電場線的特點類似，主要區(qū)別在于磁感線是閉合的曲線(3)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(如圖1所示)圖1二、安培定

20、則的應(yīng)用及磁場的疊加1安培定則的應(yīng)用直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場特點無磁極、非勻強，且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱與條形磁鐵的磁場相似，管內(nèi)為勻強磁場且磁場最強，管外為非勻強磁場環(huán)形電流的兩 側(cè)是n極和s極，且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場越弱安培定則立體圖橫截面圖2磁場的疊加磁感應(yīng)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三、安培力1安培力的方向(1)左手定則：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，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向(2)注意問題：磁感線方向不一定垂直于電流方向，但安培力方向一定與磁場方向和電流方向垂直，即大拇指一定要垂直于磁場方向和電流方向決定的平面2安培力的大小當(dāng)磁感應(yīng)強度b的方向與導(dǎo)線方向成角時，filbsin_.(1)當(dāng)磁場與電流垂直時，安培力最大，fmaxilb.(2)當(dāng)磁場與電流平行時，安培力等于零深度思考