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1、磁場第第 八八 章章第第2323講磁場安培力講磁場安培力考綱要求考情分析命題趨勢1.磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線2.通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向3.安培力、安培力的方向4.勻強(qiáng)磁場中的安培力2016北京卷,172015江蘇卷,42013上海卷,132013海南卷,92014全國卷,152014山東卷,162015全國卷,24高考對(duì)本節(jié)內(nèi)容的考查主要是以選擇題的形式考查磁感應(yīng)強(qiáng)度、安培定則、安培力有時(shí)也出現(xiàn)涉及安培力的計(jì)算題,但一般難度不大說明:安培力的計(jì)算只限于電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直的情形.欄目導(dǎo)航板板 塊塊 一一板板 塊塊 二二板板 塊塊 三三板板 塊塊 四四 1磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度 (1)磁場
2、的基本性質(zhì),磁場對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有_的作用 (2)磁感應(yīng)強(qiáng)度 物理意義:描述磁場的_考點(diǎn)磁場安培力磁力磁力 強(qiáng)弱和方向強(qiáng)弱和方向 定義式:_(通電導(dǎo)線垂直于磁場) 方向:小磁針靜止時(shí)_ 單位:_,符號(hào)T. (3)勻強(qiáng)磁場 定義:磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小_、方向_的磁場稱為勻強(qiáng)磁場 特點(diǎn):疏密程度相同、方向相同的平行直線N極的指向極的指向 特斯拉特斯拉 處處相等處處相等 處處相同處處相同 (4)地磁場 地磁的N極在地理_附近,S極在地理_附近,磁感線分布如圖所示 在赤道平面上,距離地球表面高度相等的各點(diǎn),磁感應(yīng)強(qiáng)度_,且方向水平_南極南極 北極北極 相等相等 向北向北 2磁感線和電流周圍
3、的磁場 (1)磁感線的特點(diǎn) 磁感線上某點(diǎn)的_就是該點(diǎn)的磁場方向 磁感線的疏密程度定性地表示磁場的_,在磁感線較密的地方磁場_;在磁感線較疏的地方磁場_ 磁感線是閉合曲線,沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)在磁體外部,從_指向_,在磁體內(nèi)部,由_指向_ 同一磁場的磁感線不_、不_、不相切 磁感線是假想的曲線,客觀上不存在切線方向切線方向 強(qiáng)弱強(qiáng)弱 較強(qiáng)較強(qiáng) 較弱較弱 N極極 S極極 S極極 N極極 中斷中斷 相交相交 (2)電流周圍的磁場(安培定則) 3.安培力的大小和方向 (1)大小 若IB時(shí),_;若IB時(shí),F(xiàn)BIl. (2)方向 總垂直于_所決定的平面,即一定垂直于B和I,但B與I不一定垂直可以用左手定則來判定
4、:伸開左手,使大拇指跟其余四個(gè)手指_,并且都跟手掌在_,把手放入磁場中,讓磁感線_,使伸開的四指指向_的方向,那么,_所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中的受力方向 (3)兩平行通電導(dǎo)線間的作用 同向電流相互_,反向電流相互_F0 B、I 垂直垂直 同一平面內(nèi)同一平面內(nèi) 垂直穿入手心垂直穿入手心 電流電流 拇指拇指 吸引吸引 排斥排斥 1判斷正誤 (1)磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,跟放在該點(diǎn)的試探電流元的強(qiáng)弱有關(guān)() (2)將通電導(dǎo)線放人磁場中,若不受安培力,說明該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零() (3)磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,跟放在該點(diǎn)的試探電流元所受磁場力的方向一致() (4)通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度越大的
5、地方所受安培力越大() (5)磁感線是客觀存在的,磁感線上各點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場方向() (6)相鄰兩條磁感線之間的空白區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度為零() (7)安培力可能做正功,也可能做負(fù)功() (8)地磁的N極在地球南極附近,赤道表面附近的地磁場可近似認(rèn)為平行地面向北()1安培定則的應(yīng)用在運(yùn)用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”.2.磁場的疊加磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量,合成與分解,遵循平行四邊形定則一安培定則的應(yīng)用和磁場的疊加因果磁場原因(電流方向)結(jié)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 分析磁場的疊加的思路 (1)根據(jù)安培定則確定通電導(dǎo)線周圍磁場的方向
6、(2)磁場中每一點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁感線的切線方向 (3)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,多個(gè)通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場疊加時(shí),合磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各場源單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和B 思維導(dǎo)引 (1)在M,N兩點(diǎn)時(shí),O點(diǎn)的兩個(gè)分磁感應(yīng)強(qiáng)度大小關(guān)系如何?方向夾角為多大? (2)在P、N兩點(diǎn)時(shí),O點(diǎn)的兩個(gè)分磁感應(yīng)強(qiáng)度大小關(guān)系如何?方向夾角為多大? 1計(jì)算安培力公式FBIL,應(yīng)用時(shí)要注意 (1)B與L垂直; (2)L是有效長度 公式FILB中L指的是“有效長度”當(dāng)B與I垂直時(shí),F(xiàn)最大,F(xiàn)ILB,當(dāng)B與I平行時(shí),F(xiàn)0.二安培力的分析和計(jì)算 彎曲導(dǎo)線的有效長度L,等于連接兩端點(diǎn)線段的長度(如圖所示),相應(yīng)的電
7、流沿L由始端流向末端 閉合線圈通電后,在勻強(qiáng)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A 1導(dǎo)體的平衡問題 通電導(dǎo)體在磁場中受到安培力的作用而處于平衡狀態(tài),此類問題要?dú)w結(jié)為力學(xué)問題,通過受力分析,列平衡方程求解受力分析時(shí),仍然遵循確定研究對(duì)象、按一定順序分析受力的原則需要注意的是,安培力方向的確定、安培力大小的計(jì)算要和左手定則、歐姆定律等知識(shí)相聯(lián)系三對(duì)安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)問題的探究2導(dǎo)線或線圈在非勻強(qiáng)磁場中的變速運(yùn)動(dòng)此類問題中,關(guān)于安培力方向的判斷是一個(gè)難點(diǎn),常用的方法有:(1)電流元法;即把整段電流等效為很多段直線電流元,先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向,從而判斷
8、出整段電流所受合力方向,最后確定運(yùn)動(dòng)方向(2)特殊值分析法:把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置后再判斷所受安培力方向,從而確定運(yùn)動(dòng)方向(3)等效法:環(huán)形電流可以等效成小磁針,通電螺線管可等效為很多環(huán)形電流(4)利用已知的一些相關(guān)結(jié)論法:兩電流相互平行時(shí)無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢,方向相同時(shí)相互吸引,方向相反時(shí)相互排斥兩電流不平行時(shí)有轉(zhuǎn)動(dòng)到平行方向相同的趨勢 求解安培力作用下導(dǎo)體棒平衡問題的基本思路 求解關(guān)鍵 電磁問題力學(xué)化 立體圖形平面化 求解極值數(shù)學(xué)化例3(2016湖北八校第二次聯(lián)考)如圖所示,長為L、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab,置于傾角為的光滑斜面上導(dǎo)體棒與斜面的水平底邊始終平行已知導(dǎo)體棒通以從b向a的電流
9、,電流為I,重力加速度為g.(1)若勻強(qiáng)磁場方向豎直向上,為使導(dǎo)體棒靜止在斜面上,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??;(2)若勻強(qiáng)磁場的大小、方向都可以改變,要使導(dǎo)體棒能靜止在斜面上,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值和對(duì)應(yīng)的方向思維導(dǎo)引 磁場方向豎直向上,導(dǎo)體棒所受安培力方向向哪?導(dǎo)體棒受幾個(gè)力的作用,其受力圖應(yīng)當(dāng)怎樣畫?1(多選)三條在同一平面(紙面)內(nèi)的長直絕緣導(dǎo)線組成一等邊三角形,在導(dǎo)線中通過的電流均為I,方向如圖所示a、b和c三點(diǎn)分別位于三角形的三個(gè)頂角的平分線上,且到相應(yīng)頂點(diǎn)的距離相等將a、b和c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別記為B1、B2和B3,下列說法正確的是()ACAB1B2B3BB1B2B3,Ca和b處磁場
10、方向垂直于紙面向外,c處磁場方向垂直于紙面向里Dc處磁場方向垂直于紙面向外,b和c處磁場方向垂直于紙面向里 解析:由于通過三條導(dǎo)線的電流大小相等,結(jié)合安培定則可判斷出三條導(dǎo)線在a、b處產(chǎn)生的合磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直紙面向外,在c處垂直紙面向里,且B1B2B3,A、C正確AD 3如圖所示,長為2l的直導(dǎo)線折成邊長相等、夾角為60的V形,并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí),該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為() A0 B0.5BIl CBIlD2BIlCBD 1(2016陜西西安質(zhì)檢8分)如圖所示,導(dǎo)體桿ab的質(zhì)量為m,電阻為R,放置在與水平面夾角為的
11、傾斜金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌間距為d,電阻不計(jì),系統(tǒng)處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場小,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,電池內(nèi)阻不計(jì)問:答題送檢來自閱卷名師報(bào)告錯(cuò)誤致錯(cuò)原因扣分(2)通電導(dǎo)線在安培力作用下的平衡問題中,因安培力的變化,可能導(dǎo)致摩擦力方向和大小的變化,應(yīng)充分考慮,嚴(yán)密分析,特別要善于正確地進(jìn)行受力分析,將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖,分析桿靜止在導(dǎo)軌上時(shí),只考慮了桿所受摩擦力,沿導(dǎo)軌向上,而忽視了沿導(dǎo)軌向下的情形導(dǎo)致漏解.4 例2(2016寧夏銀川質(zhì)檢6分)長10 cm的通電直導(dǎo)線,通以1 A的電流,在磁場強(qiáng)弱、方向都一樣的空間(勻強(qiáng)磁場)中某處受到的磁場力為0.4 N,則該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為() A等于4TB大于或等于4 T C小于或等于4 TD上述說法都錯(cuò)誤答題送檢來自閱卷名師報(bào)告BCD A 解析:如圖所示,先對(duì)a進(jìn)行受力分析,a受到b導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場的作用力F1,方向向左假設(shè)后加的勻強(qiáng)磁場方向垂直于紙面向外,則此磁場對(duì)a的作用力F方向
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