專題（62）磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用（原卷版）

2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)全攻關(guān)專題（62）磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用（原卷版）雙基過(guò)關(guān)：一、磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度1．磁場(chǎng)的基本性質(zhì)磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用．2．磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義：描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向．(2)定義式：B＝eq\f(F,IL)(通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng))．(3)方向：小磁針靜止時(shí)N極的指向．(4)單位：特斯拉，符號(hào)為T.3．勻強(qiáng)磁場(chǎng)(1)定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等、方向處處相同的磁場(chǎng)稱為勻強(qiáng)磁場(chǎng)．(2)特點(diǎn)：磁感線是疏密程度相同、方向相同的平行直線．4．地磁場(chǎng)(1)地磁的N極在地理南極附近，S極在地理北極附近，磁感線分布如圖所示．(2)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)度相等，且方向水平向北．5．磁場(chǎng)的疊加磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，計(jì)算時(shí)與力的計(jì)算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進(jìn)行合成與分解．INCLUDEPICTURE"E:\\靳瑞騰\\2020\\物理通用\\word\\左括.tif"INETINCLUDEPICTURE"E:\\靳瑞騰\\2020\\物理通用\\word\\左括.tif"INETINCLUDEPICTURE"\\\\大倩\\e\\大倩\\PPT\\一輪物理通用\\5-8章\\word\\左括.tif"INETINCLUDEPICTURE"E:\\靳瑞騰\\2020\\物理通用\\5-8章\\word\\左括.tif"INETINCLUDEPICTURE"F:\\郭敏\\一輪物理人教通用\\5-8章\\word\\左括.tif"INET【自測(cè)1INCLUDEPICTURE"E:\\靳瑞騰\\2020\\物理通用\\word\\右括.tif"INETINCLUDEPICTURE"E:\\靳瑞騰\\2020\\物理通用\\word\\右括.tif"INETINCLUDEPICTURE"\\\\大倩\\e\\大倩\\PPT\\一輪物理通用\\5-8章\\word\\右括.tif"INETINCLUDEPICTURE"E:\\靳瑞騰\\2020\\物理通用\\5-8章\\word\\右括.tif"INETINCLUDEPICTURE"F:\\郭敏\\一輪物理人教通用\\5-8章\\word\\右括.tif"INET】(多選)如圖所示是我國(guó)最早期的指南儀器——司南，靜止時(shí)它的長(zhǎng)柄指向南方，是由于地球表面有地磁場(chǎng)．下列與地磁場(chǎng)有關(guān)的說(shuō)法，正確的是()A．地磁場(chǎng)是一種物質(zhì)，客觀上存在B．地球表面上任意位置的地磁場(chǎng)方向都與地面平行C．通電導(dǎo)線在地磁場(chǎng)中可能不受安培力作用D．運(yùn)動(dòng)電荷在地磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力可以對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷做正功二、磁感線和電流周圍的磁場(chǎng)1．磁感線的特點(diǎn)(1)磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向．(2)磁感線的疏密程度定性地表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，在磁感線較密的地方磁場(chǎng)較強(qiáng)；在磁感線較疏的地方磁場(chǎng)較弱．①磁感線是閉合曲線，沒(méi)有起點(diǎn)和終點(diǎn)，在磁體外部，從N極指向S極；在磁體內(nèi)部，由S極指向N極．②同一磁場(chǎng)的磁感線不中斷、不相交、不相切．③磁感線是假想的曲線，客觀上并不存在．2．幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)(1)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(chǎng)如圖所示(2)電流的磁場(chǎng)直線電流的磁場(chǎng)通電螺線管的磁場(chǎng)環(huán)形電流的磁場(chǎng)特點(diǎn)無(wú)磁極、非勻強(qiáng)，且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)越弱與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似，管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且磁場(chǎng)最強(qiáng)，管外為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng)越弱安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖INCLUDEPICTURE"E:\\靳瑞騰\\2020\\物理通用\\word\\左括.tif"INETINCLUDEPICTURE"E:\\靳瑞騰\\2020\\物理通用\\word\\左括.tif"INETINCLUDEPICTURE"\\\\大倩\\e\\大倩\\PPT\\一輪物理通用\\5-8章\\word\\左括.tif"INETINCLUDEPICTURE"E:\\靳瑞騰\\2020\\物理通用\\5-8章\\word\\左括.tif"INETINCLUDEPICTURE"F:\\郭敏\\一輪物理人教通用\\5-8章\\word\\左括.tif"INET【自測(cè)2INCLUDEPICTURE"E:\\靳瑞騰\\2020\\物理通用\\word\\右括.tif"INETINCLUDEPICTURE"E:\\靳瑞騰\\2020\\物理通用\\word\\右括.tif"INETINCLUDEPICTURE"\\\\大倩\\e\\大倩\\PPT\\一輪物理通用\\5-8章\\word\\右括.tif"INETINCLUDEPICTURE"E:\\靳瑞騰\\2020\\物理通用\\5-8章\\word\\右括.tif"INETINCLUDEPICTURE"F:\\郭敏\\一輪物理人教通用\\5-8章\\word\\右括.tif"INET】如圖所示，甲、乙是直線電流的磁場(chǎng)，丙、丁是環(huán)形電流的磁場(chǎng)，戊、己是通電螺線管的磁場(chǎng)，試在各圖中補(bǔ)畫出電流方向或磁感線方向．圖4三、安培力的大小和方向1．大小若I∥B，F(xiàn)＝0；若I⊥B，F(xiàn)＝BIL.2．方向可以用左手定則來(lái)判定：伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向．安培力方向總垂直于B、I所決定的平面，即一定垂直于B和I，但B與I不一定垂直．3．兩平行通電導(dǎo)線間的作用同向電流相互吸引，反向電流相互排斥．自測(cè)3以下說(shuō)法中正確的是()A．通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力方向與磁場(chǎng)方向平行B．安培力的方向可以用右手定則來(lái)判定C．磁感線可以形象地描述各點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向，磁感線上每一點(diǎn)的切線方向都和小磁針在該點(diǎn)靜止時(shí)N極所指的方向一致D．放置在磁場(chǎng)中1m長(zhǎng)的導(dǎo)線，通過(guò)1A的電流，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度是1T，則導(dǎo)線受到的安培力為1NINCLUDEPICTURE"E:\\靳瑞騰\\2020\\物理通用\\word\\研透命題點(diǎn).tif"INETINCLUDEPICTURE"E:\\靳瑞騰\\2020\\物理通用\\word\\研透命題點(diǎn).tif"INETINCLUDEPICTURE"\\\\大倩\\e\\大倩\\PPT\\一輪物理通用\\5-8章\\word\\研透命題點(diǎn).tif"INETINCLUDEPICTURE"E:\\靳瑞騰\\2020\\物理通用\\5-8章\\word\\研透命題點(diǎn).tif"INETINCLUDEPICTURE"F:\\郭敏\\一輪物理人教通用\\5-8章\\word\\研透命題點(diǎn).tif"INET命題熱點(diǎn)一：安培力和磁場(chǎng)的疊加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(chǎng)時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”．因果磁場(chǎng)原因(電流方向)結(jié)果(磁場(chǎng)方向)直線電流的磁場(chǎng)大拇指四指環(huán)形電流的磁場(chǎng)四指大拇指2.磁場(chǎng)疊加問(wèn)題的解題思路(1)確定磁場(chǎng)場(chǎng)源，如通電導(dǎo)線．(2)定位空間中需求解磁場(chǎng)的點(diǎn)，利用安培定則判定各個(gè)場(chǎng)源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小和方向．如圖5所示為M、N在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)BM、BN.(3)應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成，如圖中的合磁場(chǎng)B.題型1安培力的大小和方向例1如圖，等邊三角形線框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線框頂點(diǎn)M、N與直流電源兩端相接．已知導(dǎo)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()A．2FB．1.5FC．0.5FD．0變式1如圖所示，三根相互平行的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線L1、L2和L3兩兩等距，通過(guò)L1、L2中的電流相同，L1、L2中的電流方向垂直紙面向里，L3中的電流方向垂直紙面向外，在三根導(dǎo)線與紙面的交點(diǎn)所構(gòu)成的等邊三角形的中心上放有一電流方向垂直紙面向外的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線，則該導(dǎo)線受到的安培力的方向?yàn)?)A．指向L1B．指向L2C．指向L3 D．背離L3題型2磁場(chǎng)的疊加例2有兩條長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直水平紙面放置，交紙面于a、b兩點(diǎn)，通有大小相等的恒定電流，方向如圖.a、b的連線水平，c是ab的中點(diǎn)，d點(diǎn)與c點(diǎn)關(guān)于b點(diǎn)對(duì)稱．已知c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2，則關(guān)于a處導(dǎo)線在d點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及方向，下列說(shuō)法中正確的是()A．B1＋B2，方向豎直向下B．B1－B2，方向豎直向上C.eq\f(B1,2)＋B2，方向豎直向上D.eq\f(B1,2)－B2，方向豎直向下變式2如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩長(zhǎng)直導(dǎo)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(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里且大小相等的電流時(shí)，紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離為l的a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零．若僅讓P中的電流反向，則a點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為()A．2B0B.eq\f(2\r(3),3)B0C.eq\f(\r(3),3)B0D．B0命題熱點(diǎn)二：安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判斷1．問(wèn)題特點(diǎn)安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題與力學(xué)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題一樣，同樣遵從力學(xué)基本規(guī)律，只是研究對(duì)象所受的力中多分析安培力而已．2．規(guī)律分析判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁感線分布情況，再弄清楚導(dǎo)體中電流的方向，然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況，進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)．3．判定方法電流元法分割為電流元eq\o(→,\s\up7(左手定則))安培力方向→整段導(dǎo)體所受合力方向→運(yùn)動(dòng)方向特殊位置法在特殊位置→安培力方向→運(yùn)動(dòng)方向等效法環(huán)形電流小磁針條形磁鐵通電螺線管多個(gè)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(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢(shì)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的問(wèn)題，可先分析電流在磁體磁場(chǎng)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(chǎng)的作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向例3如圖所示，把一重力不計(jì)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(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流I時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是(從上往下看)()A．順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降B．順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升C．逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降D．逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升變式3如圖所示為研究平行通電直導(dǎo)線之間相互作用的實(shí)驗(yàn)裝置．接通電路后發(fā)現(xiàn)兩根導(dǎo)線均發(fā)生形變，此時(shí)通過(guò)導(dǎo)線M和N的電流大小分別為I1和I2，已知I1>I2，方向均向上．若用F1和F2分別表示導(dǎo)線M與N受到的磁場(chǎng)力，則下列說(shuō)法正確的是()A．兩根導(dǎo)線相互排斥B．為判斷F1的方向，需要知道I1和I2的合磁場(chǎng)方向C．兩個(gè)力的大小關(guān)系為F1>F2D．僅增大電流I2，F(xiàn)1、F2會(huì)同時(shí)增大變式4將一個(gè)質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細(xì)線吊起來(lái)，在其附近放一塊條形磁鐵，磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個(gè)平面內(nèi)，且通過(guò)圓環(huán)中心，如圖所示，當(dāng)圓環(huán)中通以順時(shí)針?lè)较虻碾娏鲿r(shí)，從上往下看()A．圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵B．圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵C．圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵D．圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵命題熱點(diǎn)三：安培力作用下的平衡問(wèn)題通電導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中的平衡問(wèn)題是一種常見(jiàn)的力電綜合模型，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(diǎn)是題圖具有立體性，各力的方向不易確定．因此解題時(shí)一定要先把立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖，通過(guò)受力分析建立各力的平衡關(guān)系，如圖所示．例4如圖所示，金屬桿MN用兩根絕緣細(xì)線懸于天花板的O、O′點(diǎn)，桿中通有垂直于紙面向里的恒定電流，空間有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，桿靜止時(shí)處于水平，懸線與豎直方向的夾角為θ，若將磁場(chǎng)在豎直面內(nèi)沿逆時(shí)針?lè)较蚓徛D(zhuǎn)過(guò)90°，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)改變磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小來(lái)保持懸線與豎直方向的夾角不變，則在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的變化情況是()A．一直減小B．一直增大C．先減小后增大D．先增大后減小變式5(多選)光滑斜面上放置一個(gè)通電導(dǎo)體棒，施加磁場(chǎng)后導(dǎo)體棒靜止在斜面上，則以下四種情況中可能的是()變式6如圖所示，三根長(zhǎng)為L(zhǎng)的直線電流在空間構(gòu)成等邊三角形，電流的方向垂直紙面向里．電流大小均為I，其中A、B電流在C處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B0，導(dǎo)線C位于水平面且處于靜止?fàn)顟B(tài)，則導(dǎo)線C受到的靜摩擦力是()A.eq\f(\r(3),2)B0IL，水平向左 B.eq\f(\r(3),2)B0IL，水平向右C.eq\r(3)B0IL，水平向左 D.eq\r(3)B0IL，水平向右課時(shí)精練：一、雙基鞏固練：1．中國(guó)宋代科學(xué)家沈括在《夢(mèng)溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針?shù)h，則能指南，然常微偏東，不全南也．”進(jìn)一步研究表明，地球周圍地磁場(chǎng)的磁感線分布如圖1.結(jié)合上述材料，下列說(shuō)法不正確的是()圖1A．地理南、北極與地磁場(chǎng)的北、南極不重合B．地球內(nèi)部也存在磁場(chǎng)，地磁南極在地理北極附近C．地球表面任意位置的地磁場(chǎng)方向都與地面平行D．地磁場(chǎng)對(duì)射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用2.磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線如圖2所示，則()圖2A．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba＞BbB．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba＜BbC．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大D．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小一段導(dǎo)線abcde位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且與磁場(chǎng)方向(垂直于紙面向里)垂直．線段ab、bc、cd和de的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，且∠abc＝∠cde＝120°，流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖3中箭頭所示．導(dǎo)線段abcde所受到的磁場(chǎng)的作用力的合力大小為()圖3A．2BILB．3BILC．(eq\r(3)＋2)BIL D．4BIL4．L2是豎直固定的長(zhǎng)直導(dǎo)線，L1、L3是水平固定且關(guān)于L2對(duì)稱的長(zhǎng)直導(dǎo)線，三根導(dǎo)線均通以大小相同、方向如圖4所示的恒定電流，則導(dǎo)線L2所受的磁場(chǎng)力情況是()圖4A．大小為零B．大小不為零，方向水平向左C．大小不為零，方向水平向右D．大小不為零，方向豎直向下5.如圖5，光滑斜面上放置一根通有恒定電流的導(dǎo)體棒，空間有垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)將勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向沿圖示方向緩慢旋轉(zhuǎn)到水平方向，為了使導(dǎo)體棒始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)同步()圖5A．增大B．減小C．先增大，后減小 D．先減小，后增大6．(多選)如圖6，三根相互平行的固定長(zhǎng)直導(dǎo)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(shuō)法正確的是()圖6A．L1所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2、L3所在平面垂直B．L3所受磁場(chǎng)作用力的方向與L1、L2所在平面垂直C．L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為1∶1∶eq\r(3)D．L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為eq\r(3)∶eq\r(3)∶17.(多選)如圖7，紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)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(diǎn)，它們相對(duì)于L2對(duì)稱．整個(gè)系統(tǒng)處于勻強(qiáng)外磁場(chǎng)中，外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，方向垂直于紙面向外．已知a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為eq\f(1,3)B0和eq\f(1,2)B0，方向也垂直于紙面向外．則()圖7A．流經(jīng)L1的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(7,12)B0B．流經(jīng)L1的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(1,12)B0C．流經(jīng)L2的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(1,12)B0D．流經(jīng)L2的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(7,12)B08．如圖8所示，AC是四分之一圓弧，O為圓心，D為圓弧中點(diǎn)，A、D、C處各有一垂直紙面的通電直導(dǎo)線，電流大小相等，方向垂直紙面向里，整個(gè)空間還存在一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度恰好為零．如果將D處電流反向，其他條件都不變，則O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()圖8A．2(eq\r(2)－1)BB．2(eq\r(2)＋1)BC．2BD．0二、綜合提升練9.(多選)如圖9所示，臺(tái)秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連