高考一輪復習通用版9-1磁場及其對電流的作用課件

第1講磁場及其對電流的作用必備知識·自主排查一、磁場、磁感應強度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________的作用．(2)方向：小磁針的________所受磁場力的方向．2．磁感應強度(1)物理意義：描述磁場的________和________．(2)大?。築＝________(通電導線垂直于磁場放置)．(3)方向：小磁針靜止時________的指向．(4)單位：特斯拉(T)．3．勻強磁場(1)定義：磁感應強度的大小________、方向________的磁場稱為勻強磁場．(2)特點：疏密程度相同、方向相同的平行直線．磁場力N極強弱方向

N極處處相等處處相同二、磁感線通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向1．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____________的方向一致．(2)特點①磁感線上某點的________方向就是該點的磁場方向．②磁感線的________定性地表示磁場的強弱．③磁感線是________曲線，沒有起點和終點．④磁感線是假想的曲線，客觀上________．磁感應強度切線疏密閉合不存在2．電流的磁場

通電直導線通電螺線管環(huán)形電流安培定則三、安培力、安培力的方向勻強磁場中的安培力1．安培力的大小F＝ILBsinθ(其中θ為B與I之間的夾角)(1)磁場和電流垂直時：F＝________．(2)磁場和電流平行時：F＝________．BIL02．安培力的方向左手定則判斷：(1)伸出左手，讓拇指與其余四指________，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________方向．(3)________所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向．,垂直電流拇指教材拓展1.[人教版選修3－1P94T1改編]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(

)答案：C2．[人教版選修3－1P90T1改編]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答案：D3．[人教版選修3－1P90T3改編](多選)通電螺線管如圖所示．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

答案：BC關鍵能力·分層突破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”．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，遵守平行四邊形定則，可以用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感應強度疊加而成的．3．磁場疊加問題的一般解題思路：(1)確定磁場場源，如通電導線．(2)定位空間中需求解磁場的磁感應強度的點，利用安培定則判定各個場源在這一點上產(chǎn)生的磁場的磁感應強度．如圖所示為M、N在c點產(chǎn)生的磁場的磁感應強度．(3)應用平行四邊形定則進行合成，如圖中的合磁感應強度．例1.[2021·全國甲卷，16]兩足夠長直導線均折成直角，按圖示方式放置在同一平面內(nèi)，EO與O′Q在一條直線上，PO′與OF在一條直線上，兩導線相互絕緣，通有相等的電流I，電流方向如圖所示．若一根無限長直導線通過電流I時，所產(chǎn)生的磁場在距離導線d處的磁感應強度大小為B，則圖中與導線距離均為d的M、N兩點處的磁感應強度大小分別為(

)A．B、0

B．0、2BC．2B、2BD．B、B解析：兩直角導線可以等效為如圖所示的兩直導線，由安培定則可知，兩直導線分別在M處的磁感應強度方向為垂直紙面向里、垂直紙面向外，故M處的磁感應強度為零；兩直導線在N處的磁感應強度方向均垂直紙面向里，故N處的磁感應強度為2B，B正確．答案：B跟進訓練1.[2021·浙江1月，8]如圖所示是通有恒定電流的環(huán)形線圈和螺線管的磁感線分布圖．若通電螺線管是密繞的，下列說法正確的是(

)A．電流越大，內(nèi)部的磁場越接近勻強磁場B．螺線管越長，內(nèi)部的磁場越接近勻強磁場C．螺線管直徑越大，內(nèi)部的磁場越接近勻強磁場D．磁感線畫得越密，內(nèi)部的磁場越接近勻強磁場答案：B解析：根據(jù)螺線管內(nèi)部的磁感線分布可知，在螺線管的內(nèi)部，越接近中心位置，磁感線分布越均勻，越接近兩端，磁感線越不均勻，可知螺線管越長，內(nèi)部的磁場越接近勻強磁場．故B正確，A、C、D錯誤．

答案：A

考點二安培力及安培力作用下導體的平衡問題

角度1安培力的分析與計算1.用公式F＝BIL計算安培力大小時應注意(1)B與I垂直．(2)L是有效長度．①公式F＝BIL中L指的是“有效長度”．當B與I垂直時，F(xiàn)最大，F(xiàn)＝BIL；當B與I平行時，F(xiàn)＝0.②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．③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．安培力方向的判斷(1)判斷方法：左手定則．(2)方向特點：F既垂直于B，也垂直于I，所以安培力方向一定垂直于B與I決定的平面．例2.[2021·浙江6月，15](多選)如圖所示，有兩根用超導材料制成的長直平行細導線a、b，分別通以80A和100A流向相同的電流，兩導線構(gòu)成的平面內(nèi)有一點p，到兩導線的距離相等．下列說法正確的是(

)A．兩導線受到的安培力Fb＝1.25FaB．導線所受的安培力可以用F＝ILB計算C．移走導線b前后，p點的磁感應強度方向改變D．在離兩導線所在的平面有一定距離的有限空間內(nèi)，不存在磁感應強度為零的位置答案：BCD解析：兩導線受到的安培力是相互作用力，大小相等，A錯誤；導線所受的安培力可以用F＝ILB計算，因為磁場與導線垂直，B正確；移走導線b前，b的電流較大，則p點磁場方向與b產(chǎn)生磁場方向同向，向里，移走b后，p點磁場方向與a產(chǎn)生磁場方向相同，向外，C正確；在離兩導線所在的平面有一定距離的有限空間內(nèi)，兩導線在任意點產(chǎn)生的磁場均不在同一條直線上，故不存在磁感應強度為零的位置，D正確．命題分析試題情境屬于基礎性題目，以電流形成的磁場為素材創(chuàng)設學習探索問題情境必備知識考查力的作用是相互的、磁場的疊加、安培力公式等知識關鍵能力考查理解能力、推理能力．要求學生從空間角度理解磁場的疊加學科素養(yǎng)考查物理觀念、科學思維．要求考生理解安培力公式F＝ILB、定性推斷空間磁場的疊加問題角度2安培力作用下導體的平衡問題例3.某興趣小組制作了一個可以測量電流的儀器，其主要原理如圖所示．有一金屬棒PQ放在兩金屬導軌上，導軌間距L＝0.5m，處在同一水平面上，軌道置于豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度B＝2T．棒中點兩側(cè)分別固定有勁度系數(shù)k＝100N/m的相同彈簧．閉合開關S前，兩彈簧為原長，P端的指針對準刻度尺的“0”處；閉合開關S后，金屬棒PQ向右移動，靜止時指針對準刻度尺1.5cm處．下列判斷正確的是(

)A．電源N端為正極B．閉合開關S后，電路中電流為1.5AC．閉合開關S后，電路中電流為3AD．閉合開關S后，將滑動變阻器的滑片向右移動，金屬棒PQ將繼續(xù)向右移動答案：C

[思維方法]解決安培力作用下平衡問題的兩條主線(1)遵循平衡條件基本解題思路如下：(2)遵循電磁學規(guī)律，受力分析時，要注意準確判斷安培力的方向．跟進訓練3．一個各邊電阻相同、邊長均為L的正六邊形金屬框abcdef放置在磁感應強度大小為B、方向垂直金屬框所在平面向外的勻強磁場中．若從a、b兩端點通以如圖所示方向的電流，電流大小為I，則關于金屬框abcdef受到的安培力的判斷正確的是(

)A．大小為BIL，方向垂直ab邊向左B．大小為BIL，方向垂直ab邊向右C．大小為2BIL，方向垂直ab邊向左D．大小為2BIL，方向垂直ab邊向右答案：A

答案：C

考點三安培力作用下導體運動趨勢及運動情況的判斷

電流元法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例4.[2021·廣東卷，5]截面為正方形的絕緣彈性長管中心有一固定長直導線，長管外表面固定著對稱分布的四根平行長直導線．若中心直導線通入電流I1，四根平行直導線均通入電流I2，I1?I2，電流方向如圖所示．下列截面圖中可能正確表示通電后長管發(fā)生形變的是(

)答案：C解析：根據(jù)“同向電流相互吸引，異向電流相互排斥”的作用規(guī)律可知，左、右兩導線與長管中心的長直導線相互吸引，上、下兩導線與長管中心的長直導線相互排斥，C正確．命題分析試題情境屬于基礎性題目，以通電直導線產(chǎn)生磁場為素材創(chuàng)設學習探索問題情境必備知識考查電流周圍的磁場、通電直導線受力等知識關鍵能力考查理解能力、推理能力．要求學生理解電流磁場的產(chǎn)生學科素養(yǎng)考查物理觀念、科學思維．要求考生會判斷通電直導線在電流形成的磁場中的受力方向跟進訓練5．一個可以自由運動的線圈L1和一個固定的線圈L2互相絕緣垂直放置，且兩個線圈的圓心重合，如圖所示．當兩線圈中通以圖示方向的電流時，從左向右看，線圈L1將(

)A．不動B．順時針轉(zhuǎn)動C．逆時針轉(zhuǎn)動

D．在紙面內(nèi)平動答案：B解析：方法一(電流元法)把線圈L1沿水平轉(zhuǎn)動軸分成上下兩部分，每一部分又可以看成由無數(shù)段直線電流元組成，電流元處在I2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，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．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)形電流I1、I2之間不平行，則必有相對轉(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．6．[2022·貴陽中學月考]如圖所示，一平行于光滑斜面的輕彈簧一端固定于斜面上，一端拉住條形磁鐵，條形磁鐵處于靜止狀態(tài)，磁鐵中垂面上放置一通電導線，導線中電流方向垂直紙面向里且緩慢增大，下列說法正確的是(

)A．彈簧彈力逐漸變小B．彈簧彈力先減小后增大C．磁鐵對斜面的壓力逐漸變小D．磁鐵對斜面的壓力逐漸變大答案：D解析：本題考查安培力作用下的動態(tài)平衡問題．磁鐵外部的磁感線從N極出發(fā)回到S極，則此時在導線處磁感線平行于斜面向下，如圖所示，根據(jù)左手定則可以判斷導線受到的安培力方向垂直斜面向上，因電流增大，所以安培力增大，安培力與斜面垂直，根據(jù)牛頓第三定律與受力平衡可知磁鐵對斜面的壓力逐漸變大，彈簧彈力不變，選項A、B、C錯誤，D正確．考點四與安培力相關的STSE問題素養(yǎng)提升情境1磁式電流表(多選)實驗室經(jīng)常使用的電流表是磁電式電流表，這種電流表的構(gòu)造如圖甲所示，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻輻向分布的．若線圈中通以如圖乙所示的電流，則下列說法中正確的是(

)A．在量程內(nèi)指針轉(zhuǎn)至任一角度，線圈平面都跟磁感線平行B．線圈轉(zhuǎn)動時，螺旋彈簧被扭動，阻礙線圈轉(zhuǎn)動C．當線圈在如圖乙所示的位置時，b端受到的安培力方向向上D．當