課時1　磁場的描述及磁場對電流的作用

1、2021新亮劍高考總復(fù)習(xí)磁場第九單元課時1磁場的描述及磁場對電流的作用1磨劍課前自學(xué)目錄2CONTENTS悟劍課堂精講目 錄 磨劍課前自學(xué)必備知識基礎(chǔ)過關(guān)磨劍課前自學(xué)悟劍課堂精講目 錄必備知識基礎(chǔ)過關(guān)考點巧講第4頁一、磁場、磁感應(yīng)強度1.磁場(1)基本性質(zhì):對放入其中的磁體或運動電荷(電流)有力的作用,磁體、電流之間都是通過磁場發(fā)生相互作用的。(2)方向:小磁針靜止時 N 極所指的方向。2.磁感應(yīng)強度(1)物理意義:表示磁場強弱和方向的物理量。B= (2)定義式:。單位:特斯拉,簡稱特,符號是 T。(3)方向:小磁針靜止時N 極所指方向。目 錄必備知識基礎(chǔ)過關(guān)考點巧講第5頁二、磁感線1. 磁感

2、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(yīng)強度的方向一致。2. 特點(1)磁感線是假想的曲線,客觀上不存在。(2)磁感線上某點的 切線方向就是該點的磁場方向。(3)磁感線的疏密定性地表示磁場的強弱。曲線,沒有起點和終點。(4)磁感線是閉合目 錄必備知識基礎(chǔ)過關(guān)考點巧講第6頁3.常見磁體磁場分布規(guī)律 常見磁體磁場分布圖磁場分布規(guī)律條形磁鐵磁體外部磁感線由N 極到 S 極;磁體內(nèi)部磁感線由 S 極到 N 極;越靠近磁體兩端磁感線越密,磁感應(yīng)強度越大蹄形磁鐵磁體外部磁感線由N 極到 S 極;磁體內(nèi)部磁感線由 S 極到 N 極;越靠近磁體兩端磁感線越密,磁感應(yīng)強度越大;在平行

3、兩極所夾區(qū)域近似為勻強磁場目 錄必備知識基礎(chǔ)過關(guān)考點巧講第7頁 常見磁體磁場分布圖磁場分布規(guī)律地球地磁場的N 極在地理南極附近,S 極在地理北極附近;地磁場 B 的水平分量(Bx)總是從地球南極指向地球北極,而豎直分量 By 在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下;在赤道平面上,距離表面高度相等的各點,磁感應(yīng)強度相等,且 方向水平向北目 錄必備知識基礎(chǔ)過關(guān)考點巧講第8頁4.電流周圍的磁場 安培定則磁感線磁場特點直線電流的磁場無磁極、非勻強磁場,且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場越弱環(huán)形電流的磁場環(huán)形電流的兩側(cè)分別是N 極和S極,且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)磁場越弱通電螺線管的磁場與條形磁鐵的磁場相似,管內(nèi)為勻強磁場,管

4、外為非勻強磁場目 錄必備知識基礎(chǔ)過關(guān)考點巧講第9頁三、安培力1.安培力的大小(1)磁場和電流垂直時,F= BIL。(2)磁場和電流平行時,F=2.安培力的方向0。用左手定則判定: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,并使四指指向在磁場中所受安培力的方向。電流的方向,這時拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線目 錄必備知識考點巧講基礎(chǔ)過關(guān)第10頁1.(2019 年河北張家口 12 月月考)關(guān)于磁感應(yīng)強度 B,下列說法正確的是()。BA.根據(jù)磁感應(yīng)強度的定義式 B= 可知,磁感應(yīng)強度 B 與 F 成正比,與 IL 成反比B. 一小段通電導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強度為零處,它

5、所受的磁場力一定為零C. 一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力的作用,則該處的磁感應(yīng)強度一定為零D.磁場中某處磁感應(yīng)強度的方向,與通電導(dǎo)線在該處所受磁場力的方向相同目 錄必備知識考點巧講基礎(chǔ)過關(guān)第11頁2.(2019 年江西上高縣二中月考)磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示,則(A. 同一通電導(dǎo)線放在 a 處受力一定比放在 b 處受力大B. 同一通電導(dǎo)線放在 a 處受力一定比放在 b 處受力小C. a、b 兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等,BaBb)。C目 錄必備知識考點巧講基礎(chǔ)過關(guān)第12頁3.(2019 年河南南陽一中模擬)(多選)下列所示各圖中,小磁針的指向正確的是( ABD )。目 錄必備知識考點巧講基礎(chǔ)

6、過關(guān)第13頁4.(人教版選修 3-1 P94 T1 改編)下面的幾個圖顯示了磁場對通電直導(dǎo)線的作用力,其中正確的是()。C目 錄必備知識考點巧講基礎(chǔ)過關(guān)第14頁5.(2020 年吉林東北師大附中模擬)如圖所示,一個電子沿著逆時針方向做勻速圓周運動,則此電子的運動(A.不產(chǎn)生磁場)。BB. 產(chǎn)生磁場,圓心處的磁場方向垂直紙面向里C. 產(chǎn)生磁場,圓心處的磁場方向垂直紙面向外D.只有圓周內(nèi)側(cè)產(chǎn)生磁場目 錄考點巧講一二三題磁感應(yīng)強度的理解和磁場的疊加安培力大小的計算和方向的判斷安培力作用下導(dǎo)體的平衡與加速問 悟劍課堂精講判定安培力作用下導(dǎo)體的運動磨劍課前自學(xué)悟劍課堂精講目 錄考點巧講必備知識基礎(chǔ)過關(guān)第

7、16頁 磁感應(yīng)強度的理解和磁場的疊加一1.磁感應(yīng)強度的理解(1)磁感應(yīng)強度由磁場本身決定,因此不能根據(jù)定義式 B= 認(rèn)為 B 與 F 成正比,與 IL 成反比。(2) 測量磁感應(yīng)強度時,小段通電導(dǎo)線必須垂直磁場放入,如果平行磁場放入,則其所受安培力為零,但不能說該處的磁感應(yīng)強度為零。(3) 磁感應(yīng)強度是矢量,其方向為放入其中的小磁針靜止時 N 極所指的方向。2.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。目 錄考點巧講必備知識基礎(chǔ)過關(guān)第17頁(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產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強度的大小和方向,如圖所示為 M、N 在 c 點產(chǎn)

8、生的磁場。(3)應(yīng)用平行四邊形定則進行合成,如圖中的合磁場。目 錄考點巧講必備知識基礎(chǔ)過關(guān)第18頁例 1(2017 年全國卷,T18 改編)如圖所示,在磁感應(yīng)強度大小為 B0 的勻強磁場中,兩長直導(dǎo)線 P 和 Q 垂直于紙面固定放置,二者之間的距離為 l。在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里,大小相等的電流時,紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離為 l 的 a 點處的磁感應(yīng)強度為零。若僅讓 P 中的電流反向,則 a 點處磁感應(yīng)強度的大小為(B ) 。B.2 3B0A.2B03C. 3B0D.B03目 錄考點巧講必備知識基礎(chǔ)過關(guān)第19頁如圖甲所示。設(shè) P 和 Q 在 a 點的磁感應(yīng)強度大小為 B,當(dāng) P 和 Q 的

9、電流都垂直紙面向里時,根據(jù)右手螺旋定則可知,P 在 a 點的磁感應(yīng)強度方向為水平向右偏下 30, 大小為 B,Q 點在 a 點的磁感應(yīng)強度方向為水平向右偏上 30, 大小為 B,兩者在 a 點的合磁感應(yīng)強度為 3B,方向水平向右,因 a 點的磁感應(yīng)強度為零,故 3B=B0,B0 的方向水平向左。當(dāng) P 中電流方向反向時,磁場如圖乙所示。在 P 的電流反向后,P 在 a 點的磁感應(yīng)強度方向為水平向左偏上 30, 大小為 B,P 和 Q 在 a 點的合2= ( 303+ 2=2 3B0, 故磁感應(yīng)強度大小為 B,方向豎直向上,則 a 點的合磁感應(yīng)強度 Ba= 2 + )2003B 項正確。目 錄考

10、點巧講必備知識基礎(chǔ)過關(guān)第20頁變式 1 (2019 年河南開封一模)如圖所示,兩根相互平行的長直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流 I1 和 I2,且 I1I2;a、b、c、d 為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點,且 a、b、c 連線與兩導(dǎo)線截面中心共線;b 點在兩導(dǎo)線之間,b、d 的連線與導(dǎo)線所在平面垂直。那么 a、b、c、d 四點中,磁感應(yīng)強度可能為零的是()。CA.a 點B.b 點C.c 點D.d 點目 錄考點巧講必備知識基礎(chǔ)過關(guān)第21頁根據(jù)安培定則可知電流 I1 和 I2 在 a 處產(chǎn)生的磁場方向分別為垂直 ac 連線向上和向下,由于 I1I2,且電流 I1 與 a 點的距離比電流 I2 與 a

11、 點的距離要小,故 B1aB2a,則 a 處磁感應(yīng)強度不可能為零,A 項錯誤;兩電流在 b 處產(chǎn)生的磁場方向均垂直 ac 連線向下, 故 B 項錯誤;電流 I1 和 I2 在 c 處產(chǎn)生的磁場方向分別為垂直 ac 連線向下和向上,且電流 I1 與 c 點的距離比電流 I2 與 c 點的距離要大,故 B1c 與 B2c 有可能等大反向,C 項正確;兩電流在 d 處產(chǎn)生的磁場方向一定成某一夾角,且夾角不為 180,D 項錯誤。目 錄考點巧講必備知識基礎(chǔ)過關(guān)第22頁變式 2 (2018 年全國卷,T20)(多選)如圖,紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長直絕緣導(dǎo)線 L1、L2,L1中的電流方向向左,L2 中的電

12、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(yīng)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(yīng)強度大小分別為1B0 和1B0,方向也垂直于紙面向外。則( AC )。32 7 A.流經(jīng) L1 的電流在 b 點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B012B.流經(jīng) L 的電流在 a 點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為 1 B1012 1 C.流經(jīng) L2 的電流在 b 點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B012D.流經(jīng) L 的電流在 a 點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為 7 B2012目 錄考點巧講必備知識基礎(chǔ)過關(guān)第23頁設(shè) L1 在 a、b 兩點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大

13、小為 B1,方向都垂直于紙面向里,而 L2 在 a 點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為 B2,方向垂直紙面向里,在 b 點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小也為 B2,方向垂直紙面向外。規(guī)定垂直紙面向外為正方向,根據(jù)矢量疊加原理可知 B0-B1-B2=1B0,B2+B0-B1=1B0,解32 7 1 得 B1=B0,B2=B0,故A、C 兩項正確。 1212目 錄考點巧講必備知識基礎(chǔ)過關(guān)第24頁 安培力大小的計算和方向的判斷1.用公式 F=BIL 計算安培力大小時應(yīng)注意(1) B 與 I 垂直。(2) L 是有效長度。公式 F=BIL 中 L 指的是“有效長度”。當(dāng) B 與 I 垂直時,F 最大,F=BIL;當(dāng) B

14、與 I 平行時,F=0。彎曲導(dǎo)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(yīng)的電流方向沿 L 由始端流向末端。二閉合線圈通電后,在勻強磁場中受到的安培力的矢量和為零。目 錄考點巧講必備知識基礎(chǔ)過關(guān)第25頁安培力的計算公式:F=BILsin ( 是 I 與 B 的夾角)。通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時,=90,此時安培力有最大值;通電導(dǎo)線與磁場方向平行時,=0,此時安培力有最小值,F=0;0F2+mg,則加2速度方向向上,由 F -F -mg=ma,解得 a=-g,C 項正確,B 項錯誤。若 F F +mg,則加121222速度方向向下,由 F +mg-F =ma,

15、解得 a=g-,D 項錯誤。21 2目 錄考點巧講必備知識基礎(chǔ)過關(guān)第37頁思想方法判定安培力作用下導(dǎo)體的運動1.判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運動或運動趨勢的思路導(dǎo)體的運動方向或運動趨勢的方向?qū)w的受力情況導(dǎo)體所在位置的磁場分布情況研究對象:通電導(dǎo)線或?qū)w目 錄考點巧講必備知識基礎(chǔ)過關(guān)第38頁2.判定安培力作用下導(dǎo)體運動情況的常用方法 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

16、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目 錄考點巧講必備知識基礎(chǔ)過關(guān)第39頁例 4 (2019 年江蘇南京四校聯(lián)考)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(dāng)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C.逆時針轉(zhuǎn)動)。BB.順時針轉(zhuǎn)動D.在紙面內(nèi)平動目 錄考點巧講必備知識基礎(chǔ)過關(guān)第40頁方法一電流元分析法把線圈 L1 沿水平轉(zhuǎn)動軸分成上、下兩部分,每一部分又可以看成無數(shù)段直線電

17、流元,電流元處在 L2 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向上,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。方法二等效分析法把線圈 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(yīng)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(yīng)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。目 錄考點巧講必備知識基礎(chǔ)過關(guān)第41頁方法三利用結(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)此可知,從左向右看,線圈 L1 將順時針轉(zhuǎn)動。目 錄考點巧講必備知識基礎(chǔ)過關(guān)第42頁變式 5(2017 年全國卷,T21)(多選)某同學(xué)自制的簡易電動機示意圖如圖所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成,漆包線的兩端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出,并作為線圈的轉(zhuǎn)軸。將線圈架在兩個金屬支架之間,線圈平面位于豎直面內(nèi),永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動起來,該同學(xué)應(yīng)將( AD )。A. 左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉B. 左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉C. 左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉,右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕