2020屆高考物理一輪 專題23 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用學(xué)案 新課標(biāo)

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1、2020屆高三新課標(biāo)物理一輪原創(chuàng)精品學(xué)案 專題23 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 課時(shí)安排：2課時(shí) 教學(xué)目標(biāo)：1．掌握電流的磁場(chǎng)、安培定則；了解磁性材料，分子電流假說(shuō) 2．掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁感線，知道地磁場(chǎng)的特點(diǎn) 3．掌握磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用，安培力，左手定則 4．能夠分析計(jì)算通電直導(dǎo)線在復(fù)合場(chǎng)中的平衡和運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 本講重點(diǎn)：1．磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用，安培力 第一課時(shí) 一、考點(diǎn)掃描 （一）知識(shí)整合 1．磁極之間的相互作用是通過(guò)_______發(fā)生的。磁極在空間產(chǎn)生 ________ ，_______ 對(duì)放入其中的磁極有 的作用． 2．奧斯特實(shí)驗(yàn)

2、說(shuō)明_______________________________________。_________和________ 有密切的聯(lián)系． 3．磁場(chǎng)不僅對(duì)永磁體有力的作用，對(duì)通電導(dǎo)線也有力的作用。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)電流方向相同時(shí)， ；當(dāng)電流方向相反時(shí)， 。它們的相互作用也是通過(guò) 來(lái)傳遞的． 4．法國(guó)學(xué)者安培注意到 _____ 的磁場(chǎng)與 的磁場(chǎng)很相似，由此受到啟發(fā)，提出了著名的分子電流假說(shuō)．安培認(rèn)為，在 _______________________________存在著一種

3、 ——分子電流，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為 ，它的兩側(cè)是 。 5．我們約定，在磁場(chǎng)中的_________，______________的受力方向,為________的磁場(chǎng)方向。磁感線是在磁場(chǎng)中畫出的一些________________這些______________________________都和_____________方向一致． 6．直線電流的方向跟磁感線方向之間的關(guān)系可以用安培定則來(lái)判定：用 握住導(dǎo)線，讓______________________________,__________________

4、__________就是磁感線的環(huán)繞方向。研究環(huán)形電流的磁場(chǎng)時(shí)，仍可以用安培定則來(lái)判定：讓 和 一致, 就是圓環(huán)的軸線上磁感線的方向。螺線管的電流方向跟它內(nèi)部磁感線方向之間的關(guān)系，也可以用安培定則來(lái)判定：用 _________讓 __跟 _________的方向一致，__________________________就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向。 7．磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力叫做_________，它的大小，若I∥B時(shí)，__________；若I∥B時(shí)，___

5、_______。 8．安培力的方向跟B、I方向間的關(guān)系可以用 _________定則來(lái)判斷：伸開左手，使大拇指跟其余四指_______，并且跟手掌在同一個(gè)_______內(nèi)，讓磁感線穿過(guò)掌心，并使伸開的四指指向______方向，那么，大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。 （二）重難點(diǎn)闡釋 1．磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線的理解 2、安培定則，幾種典型磁場(chǎng)的磁感線 會(huì)利用安培定則判斷直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管的磁感線方向；會(huì)畫上述電流的磁場(chǎng)的磁感線及條形磁鐵、蹄形磁鐵的磁感線。 安培定則的幾種使用如下圖。 3、磁通量 ⑴ 表達(dá)式適用于B與S垂直的情況。 ⑵ 在

6、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，若B與S不垂直，B與S夾角為α，則應(yīng)把S投影到與B垂直的面上，S與上穿過(guò)的磁感線條數(shù)相等，。 4．小磁針的指向 ⑴ 認(rèn)清小磁針?biāo)诘奈恢?，判斷小磁針?biāo)谔幍拇艌?chǎng)方向。 ⑵ 小磁針N極所受磁場(chǎng)力的方向與所在處的磁場(chǎng)方向相同。 二、高考要點(diǎn)精析 （一）對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 磁感應(yīng)強(qiáng)度，注意電流垂直于磁場(chǎng)方向放置。某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是由磁場(chǎng)本身決定的，與檢驗(yàn)電流無(wú)關(guān)。磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與電流所受力的方向垂直。 【例1】下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的說(shuō)法中正確的是（ ） A．通電導(dǎo)線受磁場(chǎng)力大的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大 B．通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度大的地方受力一定大

7、 C．放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中各處的通電導(dǎo)線，受力大小和方向處處相同 D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向跟放在磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線受力的大小和方向無(wú)關(guān) ☆考點(diǎn)精煉 1．下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（ ） A．磁場(chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，就是通以電流I、長(zhǎng)為L(zhǎng)的一小段導(dǎo)線放在該處時(shí)所受磁場(chǎng)力F與I、L的乘積的比值 B．一小段通電導(dǎo)線放在某處不受磁場(chǎng)力作用，則該處一定沒(méi)有磁場(chǎng) C．一小段通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中A處時(shí)受磁場(chǎng)力比放在B處大，則A處磁感應(yīng)強(qiáng)度比B處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大 D．因?yàn)锽 =F／IL，所以某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與放在該處的通電小段導(dǎo)線IL乘積成反比 2．一根導(dǎo)線長(zhǎng)0.2m，通過(guò)3A的電流，垂直放入磁

8、場(chǎng)中某處受到的磁場(chǎng)力是6×10-2N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是_____T；如果該導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流都減小一半，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是_____T。 （二）對(duì)安培分子電流假說(shuō)的理解 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 安培分子電流假說(shuō)揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。 （三）安培定則的應(yīng)用 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 安培定則用來(lái)判斷電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的方向。 【例3】一細(xì)長(zhǎng)的小磁針，放在一螺線管的軸線上，N極在管內(nèi)，S極在管外。若此小磁針可左右自由移動(dòng)，則當(dāng)螺線管通以圖所示電流時(shí)，小磁針將怎樣移動(dòng)？ 解析：當(dāng)螺線管通電后，根據(jù)右手螺旋定則判定出管內(nèi)、外磁感線方向如圖所示，管內(nèi)外a、b兩處磁場(chǎng)

9、方向向右，管內(nèi)b處磁感線分布較密，管處a處磁感線分布較稀。 根據(jù)磁場(chǎng)力的性質(zhì)知：小磁針N極在b處受力方向向右，且作用力較大；小磁針S極在a處受力向左，且作用力較小，因而小磁針?biāo)艿拇艌?chǎng)力的合力方向向右。 點(diǎn)評(píng)：“同名磁極相斥、異名磁極相吸”只適合于磁體間外部相互作用的情形，適用情形存在局限性；而磁場(chǎng)力的性質(zhì)：“磁體N極受力方向與所在處磁場(chǎng)方向相同”對(duì)于磁極間內(nèi)部或外部作用總是普遍適用的. ☆考點(diǎn)精煉 3．如圖所示，一束帶電粒子沿水平方向飛過(guò)小磁針的上方，并與磁針指向平行，能使小磁針的N極轉(zhuǎn)向讀者，那么這束帶電粒子可能是_______ A．向右飛行的正離子束 B．向左飛行的正離子束

10、 C．向右飛行的負(fù)離子束 D．向左飛行的負(fù)離子束 第二課時(shí) （五）左手定則判斷安培力的方向 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 安培力的方向可用左手定則判斷。 【例5】判斷下圖中導(dǎo)線A所受磁場(chǎng)力的方向。 解答： （垂直于紙面向里） ☆考點(diǎn)精煉 4．如圖，兩根靠近的平行直導(dǎo)線通入方向相同的電流時(shí)，試分析它們相互間的作用力的方向如何?當(dāng)AB和CD兩根導(dǎo)線中通過(guò)反向電流時(shí)，它們間相互作用力的方向又如何? （六）通電導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況的定性分析 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到安培力的作用，可以平動(dòng)，也可以轉(zhuǎn)動(dòng)。定性分析通電導(dǎo)線的

11、運(yùn)動(dòng)情況首先要明確導(dǎo)線所在處的磁場(chǎng)方向，然后由左手定則判斷安培力方向。 S N 5．如圖在條形磁鐵N極附近懸掛一個(gè)線圈，當(dāng)線圈中通有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鲿r(shí)，線圈將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)？ （七）安培力作用下導(dǎo)體棒的平衡問(wèn)題 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 通電導(dǎo)線在重力、安培力等多個(gè)力的作用下，處于平衡狀態(tài)。解決此類問(wèn)題的思路是，以導(dǎo)體棒為研究對(duì)象，按照力學(xué)中受力分析的方法，逐一分析導(dǎo)體棒所受的各個(gè)作用力，然后由平衡條件求解。受力分析時(shí)分析安培力的方向是一個(gè)難點(diǎn)。有時(shí)要將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖。 【例8】如圖所示是一個(gè)可以用來(lái)測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的裝置：一長(zhǎng)方體絕緣容器內(nèi)部高為L(zhǎng)，厚為d，左右兩管等高處裝有兩

12、根完全相同的開口向上的管子a、b，上、下兩側(cè)裝有電極C 考點(diǎn)精煉參考答案 1．ABCD 2．0.1T；0.1T 解析：由磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式 得T=0.1T 當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流都減小一半，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不變，仍為0.1T。 6．解析：根據(jù)天平的原理很容易得出安培力F=， 所以F=NBLI= 因此磁感應(yīng)強(qiáng)度B=。 7．解析：設(shè)不通電時(shí)，彈簧長(zhǎng)為x，則通向右的電流時(shí)，有 k(x-Δy)=mg-BIL 通向左的電流時(shí)，有 k(x+Δy)=mg+BIL 解得B=kΔy/IL 答案：A 2．關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 A．由B=可知，B與F成正比，與

13、IL成反比 B．由B=可知，一小段通電導(dǎo)體在某處不受磁場(chǎng)力，說(shuō)明此處一定無(wú)磁場(chǎng) C．通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力越大，說(shuō)明磁場(chǎng)越強(qiáng) D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該處電流受力方向 3．一束電子流沿x軸正方向高速運(yùn)動(dòng)，如圖所示，則電子流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在z軸上的點(diǎn)P處的方向是 A．沿y軸正方向 B．沿y軸負(fù)方向 C．沿z軸正方向 D．沿z軸負(fù)方向 4．在地球赤道上空有一小磁針處于水平靜止?fàn)顟B(tài)，突然發(fā)現(xiàn)小磁針N極向東偏轉(zhuǎn)，由此可知 A．一定是小磁針正東方向上有一條形磁鐵的N極靠近小磁針 B．一定是小磁針正東方向上有一條形磁鐵的S極靠近小磁針 C．可能是小磁針正上方有電子流自南向北水平通過(guò) D

14、．可能是小磁針正上方有電子流自北向南水平通過(guò) 7．根據(jù)安培假說(shuō)的思想，認(rèn)為磁場(chǎng)是由于電荷運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，這種思想對(duì)于地磁場(chǎng)也適用，而目前在地球上并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)相對(duì)于地球定向移動(dòng)的電荷，那么由此判斷，地球應(yīng)該（） A．帶負(fù)電 B．帶正電 C．不帶電 D．無(wú)法確定 9．如圖所示，直導(dǎo)線處于足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，與磁感線成θ=30°角，導(dǎo)線中通過(guò)的電流為I，為了增大導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力，可采取下列四種辦法，其中不正確的是 A．增大電流I B．增加直導(dǎo)線的長(zhǎng)度 C．使導(dǎo)線在紙面內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)30° D．使導(dǎo)線在紙面內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)60° 10．如圖所示，一金屬直桿MN兩端接有導(dǎo)線，懸掛于線圈

15、上方，MN與線圈軸線均處于豎直平面內(nèi)，為使M N垂直紙面向外運(yùn)動(dòng)，可以 A．將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負(fù)極 B．將b、d端接在電源正極，a、c端接在電源負(fù)極 C．將a、d端接在電源正極，b、c端接在電源負(fù)極 D．將a、c端接在交流電源的一端，b、d接在交流電源的另一端 13．長(zhǎng)為L(zhǎng)，重為G的均勻金屬棒一端用細(xì)線懸掛，一端擱在桌面上與桌面夾角為α，現(xiàn)垂直細(xì)線和棒所在平面加一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)棒通入如圖所示方向的電流時(shí)，細(xì)線中正好無(wú)拉力。則電流的大小為_______ A. 16．如圖所示，MN、PQ為平行光滑導(dǎo)軌，其電阻忽略不計(jì)，與地面成30°角固定．N、Q間接一電阻R′=1.0Ω，M、P端與電池組和開關(guān)組成回路，電動(dòng)勢(shì)E=6V，內(nèi)阻r=1.0Ω，導(dǎo)軌區(qū)域加有與兩導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．現(xiàn)將一條質(zhì)量m=40g，電阻R=1.0Ω的金屬導(dǎo)線置于導(dǎo)軌上，并保持導(dǎo)線ab水平．已知導(dǎo)軌間距L=0.1m，當(dāng)開關(guān)S接通后導(dǎo)線ab恰靜止不動(dòng)．試計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。