《物理總第九章 磁場基礎(chǔ)課1 磁場的描述及磁場對電流的作用》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《物理總第九章 磁場基礎(chǔ)課1 磁場的描述及磁場對電流的作用（54頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、高考導(dǎo)航高考導(dǎo)航考點(diǎn)內(nèi)容考點(diǎn)內(nèi)容要求要求高考高考(全國卷全國卷)三年命題情況對照分析三年命題情況對照分析201520162017磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線卷卷T14：洛倫茲力、洛倫茲力、圓周運(yùn)動圓周運(yùn)動T24：安培力：安培力作用的平衡作用的平衡卷卷T18：磁體、地磁磁體、地磁場場T19：洛倫茲：洛倫茲力、圓周運(yùn)力、圓周運(yùn)動動卷卷T15：帶：帶電粒子在復(fù)合電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動場中的運(yùn)動卷卷T8：帶電：帶電粒子在圓形磁粒子在圓形磁場中的運(yùn)動場中的運(yùn)動卷卷T18：帶：帶電粒子在有界電粒子在有界磁場中的運(yùn)動磁場中的運(yùn)動卷卷T19：安培：安培定則、左手定則定則、左手定則卷卷T18
2、：帶電：帶電粒子在圓形磁場粒子在圓形磁場中的運(yùn)動中的運(yùn)動T21：安培力、：安培力、左手定則左手定則卷卷T18：磁感：磁感應(yīng)強(qiáng)度的合成、應(yīng)強(qiáng)度的合成、安培定則安培定則通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向向安培力、安培力的方向安培力、安培力的方向勻強(qiáng)磁場中的安培力勻強(qiáng)磁場中的安培力洛倫茲力、洛倫茲力的方向洛倫茲力、洛倫茲力的方向洛倫茲力公式洛倫茲力公式帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動質(zhì)譜儀和回旋加速器質(zhì)譜儀和回旋加速器說明：說明：(1)安培力的計(jì)算只限于電流與磁感應(yīng)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；強(qiáng)度垂直的情形；(2)洛倫茲力的計(jì)算只
3、限于速度與磁場方向垂洛倫茲力的計(jì)算只限于速度與磁場方向垂直的情形。直的情形?；A(chǔ)課基礎(chǔ)課1磁場的描述及磁場對電流的作用磁場的描述及磁場對電流的作用磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度1.磁場磁場 (1)基本特性：磁場對處于其中的磁體、電流和運(yùn)動電荷有基本特性：磁場對處于其中的磁體、電流和運(yùn)動電荷有的作用。的作用。 (2)方向：小磁針的方向：小磁針的所受磁場力的方向。所受磁場力的方向。知 識 排知 識 排查查磁場力磁場力N極極2. .磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義：描述磁場的物理意義：描述磁場的 和和 。(2)大?。捍笮。築(通電導(dǎo)線垂直于磁場通電導(dǎo)線垂直于磁場)。(3)方向：小磁針靜止時(shí)方向：
4、小磁針靜止時(shí)的指向。的指向。(4)單位：特斯拉單位：特斯拉(T)。3. .勻強(qiáng)磁場勻強(qiáng)磁場(1)定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小、方向、方向的磁場稱為勻強(qiáng)的磁場稱為勻強(qiáng)磁場。磁場。(2)特點(diǎn)：疏密程度相同、方向相同的平行直線。特點(diǎn)：疏密程度相同、方向相同的平行直線。強(qiáng)弱強(qiáng)弱方向方向N極極處處相等處處相等處處相同處處相同磁感線通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向磁感線通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向1.磁感線及特點(diǎn)磁感線及特點(diǎn)(1)磁感線：在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切磁感線：在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的線方向都跟這點(diǎn)的的方向一致。的方向一致。(
5、2)特點(diǎn)特點(diǎn)磁感線上某點(diǎn)的磁感線上某點(diǎn)的方向就是該點(diǎn)的磁場方向。方向就是該點(diǎn)的磁場方向。磁感線的磁感線的定性地表示磁場的強(qiáng)弱。定性地表示磁場的強(qiáng)弱。磁感線是磁感線是曲線，沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)。曲線，沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)。磁感線是假想的曲線，客觀上磁感線是假想的曲線，客觀上 。磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度切線切線疏密疏密閉合閉合不存在不存在2.電流的磁場電流的磁場通電直通電直導(dǎo)線導(dǎo)線通電螺通電螺線管線管環(huán)形電環(huán)形電流流安培安培定則定則安培力、安培力的方向勻強(qiáng)磁場中的安培力安培力、安培力的方向勻強(qiáng)磁場中的安培力1.安培力的大小安培力的大小(1)磁場和電流垂直時(shí)：磁場和電流垂直時(shí)：F。(2)磁場和電流平行時(shí)：磁場和電流
6、平行時(shí)：F。2. .安培力的方向安培力的方向左手定則判斷：左手定則判斷：(1)伸出左手，讓拇指與其余四指伸出左手，讓拇指與其余四指 ，并且都在同一個(gè)，并且都在同一個(gè)平面內(nèi)。平面內(nèi)。(2)讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向 方向。方向。(3) 所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。方向。圖圖1BIL0垂直垂直電流電流拇指拇指答案答案B小 題 速小 題 速練練1.關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，下列說法正確的是，下列說法正確的是()2. .(2017廣西南寧二中、柳州高中、玉林高中聯(lián)考廣西南寧二中、柳州高中、玉林高中
7、聯(lián)考)磁場中某磁場中某區(qū)域的磁感線如圖區(qū)域的磁感線如圖2所示，則所示，則()A. .同一通電導(dǎo)線放在同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在處受力一定比放在b處受力大處受力大B. .同一通電導(dǎo)線放在同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在處受力一定比放在b處受力小處受力小C. .a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，BaBb圖圖2解析解析a處的磁感線比處的磁感線比b處稀疏，則處稀疏，則a點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度比點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度比b點(diǎn)小，點(diǎn)小，所以所以BaBb，選項(xiàng)，選項(xiàng)C正確，正確，D錯(cuò)誤；將一小段通電導(dǎo)線放入磁錯(cuò)誤；將一小段通電導(dǎo)線放入磁場時(shí)，由于受到放置角度的限制，當(dāng)通電導(dǎo)線垂直磁場時(shí)，場時(shí)
8、，由于受到放置角度的限制，當(dāng)通電導(dǎo)線垂直磁場時(shí)，受到的磁場力最大，平行磁場時(shí)受磁場力為零，雖然受到的磁場力最大，平行磁場時(shí)受磁場力為零，雖然BaI2，紙面內(nèi)的一點(diǎn)，紙面內(nèi)的一點(diǎn)H到兩根導(dǎo)線的距離相等，則該點(diǎn)的到兩根導(dǎo)線的距離相等，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向可能為圖中的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向可能為圖中的()A.B4 B.B3C.B2 D.B1圖圖4解析解析根據(jù)題述，根據(jù)題述，I1I2，由安培定則，由安培定則，I1在在H點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于強(qiáng)度方向垂直于H和和I1連線，指向右下方，連線，指向右下方，I2在在H點(diǎn)產(chǎn)生的磁點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于H和和I2連線，指向左下
9、方。連線，指向左下方。I1在在H點(diǎn)產(chǎn)生點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度比的磁感應(yīng)強(qiáng)度比I2在在H點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大，點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大，H點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為兩磁場的疊加，故度為兩磁場的疊加，故H點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向可能為圖中的點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向可能為圖中的B3，選項(xiàng)選項(xiàng)B正確。正確。答案答案B3.(2017全國卷全國卷，18)如圖如圖5，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)的勻強(qiáng)磁場中，兩長直導(dǎo)線磁場中，兩長直導(dǎo)線P和和Q垂直于紙面固定放置，兩者之間垂直于紙面固定放置，兩者之間的距離為的距離為l。在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流。在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時(shí)，紙面
10、內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為時(shí)，紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為l的的a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，如果讓如果讓P中的電流反向、其他條件不變，則中的電流反向、其他條件不變，則a點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為度的大小為()圖圖5答案答案C安培力及安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動情況安培力及安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動情況的判斷的判斷1. .安培力的方向安培力的方向根據(jù)左手定則判斷。根據(jù)左手定則判斷。2. .安培力公式安培力公式FBIL的應(yīng)用條件的應(yīng)用條件(1)B與與L垂直。垂直。L是有效長度。如彎曲通電導(dǎo)線的有效長度是有效長度。如彎曲通電導(dǎo)線的有效長度L等于連接兩端等于連接兩端點(diǎn)的直線的長度，相應(yīng)的電流方向沿兩端點(diǎn)
11、連線由始端流向點(diǎn)的直線的長度，相應(yīng)的電流方向沿兩端點(diǎn)連線由始端流向末端，如圖末端，如圖6所示。所示。圖圖6【典例】【典例】(2017全國卷全國卷，19)(多選多選)如圖如圖7，三，三根相互平行的固定長直導(dǎo)線根相互平行的固定長直導(dǎo)線L1、L2和和L3兩兩等兩兩等距，均通有電流距，均通有電流I，L1中電流方向與中電流方向與L2中的相同，中的相同，與與L3中的相反。下列說法正確的是中的相反。下列說法正確的是()圖圖7答案答案BC1.(2017上海單科，上海單科，11)如圖如圖8，一導(dǎo)體棒，一導(dǎo)體棒ab靜止在靜止在U形鐵芯的形鐵芯的兩臂之間。電鍵閉合后導(dǎo)體棒受到的安培力方向兩臂之間。電鍵閉合后導(dǎo)體棒受
12、到的安培力方向()A.向上向上 B.向下向下 C.向左向左 D.向右向右圖圖8解析解析本題考查電流的磁效應(yīng)、安培力及左手定則。根據(jù)圖本題考查電流的磁效應(yīng)、安培力及左手定則。根據(jù)圖中的電流方向，由安培定則知中的電流方向，由安培定則知U形鐵芯下端為形鐵芯下端為N極，上端為極，上端為S極，極，ab中的電流方向由中的電流方向由ab，由左手定則可知導(dǎo)體棒受到，由左手定則可知導(dǎo)體棒受到的安培力方向向右，選項(xiàng)的安培力方向向右，選項(xiàng)D正確。正確。答案答案D2. .一直導(dǎo)線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方，一直導(dǎo)線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方，如圖如圖9所示，如果直導(dǎo)線可以自由地運(yùn)動且通以由
13、所示，如果直導(dǎo)線可以自由地運(yùn)動且通以由a到到b的電的電流，則關(guān)于導(dǎo)線流，則關(guān)于導(dǎo)線ab受磁場力后的運(yùn)動情況，下列說法正確的受磁場力后的運(yùn)動情況，下列說法正確的是是()A. .從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管B. .從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動并遠(yuǎn)離螺線管從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動并遠(yuǎn)離螺線管C. .從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動并遠(yuǎn)離螺線管從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動并遠(yuǎn)離螺線管D.從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管圖圖9解析方法一解析方法一(電流元法電流元法)由安培定則可判定通電螺線管產(chǎn)生的磁場方向，導(dǎo)線等效為由安培定則可判定通電螺線管產(chǎn)生的磁場方向，導(dǎo)線等效為
14、Oa、Ob兩電流元，由左手定則可判定兩電流元所受安培力的兩電流元，由左手定則可判定兩電流元所受安培力的方向，如圖所示，所以從上向下看導(dǎo)線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)過方向，如圖所示，所以從上向下看導(dǎo)線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)過90時(shí)再用左手定則可判定導(dǎo)線所受磁場力向下，即導(dǎo)線在時(shí)再用左手定則可判定導(dǎo)線所受磁場力向下，即導(dǎo)線在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動的同時(shí)還要靠近螺線管，選項(xiàng)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動的同時(shí)還要靠近螺線管，選項(xiàng)D正確。正確。方法二方法二(結(jié)論法結(jié)論法)結(jié)論結(jié)論1：兩電流相互平行時(shí)無轉(zhuǎn)動趨勢，電：兩電流相互平行時(shí)無轉(zhuǎn)動趨勢，電流方向相同時(shí)相互吸引，電流方向相反時(shí)相互排斥。流方向相同時(shí)相互吸引，電流方向相反時(shí)相互排斥。結(jié)論結(jié)論2：兩
15、電流不平行時(shí)，將發(fā)生轉(zhuǎn)動，有轉(zhuǎn)到兩電流相互平：兩電流不平行時(shí)，將發(fā)生轉(zhuǎn)動，有轉(zhuǎn)到兩電流相互平行且方向相同的趨勢。行且方向相同的趨勢。通電螺線管上部離導(dǎo)線近，所以只考慮這部分電流與導(dǎo)線的通電螺線管上部離導(dǎo)線近，所以只考慮這部分電流與導(dǎo)線的作用，此時(shí)螺線管相當(dāng)于垂直紙面向里的直導(dǎo)線，由上述結(jié)作用，此時(shí)螺線管相當(dāng)于垂直紙面向里的直導(dǎo)線，由上述結(jié)論可知導(dǎo)線論可知導(dǎo)線ab受磁場力后受磁場力后(從上向下看從上向下看)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動并靠近螺線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管，選項(xiàng)管，選項(xiàng)D正確。正確。答案答案D3.如圖如圖10所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧
16、拉住而平衡，彈簧拉住而平衡，A為水平放置的直導(dǎo)線的截面，導(dǎo)線中無為水平放置的直導(dǎo)線的截面，導(dǎo)線中無電流時(shí)磁鐵對斜面的壓力為電流時(shí)磁鐵對斜面的壓力為FN1；當(dāng)導(dǎo)線中有垂直紙面向外；當(dāng)導(dǎo)線中有垂直紙面向外的電流時(shí)，磁鐵對斜面的壓力為的電流時(shí)，磁鐵對斜面的壓力為FN2，則下列關(guān)于磁鐵對斜，則下列關(guān)于磁鐵對斜面的壓力和彈簧的伸長量的說法正確的是面的壓力和彈簧的伸長量的說法正確的是()A. .FN1FN2，彈簧的伸長量增大，彈簧的伸長量增大D.FN1FN2，彈簧的伸長量減小，彈簧的伸長量減小圖圖10解析解析在題圖中，由于條形磁鐵的磁感線是從在題圖中，由于條形磁鐵的磁感線是從N極極出發(fā)到出發(fā)到S極，所以可
17、畫出磁鐵在導(dǎo)線極，所以可畫出磁鐵在導(dǎo)線A處的一條磁處的一條磁感線，其方向是斜向左下方的，如圖所示，導(dǎo)線感線，其方向是斜向左下方的，如圖所示，導(dǎo)線A中的電流垂直紙面向外時(shí)，由左手定則可判斷導(dǎo)中的電流垂直紙面向外時(shí)，由左手定則可判斷導(dǎo)線線A必受斜向右下方的安培力必受斜向右下方的安培力F，由牛頓第三定律，由牛頓第三定律可知磁鐵所受作用力可知磁鐵所受作用力F的方向是斜向左上方，所的方向是斜向左上方，所以磁鐵對斜面的壓力減小，即以磁鐵對斜面的壓力減小，即FN1FN2。同時(shí)，。同時(shí)，F(xiàn)有沿斜面向下的分力，使得彈簧彈力增大，可知有沿斜面向下的分力，使得彈簧彈力增大，可知彈簧的伸長量增大，所以選項(xiàng)彈簧的伸長量
18、增大，所以選項(xiàng)C正確。正確。答案答案C4.(2017全國卷全國卷，21)(多選多選)某同學(xué)自制的簡易電動機(jī)示意圖某同學(xué)自制的簡易電動機(jī)示意圖如圖如圖11所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成，漆包線的兩所示。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)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(gè)金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內(nèi)，軸。將線圈架在兩個(gè)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)將能連續(xù)轉(zhuǎn)動起來
19、，該同學(xué)應(yīng)將()圖圖11A. .左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉左、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)的絕緣漆刮掉左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉D.左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉掉解析解析若將左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉，這樣當(dāng)線圈在若將左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉，這樣當(dāng)線圈在圖示位置時(shí)，線圈的上下邊受到水平方向的安培力而轉(zhuǎn)動，圖示位置時(shí)，線圈的上下邊受到水平方向的安培力而轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)過一周后再次受到同樣的安培
20、力而使其連續(xù)轉(zhuǎn)動，選項(xiàng)轉(zhuǎn)過一周后再次受到同樣的安培力而使其連續(xù)轉(zhuǎn)動，選項(xiàng)A正正確；若將左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，則當(dāng)線圈在確；若將左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，則當(dāng)線圈在圖示位置時(shí)，線圈的上下邊受到安培力而轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)過半周后圖示位置時(shí)，線圈的上下邊受到安培力而轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)過半周后再次受到相反方向的安培力而使其停止轉(zhuǎn)動，選項(xiàng)再次受到相反方向的安培力而使其停止轉(zhuǎn)動，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；左錯(cuò)誤；左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉，電路不轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉，電路不能接通，故不能轉(zhuǎn)起來，選項(xiàng)能接通，故不能轉(zhuǎn)起來，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若將左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的錯(cuò)誤；若將左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)
21、的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉，這樣當(dāng)線圈在圖絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉，這樣當(dāng)線圈在圖示位置時(shí)，線圈的上下邊受到安培力而轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)過半周后電示位置時(shí)，線圈的上下邊受到安培力而轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)過半周后電路不導(dǎo)通，轉(zhuǎn)過一周后再次受到同樣的安培力而使其連續(xù)轉(zhuǎn)路不導(dǎo)通，轉(zhuǎn)過一周后再次受到同樣的安培力而使其連續(xù)轉(zhuǎn)動，選項(xiàng)動，選項(xiàng)D正確。正確。答案答案AD判定安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動情況的常用方法判定安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動情況的常用方法電流元法電流元法分割為電流元分割為電流元 安培力方安培力方向向整段導(dǎo)體所受合力方向整段導(dǎo)體所受合力方向運(yùn)運(yùn)動方向動方向特殊位置特殊位置法法在特殊位置在特殊位置安培力方向
22、安培力方向運(yùn)動運(yùn)動方向方向等效法等效法環(huán)形電流小磁針環(huán)形電流小磁針條形磁鐵條形磁鐵 通電螺線管通電螺線管 多個(gè)環(huán)形電流多個(gè)環(huán)形電流結(jié)論法結(jié)論法同向電流互相吸引，異向電流互同向電流互相吸引，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)到平行且電流方互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢向相同的趨勢轉(zhuǎn)換研究轉(zhuǎn)換研究對象法對象法定性分析磁體在電流磁場作用下定性分析磁體在電流磁場作用下如何運(yùn)動或運(yùn)動趨勢的問題，可如何運(yùn)動或運(yùn)動趨勢的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的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，安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電
23、流磁場的作用力，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(yùn)動方從而確定磁體所受合力及運(yùn)動方向向1. .與安培力有關(guān)的力學(xué)問題與其他力學(xué)問題一樣，受力分析與安培力有關(guān)的力學(xué)問題與其他力學(xué)問題一樣，受力分析是關(guān)鍵。利用左手定則正確分析安培力的方向，用安培力公是關(guān)鍵。利用左手定則正確分析安培力的方向，用安培力公式正確求解其大小，根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程求式正確求解其大小，根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程求解。解。2.將三維圖轉(zhuǎn)換為二維平面圖，即通過畫俯視圖、剖面圖、側(cè)將三維圖轉(zhuǎn)換為二維平面圖，即通過畫俯視圖、剖面圖、側(cè)視圖等，將立體圖轉(zhuǎn)換為平面受力圖。視圖等，將立體圖轉(zhuǎn)換為平面受
24、力圖。與安培力有關(guān)的力學(xué)問題與安培力有關(guān)的力學(xué)問題圖圖12【典例】如圖【典例】如圖13所示，所示，U形平行金屬導(dǎo)軌與水平面成形平行金屬導(dǎo)軌與水平面成37角，角，金屬桿金屬桿ab橫跨放在導(dǎo)軌上，其有效長度為橫跨放在導(dǎo)軌上，其有效長度為0.5 m，質(zhì)量為，質(zhì)量為0.2 kg，與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為，與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為0.1。空間存在豎直向上的磁?？臻g存在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為感應(yīng)強(qiáng)度為2 T的勻強(qiáng)磁場。要使的勻強(qiáng)磁場。要使ab桿在導(dǎo)軌上保持靜止，桿在導(dǎo)軌上保持靜止，則則ab中的電流大小應(yīng)在什么范圍？中的電流大小應(yīng)在什么范圍？(設(shè)最大靜摩擦力與滑動設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，取摩擦力相等，取
25、g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)圖圖13解析解析先畫出金屬桿受力的側(cè)面圖，由于安培力的大小與電流先畫出金屬桿受力的側(cè)面圖，由于安培力的大小與電流有關(guān)，因此改變電流的大小，可以改變安培力的大小，也可以有關(guān)，因此改變電流的大小，可以改變安培力的大小，也可以使導(dǎo)線所受的摩擦力方向發(fā)生變化。使導(dǎo)線所受的摩擦力方向發(fā)生變化。由平衡條件可知，當(dāng)電流較小時(shí)，導(dǎo)線所受的摩擦力方向沿斜由平衡條件可知，當(dāng)電流較小時(shí)，導(dǎo)線所受的摩擦力方向沿斜面向上，如圖甲所示。面向上，如圖甲所示。甲甲 乙乙則則mgsin (mgcos Fsin )Fcos ，所以所以1.2 AI1.84 A。答案答案1.
26、2 AI1.84 A當(dāng)電流較大時(shí)，導(dǎo)線所受的摩擦力方向沿斜面向下，如圖乙當(dāng)電流較大時(shí)，導(dǎo)線所受的摩擦力方向沿斜面向下，如圖乙所示。所示。則則mgsin (mgcos Fsin )Fcos ，A.37 B.30 C.45 D.60圖圖14答案答案B2.(多選多選)如圖如圖15所示為電磁軌道炮的工作原理圖。待發(fā)射彈體所示為電磁軌道炮的工作原理圖。待發(fā)射彈體與軌道保持良好接觸，并可在兩平行軌道之間無摩擦滑動。與軌道保持良好接觸，并可在兩平行軌道之間無摩擦滑動。電流從一條軌道流入，通過彈體后從另一條軌道流回。軌道電流從一條軌道流入，通過彈體后從另一條軌道流回。軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道平面的磁場
27、電流可形成在彈體處垂直于軌道平面的磁場(可視為勻強(qiáng)磁可視為勻強(qiáng)磁場場)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與電流I成正比。通電的彈體在安培成正比。通電的彈體在安培力的作用下離開軌道，則下列說法正確的是力的作用下離開軌道，則下列說法正確的是()圖圖15A. .彈體向左高速射出彈體向左高速射出B. .I為原來的為原來的2倍，彈體射出的速度也為原來的倍，彈體射出的速度也為原來的2倍倍C. .彈體的質(zhì)量為原來的彈體的質(zhì)量為原來的2倍，射出的速度也為原來的倍，射出的速度也為原來的2倍倍D. .軌道長度軌道長度L為原來的為原來的4倍，彈體射出的速度為原來的倍，彈體射出的速度為原來的2倍倍答案答案BD
28、磁場中的平衡磁場中的平衡問題問題題源：人教版選修題源：人教版選修31P94T3如圖如圖3.411所示為電流天平，可以用來測量勻強(qiáng)磁場的磁所示為電流天平，可以用來測量勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為感應(yīng)強(qiáng)度。它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為n，線圈的水平，線圈的水平邊長為邊長為l，處于勻強(qiáng)磁場內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度，處于勻強(qiáng)磁場內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與線圈平面的方向與線圈平面垂直。當(dāng)線圈中通過電流垂直。當(dāng)線圈中通過電流I時(shí)，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達(dá)到平衡。時(shí)，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達(dá)到平衡。然后使電流反向，大小不變。這時(shí)需要在左盤中增加質(zhì)量為然后使電流反向，大小不變。這時(shí)需要在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼，才
29、能使兩臂再達(dá)到新的平衡。的砝碼，才能使兩臂再達(dá)到新的平衡。(1)導(dǎo)出用導(dǎo)出用n、m、l、I計(jì)算計(jì)算B的表達(dá)式；的表達(dá)式；(2)當(dāng)當(dāng)n9，l10.0 cm，I0.10 A，m8.78 g時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度是多少？度是多少？圖圖3.411拓展拓展1如圖如圖16所示，用天平測量勻強(qiáng)磁場的所示，用天平測量勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝磁感應(yīng)強(qiáng)度。下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長數(shù)相同，邊長MN相等，將它們分別掛在天相等，將它們分別掛在天平的右臂下方。線圈中通有大小相同的電流，平的右臂下方。線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)。若磁場發(fā)生微小變化，天平處于平衡狀態(tài)。
30、若磁場發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是天平最容易失去平衡的是()圖圖16解析解析天平處于平衡狀態(tài)，說明線圈受到重力和安培力的合天平處于平衡狀態(tài)，說明線圈受到重力和安培力的合力等于兩側(cè)砝碼重力差，根據(jù)安培力公式力等于兩側(cè)砝碼重力差，根據(jù)安培力公式FBIL，知選項(xiàng)，知選項(xiàng)A中線圈在磁場中有效長度最大，所受安培力最大，磁場發(fā)生中線圈在磁場中有效長度最大，所受安培力最大，磁場發(fā)生微小變化，安培力變化最大，天平最容易失去平衡，選項(xiàng)微小變化，安培力變化最大，天平最容易失去平衡，選項(xiàng)A符符合題意。合題意。答案答案A拓展拓展2(2015全國卷全國卷，24)如圖如圖17所示，一長為所示，一長為10 cm的金
31、屬的金屬棒棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場中，磁場用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1 T，方向垂直于紙面向里；彈簧上端，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣。金屬棒通過開關(guān)與一電動勢為固定，下端與金屬棒絕緣。金屬棒通過開關(guān)與一電動勢為12 V的電池相連，電路總電阻為的電池相連，電路總電阻為2 。已知開關(guān)斷開時(shí)兩彈簧的。已知開關(guān)斷開時(shí)兩彈簧的伸長量均為伸長量均為0.5 cm；閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的；閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時(shí)相比均改變了伸長量與開關(guān)斷開時(shí)相比均改變了0.3 c
32、m，重力加速度大小，重力加速度大小取取10 m/s2。判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求。判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量。出金屬棒的質(zhì)量。圖圖17導(dǎo)體棒受到的安培力大小為導(dǎo)體棒受到的安培力大小為FBIL0.06 N由左手定則可判斷知金屬棒受到的安培力方向豎直向下由左手定則可判斷知金屬棒受到的安培力方向豎直向下由平衡條件知開關(guān)閉合前：由平衡條件知開關(guān)閉合前：2kxmg開關(guān)閉合后：開關(guān)閉合后：2k(xx)mgF代入數(shù)值解得代入數(shù)值解得m0.01 kg答案答案方向豎直向下方向豎直向下0.01 kg拓展拓展3(2015浙江理綜，浙江理綜，24)小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)小明同
33、學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“電磁天平電磁天平”，如圖，如圖18所示，所示，等臂天平的左臂為掛盤，右臂掛有矩形線圈，兩臂平衡。線圈的水平邊等臂天平的左臂為掛盤，右臂掛有矩形線圈，兩臂平衡。線圈的水平邊長長L0.1 m，豎直邊長，豎直邊長H0.3 m，匝數(shù)為，匝數(shù)為N1。線圈的下邊處于勻強(qiáng)磁場。線圈的下邊處于勻強(qiáng)磁場內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B01.0 T，方向垂直線圈平面向里。線圈中通有可在，方向垂直線圈平面向里。線圈中通有可在02.0 A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流I。掛盤放上待測物體后，調(diào)節(jié)線圈中電流使天平。掛盤放上待測物體后，調(diào)節(jié)線圈中電流使天平平衡，測出電流即可測得物體的質(zhì)量。平衡，測出電流即可測得物體的質(zhì)量。(重力加速度取重力加速度取g10 m/s2)圖圖18圖圖19解析解析(1)題中題中“電磁天平電磁天平”中的線圈受到安培力中的線圈受到安培力FN1B0IL由天平平衡可知：由天平平衡可知：mgN1B0IL代入數(shù)據(jù)解得代入數(shù)據(jù)解得N125匝匝答案答案(1)25匝匝(2)0.1 T/s
物理總第九章 磁場基礎(chǔ)課1 磁場的描述及磁場對電流的作用
