高三人教物理一輪復(fù)習(xí)分課時學(xué)案：第8章第1課時磁場的描述磁場對電流的作用要點

1、第1課時 磁場的描述磁場對電流的作用【導(dǎo)學(xué)目標(biāo)】1.會用安培定則判斷電流周圍的磁場方向.2.會計算電流在磁場中受到的安培力 .3.會用左手定則分析解決通電導(dǎo)體在磁場中的受力及平衡類問題.基礎(chǔ)再現(xiàn) “，采度思考先想后轉(zhuǎn)自主相座基礎(chǔ)知識一、磁場、磁感應(yīng)強度基礎(chǔ)導(dǎo)引判斷下列說法的正誤(1)磁場和電場一樣，是客觀存在的物質(zhì).(2)在地球北半球，地磁場的方向是向北且斜向下的.而電流與電流之間的相互作用是(3)磁極與磁極、磁極與電流之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的,通過電場發(fā)生的.()(4)磁場中某點的B的大小，跟放在該點的試探電流元的情況有關(guān).()(5)無論在何處，小磁針的指向就是磁場的方向.()(6)磁

2、場中磁感線越密集的地方，磁感應(yīng)強度 B越大.()知識梳理1 .磁場的特性：磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有 的作用.2 .磁場的方向：小磁針靜止時 所指的方向.3 .磁感應(yīng)強度(1)物理意義：描述磁場的 .(2)大小：B =(通電導(dǎo)線垂直于磁場).(3)方向：小磁針靜止時 的指向.(4)單位： ，簡稱，符號： 4 .磁通量(1)概念：在勻強磁場中，與磁場方向 的面積S和磁感應(yīng)強度 B的乘積.(2)公式：;.(3)單位：1 Wb =.、磁感線、通電導(dǎo)體周圍的磁場的分布 知識梳理1 .磁感線：在磁場中畫出一些有方向的曲線，使曲線上各點的 方向跟這點的磁感應(yīng)強度方 向一致.2 .條形磁鐵和蹄形

3、磁鐵的磁場磁感線分布(如圖1所示)3.電流的磁場特點安培定則直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場無磁極、非勻強且距導(dǎo)線越遠處磁場與 磁鐵的磁場相似，管內(nèi)為 磁場且磁場管外為 磁場環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極, 且離圓環(huán)中心越遠，磁場 橫截面圖4.磁感線的特點(1)磁感線上某點的 方向就是該點的磁場方向.(2)磁感線的疏密定性地表示磁場的 ,在磁感線較密的地方磁場 ;在磁感線較疏 的地方磁場較.(3)磁感線是 曲線，沒有起點和終點.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.(4)同一磁場的磁感線不 、不、不相切.(5)磁感線是假想的曲線，客觀上不存在.思考磁感線與電場線有

4、什么相同點與不同點.三、安培力的大小和方向基礎(chǔ)導(dǎo)引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X知識梳理1 .安培力的大小當(dāng)磁感應(yīng)強度B的方向與導(dǎo)線方向成 。角時，F(xiàn) =，這是一般情況下的安培力的表達式, 以下是兩種特殊情況：(1)當(dāng)磁場與電流 時，安培力最大，F(xiàn) max= BIL .(2)當(dāng)磁場與電流 時，安培力等于零.2 .安培力的方向(1)安培力： 在磁場中受到的力.(2)左手定則：伸開左手， 使拇指與其余四指 ,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 的方向，這時 所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向.(3)兩平行的通電直導(dǎo)線間的安培力：同向

5、電流互相 ,異向電流互相 . 思考:在磁場中某點的試探電流元不受磁場力作用時，該點B值大小就一定為零嗎?課堂探究突破考點先微后聽共同掰究規(guī)律方法考點一安培定則的應(yīng)用和磁場的疊加【考點解讀】1.高考對磁場基本知識的考查，往往同時考查多個方面，包括對磁感應(yīng)強度的概念、安培定則的應(yīng) 用、磁場的疊加和磁感線的理解.難度以中低檔題為主.解題的關(guān)鍵是復(fù)習(xí)中對基本概念與知識 的正確理解與記憶.2.安培定則的應(yīng)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(yīng)分清“因”和“果”.原因(電流方向)結(jié)果(磁場繞向)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3.磁場的疊加磁感應(yīng)強度是矢量，計算時與力的計算方法相

6、同，利用平行四邊形定則或正交分解法進行合成與 分解.特別提醒兩個電流附近的磁場的磁感應(yīng)強度是由兩個電流分別獨立存在時產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度疊加而成的.【典例剖析】（2011大綱全國卷15）如圖2,兩根相互平行的長直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流I1>I2；間b、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與兩導(dǎo)線共面;I1和£且b點在兩導(dǎo)線之A.C.d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直，磁感應(yīng)強度可能為零的點是B. b點D. d點思維突破1.牢記判斷電流的磁場的方法安培定則，并能熟練應(yīng)用，建立磁場的立體分布模型.2.在進行磁感應(yīng)強度的疊加時，應(yīng)注意是哪個電流產(chǎn)生的磁場，磁場方向

7、如何.跟蹤訓(xùn)練1 （2011新課標(biāo)全國卷14）為了解釋地球的磁性，19世紀安培假設(shè)：地球的磁場是由繞過地心的軸的環(huán)形電流I引起的.在下列四個圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是西考點二安培力作用下導(dǎo)體運動情況的判定 【考點解讀】1 .通電導(dǎo)體在磁場中的運動實質(zhì)是在磁場對電流的安培力作用下導(dǎo)體的運動.2 .明確磁場的分布和正確運用左手定則進行判斷是解題的關(guān)鍵.【典例剖析】例2如圖3所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且圖3垂直線圈平面.當(dāng)線圈內(nèi)通以圖中方向的電流后，線圈的運動情況是A.線圈向左運動B.線圈向右運動C.從上往下看順時針轉(zhuǎn)動D.從上往下看逆時針

8、轉(zhuǎn)動思維突破判定安培力作用下導(dǎo)體運動情況的常用方法電流無法分兼用此施兀，支與力萬向一至皮RaM注A 4f七白.二注士占m 瘁罰T :令加萬同 F三鈔萬匐特殊性置法在有涿2直 *京旺力萬悶 三破萬向等效法環(huán)形電流一小磁針條形磁普逋電蜒緩管多個壞形趨流結(jié)論法司常理流互相吸引，異向電流互褶琲后兩不 平行的直線電流相互作用附，有轉(zhuǎn)到平行且 電流方向相同的趨旁轉(zhuǎn)換研兗 對象法定隹分析磁體在電流礴場作息下如何運動或 運動趨勢的問題，M先分 析電 流在磁體磁場 中所受的安培力然后由半頓第三定律，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跟蹤訓(xùn)練2如圖4所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平

9、行于斜面的輕彈簧拉住而平衡， A為水平放置的直導(dǎo)線的截面，導(dǎo)線中無電流時磁鐵對斜面的壓力為Fni ；當(dāng)導(dǎo)線中有垂直紙面向外的電流時,圖4磁鐵對斜面的壓力為 Fn2,則下列關(guān)于壓力和彈簧的伸長量的說法中正確的是A. Fni<Fn2,彈簧的伸長量減小B. Fni=Fn2,彈簧的伸長量減小C. Fni>Fn2,彈簧的伸長量增大D. Fni>Fn2,彈簧的伸長量減小考點三安培力的綜合應(yīng)用 【考點解讀】1 .安培力的綜合應(yīng)用，一般有兩種情形，一是安培力作用下導(dǎo)體的平衡和加速；二是與安培力有關(guān) 的功能關(guān)系問題.安培力的綜合應(yīng)用是高考的熱點，題型有選擇題，也有綜合性的計算題.2 .處理這類

10、問題，需弄清楚電流所在處的磁場分布情況.要做好受力分析，搞清物體的受力情況， 然后利用牛頓運動定律或者功能關(guān)系求解，在受力分析時，有時要把立體圖轉(zhuǎn)換成平面圖，轉(zhuǎn)換 時要標(biāo)明B的方向，以有利于確定安培力的方向.3 .安培力大小的計算公式 F=ILB是在磁感應(yīng)強度 B與電流I垂直情況下的結(jié)果；式中 L是有效長 度，對通電直導(dǎo)線，是導(dǎo)線在磁場中的那段長度； 對彎曲導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線所在平面與磁場方向垂直， 且磁場為勻強磁場時，L等于彎曲導(dǎo)線兩端點連接直線的長度，如圖 5所示，相應(yīng)的電流方向沿 L由始端流向末端.圖5【典例剖析】例3 如圖6所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.40 m,金屬導(dǎo)軌所在的平面與水

11、平面夾角0= 37在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強度B= 0.50 T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強磁場.金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E = 4.5 V、內(nèi)阻r=0.50 皿直流電源.現(xiàn)把一個質(zhì)量 m = 0.040 kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止.導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好,棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點間的電阻Ro= 2.5烏金屬導(dǎo)軌電阻不計，g取10 m/s2.已知sin 37 = 0.60, cos 37= 0.80,求：(1)通過導(dǎo)體棒的電流；(2)導(dǎo)體棒受到的安培力大?。?3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力.思維突破求解通電導(dǎo)體在磁場中的力學(xué)問題的方法:(1)選定研究對象；(2)變?nèi)S

12、為二維，畫出平面受力分析圖，判斷安培力的方向時切忌跟著感覺走，要用左手定則來 判斷，注意F安，B、F安，I;(3)根據(jù)力的平衡條件、牛頓第二定律列方程式進行求解.ab.現(xiàn)垂直軌道平面向跟蹤訓(xùn)練3傾角為“的導(dǎo)電軌道間接有電源，軌道上放有一根靜止的金屬桿 上加一勻強磁場，如圖 7所示，磁感應(yīng)強度 B逐漸增加的過程中，ab桿受到的靜摩擦力A.逐漸增大B.逐漸減小C.先增大后減小易錯易混辨析11.導(dǎo)體變速運動時的安培力分析D.先減小后增大例4 (2010四川理綜20)如圖8所示，電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌固定在一絕緣斜面上，兩相同的金 屬導(dǎo)體棒a、b垂直于導(dǎo)軌靜止放 置，且與導(dǎo)軌接觸良好，勻強磁場垂直穿過

13、導(dǎo)軌平面.現(xiàn)用一平 行于導(dǎo)軌的恒力F作用在a的中點，使其向上運動.若b始終保持 靜止，則它所受摩擦力可能BbA.變?yōu)?B.先減小后不變C.等于FB212vIlB =2R .D,先增大再減小解析a棒向上運動的過程中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E = Blv,則a、b棒受到的安培力大小F安=對a棒根據(jù)牛頓第二定律有 F- mgsin 9科mgos。 B署=ma,由于速度v增大，所以加速度 a2 R減小.當(dāng)加速度 a=0時，v達到最大值做勻速直線運動.對 b棒根據(jù)平衡條件有Vm,即a棒先做加啰步逐漸減小的加速運動，然后以 Vm mgsin 0= Ffb+BZv,當(dāng) v 增大時，F(xiàn)fb減小；當(dāng) Vm=2R供翌12R

14、時，F(xiàn)fb=0；當(dāng)丫 = 丫m時，若棒b所受摩擦力仍沿斜面向上，則有Ffb先減小后不變.A、B lB正確.答案 AB正本清源本題的易錯點在于有同學(xué)認為棒b所受的摩擦力一定是先減小后增大，最后不變.這是沒有結(jié)合棒a的運動情況而對 b所受摩擦力作出分析.因為棒a的最終速度大小未知，所以就存在當(dāng)棒a的速度達到最大速度時，棒 b所受的摩擦力還可能沿斜面向上，在這種情況下，棒 b所受摩擦力就是一直減小最后不變，即B選項；而如果當(dāng)棒 a的速度達到最大速度時，棒 b所受的摩擦力恰好減小到0,這就是A選項.跟蹤訓(xùn)練4如圖9所示，光滑的金屬軌道分水平段和圓弧段兩部分，。點為圓弧的圓心.兩金屬 軌道之間的寬度為

15、0.5 m,勻強磁場方向如圖，大小為 0.5 T.質(zhì)量為0.05 kg、長為0.5 m的金屬細桿置于金屬軌道上的M點.當(dāng)在金屬細桿內(nèi)通以電流強度為2A的恒定電流時，金屬細桿可以沿桿向右由靜止開始運動.已知MN = OP=1 m,則（）2A .金屬細桿開始運動時的加速度大小為5 m/sB.金屬細桿運動到 P點時的速度大小為 5 m/s2C.金屬細桿運動到 P點時的向心加速度大小 10 m/sD.金屬細桿運動到P點時對每一條軌道的作用力大小為0.75 N即學(xué)即稱提升解除能力分組訓(xùn)練,提升能力A組安培力的基本應(yīng)用1.如圖10, 一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強度大小為 B的勻強磁場中，且與磁場方向（垂直

16、于紙面向里） 垂直.線段ab、bc和cd的長度均為L,且/ abc= / bcd= 135°.流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I,方向如圖中箭 頭所示.導(dǎo)線段abcd所受到的磁場的彳用力的合力 （）B.C.D.方向沿紙面向上, 方向沿紙面向上, 方向沿紙面向下, 方向沿紙面向下,大小為 大小為 大小為 大小為（V2+i）ilb（也1）ILB （也+1）ILB （V2-i）ilbX圖10BX2.在等邊三角形的三個頂點a、b、c處，各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面,恒定電流，方向如圖 11所示.過c點的導(dǎo)線所受安培力的方向?qū)Ь€中通有大小相等的（）A .與ab邊平行，豎直向上 B .與ab邊平行，豎直向下 C

17、.與ab邊垂直，指向左邊 D .與ab邊垂直，指向右邊B組磁場的疊加及導(dǎo)體在安培力作用下運動情況的判布3.已知地磁場的水平分量為B,利用這一值可以測定某一弱磁的磁感應(yīng)強度，如圖 12所示為測定通電線圈中央一點的磁感應(yīng)強度的實驗.先將未通電線圈平面固定于南北方向豎直平面內(nèi)，中央放一枚小磁針，實驗方法:N極指向北方;給線圈通電，此時小磁針由此可以確定線圈中電流方向N極指北偏東。角后靜止，（由東向西看）與線圈中央的合磁感應(yīng)強度分別為A .順時針;C.逆時針;（Bcos 0Bcos 0B.順時針;D.逆時針;Bsin 0Bsin 0段陶.北 西持詞+東南'4.如圖13所示，兩個完全相同且相互絕

18、緣、正交的金屬環(huán)，可沿軸線 方向電流，沿 OO'看去會發(fā)現(xiàn)（）OO'自由轉(zhuǎn)動，現(xiàn)通以圖示A . A環(huán)、B環(huán)均不轉(zhuǎn)動B. A環(huán)將逆時針轉(zhuǎn)動，C. A環(huán)將順時針轉(zhuǎn)動，D. A環(huán)將順時針轉(zhuǎn)動，B環(huán)也逆時針轉(zhuǎn)動，兩環(huán)相對不動 B環(huán)也順時針轉(zhuǎn)動，兩環(huán)相對不動 B環(huán)將逆時針轉(zhuǎn)動，兩者吸引靠攏4'C組安培力作用下導(dǎo)體的平衡5.質(zhì)量為m的通電細桿置于傾角為 。的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的寬度為 L,桿與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為有電流通過桿，桿恰好靜止于導(dǎo)軌上.如下列選項所示（截面圖），桿與導(dǎo)軌間的摩擦力一定不為6.如圖14所示，光滑導(dǎo)軌與水平面成a角，導(dǎo)軌寬為L.勻強磁場磁感應(yīng)強度為 B.金屬桿長也為

19、L,質(zhì)量為m,水平放在導(dǎo)軌上.當(dāng)回路總電流為 Ii時，金屬桿正好能靜止.求：(1)B至少多大？這時 B的方向如何？(2)若保持B的大小不變而將 B的方向改為豎直向上，應(yīng)把回路總電流I2遁到多大才能使金屬桿保持靜止？課時規(guī)范訓(xùn)練（限時：60分鐘）、選擇題1 .關(guān)于磁感應(yīng)強度 B,下列說法中正確的是A .根據(jù)磁感應(yīng)強度定義 B = IL，磁場中某點的磁感應(yīng)強度B與F成正比，與I成反比B.磁感應(yīng)強度B是標(biāo)量，沒有方向C.磁感應(yīng)強度B是矢量，方向與F的方向相反D.在確定的磁場中，同一點的磁感應(yīng)強度 B是確定的，不同點的磁感應(yīng)強度B可能不同，磁感線密集的地方磁感應(yīng)強度 B大些，磁感線稀疏的地方磁感應(yīng)強度

20、B小些2 .下列各圖中，用帶箭頭的細實線標(biāo)出了通電直導(dǎo)線周圍磁感線的分布情況，其中正確的是3 .在磁場中某區(qū)域的磁感線，如圖 1所示，則（）A. a、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等，Ba>BbB. a、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等，BaBbC.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4 .兩根長直導(dǎo)線a、b平行放置，如圖2所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖，圖中。點為兩根導(dǎo)線連線 ab的中點，M、N為ab的中垂線上的兩點且與 a、b等距，兩導(dǎo)線中通有等大、同向的恒定電 流，已知直線電流在某點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度B的大小跟該點到通電導(dǎo)線的距

21、離r成反比，則下列說法中正確的是（）A. M點和N點的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同圖2 丫IB. M點和N點的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相反MJVC.在線段MN上各點的磁感應(yīng)強度都不可能為零;D .若在N點放一小磁針，靜止時其北極沿ON指向O點心.5. （2011新課標(biāo)全國卷18）電磁軌道炮工作原理如圖3所示.待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動，并與軌道保持良好接觸.電流 I從一條軌道流入，通過導(dǎo)電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面的磁場（可視為勻強磁場），磁感應(yīng)強度白大小與I成正比.通電的彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出.現(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的圖32倍

22、，理論上可采用的辦法是（）A .只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍B.只將電流I增加至原來的2倍C.只將彈體質(zhì)量減至原來的一半D.將彈體質(zhì)量減至原來的一半，軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍，其他量不變 6.通有電流的導(dǎo)線Li、L2處在同一平面（紙面）內(nèi)，Li是固定的，L2可繞垂直紙面的固定轉(zhuǎn)軸 O轉(zhuǎn)動（。為L2的中心），各自的電流方向如圖 4所示.下列哪種情況將會發(fā)生A,因L2不受磁場力的作用，故 L2不動B.因L2上、下兩部分所受的磁場力平衡，故L2不動C. L2繞軸。按順時針方向轉(zhuǎn)動D. L2繞軸。按逆時針方向轉(zhuǎn)動7 .某專家設(shè)計了一種新型電磁船，它不需螺旋槳推進器， 航行時平穩(wěn)而無聲，時速可達100英

23、里.這種船的船體上安裝一組強大的超導(dǎo)線圈，在兩側(cè)船舷裝上一對電池，導(dǎo)電的海水在偏場力作用下即AB和CD是與電池相連的導(dǎo)體，磁場由會推動船舶前進.如圖 5所示是超導(dǎo)電磁船的簡化原理圖,超導(dǎo)線圈產(chǎn)生.以下說法正確的是 （）A .船體向左運動B.船體向右運動C.無法斷定船體向哪個方向運動D.這種新型電磁船會由于良好的動力性能而提高船速8 .如圖6所示，用粗細均勻的電阻絲折成平面梯形框架，ab、cd邊均與ad邊成60。角, ab = bc=cd=L,長度為L的電阻絲電阻為 r,框架與一電動勢為 E,內(nèi)阻為r的電源相連接，垂直5BELB11rBEL 丁于框架平面有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，則框架受到的安

24、培力的合力大小為（）A . 010BELC. 11r9 .均勻直角金屬桿 aOb可繞水平光滑軸 O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動， Oa<Ob.現(xiàn)加一水平方向的勻強磁場B并通以電流I,若撤去外力后恰能使直角金屬桿Ob部分保持水平，如圖7所示.則（）圖7A .電流I 一定從a點流入才能使桿保持平衡B .電流I從b點流入也可能使桿保持平衡C.直角金屬桿受到的彈力一定豎直向上D.直角金屬桿受到安培力與重力的合力為零10 .物理學(xué)家法拉第在研究電磁學(xué)時，親手做過許多實驗.如圖8所示的實驗就是著名的電磁旋轉(zhuǎn)實驗，這種現(xiàn)象是：如果載流導(dǎo)線附近只有磁鐵的一個極，磁鐵就會圍繞導(dǎo)線旋轉(zhuǎn)；反之，載流導(dǎo)線也會圍繞單獨的某一

25、磁極旋轉(zhuǎn).這一裝置實際上就成為最早的電動機.圖中A是可動磁鐵，B是固定導(dǎo)線，C是可動導(dǎo)線，D是固定磁鐵.圖中黑色部分表示汞 （磁鐵和導(dǎo)線臟1部分都浸沒在汞 中），下部接在電源上.這時自上向下看， A和C的轉(zhuǎn)動方向分別是（）A. A順時針，C逆時針B. A逆時針，C順時針 C . A逆時針，C逆時針 D. A順時針，C順時針、非選擇題11 .在傾角 仁30°的斜面上，固定一金屬框架，寬 l=0.25 m,接入電動勢E=12 V、內(nèi)阻不計的電源.在框架上放有一根水平的、質(zhì)量 m=0.2 kg的金屬棒ab,它與框架的動摩擦因數(shù)為（i=坐,整6個裝置放在磁感應(yīng)強度 B=0.8 T的垂直框面向上的勻強磁場中（如圖9所示）.當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值在什么范圍內(nèi)時，可使