2023屆一輪復(fù)習(xí)魯科版 第46講 磁場及其對電流的作用 課件（37張）

1、第四十六講 磁場及其對電流的作用一、磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度力方向N極的指向3.勻強(qiáng)磁場(1)定義：如果磁場中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等、方向_，這個(gè)磁場叫作勻強(qiáng)磁場。(2)特點(diǎn)：磁感線是疏密程度相同、方向相同的平行直線。4.地磁場(1)地磁的N極在地理_附近，S極在地理_附近，磁感線分布如圖所示。(2)在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小_，方向水平_。 5.磁場的疊加磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，計(jì)算時(shí)與力的計(jì)算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進(jìn)行合成與分解。相同北極相等向北南極【典例1】如圖，兩根平行通電長直導(dǎo)線固定，左邊導(dǎo)線中通有垂直紙面向外、大小為I1的恒定電流，兩導(dǎo)線連線(

2、水平)的中點(diǎn)處，一可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針靜止時(shí)N極指向平行于紙面向下。忽略地磁場的影響。關(guān)于右邊導(dǎo)線中的電流I2，下列判斷正確的是() A.I2I1，方向垂直紙面向外B.I2I1，方向垂直紙面向外C.I2I1，方向垂直紙面向里D.I2I1，方向垂直紙面向里 解析小磁針靜止時(shí)N極指向平行于紙面向下，說明該處的磁場方向向下，因I1在該處產(chǎn)生的磁場方向向上，則I2在該處產(chǎn)生的磁場方向向下，且大于I1在該處產(chǎn)生的磁場，由安培定則可知I2方向垂直紙面向外，且I2I1。 B 二、磁感線和電流周圍的磁場1.磁感線的特點(diǎn)(1)磁感線上某點(diǎn)的_方向就是該點(diǎn)的磁場方向。(2)磁感線的疏密程度定性地表示磁場的_，在磁感

3、線較密的地方磁場_；在磁感線較疏的地方磁場_。磁感線是閉合曲線，沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)，在磁體外部，從_指向_；在磁體內(nèi)部，由_指向_。同一磁場的磁感線不中斷、不_、不相切。磁感線是假想的曲線，客觀上并不存在。切線強(qiáng)弱較強(qiáng)N極S極S極N極相交較弱2.幾種常見的磁場(1)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(如圖所示)(2)電流的磁場直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場特點(diǎn)無磁極、非勻強(qiáng)，且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)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(yuǎn)，磁場_越弱勻強(qiáng)最強(qiáng)非勻強(qiáng)越弱條形安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖【典例2】 如圖所示，甲、乙是直線電流的

4、磁場，丙、丁是環(huán)形電流的磁場，戊、己是通電螺線管的磁場，試在各圖中補(bǔ)畫出電流方向或磁感線方向。答案三、安培力的大小和方向1.大?。喝鬒B，F(xiàn)0；若IB，F(xiàn)ILB。2.方向：可以用左手定則來判定：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向_的方向，這時(shí)_所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。安培力方向總垂直于_所決定的平面，即一定垂直于B和I，但B與I不一定垂直。3.兩平行通電導(dǎo)線間的作用同向電流相互_，反向電流相互_。 電流拇指B、I吸引排斥【典例3】一長為L的直導(dǎo)線置于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)線中的電流為I。下列說法正

5、確的是()A.通電直導(dǎo)線受到安培力的大小為ILBB.無論通電直導(dǎo)線如何放置，它都將受到安培力C.通電直導(dǎo)線所受安培力的方向垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和電流方向構(gòu)成的平面D.安培力是載流子受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，所以安培力對通電直導(dǎo)線不做功解析只有通電導(dǎo)線垂直放入磁場中時(shí)，安培力大小才為ILB，平行放入磁場中，通電導(dǎo)線并不受到安培力的作用，A、B錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則可知安培力總是垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和電流方向構(gòu)成的平面，C正確；安培力方向與導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向相同，對其做正功，相反則做負(fù)功，D錯(cuò)誤。 C 考點(diǎn)一安培力和磁場的疊加1.安培定則的應(yīng)用在運(yùn)用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”

6、。因果磁場原因(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.磁場疊加問題的解題思路(1)確定磁場場源，如通電導(dǎo)線。 (2)定位空間中需求解磁場的點(diǎn)，利用安培定則判定各個(gè)場源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場的大小和方向。如圖所示為M、N在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場BM、BN。(3)應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成，如圖中的合磁場B?！镜淅?】 (2019全國卷)如圖，等邊三角形線框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強(qiáng)磁場中，線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線框頂點(diǎn)M、N與直流電源兩端相接。已知導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F，則線框LMN受到的安培力的大小為()A.2F B.1.5F C

7、.0.5F D.0B【變式1】(20211月重慶市學(xué)業(yè)水平選擇性考試適應(yīng)性測試)如圖所示，兩根相同的豎直懸掛的彈簧上端固定，下端連接一質(zhì)量為40 g的金屬導(dǎo)體棒，部分導(dǎo)體棒處于邊界寬度為d10 cm的有界勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于紙面向里。導(dǎo)體棒通入4A的電流后靜止時(shí)，彈簧伸長量是未通電時(shí)的1.5倍。若彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，導(dǎo)體棒一直保持水平，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為(取重力加速度g10 m/s2)() A.0.25 T B.0.5 T C.0.75 T D.0.83 TB【典例5】如圖所示為六根與水平面平行的導(dǎo)線的橫截面示意圖，導(dǎo)線分布在正六邊形的六個(gè)角，導(dǎo)線所通電流方向已在圖中標(biāo)出。已知每

8、條導(dǎo)線在O點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，則正六邊形中心O處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向()A.大小為零B.大小2B0，方向沿x軸負(fù)方向C.大小4B0，方向沿x軸正方向D.大小4B0，方向沿y軸正方向D解析：根據(jù)磁場的疊加原理，將最右面向里的電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場與最左面向外的電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場進(jìn)行合成，則這兩根導(dǎo)線的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1；同理，將左上方向外的電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場與右下方向里的電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場進(jìn)行合成，則這兩根導(dǎo)線的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2；將右上方向里的電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場與左下方向外的電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場進(jìn)行合成，則這兩根導(dǎo)線的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為B3，如圖所示，根據(jù)磁場疊加原理可知B1B2B32

9、B0，由幾何關(guān)系可知B2與B3的夾角為120，故將B2與B3合成，則它們的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也為2B0，方向與B1的方向相同，最后將其與B1合成，可得正六邊形中心處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為4B0，方向沿y軸正方向，選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤。 A考點(diǎn)二安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判斷1.問題特點(diǎn)安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)問題與力學(xué)中的運(yùn)動(dòng)問題一樣，同樣遵從力學(xué)基本規(guī)律，只是研究對象所受的力中多分析一個(gè)安培力而已。2.規(guī)律分析判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢，首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁感線分布情況，再弄清楚導(dǎo)體中電流的方向，然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況，進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨

10、勢。3.判定方法【典例6】如圖所示，把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流I時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是(從上往下看)()A.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降B.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升C.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降D.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升A解析：如圖甲所示，把直線電流等效為無數(shù)小段，中間的點(diǎn)為O點(diǎn)，選擇在O點(diǎn)左側(cè)S極右上方的一小段為研究對象，該處的磁場方向指向左下方，由左手定則判斷，該小段受到的安培力的方向垂直紙面向里，在O點(diǎn)左側(cè)的各段電流元都受到垂直紙面向里的安培力，把各段電流元受到的力合成，則O點(diǎn)左側(cè)導(dǎo)線受到垂直紙面向里的安培力；同理判斷出O點(diǎn)右

11、側(cè)的導(dǎo)線受到垂直紙面向外的安培力。因此，由上向下看，導(dǎo)線沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。分析導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90時(shí)的情形，如圖乙所示，導(dǎo)線中的電流垂直紙面向外，由左手定則可知，導(dǎo)線受到向下的安培力。由以上分析可知，導(dǎo)線在順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確。 【變式3】(2020山東濟(jì)寧市期末質(zhì)量檢測)如圖所示，導(dǎo)體棒固定在光滑的水平面內(nèi)，導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)體棒放置，且可以在水平面內(nèi)自由移動(dòng)(圖為俯視圖)。給導(dǎo)體棒、通以如圖所示的恒定電流，僅在兩導(dǎo)體棒之間的相互作用下，較短時(shí)間后導(dǎo)體棒出現(xiàn)在虛線位置。下列關(guān)于導(dǎo)體棒位置的描述可能正確的是()B解析由右手螺旋定則可知，導(dǎo)體棒在導(dǎo)體棒處產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向外，且離導(dǎo)體棒

12、越遠(yuǎn)，磁場越弱，由左手定則可知，導(dǎo)體棒所受的安培力豎直向下，且導(dǎo)體棒的左邊的安培力大于右邊受到的安培力，所以導(dǎo)體棒左邊向下運(yùn)動(dòng)的快，右邊向下運(yùn)動(dòng)的慢，故B正確?！咀兪?】將一個(gè)質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細(xì)線吊起來，在其附近放一塊條形磁鐵，磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個(gè)平面內(nèi)，且通過圓環(huán)中心，如圖所示。當(dāng)圓環(huán)中通以順時(shí)針方向的電流時(shí)，從上往下看()A.圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵B.圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵C.圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵D.圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵解析：該通電圓環(huán)相當(dāng)于一個(gè)垂直于紙面的小磁針，N極在內(nèi)，S極在外，根據(jù)同極相斥、異極相吸知，C正確。 C考點(diǎn)三安培力作用下的平衡和綜合應(yīng)用 通電導(dǎo)體棒在

13、磁場中的平衡問題是一種常見的力電綜合模型，該模型一般由傾斜導(dǎo)軌、導(dǎo)體棒、電源和電阻等組成。這類題目的難點(diǎn)是題圖具有立體性，各力的方向不易確定。因此解題時(shí)一定要先把立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖，通過受力分析建立各力的平衡關(guān)系，如圖所示?！镜淅?】(如圖甲所示，兩光滑平行金屬導(dǎo)軌間的距離為L，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角為，導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，其質(zhì)量為m，長度為L，通過的電流為I，重力加速度為g。 (1)沿棒ab中電流方向觀察，側(cè)視圖如圖乙所示，為使導(dǎo)體棒ab保持靜止，需加一勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向上，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大??；(2)若(1)中磁場方向改為豎直向上，如圖丙所示，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小；(3)若只改變磁場，且磁場的方向始終在與棒ab垂直的平面內(nèi)，欲使導(dǎo)體棒ab保持靜止，求磁場方向變化的最大范圍。 (3)使導(dǎo)體棒保持靜止?fàn)顟B(tài)，需F合0，即三力平衡，安培力與另外兩個(gè)力的合力等大反向；如圖所示，因?yàn)橹亓εc斜面支持力的合力范圍在角范圍內(nèi)(不包括垂直于斜面方向)，故安培力在角范圍內(nèi)(不包括垂直于斜面方向)，根據(jù)左手定則，磁場方向可以在角范圍內(nèi)變動(dòng)，其