版磁場的描述磁場對電流的作用(步步高)

第八章磁場第1課時磁場的描述磁場對電流的作用考綱解讀考點一考點二考點三考點四高考模擬練出高分考綱解讀1.知道磁感應強度的概念及定義式，并能理解與應用.2.會用安培定則判斷電流周圍的磁場方向.3.會用左手定則分析解決通電導體在磁場中的受力及平衡類問題．考點一磁感應強度和電場強度的比較考點一磁感應強度和電場強度的比較考點一磁感應強度和電場強度的比較考點一磁感應強度和電場強度的比較考點一磁感應強度和電場強度的比較1．磁場(1)基本特性：磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有力的作用．(2)方向：小磁針的N極所受磁場力的方向，或自由小磁針靜止時N極的指向．2．磁感應強度(1)定義式：B＝(通電導線垂直于磁場)．(2)方向：小磁針靜止時_____的指向．(3)磁感應強度是反映磁場性質的物理量，由磁場本身決定，是用比值法定義的．N極考點一磁感應強度和電場強度的比較考點一磁感應強度和電場強度的比較考點一磁感應強度和電場強度的比較3．磁感應強度B與電場強度E的比較

對應名稱比較項目磁感應強度B電場強度E物理意義描述磁場的力的性質的物理量描述電場的力的性質的物理量定義式B＝，通電導線與B垂直E＝大小決定由磁場決定，與檢驗電流無關由電場決定，與檢驗電荷無關方向矢量磁感線的切線方向，小磁針N極受力方向矢量電場線的切線方向，放入該點的正電荷受力方向場的疊加合磁感應強度等于各磁場的磁感應強度的矢量和合場強等于各個電場的電場強度的矢量和考點一磁感應強度和電場強度的比較[例1]關于磁感應強度B，下列說法中正確的是(

)A．磁場中某點B的大小，跟放在該點的試探電流元的情況有關B．磁場中某點B的方向，跟放在該點的試探電流元受到磁場力的方向一致C．若在磁場中某點的試探電流元不受磁場力作用，該點B值大小為零D．在磁場中磁感線越密集的地方，磁感應強度越大磁感應強度是磁場本身的屬性磁場中某點B的方向與電流元受力方向垂直當試探電流元的方向與磁場方向平行時，電流元所受磁場力為零磁感線的疏密表示B強弱考點一磁感應強度和電場強度的比較考點一磁感應強度和電場強度的比較考點一磁感應強度和電場強度的比較[變式題組]1．下列關于磁感應強度的說法正確的是(

)A．一小段通電導體放在磁場A處，受到的磁場力比B處的大，說明A處的磁感應強度比B處的磁感應強度大B．由B＝可知，某處的磁感應強度的大小與放入該處的通電導線所受磁場力F成正比，與導線的I、L成反比C．一小段通電導體在磁場中某處不受磁場力作用，則該處磁感應強度一定為零D．小磁針N極所受磁場力的方向就是該處磁感應強度的方向考點一磁感應強度和電場強度的比較2．下列說法中正確的是(

)A．電荷在某處不受電場力的作用，則該處電場強度為零B．一小段通電導線在某處不受磁場力作用，則該處磁感應強度一定為零C．表征電場中某點電場的強弱，是把一個檢驗電荷放在該點時受到的電場力與檢驗電荷本身電荷量的比值D．表征磁場中某點磁場的強弱，是把一小段通電導線放在該點時受到的磁場力與該小段導線長度和電流乘積的比值1.電場中公式F=Eq任何時候都成立.2.磁場中只有導線與B垂直,公式F=BIL才成立；當導線與B平行，F(xiàn)=0.注意：AC考點一磁感應強度和電場強度的比較1．某點電場強度的方向與電荷在該點的受力方向相同或相反；而某點磁感應強度方向與電流元在該點所受磁場力的方向垂直．2．電荷在電場中一定會受到電場力的作用；如果通電導體的電流方向與磁場方向平行，則通電導體在磁場中受到的磁場力為零．電荷在電場和磁場中的對比[規(guī)律總結]考點二安培定則的應用和磁場的疊加

直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場特點無磁極、非勻強，且距導線越遠處磁場_____與____磁鐵的磁場相似，管內為____磁場且磁場____,管外為______磁場環(huán)形電流的兩側是N極和S極，且離圓環(huán)中心越遠，磁場_____安培定則

立體圖

橫截面圖

1．電流的磁場越弱條形勻強最強越弱非勻強考點二安培定則的應用和磁場的疊加2.磁場的疊加磁感應強度是矢量，計算時與力的計算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進行合成與分解．考點二安培定則的應用和磁場的疊加[例2]如圖所示，兩根相互平行的長直導線過紙面上的M、N兩點，且與紙面垂直，導線中通有大小相等、方向相反的電流．a、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點的距離均相等．關于以上幾點處的磁場，下列說法正確的是(

)A．O點處的磁感應強度為零B．a、b兩點處的磁感應強度大小相等，方向相反C．c、d兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同D．a、c兩點處磁感應強度的方向不同考點二安培定則的應用和磁場的疊加A．O點處的磁感應強度為零B．a、b兩點處的磁感應強度大小相等，方向相反C．c、d兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同D．a、c兩點處磁感應強度的方向不同[解析]根據(jù)安培定則判斷磁場方向根據(jù)對稱性，c、d兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同，考點二安培定則的應用和磁場的疊加A．O點處的磁感應強度為零B．a、b兩點處的磁感應強度大小相等，方向相反C．c、d兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同D．a、c兩點處磁感應強度的方向不同[解析]根據(jù)安培定則判斷磁場方向根據(jù)對稱性，c、d兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同，考點二安培定則的應用和磁場的疊加[遞進題組]3．如圖所示，甲、乙是直線電流的磁場，丙、丁是環(huán)形電流的磁場，戊、己是通電螺線管的磁場，試在各圖中補畫出電流方向或磁感線方向．考點二安培定則的應用和磁場的疊加1．根據(jù)安培定則確定通電導線周圍磁場的方向．2．磁場中每一點磁感應強度的方向為該點磁感線的切線方向．3．磁感應強度是矢量，多個通電導體產生的磁場疊加時，合磁場的磁感應強度等于各場源單獨存在時在該點磁感應強度的矢量和．[方法提煉]考點三導體運動趨勢的五種判定方法1．通電導體在安培力作用下的運動或運動趨勢的判定步驟：首先必須弄清楚導體所在位置的磁場分布情況，然后利用左手定則準確判定導體的受力情況，進而確定導體的運動方向或運動趨勢的方向．2．應用左手定則判定安培力方向時應注意：磁感線方向不一定垂直于電流方向，但安培力方向一定與磁場方向和電流方向垂直，即大拇指一定要垂直于磁場方向和電流方向決定的平面．考點三導體運動趨勢的五種判定方法[例3]一直導線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方，如圖所示，如果直導線可以自由地運動且通以方向為由a到b的電流，則導線ab受到安培力作用后的運動情況為(

)A．從上向下看順時針轉動并靠近螺線管B．從上向下看順時針轉動并遠離螺線管C．從上向下看逆時針轉動并遠離螺線管D．從上向下看逆時針轉動并靠近螺線管BB垂直紙面向里垂直紙面向外左手定則判斷FA方向考點三導體運動趨勢的五種判定方法[例3]一直導線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方，如圖所示，如果直導線可以自由地運動且通以方向為由a到b的電流，則導線ab受到安培力作用后的運動情況為(

)A．從上向下看順時針轉動并靠近螺線管B．從上向下看順時針轉動并遠離螺線管C．從上向下看逆時針轉動并遠離螺線管D．從上向下看逆時針轉動并靠近螺線管BF考點三導體運動趨勢的五種判定方法[遞進題組]4．如圖所示，把輕質導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垂直線圈平面．當線圈內通以圖示方向的電流后，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動

D．從上往下看逆時針轉動解法一電流元法.取其中上、下兩小段電流元分析.線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運動考點三導體運動趨勢的五種判定方法[遞進題組]4．如圖所示，把輕質導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垂直線圈平面．當線圈內通以圖示方向的電流后，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動

D．從上往下看逆時針轉動解法二等效法將環(huán)形電流等效成小磁針.根據(jù)異名磁極相吸引知，線圈將向左運動.考點三導體運動趨勢的五種判定方法考點三導體運動趨勢的五種判定方法考點三導體運動趨勢的五種判定方法考點三導體運動趨勢的五種判定方法考點三導體運動趨勢的五種判定方法5．如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡，A為水平放置的直導線的截面，導線中無電流時磁鐵對斜面的壓力為FN1；當導線中有垂直紙面向外的電流時，磁鐵對斜面的壓力為FN2，則下列關于磁鐵對斜面的壓力和彈簧的伸長量的說法中正確的是(

)A．FN1<FN2，彈簧的伸長量減小B．FN1＝FN2，彈簧的伸長量減小C．FN1>FN2，彈簧的伸長量增大D．FN1>FN2，彈簧的伸長量減小B考點三導體運動趨勢的五種判定方法判定安培力左手定則作用下導體運動情況的常用方法[方法總結]電流元法分割為電流元→安培力方向→整段導體所受合力方向→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，有轉到平行且電流方向相同的趨勢轉換研究對象法定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考點四導體的平衡與加速1．導體的平衡問題與力學中的平衡問題分析方法相同，只不過多了安培力，解題的關鍵是畫出受力分析圖．2．導體的加速問題關鍵是做好受力分析，然后根據(jù)牛頓第二定律求出加速度．考點四導體的平衡與加速考點四導體的平衡與加速考點四導體的平衡與加速[例4]（2012·天津·2）如圖所示，金屬棒MN兩端由等長的輕質細線水平懸掛，處于豎直向上的勻強磁場中，金屬棒中通以由M向N的電流，平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為θ.如果僅改變下列某一個條件，θ角的相應變化情況是(

)A．金屬棒中的電流變大，θ角變大B．兩懸線等長變短，θ角變小C．金屬棒質量變大，θ角變大D．磁感應強度變大，θ角變小FTmgFA考點四導體的平衡與加速考點四導體的平衡與加速考點四導體的平衡與加速[遞進題組]6．如圖所示，光滑的金屬軌道分水平段和圓弧段兩部分，O點為圓弧的圓心．兩金屬軌道之間的寬度為0.5m，勻強磁場方向如圖，大小為0.5T．質量為0.05kg、長為0.5m的金屬細桿置于金屬軌道上的M點．當在金屬細桿內通以電流強度為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N、P為導軌上的兩點，ON豎直、OP水平，且＝1m，g取10m/s2，則(

)A．金屬細桿開始運動時的加速度大小為5m/s2B．金屬細桿運動到P點時的速度大小為5m/sC．金屬細桿運動到P點時的向心加速度大小為10m/s2D．金屬細桿運動到P點時對每一條軌道的作用力大小為0.75N考點四導體的平衡與加速考點四導體的平衡與加速考點四導體的平衡與加速考點四導體的平衡與加速考點四導體的平衡與加速A．金屬細桿開始運動時的加速度大小為5m/s2B．金屬細桿運動到P點時的速度大小為5m/sC．金屬細桿運動到P點時的向心加速度大小為10m/s2D．金屬細桿運動到P點時對每一條軌道的作用力大小為0.75NFAmgFN[解析]

在M點：a＝＝10m/s2M點到P點過程:W安＝F安·()＝1J，WG＝－mg·＝－0.5J，

W安＋WG＝mv2，

v＝

m/s，考點四導體的平衡與加速考點四導體的平衡與加速考點四導體的平衡與加速考點四導體的平衡與加速考點四導體的平衡與加速A．金屬細桿開始運動時的加速度大小為5m/s2B．金屬細桿運動到P點時的速度大小為5m/sC．金屬細桿運動到P點時的向心加速度大小為10m/s2D．金屬細桿運動到P點時對每一條軌道的作用力大小為0.75NFAmgFN在P點：a′＝＝

m/s2=20m/s2F－F安＝m，解得F＝1.5N，每一條軌道對金屬細桿的作用力大小為0.75N考點四導體的平衡與加速7．如圖所示，兩平行金屬導軌間的距離L＝0.4m，金屬導軌所在平面與水平面夾角θ＝37°，在導軌所在平面內，分布著磁感應強度B＝0.5T、方向垂直于導軌所在平面斜向上的勻強磁場．金屬導軌的一端接有電動勢E＝4.5V、內阻r＝0.5Ω的直流電源．現(xiàn)把一個質量為m＝0.04kg的導體棒ab放在金屬導軌上，導體棒恰好靜止．導體棒與金屬導軌垂直且接觸良好，導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻R0＝2.5Ω，金屬導軌電阻不計，求：(1)通過導體棒的電流；(2)導體棒受到的安培力大??；(3)導體棒受到的摩擦力．考點四導體的平衡與加速考點四導體的平衡與加速考點四導體的平衡與加速(1)通過導體棒的電流；(2)導體棒受到的安培力大??；(3)導體棒受到的摩擦力．[解析](1)根據(jù)閉合電路歐姆定律得I＝＝1.5A(2)導體棒受到的安培力F安＝BIL＝0.3N(3)沿導軌方向F1＝mgsin37°＝0.24NF1<F安，根據(jù)平衡條件

mgsin

37°＋Ff＝F安解得Ff＝0.06N方向平行導軌向下考點四導體的平衡與加速1．選定研究對象；2．變三維為二維，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，一定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進行求解．求解通電導體在磁場中的力學問題的方法[規(guī)律總結]高考模擬明確考向1．(2014·新課標Ⅰ·15)關于通電直導線在勻強磁場中所受的安培力，下列說法正確的是(

)A．安培力的方向可以不垂直于直導線B．安培力的方向總是垂直于磁場的方向C．安培力的大小與通電直導線和磁場方向的夾角無關D．將直導線從中點折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话隱解析]

由左手定則可知,FA的方向始終與I方向和B方向垂直；由FA＝BILsin

θ可知,FA的大小與通電直導線和磁場方向的夾角有關；將直導線從中點折成直角時,因磁場與導線的夾角未知,則FA的大小不能確定．高考模擬明確考向2．(2013·海南單科·9)三條在同一平面(紙面)內的長直絕緣導線搭成一等邊三角形，導線中通過的電流均為I，電流方向如圖9所示．a、b和c三點分別位于三角形的三個頂角的平分線上，且到相應頂點的距離相等．將a、b和c處的磁感應強度大小分別記為B1、B2和B3，下列說法正確的是(

)A．B1＝B2<B3B．B1＝B2＝B3C．a和b處磁場方向垂直于紙面向外，c處磁場方向垂直于紙面向里D．a處磁場方向垂直于紙面向外，b和c處磁場方向垂直于紙面向里AC高考模擬明確考向3．(2014·浙江·20)如圖甲所示，兩根光滑平行導軌水平放置，間距為L，其間有豎直向下的勻強磁場，磁感應強度為B.垂直于導軌水平對稱放置一根均勻金屬棒．從t＝0時刻起，棒上有如圖乙所示的持續(xù)交變電流I，周期為T，最大值為Im，圖甲中I所示方向為電流正方向．則金屬棒(

)A．一直向右移動B．速度隨時間周期性變化C．受到的安培力隨時間周期性變化D．受到的安培力在一個周期內做正功高考模擬明確考向高考模擬明確考向高考模擬明確考向高考模擬明確考向高考模擬明確考向A．一直向右移動B．速度隨時間周期性變化C．受到的安培力隨時間周期性變化D．受到的安培力在一個周期內做正功[解析]a=av[答案]ABC高考模擬明確考向4．如圖所示，兩平行導軌ab、cd豎直放置在勻強磁場中，勻強磁場方向豎直向上，將一根金屬棒PQ放在導軌上使其水平且始終與導軌保持良好接觸．現(xiàn)在金屬棒PQ中通以變化的電流I，同時釋放金屬棒PQ使其運動．已知電流I隨時間t變化的關系式為I＝kt(k為常數(shù)，k＞0)，金屬棒與導軌間存在摩擦．則下面關于棒的速度v、加速度a隨時間t變化的關系圖象中，可能正確的有(

)高考模擬明確考向高考模擬明確考向高考模擬明確考向[解析]FfmgFNFAv-t圖中斜率表示aa先減小后增加練出高分1．如圖，足夠長的直線ab靠近通電螺線管，與螺線管平行．用磁傳感器測量ab上各點的磁感應強度B，在計算機屏幕上顯示的大致圖象是(

)[解析]通電螺線管外部中間處的磁感應強度最小，無窮遠處磁感應強度為0，所以用磁傳感器測量ab上各點的磁感應強度B，在計算機屏幕上顯示的大致圖象是C.345678921練出高分2.如圖所示，A、B、C是等邊三角形的三個頂點，O是A、B連線的中點．以O為坐標原點，A、B連線為x軸，O、C連線為y軸，建立坐標系．過A、B、C、O四個點各有一條長直導線垂直穿過紙面，導線中通有大小相等、方向向里的電流．則過O點的通電直導線所受安培力的方向為(

)A．沿y軸正方向B．沿y軸負方向C．沿x軸正方向D．沿x軸負方向[解析]由題圖可知，過A點和B點的通電直導線對過O點的通電導線的安培力等大反向，過C點的通電直導線對過O點的通電直導線的安培力即為其總的安培力，沿OC連線向上，故A項正確．345678921練出高分3．如圖所示，A為一水平旋轉的橡膠盤，帶有大量均勻分布的負電荷，在圓盤正上方水平放置一通電直導線，電流方向如圖．當圓盤高速繞中心軸OO′轉動時，通電直導線所受安培力的方向是(

)[解析]從上向下看，帶負電的圓盤順時針方向旋轉，形成的等效電流為逆時針方向，所產生的磁場方向豎直向上，由左手定則可判定通電直導線所受安培力的方向水平向里，故C項正確．A．豎直向上

B．豎直向下C．水平向里

D．水平向外345678921練出高分練出高分練出高分4．如圖所示，在豎直向下的恒定勻強磁場中有一光滑絕緣的圓軌道，一重為G的金屬導體MN垂直于軌道橫截面水平放置，在導體中通入電流I，使導體在安培力的作用下以恒定的速率v從A點運動到C點，設金屬導體所在位置的軌道半徑與豎直方向的夾角為θ，安培力的瞬時功率為P，則從A到C的過程中，下列說法正確的是(

)A．電流方向從N指向M

B．I∝cotθC．P∝cosθ

D．P∝sinθ345678921練出高分練出高分練出高分[解析]由于安培力方向始終水平向左，根據(jù)左手定則知電流方向從M指向N，A錯誤；因為金屬導體MN做勻速圓周運動，所以有Gsin

θ＝F安cosθ＝ILBcos

θ,故I＝

tanθ,即I∝tanθ,B錯誤；又P＝F安

vcosθ＝Gvsin

θ，所以P∝sinθ，C錯誤，D正確．[答案]

D345678921練出高分5．(2012·海南單科·10)圖中裝置可演示磁場對通電導線的作用．電磁鐵上、下兩磁極之間某一水平面內固定兩條平行金屬導軌，L是置于導軌上并與導軌垂直的金屬桿．當電磁鐵線圈兩端a、b，導軌兩端e、f，分別接到兩個不同的直流電源上時，L便在導軌上滑動．下列說法正確的是(

)A．若a接正極，b接負極，e接正極，f接負極，則L向右滑動B．若a接正極，b接負極，e接負極，f接正極，則L向右滑動C．若a接負極，b接正極，e接正極，f接負極，則L向左滑動D．若a接負極，b接正極，e接負極，f接正極，則L向左滑動345678921練出高分[解析]若a接正極，b接負極，電磁鐵磁極間磁場方向向上，e接正極，f接負極，由左手定則判定金屬桿所受安培力向左，則L向左滑動，A選項錯誤，同理判定B、D選項正確，C選項錯誤．[答案]BD345678921練出高分6．如圖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．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(可視為勻強磁場)，磁感應強度的大小與電流I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(

)A．彈體向左高速射出B．I為原來的2倍，彈體射出的速度也為原來的2倍C．彈體的質量為原來的2倍，射出的速度也為原來的2倍D．軌道長度L為原來的4倍，彈體射出的速度為原來的2倍BD345678921練出高分7．如圖所示，在光滑水平面上一輕質彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時磁鐵對水平面的壓力為FN1，現(xiàn)在磁鐵左上方位置固定一導體棒，當導體棒中通以垂直紙面向里的電流后，