高考核動(dòng)力2016屆高考物理一輪復(fù)習(xí)8.1磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)電流(精)教程文件

高考核動(dòng)力2016屆高考物理一輪復(fù)習(xí)8.1磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)電流(精)第1單元磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用[填一填]

1．磁場(chǎng)(1)基本性質(zhì)：磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用．(2)方向：小磁針的N極所受磁場(chǎng)力的方向．2．磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義：描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向．(2)定義式：B＝

(通電導(dǎo)線(xiàn)垂直于磁場(chǎng))．(3)方向：小磁針靜止時(shí)

的指向．(4)單位：

，符號(hào)T.3．磁通量(1)公式：Φ＝

.(2)適用條件：①勻強(qiáng)磁場(chǎng)；②S是垂直磁場(chǎng)并在磁場(chǎng)中的有效面積．(3)單位：韋伯(韋)，符號(hào)：Wb,1Wb＝1T·m2.1．磁感線(xiàn)在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些曲線(xiàn)，使曲線(xiàn)上每一點(diǎn)的

方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致．2．幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)(1)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(chǎng)(如圖所示)(2)地磁場(chǎng)①地磁場(chǎng)的N極在地理

附近，地磁場(chǎng)的S極在地理

附近，磁感線(xiàn)分布如圖所示．②地磁場(chǎng)B的水平分量(Bx)總是從地理南極指向北極，而豎直分量(By)，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下，在赤道處的地磁場(chǎng)沿水平方向，指向北．(3)幾種電流周?chē)拇艌?chǎng)分布【溫馨提示】同一個(gè)圖中可以根據(jù)磁感線(xiàn)的疏密判定磁場(chǎng)的強(qiáng)弱；沒(méi)有畫(huà)出磁感線(xiàn)的地方并不表示該處沒(méi)有磁場(chǎng)存在．

1．大小(1)F＝BILsinθ(θ為B與I之間的夾角)(2)磁場(chǎng)和電流垂直時(shí)：F＝

.(3)磁場(chǎng)和電流平行時(shí)：F＝0.2．方向(1)用左手定則判定：伸開(kāi)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(xiàn)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(xiàn)在磁場(chǎng)中所受安培力的方向．(2)安培力的方向特點(diǎn)：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B和I決定的平面．(注意：B和I可以有任意夾角)[練一練]1．關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，下列說(shuō)法中正確的是()B．磁感應(yīng)強(qiáng)度B是標(biāo)量，沒(méi)有方向C．磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量，方向與F的方向相反D．在確定的磁場(chǎng)中，同一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是確定的，不同點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B可能不同，磁感線(xiàn)密集的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度B大些，磁感線(xiàn)稀疏的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度B小些【解析】

磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場(chǎng)本身的性質(zhì)，與放入磁場(chǎng)中的導(dǎo)體的電流或受力大小F無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量，其方向與F總是垂直的，電流方向與F也總是垂直的，B、C錯(cuò)誤；在確定的磁場(chǎng)中，同一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是確定的，由磁場(chǎng)本身決定，與其他外來(lái)的一切因素?zé)o關(guān)，用磁感線(xiàn)的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，D正確．【答案】D2．一根容易形變的彈性導(dǎo)線(xiàn)，兩端固定，導(dǎo)線(xiàn)中通有電流，方向如下圖中箭頭所示．當(dāng)沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)呈直線(xiàn)狀態(tài)；當(dāng)分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，描述導(dǎo)線(xiàn)狀態(tài)的四個(gè)圖示中正確的是()【解析】

通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受安培力時(shí)，可用左手定則判斷安培力的方向．【答案】D3．在赤道上，地磁場(chǎng)可以看作是沿南北方向并且與地面平行的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度是5×10－5T．如果赤道上有一條沿東西方向的直導(dǎo)線(xiàn)，長(zhǎng)40m，載有20A的電流，地磁場(chǎng)對(duì)這根導(dǎo)線(xiàn)的作用力大小是()A．4×10－8NB．2.5×10－5NC．9×10－4ND．4×10－2N【解析】

磁場(chǎng)方向是南北方向，電流方向是東西方向，它們相互垂直，可以利用公式F＝BIL來(lái)計(jì)算此安培力的大?。敬鸢浮緿4．如圖所示，AC是一個(gè)用長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)線(xiàn)彎成的、以O(shè)為圓心的四分之一圓弧，將其放置在與平面AOC垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)在該導(dǎo)線(xiàn)中通以由C到A，大小為I的恒定電流時(shí)，該導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力的大小和方向是()A．BIL，平行于OC向左【答案】C考點(diǎn)一對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解[考點(diǎn)梳理]1．磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映磁場(chǎng)性質(zhì)的物理量，是用比值法定義的．2．勻強(qiáng)磁場(chǎng)：磁感應(yīng)強(qiáng)度處處相同，磁感線(xiàn)是一組平行且等間距的直線(xiàn)．3．磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場(chǎng)強(qiáng)度E的比較[典例應(yīng)用]

(2012·全國(guó)大綱卷)如圖，兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)過(guò)紙面上的M、N兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線(xiàn)中通有大小相等、方向相反的電流．a(chǎn)、O、b在M、N的連線(xiàn)上，O為MN的中點(diǎn)，c、d位于MN的中垂線(xiàn)上，且a、b、c、d到O點(diǎn)的距離均相等．關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是()A．O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反C．c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同D．a(chǎn)、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同【解題指導(dǎo)】

【課堂筆記】

由安培定則可知，兩導(dǎo)線(xiàn)在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)均豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度一定不為零，選項(xiàng)A錯(cuò)；由安培定則，兩導(dǎo)線(xiàn)在a、b兩處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向均豎直向下，由于對(duì)稱(chēng)性，電流M在a處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于電流N在b處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，同時(shí)電流M在b處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于電流N在a處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，所以a、b兩處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等方向相同，選項(xiàng)B錯(cuò)；根據(jù)安培定則，兩導(dǎo)線(xiàn)在c、d兩處產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直c、d兩點(diǎn)與導(dǎo)線(xiàn)的連線(xiàn)方向向下，且產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等，由平行四邊形定則可知，c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，選項(xiàng)C正確；a、c兩處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向均豎直向下，選項(xiàng)D錯(cuò)．【答案】

C【總結(jié)提升】(1)在運(yùn)用安培定則判定直線(xiàn)電流和環(huán)形電流的磁場(chǎng)時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”．在判定直線(xiàn)電流的磁場(chǎng)方向時(shí)，大拇指指“原因”——電流方向，四指指“結(jié)果”——磁場(chǎng)繞向；在判定環(huán)形電流的磁場(chǎng)方向時(shí)，四指指“原因”——電流繞向，大拇指指“結(jié)果”——環(huán)內(nèi)沿中心軸線(xiàn)的磁感線(xiàn)方向．(2)場(chǎng)強(qiáng)的疊加問(wèn)題是矢量合成的問(wèn)題，由平行四邊形定則求解． 如圖所示，在a、b、c三處垂直于紙面放置三根長(zhǎng)直通電導(dǎo)線(xiàn)，電流大小相等，a、b、c是等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，a處電流在三角形幾何中心O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，求O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度．

【解析】

由于O點(diǎn)到a、b、c三點(diǎn)的距離相等，三根導(dǎo)線(xiàn)中的電流大小相等，所以b、c處的電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，都等于B.由安培定則可知，各電流在O點(diǎn)的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直于各點(diǎn)和O的連線(xiàn)，如圖所示，由幾何關(guān)系得Ba與Bb的夾角為120°，根據(jù)平行四邊形定則，a、b在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和為B，方向水平向右，因此O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B，方向平行于ab連線(xiàn)向右．【答案】

2B，方向平行于ab連線(xiàn)向右考點(diǎn)二安培力的分析與計(jì)算[考點(diǎn)梳理]當(dāng)磁場(chǎng)方向和電流方向垂直時(shí)，安培力大小應(yīng)用公式F＝BIL計(jì)算，但要注意：L是有效長(zhǎng)度，其數(shù)值等于處于磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線(xiàn)兩端點(diǎn)間的距離．如圖甲所示，直角形折線(xiàn)abc中通入電流I，ab＝bc＝L，折線(xiàn)所在平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直，abc受安培力等效于ac(通有a→c的電流I)所受的安培力，即F＝BI·L，方向?yàn)樵诩埫鎯?nèi)垂直于ac斜向上．同理推知：①半圓形通電導(dǎo)線(xiàn)受安培力如圖乙所示，F(xiàn)＝BI·2R；②如圖丙所示閉合的通電導(dǎo)線(xiàn)框所受安培力F＝0.[典例應(yīng)用]

(2014·浙江理綜，20)如圖1所示，兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置，間距為L(zhǎng)，其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.垂直于導(dǎo)軌水平對(duì)稱(chēng)放置一根均勻金屬棒．從t＝0時(shí)刻起，棒上有如圖2所示的持續(xù)交變電流I，周期為T(mén)，最大值為Im，圖1中I所示方向?yàn)殡娏髡较颍畡t金屬棒()A．一直向右移動(dòng)B．速度隨時(shí)間周期性變化C．受到的安培力隨時(shí)間周期性變化D．受到的安培力在一個(gè)周期內(nèi)做正功2．安培力在一個(gè)周期做功情況如何？提示：1.F＝BImL勻加速運(yùn)動(dòng)勻減速運(yùn)動(dòng)2．先做正功后做負(fù)功，一個(gè)周期內(nèi)做功代數(shù)和為0.【課堂筆記】

根據(jù)題意得出v-t圖象如圖所示，金屬棒一直向右運(yùn)動(dòng)，A正確．速度隨時(shí)間做周期性變化，B正確．據(jù)F安＝BIL及左手定則可判定，F(xiàn)安大小不變，方向做周期性變化，則C項(xiàng)正確．F安在前半周期做正功，后半周期做負(fù)功，則D項(xiàng)錯(cuò)．【答案】

ABC【總結(jié)提升】1．正確掌握安培力的分析方法(1)若磁場(chǎng)和電流垂直：F＝BIL.(2)若磁場(chǎng)和電流平行：F＝0.(3)安培力的方向垂直于磁感線(xiàn)和通電導(dǎo)線(xiàn)所確定的平面．2．注意區(qū)別安培力和靜電力的方向與場(chǎng)的方向的關(guān)系靜電力的方向與電場(chǎng)方向平行，安培力的方向與磁場(chǎng)方向垂直．

如圖所示，質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒電阻為R，初始時(shí)靜止于光滑的水平軌道上，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，其方向與軌道平面成θ角斜向上方，開(kāi)關(guān)閉合后導(dǎo)體棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，則()

【答案】

B考點(diǎn)三安培力作用下的平衡問(wèn)題[考點(diǎn)梳理]求解安培力作用下導(dǎo)體棒平衡問(wèn)題的基本思路[典例應(yīng)用]【畫(huà)圖尋法】(1)將三維圖轉(zhuǎn)化為側(cè)面圖(從A向B觀察)受力分析如圖甲所示．甲乙(2)若使磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，則要滿(mǎn)足圖乙所示的條件．【規(guī)范解答】(1)若磁場(chǎng)方向豎直向上，則按從A到B的觀察方向?qū)⑷S圖轉(zhuǎn)化為二維圖如圖甲所示．由平衡條件得：在水平方向上：F－FNsinθ＝0(2分)

如圖所示，電源電壓E＝2V，內(nèi)阻不計(jì)，豎直導(dǎo)軌電阻不計(jì)，金屬棒的質(zhì)量m＝0.1kg，R＝0.5Ω，它與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4，有效長(zhǎng)度為0.2m，靠在導(dǎo)軌外面，為使金屬棒不動(dòng)，施一與紙面夾角37°且垂直于金屬棒向里的磁場(chǎng)(g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)．求：(1)此磁場(chǎng)是斜向上還是斜向下？(2)B的范圍是多少？

【解析】

(1)安培力的方向應(yīng)與磁場(chǎng)方向垂直，若磁場(chǎng)斜向上，金屬棒與導(dǎo)軌間沒(méi)有壓力，不會(huì)靜止，故磁場(chǎng)必斜向下．(2)從左向右看平面圖如圖所示，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度較大金屬棒有向上運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，摩擦力方向向下，滿(mǎn)足豎直方向合力為零，取臨界條件進(jìn)行研究：【答案】

(1)斜向下(2)1.4T≤B≤4.5T安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判斷方法1．判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的思路(1)首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁場(chǎng)分布情況(2)然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況(3)進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向．2．常用判斷方法 如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線(xiàn)圈用絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線(xiàn)穿過(guò)線(xiàn)圈的圓心且垂直線(xiàn)圈平面．當(dāng)線(xiàn)圈內(nèi)通以圖中方向的電流后，線(xiàn)圈的運(yùn)動(dòng)情況是()A．線(xiàn)圈向左運(yùn)動(dòng)B．線(xiàn)圈向右運(yùn)動(dòng)C．從上往下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D．從上往下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)

【解析】解法一：電流元法．首先將圓形線(xiàn)圈分成很多小段，每一段可看作一直線(xiàn)電流元，取其中上、下兩小段分析，其截面圖和受安培力情況如圖甲所示．根據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知，線(xiàn)圈所受安培力的合力水平向左，故線(xiàn)圈向左運(yùn)動(dòng)．只有選項(xiàng)A正確．

甲首先將圓形線(xiàn)圈分成很多小段，每一段可看作一直線(xiàn)電流元，取其中上、下兩小段分析，其截面圖和受安培力情況如圖甲所示．根據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知，線(xiàn)圈所受安培力的合力水平向左，故線(xiàn)圈向左運(yùn)動(dòng)．只有選項(xiàng)A正確．解法二：等效法．將環(huán)形電流等效成小磁針，如圖乙所示，據(jù)異名磁極相吸引知，線(xiàn)圈將向左運(yùn)動(dòng)，A正確；也可將左側(cè)條形磁鐵等效成環(huán)形電流，根據(jù)結(jié)論“同向電流相吸引，異向電流相排斥”．也可判斷出線(xiàn)圈向左運(yùn)動(dòng)，A正確．【答案】

A乙【總結(jié)提升】(1)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)是在磁場(chǎng)對(duì)電流的安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)．(2)明確磁場(chǎng)的分布和正確運(yùn)用左手定則進(jìn)行判斷是解題的關(guān)鍵． 如圖所示，在光滑水平面上一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來(lái)，此時(shí)磁鐵對(duì)水平面的壓力為FN1，現(xiàn)在磁鐵左上方位置固定一導(dǎo)體棒，當(dāng)導(dǎo)體棒中通以垂直紙面向里的電流后，磁鐵對(duì)水平面的壓力為FN2，則以下說(shuō)法正確的是()

A．彈簧長(zhǎng)度將變長(zhǎng)B．彈簧長(zhǎng)度將變短C．FN1>FN2D．FN1<FN2【解析】

畫(huà)出導(dǎo)體棒所在處的磁感線(xiàn)，用左手定則可判斷出條形磁鐵對(duì)導(dǎo)體棒的安培力斜向右下方，由牛頓第三定律可知，導(dǎo)體棒對(duì)條形磁鐵的力斜向左上方，所以彈簧長(zhǎng)度將變短，F(xiàn)N1>FN2，答案為B、C.【答案】

BC 如圖所示，把一通電導(dǎo)線(xiàn)放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線(xiàn)可以自由移動(dòng)．當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)電流I時(shí)，如果只考慮安培力的作用，則從上往下看，導(dǎo)線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)情況是()A．順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降B．順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升C．逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降D．逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升

【解析】

第一步：電流元受力分析法把直線(xiàn)電流等效為OA、OB兩段電流元，蹄形磁鐵磁感線(xiàn)分布以及兩段電流元受安培力方向相反，OA段所受安培力垂直紙面向外，OB段所受安培力垂直紙面向里，如圖a所示．可見(jiàn)從上往下看時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)將沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)．第二步：特殊位置分析法取導(dǎo)線(xiàn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90°的特殊位置來(lái)分析，如圖(b)所示．根據(jù)左手定則判斷安培力方向向下，故導(dǎo)線(xiàn)在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)．【答案】

C[模擬題組]1．(2015·梅州月考)如圖所示，兩個(gè)完全相同的通電圓環(huán)A、B的圓心O重合、圓面相互垂直放置，通電電流相同，電流方向如圖所示，設(shè)每個(gè)圓環(huán)在其圓心O處獨(dú)立產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，則O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()A．0B．2B0C.B0D．無(wú)法確定【解析】

據(jù)安培定則可知，圖中A環(huán)在圓心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向里，B環(huán)在圓心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向豎直向下．據(jù)平行四邊形定則可知，圓心O處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.【答案】

C2．(2015·廣州高三模擬)如圖所示，光滑的平行導(dǎo)軌與電源連接后，與水平方向成θ角傾