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1、磁場,第 九 章,考 試 說 明,第1講磁場及其對電流的作用,知識梳理自測,1磁場 (1)定義：磁場是________、________周圍存在的一種特殊物質(zhì)。 (2)基本性質(zhì)：磁場對處于其中的________、________和____________有磁場力的作用。 (3)方向：小磁針的________所受磁場力的方向。 2磁感應強度 (1)定義式：__________(通電導線垂直于磁場)。 (2)方向：小磁針靜止時________的指向。,知識點1,磁場、磁感應強度,磁體,電流,磁體,電流,運動電荷,N極,N極,1磁感線：在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點的________方向都跟這
2、點的磁感應強度的方向一致。 2安培定則： (1)通電直導線：右手握住導線，讓______________所指的方向與電流方向一致，______________所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向。 (2)環(huán)繞電流：讓右手______________與環(huán)形電流的方向一致，______________所指的方向就是環(huán)形導線軸線上磁感線的方向。,知識點2,磁感線與安培定則,切線,伸直的拇指,彎曲的四指,彎曲的四指,伸直的拇指電流,如圖，分別表示通電直導線、環(huán)形電流、通電線圈周圍的磁場，表示________的方向，表示________的方向。,磁場,垂直,1安培力的方向：左手定則 (1)伸出左手，讓拇指與其
3、余四指________，并且都在同一個平面內(nèi)。 (2)讓磁感線從掌心進入，并使________指向電流方向。 (3)________所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。,知識點3,安培力的大小與方向,垂直,如圖，表示________的方向，表示________的方向，表示__________的方向。,四指,拇指,電流,磁場,安培力,2安培力的大?。篎______________(為磁場方向與電流方向的夾角) (1)當磁場與電流垂直時，F(xiàn)__________。 (2)當磁場與電流平行時，F(xiàn)_____。,BILsin,BIL,0,思考：(1)磁場中的一小段通電導體在該處受力為零，此處B
4、一定為零嗎？ (2)利用左手定則判斷兩平行的通電(同向、異向)直導線間的安培力是引力還是斥力？ 答案(1)不一定(2)同向相吸、異向相斥,思維診斷： (1)同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，與此類似，同向電流相互排斥，異向電流相互吸引。() (2)安培力F、磁感應強度B、電流I三者方向總是相互垂直。() (3)安培力計算公式FBIl的成立條件是磁感應強度B垂直于電流I，即BI。() (4)磁鐵的磁場和電流的磁場本質(zhì)上是不同的。() (5)磁感應強度是一個矢量，表示通電導線所受安培力的方向。() (6)地磁的N極在地球南極附近，赤道表面附近的地磁場可近似認為平行地面向北。() (7)安培力只能
5、對導體做正功。(), ,A,2(2018安徽六安舒城一中模擬)中國宋代科學家沈括在夢溪筆談中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也?！边M一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖所示。結(jié)合上述材料，下列說法不正確的是(),A地理南、北極與地磁場的南、北極不重合 B地球內(nèi)部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近 C地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行 D形成地磁場的原因可能是帶負電的地球自轉(zhuǎn)引起的,C,解析由于存在地磁偏角，所以地理南、北極與地磁南、北極不重合，A正確；地球可看成磁體，地磁的南極在地理北極附近，B正確；磁場是閉合的曲線，地球磁場從南極附近
6、出發(fā)，從北極附近進入地球，組成閉合曲線，不是地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行，C錯誤；地球自轉(zhuǎn)方向自西向東，地球的南極是地磁場的北極，由安培定則可知，地球帶負電，D正確。,3(2018江蘇東臺檢測)磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則() A同一通電導線放在a處受到的磁場力一定比放在b處受的磁場力大 B同一通電導線放在a處受到的磁場力一定比放在b處受到的磁場力小 Ca、b兩處的磁感應強度的大小不等，BaBb,C,,解析a處的磁感線比b處稀疏，則a點的磁感應強度比b點的小，所以Ba
7、最大，平行磁場時受到的磁場力為零，故雖然Ba
8、培力，合力可能為零，導體棒可能靜止，D正確。,核心考點突破,1電流的磁場,考點一,安培定則的應用和磁場的疊加,(2018湖南衡陽質(zhì)檢)三根長直導線垂直于紙面放置，通以大小相同、方向如圖所示的電流，且abadac。導線c在a點的磁感應強度大小為B，則a點處的合磁感應強度大小為 (),例 1,,D,規(guī)律總結(jié)： 高考?？嫉娜惔艌?(1)電流表內(nèi)部永磁體及鐵心產(chǎn)生的磁場。,,(2)通電環(huán)形螺線管中部磁場分布。 其中甲圖中絕大部分磁場被束縛在鐵心中，環(huán)形螺線管左、右半部相當于兩個螺線管，且根據(jù)安培定則，相當于兩個螺線管N、S極首尾相連；乙圖環(huán)形螺線管左、右半部也相當于兩個螺線管，且根據(jù)安培定則，相當
9、于兩個螺線管N極對N極，S極對S極的并聯(lián)，磁場被迫在螺線管中部形成了閉合曲線，中部可近似看成勻強磁場。,,(3)地磁場。 地球的磁場與條形磁鐵的磁場相似： 地磁場的S極在地理北極附近，地磁場的N極在地理的南極附近； 將地磁場B沿地球表面，及垂直于地球表面兩方向分解，得到磁場的兩個分量B，B，無論在北半球還是南半球B總是從地理上的南極指向地理上的北級，在北半球B垂直于地表指向下，在南半球B垂直于地表向上。,,(2018河南周口期末)(多選)如圖甲所示，一長直導線沿南北方向水平放置，在導線下方有一靜止的靈敏小磁針?，F(xiàn)在導線中通以圖甲所示的恒定電流，測得小磁針偏離南北方向的角度的正切值tan與小磁
10、針離開導線的距離之間的關系如圖乙所示。若該處地磁場的水平分量為B0，則下列判斷中正確的是( ),類題演練 1 ,AC,,1判斷方向 (1)磁場和電流方向不垂直時，將磁感應強度沿電流和垂直電流方向分解，再用左手定則判定垂直分量作用的安培力。 (2)不論磁場和電流方向是否垂直，安培力總是垂直于磁場和電流方向所決定的平面。 (3)兩平行的直線電流作用時，同向電流吸引，異向電流排斥。,考點二,安培力的判斷與計算,2計算大小 (1)有效長度法：公式FBIL中的L是有效長度，彎曲導線的有效長度等于連接兩端點線段的長度。相應的電流沿L由始端流向末端，如圖所示。 (2)電流元法：將導線分割成無限個小電流元，
11、每一小段看成直導線，再按直線電流判斷和計算。,(2018陜西省西安地區(qū)八校聯(lián)考)半徑為R的環(huán)形金屬圓線圈位于水平面上，共有n匝，處于某一勻強磁場中，如圖所示，圖中虛線與圓線圈的中軸線重合，虛線左側(cè)區(qū)域充滿磁場(圓線圈的一半在磁場內(nèi))，磁場的磁感應強度大小為B，方向垂直于水平面向下。當線圈中通以大小為I的電流時，線圈受到的安培力的大小為() AnBIR BnBIR C2nBIR D2nBIR 解析磁場與線圈垂直，每匝線圈在磁場中的有效長度為2R，所受安培力為2BIR，故n匝線圈所受安培力為2nBIR，D項正確。,例 2,,D,(2018浙江嘉興模擬)如圖所示，電源、開關、軟導線和導體棒ab構成一
12、閉合電路，導體棒ab靜止在U形鐵芯的兩板之間，棒在開關閉合后仍在原位置保持靜止狀態(tài)。則按圖示視角() A鐵芯上板為N極 B導體棒對下板的壓力變大 C導體棒受到垂直于棒向左的安培力 D導體棒對下板有垂直于棒向右的靜摩擦力,類題演練 2 ,D,解析根據(jù)線圈的繞向和安培定則可以判斷，鐵芯下板是N極，上板是S極，故導體棒ab所在位置的磁場方向向上，A錯誤；導體棒ab的電流方向為ab，根據(jù)左手定則可以判斷，導體棒受到的安培力方向向右，所以導體棒對下板的壓力不變，由于導體棒靜止，因此導體棒受到下板向左的靜摩擦力，根據(jù)牛頓第三定律可知，導體棒對下板有垂直于棒向右的靜摩擦力，B、C錯誤，D正確。,1通電導體棒
13、在磁場中的平衡問題是一種常見的力學綜合模型，該模型一般由傾斜導軌、導體棒、電源和電阻等組成。這類題目的難點是題圖具有立體性，各力的方向不易確定。因此解題時一定要先把立體圖轉(zhuǎn)化成平面圖，通過受力分析建立各力的平衡關系，如圖所示。,考點三,安培力作用下導體的平衡與加速,2安培力作用下的加速問題與動力學問題一樣，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，最后利用運動學公式求解或結(jié)合動能定理、能量守恒和轉(zhuǎn)化來求解。,(2018河北承德聯(lián)校聯(lián)考)如圖所示，在豎直向上的勻強磁場中，金屬棒ab兩端由等長輕質(zhì)軟導線水平懸掛，平衡時兩導線與水平面的夾角均為(<90)。緩慢調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片位置以改變
14、通過棒中的電流I，則下列四幅圖象中，能正確反映與I的變化規(guī)律的是(),例 3,A,類題演練 3 ,D,階段培優(yōu)微專題,通電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常用判斷方法 (1)電流元法：把整段彎曲導線分為多段直線電流元，先用左手定則判斷每段電流元受力的方向，然后判斷整段導線所受合力的方向，從而確定導線運動方向。 (2)特殊位置法：通電導線轉(zhuǎn)動到某個便于分析的特殊位置時，判斷其所受安培力的方向，從而確定其運動方向。,(3)等效
15、法：環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個環(huán)形電流。然后根據(jù)同極相斥、異極相吸判斷相互作用情況。 (4)結(jié)論法：兩平行直線電流在相互作用過程中，無轉(zhuǎn)動趨勢，同向電流互相吸引，反向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢。 (5)轉(zhuǎn)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時，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后根據(jù)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。,一個可以自由運動的線圈L1和一個固定的線圈L2互相絕緣垂直放置，且兩個線圈的圓心重合，當兩線圈通以如圖所示的電流時，從左向
16、右看，線圈L1將() A不動 B順時針轉(zhuǎn)動 C逆時針轉(zhuǎn)動 D向紙面內(nèi)平動,例 4,B,,解析方法一：等效分析法。把線圈L1等效為小磁針，該小磁針剛好處于環(huán)形電流L2的中心，通電后，小磁針的N極應指向該環(huán)形電流L2的磁場方向，由安培定則知L2產(chǎn)生的磁場方向在其中心豎直向上，而L1等效成小磁針，其N極應由紙里轉(zhuǎn)為向上，所以從左向右看順時針轉(zhuǎn)動。 方法二：利用結(jié)論法(凡轉(zhuǎn)動，必靠近)。環(huán)形電流L1、L2之間不平行，則必有相對轉(zhuǎn)動，直到兩環(huán)形電流同向平行為止，據(jù)此可得L1的轉(zhuǎn)動方向應是：從左向右看順時針轉(zhuǎn)動。 方法三：直線電流元法。把線圈L1沿轉(zhuǎn)動軸分成上下兩部分，每一部分又可以看成無數(shù)直線電流元，電
17、流元處在L2產(chǎn)生的磁場中，據(jù)安培定則可知各電流元所在磁場方向向上，據(jù)左手定則可得，上部電流元所受安培力均指向紙外，下部電流元所受安培力均指向紙內(nèi)，因此從左向右看線圈L1順時針轉(zhuǎn)動。,如圖所示，把一重力不計的通電直導線水平放置在蹄形磁鐵兩極的正上方，導線可以自由轉(zhuǎn)動，當導線通入圖示方向的電流時，導線的運動情況是(從上往下看)() A順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降 B順時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升 C逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降 D逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升,類題演練 4 ,A,,解析如圖甲所示，把直線電流等效為無數(shù)小段，中間的點為O點，選擇在O點左側(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
18、則判斷，該小段受到的安培力的方向垂直紙面向里，在O點左側(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點左側(cè)導線受到垂直紙面向里的安培力；同理判斷出O點右側(cè)的電流受到垂直紙面向外的安培力。因此，由上向下看，導線沿順時針方向轉(zhuǎn)動。,,分析導線轉(zhuǎn)過90時的情形。如圖乙所示，導線中的電流向外，由左手定則可知，導線受到向下的安培力。由以上分析可知，導線在順時針轉(zhuǎn)動的同時向下運動。A正確。,(2018陜西渭南檢測)如圖所示，臺秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時臺秤讀數(shù)為N1，現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一通電導線，電流方向如圖，當加上電
19、流后，臺秤讀數(shù)為N2，則以下說法正確的是() AN1N2，彈簧長度將變長 BN1N2，彈簧長度將變短 CN1
20、A、C、D錯誤。,2年高考模擬,,AC,BC,AD,解析如果將左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉，則線圈在安培力作用下轉(zhuǎn)動起來，每轉(zhuǎn)一周安培力驅(qū)動一次，可保證線圈不斷地轉(zhuǎn)動，A項正確；如果左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆均刮掉，不能保證線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動下去，B項錯誤；如果僅左轉(zhuǎn)軸的上側(cè)絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸的下側(cè)絕緣漆刮掉，則線圈中不可能有電流，因此線圈不可能轉(zhuǎn)動，C項錯誤；如果左轉(zhuǎn)軸上下側(cè)的絕緣漆均刮掉，右轉(zhuǎn)軸僅下側(cè)的絕緣漆刮掉效果與A項相同，因此D項正確。,4(2017全國卷)如圖，在磁感應強度大小為B0的勻強磁場中，兩長直導線P和Q垂直于紙面固定放置，兩者之間的距離為l。在兩導線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時，紙面內(nèi)與兩導線距離均為l的a點處的磁感應強度為零。如果讓P中的電流反向、其他條件不變，則a點處磁感應強度的大小為 (),,C,5(2018山東濰坊一模)如圖所示，導體棒ab用絕緣細線水平懸掛，且通有由a到b的電流，ab的正下方放一圓形線圈，導體棒ab與線圈平面平行，線圈通過導線、開關與直流電源連接。開關閉合的瞬間，導體棒ab將() A向外擺動 B向里擺動 C保持靜止，細線上張力變大 D保持靜止，細線上張力變小 解析當開關閉合時，根據(jù)安培定則可以判斷，線圈在通電導線ab處產(chǎn)生的磁場方向豎直向下，再根據(jù)左手定則可知，ab棒受到的安培力垂直于紙面向里，故導體棒向里擺動，B正確。,B,,
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