高三物理一輪復習 第九章 磁場 第1講 磁場及其對電流的作用課件

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1、第九章磁場第1講磁場及其對電流的作用【知識梳理【知識梳理】知識點知識點1 1磁場、磁場、磁感應強度、磁感線磁感應強度、磁感線1.1.磁場磁場: :(1)(1)定義定義: :磁場是磁場是_、_周圍存在的一種特殊物周圍存在的一種特殊物質(zhì)。質(zhì)。(2)(2)基本性質(zhì)基本性質(zhì): :磁場對處于其中的磁場對處于其中的_。磁體磁體電流電流磁體、電流和運動電磁體、電流和運動電荷有力的作用荷有力的作用(3)(3)方向方向: :小小磁針的磁針的_所受磁場力的方向。所受磁場力的方向。2.2.磁感應強度磁感應強度: :(1)(1)定義式定義式: (: (通電導線垂直于磁場通電導線垂直于磁場) )。(2)(2)方向方向:

2、_:_。3.3.磁感線及特點磁感線及特點: :(1)(1)磁感線磁感線: :在磁場中畫出一些曲線在磁場中畫出一些曲線, ,使曲線上每一點的使曲線上每一點的切線方向都跟這點的切線方向都跟這點的_的方向一致。的方向一致。N N極極小磁針靜止時小磁針靜止時N N極的指向極的指向磁感應強度磁感應強度FBIL(2)(2)特點特點: :磁感線磁感線上某點的上某點的_方向就是該點的磁場方向。方向就是該點的磁場方向。磁感線的磁感線的_定性地表示磁場的強弱。定性地表示磁場的強弱。磁感線是磁感線是_曲線曲線, ,沒有起點和終點。沒有起點和終點。同一磁場的磁感線同一磁場的磁感線_、_、_。磁感線是假想的曲線磁感線是

3、假想的曲線, ,客觀上客觀上_。切線切線疏密疏密閉合閉合閉合閉合不中斷不中斷不相切不相切不存在不存在知識點知識點2 2安培定則安培定則1.1.通電直導線通電直導線: :右手右手握住導線握住導線, ,讓讓_所指的方所指的方向與電流方向一致向與電流方向一致,_,_所指的方向就是磁感所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向。線環(huán)繞的方向。伸直的拇指伸直的拇指彎曲的四指彎曲的四指2.2.環(huán)形電流環(huán)形電流( (或通電或通電螺線管螺線管):):讓右手讓右手_與環(huán)與環(huán)形電流形電流( (或通電螺線管中電流或通電螺線管中電流) )的方向一致的方向一致,_,_所指的方向就是環(huán)形導線所指的方向就是環(huán)形導線( (或通電螺線管或

4、通電螺線管) )軸線上磁感軸線上磁感線的方向。線的方向。彎曲的四指彎曲的四指伸直的拇指伸直的拇指如圖如圖, ,分別表示通電直導線分別表示通電直導線、環(huán)形電流、通電線圈周、環(huán)形電流、通電線圈周圍的磁場圍的磁場, ,表示表示_的方向的方向, ,表示表示_的的方向。方向。電流電流磁場磁場知識點知識點3 3安培力的大小與方向安培力的大小與方向1.1.安培力的方向安培力的方向: :左手定則左手定則(1)(1)伸出左手伸出左手, ,讓拇指與讓拇指與其余四指其余四指_,_,并且都在同一并且都在同一個平面內(nèi)。個平面內(nèi)。(2)(2)讓磁感線從掌心進入讓磁感線從掌心進入, ,并使并使_指向電流指向電流方向。方向。

5、垂直垂直四指四指(3)_(3)_所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。力的方向。2.2.安培力的大小安培力的大小:F=_(:F=_(為磁場方向與電流為磁場方向與電流方向的夾角方向的夾角) )(1)(1)當磁場與電流垂直時當磁場與電流垂直時,F=_,F=_。(2)(2)當磁場與電流平行時當磁場與電流平行時,F=_,F=_。拇指拇指BILsinBILsinBILBIL0 0【易錯辨析【易錯辨析】(1)(1)磁場是假想的磁場是假想的, ,客觀上不存在。客觀上不存在。( () )(2)(2)磁場中的一小段通電導體在該處受力為零磁場中的一小段通電導體在該處

6、受力為零, ,此處此處B B一一定為零。定為零。( () )(3)(3)由定義式由定義式B= B= 可知可知, ,電流強度電流強度I I越大越大, ,導線導線L L越長越長, ,某某點的磁感應強度就越小。點的磁感應強度就越小。( () )(4)(4)磁感線是真實存在的。磁感線是真實存在的。( () )FIL(5)(5)通電線圈可等效成條形磁鐵通電線圈可等效成條形磁鐵, ,它周圍的磁感線起始它周圍的磁感線起始于線圈一端于線圈一端, ,終止于線圈的另一端。終止于線圈的另一端。( () )(6)(6)安培力的方向既跟磁感應強度方向垂直安培力的方向既跟磁感應強度方向垂直, ,又跟電流又跟電流方向垂直。

7、方向垂直。( () )提示提示: :(1)(1)。磁場是磁體、電流周圍存在的一種特殊。磁場是磁體、電流周圍存在的一種特殊物質(zhì)物質(zhì), ,是客觀存在的。是客觀存在的。(2)(2)。當。當BIBI時時,F=0,F=0,可見可見, ,通電導體受力為零通電導體受力為零, ,此處此處的磁感應強度的磁感應強度B B不一定為零。不一定為零。(3)(3)。公式。公式B= B= 是磁感應強度的比值定義式是磁感應強度的比值定義式, ,磁感應磁感應強度的大小由磁場自身決定強度的大小由磁場自身決定, ,與電流與電流I I和導線長度和導線長度L L無關(guān)。無關(guān)。FIL(4)(4)。磁感線是為了形象描述磁場畫出的假想線。磁感

8、線是為了形象描述磁場畫出的假想線。(5)(5)。磁感線是閉合曲線。磁感線是閉合曲線, ,沒有起點和終點。沒有起點和終點。(6)(6)。安培力的方向既垂直于磁場方向。安培力的方向既垂直于磁場方向, ,又垂直于電又垂直于電流方向流方向, ,即垂直于磁場與電流決定的平面。即垂直于磁場與電流決定的平面?？键c考點1 1磁場的理解及安培定則磁場的理解及安培定則【核心要素精講【核心要素精講】1.1.磁場的特點磁場的特點: :(1)(1)磁場是磁體、電流周圍存在的一種特殊物質(zhì)磁場是磁體、電流周圍存在的一種特殊物質(zhì), ,是客是客觀存在的。觀存在的。(2)(2)磁場的強弱由磁場本身決定磁場的強弱由磁場本身決定,

9、,與放入其中的電流元與放入其中的電流元的大小無關(guān)。的大小無關(guān)。(3)(3)磁場既有強弱也有方向磁場既有強弱也有方向, ,磁場的強弱和方向可用磁磁場的強弱和方向可用磁感應強度來表示感應強度來表示, ,也可用磁感線定性地表示。也可用磁感線定性地表示。2.2.電流的磁場電流的磁場安培定則安培定則: :直線電流的磁場直線電流的磁場通電螺線管的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場環(huán)形電流的磁場特特點點無磁極無磁極, ,非勻強非勻強, ,距導線越遠處磁距導線越遠處磁場越弱場越弱兩側(cè)是兩側(cè)是N N極和極和S S極極, ,與與條形磁體的磁場類條形磁體的磁場類似似, ,管內(nèi)可看作勻強管內(nèi)可看作勻強磁場磁場, ,管

10、外是非勻強管外是非勻強磁場磁場兩側(cè)是兩側(cè)是N N極和極和S S極極, ,圓環(huán)內(nèi)側(cè)圓環(huán)內(nèi)側(cè), ,離導離導線越近線越近, ,磁場越磁場越強強; ;圓環(huán)外側(cè)離圓環(huán)外側(cè)離圓環(huán)越遠圓環(huán)越遠, ,磁場磁場越弱越弱直線電流的直線電流的磁場磁場通電螺線管的通電螺線管的磁場磁場環(huán)形電流的磁環(huán)形電流的磁場場安培安培定則定則直線電流的直線電流的磁場磁場通電螺線管的通電螺線管的磁場磁場環(huán)形電流的磁環(huán)形電流的磁場場立體立體圖圖直線電流的直線電流的磁場磁場通電螺線管的磁通電螺線管的磁場場環(huán)形電流的環(huán)形電流的磁場磁場橫橫截截面面圖圖從上向下看從上向下看從前向后看從前向后看從右向左看從右向左看3.3.磁場的疊加磁場的疊加:

11、:磁感應強度是矢量磁感應強度是矢量, ,合成與分解遵循平合成與分解遵循平行四邊形定則。行四邊形定則。 【高考命題探究【高考命題探究】【典例【典例1 1】(2016(2016北京高考北京高考) )中國宋代科學家沈括在中國宋代科學家沈括在夢夢溪筆談溪筆談中最早記載了地磁偏角中最早記載了地磁偏角:“:“以磁石磨針鋒以磁石磨針鋒, ,則則能指南能指南, ,然常微偏東然常微偏東, ,不全南也。不全南也。”進一步研究表明進一步研究表明, ,地地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖。結(jié)合上述材料球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖。結(jié)合上述材料, ,下列說法不正確的是世紀金榜導學號下列說法不正確的是世紀金榜導學號4

12、2722199(42722199() )A.A.地理南、北極與地磁場的南、北極不重合地理南、北極與地磁場的南、北極不重合B.B.地球內(nèi)部也存在磁場地球內(nèi)部也存在磁場, ,地磁南極在地理北極附近地磁南極在地理北極附近C.C.地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行D.D.地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用作用【解析【解析】選選C C。地理南、北極與地磁場存在一個夾角。地理南、北極與地磁場存在一個夾角, ,稱為磁偏角稱為磁偏角, ,故地理南、北極與地磁場的南、北極不重故地理南、北極與地磁場的南、北極不

13、重合合,A,A正確正確; ;地磁南極在地理的北極附近地磁南極在地理的北極附近, ,地磁北極在地地磁北極在地理南極附近理南極附近,B,B正確正確; ;由于地磁場中某點的磁場方向沿該由于地磁場中某點的磁場方向沿該點的磁感線切線方向點的磁感線切線方向, ,故只有赤道處磁場方向與地面平故只有赤道處磁場方向與地面平行行,C,C錯誤錯誤; ;在赤道處磁場方向水平在赤道處磁場方向水平, ,而射線是帶電的粒而射線是帶電的粒子子, ,運動方向垂直磁場方向運動方向垂直磁場方向, ,根據(jù)左手定則可得射向赤根據(jù)左手定則可得射向赤道的帶電宇宙射線粒子受到洛倫茲力的作用道的帶電宇宙射線粒子受到洛倫茲力的作用,D,D正確。

14、正確?！緩娀柧殹緩娀柧殹?.1.科考隊進入某一磁礦區(qū)域科考隊進入某一磁礦區(qū)域后后, ,發(fā)現(xiàn)指南針原來指向正發(fā)現(xiàn)指南針原來指向正北的北的N N極逆時針轉(zhuǎn)過極逆時針轉(zhuǎn)過3030( (如圖所示的虛線如圖所示的虛線),),設該處的設該處的地磁場磁感應強度水平分量為地磁場磁感應強度水平分量為B,B,則磁礦所產(chǎn)生的磁感則磁礦所產(chǎn)生的磁感應強度水平分量的最小值為應強度水平分量的最小值為( () )A.BA.BB.2BB.2BC. C. D. BD. BB232【解析【解析】選選C C。合磁場的方向沿虛線方向。合磁場的方向沿虛線方向, ,所以該磁所以該磁礦產(chǎn)生的磁感應強度的水平分量的最小值為礦產(chǎn)生的磁感應

15、強度的水平分量的最小值為Bsin30Bsin30= ,= ,選項選項C C正確。正確。B22. (2. (多選多選) )如圖如圖, ,兩根平行長兩根平行長直導線相距直導線相距2 2l, ,通有大小相等、通有大小相等、方向相同的恒定電流方向相同的恒定電流;a;a、b b、c c是導線所在平面內(nèi)的三點是導線所在平面內(nèi)的三點, ,左側(cè)導線與它們的距離分左側(cè)導線與它們的距離分別為別為 、l和和3 3l 。關(guān)于這三點處的磁感應強度。關(guān)于這三點處的磁感應強度, ,下列判下列判斷正確的是斷正確的是( () )2lA.aA.a處的磁感應強度大小比處的磁感應強度大小比c c處的大處的大B.bB.b、c c兩處的

16、磁感應強度大小相等兩處的磁感應強度大小相等C.aC.a、c c兩處的磁感應強度方向相同兩處的磁感應強度方向相同D.bD.b處的磁感應強度為零處的磁感應強度為零【解析【解析】選選A A、D D。a a、c c兩點的磁感應強度是兩導線電兩點的磁感應強度是兩導線電流產(chǎn)生的合磁感應強度流產(chǎn)生的合磁感應強度, ,由于由于a a點比點比c c點距離兩導線較近點距離兩導線較近, ,所以所以a a點的磁感應強度比點的磁感應強度比c c點的大點的大,A,A正確。根據(jù)安培定正確。根據(jù)安培定則知則知,a,a、c c兩處磁感應強度方向相反兩處磁感應強度方向相反,C,C錯誤。錯誤。b b點位于點位于兩導線中間兩導線中間

17、, ,兩導線在兩導線在b b點產(chǎn)生的磁場大小相等點產(chǎn)生的磁場大小相等, ,方向相方向相反反, ,合磁感應強度為零合磁感應強度為零,c,c處磁感應強度不為零處磁感應強度不為零,D,D正確正確,B,B錯誤。錯誤?！炯庸逃柧殹炯庸逃柧殹繄D中圖中a a、b b、c c、d d為四根與紙為四根與紙面垂直的長直導線面垂直的長直導線, ,其橫截其橫截面位于正方形的四個頂點上面位于正方形的四個頂點上, ,導線中通有大小相同的電導線中通有大小相同的電流流, ,方向如圖所示。一帶正電的粒子從正方形中心方向如圖所示。一帶正電的粒子從正方形中心O O點點沿垂直于紙面的方向向外運動沿垂直于紙面的方向向外運動, ,它所受

18、洛倫茲力的方向它所受洛倫茲力的方向是是( () )A.A.向上向上B.B.向下向下C.C.向左向左D.D.向右向右【解析【解析】選選B B。由安培定則可以判斷出。由安培定則可以判斷出a a、b b、c c、d d四根四根長直導線在正方形中心長直導線在正方形中心O O處產(chǎn)生的磁感應強度如圖所示。處產(chǎn)生的磁感應強度如圖所示。四個磁感應強度按矢量的平行四邊形定則合成四個磁感應強度按矢量的平行四邊形定則合成, ,可得合可得合磁場為水平向左。利磁場為水平向左。利用左手定則判斷洛倫茲力用左手定則判斷洛倫茲力的方向的方向, ,可得洛倫茲力豎直可得洛倫茲力豎直向下向下, ,故故B B項正確。項正確。 考點考點

19、2 2判斷安培力作用下導體的運動判斷安培力作用下導體的運動 【核心要素精講【核心要素精講】1.1.判斷導體運動情況的基本思路判斷導體運動情況的基本思路: :首先明確導體所在位首先明確導體所在位置的磁感線分布情況置的磁感線分布情況, ,然后利用左手定則判定導體的受然后利用左手定則判定導體的受力情況力情況, ,進而確定導體的運動方向或運動趨勢的方向。進而確定導體的運動方向或運動趨勢的方向。2.2.常用判斷方法常用判斷方法: :電流元法電流元法分割為電流元分割為電流元 安培力方向安培力方向整段整段導體所受合力方向?qū)w所受合力方向運動方向運動方向特殊位置特殊位置法法在特殊位置在特殊位置: :安培力方向

20、安培力方向運動方向運動方向等效法等效法環(huán)形電流環(huán)形電流小磁針小磁針通電螺線管通電螺線管條形磁鐵條形磁鐵多個環(huán)形電流多個環(huán)形電流結(jié)論法結(jié)論法同向電流互相吸引同向電流互相吸引, ,異向電流互相排斥異向電流互相排斥; ;兩兩不平行的直線電流相互作用時不平行的直線電流相互作用時, ,有轉(zhuǎn)到平有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢行且電流方向相同的趨勢轉(zhuǎn)換研究轉(zhuǎn)換研究對象法對象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動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或運動趨勢的問題, ,可先分析電流在磁體可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力磁場中所受的安培力, ,然后由牛頓第三定然后由牛頓第三定律律, ,確定磁

21、體所受電流磁場的作用力確定磁體所受電流磁場的作用力, ,從而從而確定磁體所受合力及運動方向確定磁體所受合力及運動方向【高考命題探究【高考命題探究】【典例【典例2 2】 (2017(2017徐州模擬徐州模擬) )通有電流的導線通有電流的導線L L1 1、L L2 2處在同一平面處在同一平面( (紙面紙面) )內(nèi)內(nèi),L,L1 1是固定的是固定的,L,L2 2可繞垂直紙面可繞垂直紙面的固定轉(zhuǎn)軸的固定轉(zhuǎn)軸O O轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動(O(O為為L L2 2的中心的中心),),各自的電流方向如圖各自的電流方向如圖所示。下列哪種情況將會發(fā)生所示。下列哪種情況將會發(fā)生( () )世紀金榜導學號世紀金榜導學號4272220

22、042722200A.A.因因L L2 2不受磁場力的作用不受磁場力的作用, ,故故L L2 2不動不動B.B.因因L L2 2上、下兩部分所受的磁場力平衡上、下兩部分所受的磁場力平衡, ,故故L L2 2不動不動C.LC.L2 2繞軸繞軸O O按順時針方向轉(zhuǎn)動按順時針方向轉(zhuǎn)動D.LD.L2 2繞軸繞軸O O按逆時針方向轉(zhuǎn)動按逆時針方向轉(zhuǎn)動【解析【解析】選選D D。由右手螺旋定則可知導線。由右手螺旋定則可知導線L L1 1的上方的磁的上方的磁場的方向為垂直紙面向外場的方向為垂直紙面向外, ,且離導線且離導線L L1 1越遠的地方越遠的地方, ,磁磁場越弱場越弱, ,導線導線L L2 2上的每一

23、小部分受到的安培力方向均為上的每一小部分受到的安培力方向均為水平向右水平向右, ,由于由于O O點下方的磁場較強點下方的磁場較強, ,則所受安培力較大則所受安培力較大, ,因此因此L L2 2繞軸繞軸O O按逆時針方向轉(zhuǎn)動按逆時針方向轉(zhuǎn)動,D,D項正確。項正確?！靖形蛱岣摺靖形蛱岣摺?1)(1)特點特點: :本題屬于判斷導體在安培力作用下的運動情本題屬于判斷導體在安培力作用下的運動情況的問題。況的問題。(2)(2)方法方法: :先明確先明確_情況情況, ,然后判斷導然后判斷導體體_情況情況, ,最后判斷導體的運動最后判斷導體的運動情況。情況。(3)(3)拓展拓展: :若撤去轉(zhuǎn)軸若撤去轉(zhuǎn)軸O,L

24、O,L2 2邊轉(zhuǎn)動邊轉(zhuǎn)動, ,邊邊_L_L1 1。磁場的強弱、方向磁場的強弱、方向各處受力的大小、方向各處受力的大小、方向遠離遠離【強化訓練【強化訓練】1. (1. (多選多選) )把一根不計重力的通電的硬直導線把一根不計重力的通電的硬直導線abab放在放在磁場中磁場中, ,導線所在區(qū)域的磁感線呈弧形導線所在區(qū)域的磁感線呈弧形, ,如圖所示。導如圖所示。導線可以在空中自由移動和轉(zhuǎn)動線可以在空中自由移動和轉(zhuǎn)動, ,導線中的電流方向由導線中的電流方向由a a向向b,b,關(guān)于導線的受力和運動情況關(guān)于導線的受力和運動情況, ,下述說法正確的是下述說法正確的是 ( () ) A.A.硬直導線先轉(zhuǎn)動硬直導

25、線先轉(zhuǎn)動, ,后邊轉(zhuǎn)動邊下移后邊轉(zhuǎn)動邊下移B.B.硬直導線只能轉(zhuǎn)動硬直導線只能轉(zhuǎn)動, ,不會向下移動不會向下移動C.C.硬直導線各段所受安培力的方向都與導線垂直硬直導線各段所受安培力的方向都與導線垂直D.D.在圖示位置在圖示位置,a,a端受力垂直紙面向內(nèi)端受力垂直紙面向內(nèi),b,b端受力垂直紙端受力垂直紙面向外面向外【解析【解析】選選A A、C C。各處磁場可以分解為水平方向上的。各處磁場可以分解為水平方向上的分量和豎直方向上的分量分量和豎直方向上的分量, ,根據(jù)左手定則可以判斷出根據(jù)左手定則可以判斷出, ,在圖示位置在圖示位置,a,a端受力垂直紙面向外端受力垂直紙面向外,b,b端受力垂直紙面端

26、受力垂直紙面向內(nèi)向內(nèi), ,即導線兩端受到的安培力方向均垂直于紙面即導線兩端受到的安培力方向均垂直于紙面, ,但但方向相反方向相反, ,所以導線先轉(zhuǎn)動所以導線先轉(zhuǎn)動, ,隨著轉(zhuǎn)動隨著轉(zhuǎn)動, ,導線所受安培力導線所受安培力具有豎直向下的分量具有豎直向下的分量, ,所以后邊轉(zhuǎn)動邊下移所以后邊轉(zhuǎn)動邊下移, ,選項選項A A正正確確,B,B、D D錯誤錯誤; ;硬直導線各段所受安培力的方向都與導硬直導線各段所受安培力的方向都與導線垂直線垂直, ,也與該處磁場方向垂直也與該處磁場方向垂直, ,選項選項C C正確。正確。2. (20172. (2017淄博模擬淄博模擬) )如圖所示如圖所示, ,一條形磁鐵靜

27、止在固定斜面上一條形磁鐵靜止在固定斜面上, ,上端為上端為N N極極, ,下端為下端為S S極極, ,其中一條其中一條磁感線如圖所示。垂直于紙面方磁感線如圖所示。垂直于紙面方向有兩根完全相同的固定導線向有兩根完全相同的固定導線, ,它們與磁鐵兩端的連線它們與磁鐵兩端的連線都與斜面垂直且長度相等都與斜面垂直且長度相等( (如圖中虛線所示如圖中虛線所示) )。開始兩。開始兩根導線未通電流根導線未通電流, ,斜面對磁鐵的彈力、摩擦力的大小斜面對磁鐵的彈力、摩擦力的大小分別為分別為F FN N、F Ff f, ,后來兩根導線通一圖示方向、大小相同后來兩根導線通一圖示方向、大小相同的電流后的電流后, ,

28、磁鐵仍然靜止磁鐵仍然靜止, ,則與未通電時相比則與未通電時相比( () )A.FA.FN N、F Ff f均變大均變大 B.FB.FN N不變、不變、F Ff f變小變小C.FC.FN N變大、變大、F Ff f不變不變 D.FD.FN N變小、變小、F Ff f不變不變【解析【解析】選選D D。兩根導線通一題圖所示方向、大小相同。兩根導線通一題圖所示方向、大小相同的電流后的電流后, ,導線受到安培力導線受到安培力, ,由對稱性和矢量的合成結(jié)由對稱性和矢量的合成結(jié)合牛頓第三定律知合牛頓第三定律知, ,磁鐵受到垂直斜面向上的力磁鐵受到垂直斜面向上的力, ,斜面斜面對磁鐵的彈力減小對磁鐵的彈力減小

29、, ,摩擦力不變摩擦力不變, ,選項選項D D正確。正確。3.3.將一個質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細線吊起來將一個質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細線吊起來, ,在其附近在其附近放一條形磁鐵放一條形磁鐵, ,磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個平面內(nèi)磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個平面內(nèi), ,且且通過圓環(huán)中心通過圓環(huán)中心, ,如圖所示如圖所示, ,當圓環(huán)中通以順時針方向的當圓環(huán)中通以順時針方向的電流時電流時, ,從上往下看從上往下看( () )A.A.圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動, ,靠近磁鐵靠近磁鐵B.B.圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動, ,遠離磁鐵遠離磁鐵C.C.圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動, ,靠近磁鐵靠近磁鐵D.D.圓環(huán)逆時

30、針轉(zhuǎn)動圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動, ,遠離磁鐵遠離磁鐵【解析【解析】選選C C。將圓環(huán)大致分成左、右兩部分。將圓環(huán)大致分成左、右兩部分, ,右半部右半部分受力指向紙里分受力指向紙里, ,左半部分受力指向紙外左半部分受力指向紙外, ,故俯視圖中故俯視圖中, ,圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動; ;當圓環(huán)轉(zhuǎn)過當圓環(huán)轉(zhuǎn)過9090時時, ,圓環(huán)右邊相當于圓環(huán)右邊相當于條形磁鐵的條形磁鐵的S S極極, ,故圓環(huán)靠近磁鐵。綜上可知選項故圓環(huán)靠近磁鐵。綜上可知選項C C正確。正確?！炯庸逃柧殹炯庸逃柧殹咳鐖D所示如圖所示, ,固定不動的絕緣固定不動的絕緣直導線直導線mnmn和可以自由移動的矩形線框和可以自由移動的矩形線框ab

31、cdabcd位于同一平位于同一平面內(nèi)面內(nèi),mn,mn與與adad、bcbc邊平行且離邊平行且離adad邊較近。當導線邊較近。當導線mnmn中通中通以方向向上的電流以方向向上的電流, ,線框中通以順時針方向的電流時線框中通以順時針方向的電流時, ,線框的運動情況是線框的運動情況是( () )A.A.向左運動向左運動B.B.向右運動向右運動C.C.以以mnmn為軸轉(zhuǎn)動為軸轉(zhuǎn)動D.D.靜止不動靜止不動【解析【解析】選選B B。以。以mnmn為研究對象為研究對象, ,線框內(nèi)磁場方向垂直線框內(nèi)磁場方向垂直紙面向里紙面向里, ,由左手定則知導線由左手定則知導線mnmn受到向左的安培力受到向左的安培力, ,

32、由由牛頓第三定律可知線框受到向右的作用力牛頓第三定律可知線框受到向右的作用力, ,故線框向右故線框向右運動運動, ,選項選項B B正確。正確。考點考點3 3安培力作用下導體的平衡和加速問題安培力作用下導體的平衡和加速問題 【核心要素精講【核心要素精講】1.1.分析導體在磁場中平衡和加速問題的基本思路分析導體在磁場中平衡和加速問題的基本思路: :(1)(1)確定要研究的導體。確定要研究的導體。(2)(2)按照已知力按照已知力重力重力安培力安培力彈力彈力摩擦力的順序摩擦力的順序, ,對導體受力分析。對導體受力分析。(3)(3)分析導體的運動情況。分析導體的運動情況。(4)(4)根據(jù)平衡條件或牛頓第

33、二定律列式求解。根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列式求解。2.2.受力分析的注意事項受力分析的注意事項: :(1)(1)安培力的方向特點安培力的方向特點:FB,FI,:FB,FI,即即F F垂直于垂直于B B和和I I決定決定的平面。的平面。(2)(2)安培力的大小安培力的大小: :應用公式應用公式F=BILsinF=BILsin計算彎曲導線計算彎曲導線在勻強磁場中所受安培力的大小時在勻強磁場中所受安培力的大小時, ,有效長度有效長度L L等于曲等于曲線兩端點的直線長度。線兩端點的直線長度。(3)(3)視圖轉(zhuǎn)換視圖轉(zhuǎn)換: :對于安培力作用下的力學問題對于安培力作用下的力學問題, ,導體棒的導體棒的受

34、力往往分布在三維空間的不同方向上受力往往分布在三維空間的不同方向上, ,這時應利用俯這時應利用俯視圖、剖面圖或側(cè)視圖等視圖、剖面圖或側(cè)視圖等, ,變立體圖為二維平面圖。變立體圖為二維平面圖?！靖呖济}探究【高考命題探究】【典例【典例3 3】(2015(2015全國卷全國卷)如圖如圖, ,一長為一長為10cm10cm的金屬棒的金屬棒abab用兩個完全相同的彈簧水平用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強磁場中地懸掛在勻強磁場中, ,磁場的磁感應強度大小為磁場的磁感應強度大小為0.1T,0.1T,方向垂直于紙面向里方向垂直于紙面向里; ;彈簧上端固定彈簧上端固定, ,下端與金屬棒絕下端與金屬棒絕緣緣,

35、 ,金屬棒通過開關(guān)與一電動勢為金屬棒通過開關(guān)與一電動勢為12V12V的電池相連的電池相連, ,電路電路總電阻為總電阻為22。已知開關(guān)斷開時兩彈簧的伸長量均為。已知開關(guān)斷開時兩彈簧的伸長量均為0.5cm;0.5cm;閉合開關(guān)閉合開關(guān), ,系統(tǒng)重新平衡后系統(tǒng)重新平衡后, ,兩彈簧的伸長量與兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時相比均改變了開關(guān)斷開時相比均改變了0.3cm,0.3cm,重力加速度取重力加速度取10m/s10m/s2 2。判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向, ,并求出金屬并求出金屬棒的質(zhì)量。棒的質(zhì)量。 世紀金榜導學號世紀金榜導學號427222014272220

36、1【解析【解析】依題意依題意, ,開關(guān)閉合后開關(guān)閉合后, ,電流方向從電流方向從b b到到a,a,由左由左手定則可知手定則可知, ,金屬棒所受的安培力方向豎直向下。金屬棒所受的安培力方向豎直向下。開關(guān)斷開時開關(guān)斷開時, ,兩彈簧各自相對于其原長伸長為兩彈簧各自相對于其原長伸長為l1 1= =0.5cm0.5cm。由胡克定律和力的平衡條件得。由胡克定律和力的平衡條件得2k2kl1 1=mg=mg式中式中,m,m為金屬棒的質(zhì)量為金屬棒的質(zhì)量,k,k是彈簧的勁度系數(shù)是彈簧的勁度系數(shù),g,g是重力是重力加速度的大小。加速度的大小。開關(guān)閉合后開關(guān)閉合后, ,金屬棒所受安培力的大小為金屬棒所受安培力的大小

37、為F=IBLF=IBL式中式中,I,I是回路電流是回路電流,L,L是金屬棒的長度是金屬棒的長度, ,兩彈簧各自再伸兩彈簧各自再伸長了長了l2 2=0.3cm,=0.3cm,由胡克定律和力的平衡條件得由胡克定律和力的平衡條件得2k(2k(l1 1+l2 2)=mg+F)=mg+F由歐姆定律有由歐姆定律有E=IRE=IR式中式中,E,E是電池的電動勢是電池的電動勢,R,R是電路總電阻。是電路總電阻。聯(lián)立聯(lián)立式式, ,并代入題給數(shù)據(jù)得并代入題給數(shù)據(jù)得m=0.01kgm=0.01kg答案答案: :安培力的方向豎直向下安培力的方向豎直向下0.01kg0.01kg【遷移訓練【遷移訓練】遷移遷移1:1:計算

38、瞬時加速度計算瞬時加速度【典例【典例3 3】中中, ,閉合開關(guān)閉合開關(guān), ,系統(tǒng)重新平衡后系統(tǒng)重新平衡后, ,重新斷開開重新斷開開關(guān)的瞬間關(guān)的瞬間, ,金屬棒的加速度大小是多少金屬棒的加速度大小是多少? ?【解析【解析】由由2kx2kx1 1=mg=mg可得可得:k=10N/m:k=10N/m重新斷開開關(guān)的瞬間重新斷開開關(guān)的瞬間, ,根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律2kx2kx2 2-mg=ma-mg=ma可得可得:a=6m/s:a=6m/s2 2答案答案: :6m/s6m/s2 2遷移遷移2:2:磁場方向變化磁場方向變化【典例【典例3 3】中中, ,其他條件不變其他條件不變, ,磁場方向變?yōu)?/p>

39、豎直向下磁場方向變?yōu)樨Q直向下, ,閉合開關(guān)閉合開關(guān), ,系統(tǒng)平衡后系統(tǒng)平衡后, ,彈簧的形變量是多少彈簧的形變量是多少? ?【解析【解析】磁場方向變?yōu)樨Q直向下后磁場方向變?yōu)樨Q直向下后, ,根據(jù)左手定則可得根據(jù)左手定則可得: :金屬棒所受安培力垂直紙面向外金屬棒所受安培力垂直紙面向外, ,所以所以(2kx(2kx3 3) )2 2=(mg)=(mg)2 2+(BIL)+(BIL)2 2又因為又因為E=IR,E=IR,可得可得x x3 30.58cm0.58cm答案答案: :0.58cm0.58cm遷移遷移3:3:電路總電阻變化電路總電阻變化【典例【典例3 3】中中, ,其他條件不變其他條件不變,

40、 ,電路總電阻變?yōu)殡娐房傠娮枳優(yōu)?,4,閉合閉合開關(guān)開關(guān), ,系統(tǒng)平衡后系統(tǒng)平衡后, ,彈簧的形變量是多少彈簧的形變量是多少? ?【解析【解析】根據(jù)根據(jù)E=IR,E=IR,可得可得:I=3A:I=3A根據(jù)平衡條件根據(jù)平衡條件:2kx:2kx4 4=mg+BIL=mg+BIL可得可得x x4 4=0.65cm=0.65cm答案答案: :0.65cm0.65cm【加固訓練【加固訓練】( (多選多選) )如圖所示如圖所示, ,水平長直導水平長直導線線MNMN中通有中通有M M到到N N方向的恒定方向的恒定電流電流, ,用兩根輕質(zhì)絕緣細線將矩形線圈用兩根輕質(zhì)絕緣細線將矩形線圈abcdabcd懸掛在其正

41、懸掛在其正下方。開始時線圈內(nèi)不通電流下方。開始時線圈內(nèi)不通電流, ,兩根細線上的張力均為兩根細線上的張力均為F FT T, ,當線圈中通過的電流為當線圈中通過的電流為I I時時, ,兩根細線上的張力均減兩根細線上的張力均減小為小為F FT T。下列說法正確的是。下列說法正確的是( () )A.A.線圈中通過的電流方向為線圈中通過的電流方向為adcbaadcbaB.B.線圈中通過的電流方向為線圈中通過的電流方向為abcdaabcdaC.C.當線圈中的電流變?yōu)楫斁€圈中的電流變?yōu)?時時, ,兩細線內(nèi)的張力均兩細線內(nèi)的張力均為零為零D.D.當線圈中的電流變?yōu)楫斁€圈中的電流變?yōu)?時時, ,兩細線內(nèi)的張力

42、均兩細線內(nèi)的張力均為零為零TTTFIFFTTTFIFF【解析【解析】選選B B、C C。線圈內(nèi)不通電流時由平衡條件有。線圈內(nèi)不通電流時由平衡條件有mg=2Fmg=2FT T; ;設設abab和和cdcd處的磁感應強度分別為處的磁感應強度分別為B B1 1和和B B2 2, ,由題由題意及平衡條件知意及平衡條件知, ,當線圈中通過的電流為當線圈中通過的電流為I I時時,mg=(B,mg=(B1 1- -B B2 2)IL+2F)IL+2FT T,ab,ab所受安培力向上所受安培力向上, ,由左手定則可知由左手定則可知, ,電電流的方向為流的方向為abcdaabcda, ,選項選項A A錯誤錯誤,B,B正確正確; ;當兩根當兩根細線內(nèi)的張力為零時細線內(nèi)的張力為零時,mg=(B,mg=(B1 1-B-B2 2)IL,)IL,可得可得I=I= , ,選項選項C C正確正確,D,D錯誤。錯誤。TTTFIFF