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1、選考導(dǎo)航,第1講磁場的描述磁場對電流的作用,知識排查,磁場、磁感應(yīng)強度,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________的作用。 (2)方向：小磁針的______所受磁場力的方向。,N極,磁場力,2.磁感應(yīng)強度 (1)物理意義：描述磁場的______和______。 (2)大?。築 ______(通電導(dǎo)線垂直于磁場)。 (3)方向：小磁針靜止時______的指向。 (4)單位：特斯拉(T)。 3.勻強磁場 (1)定義：磁感應(yīng)強度的大小__________、方向__________的磁場稱為勻強磁場。 (2)磁感線的特點：疏密程度相同、方向相同的平行直線。,N極,
2、強弱,方向,處處相等,處處相同,1.磁感線及特點 (1)磁感線：在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟這點的____________的方向一致。 (2)特點 磁感線上某點的______方向就是該點的磁場方向。 磁感線的______定性地表示磁場的強弱。 磁感線是______曲線，沒有起點和終點。 磁感線是假想的曲線，客觀上________。,磁感線通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向,磁感應(yīng)強度,切線,疏密,閉合,不存在,2.電流的磁場,1.安培力的大小 (1)磁場和電流垂直時：F_____。 (2)磁場和電流平行時：F____。 2.安培力的方向左手定則判斷： (1)伸出左手，讓拇
3、指與其余四指______，并且都在同一個平面內(nèi)。 (2)讓磁感線從掌心進入，并使四指指向______方向。 (3) ______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、安培力的方向勻強磁場中的安培力,BIL,0,垂直,電流,拇指,圖1,小題速練,1.思考判斷 (1)小磁針N極所指的方向就是該處磁場的方向() (2)磁感線是真實存在的() (3)磁感線越密表示磁場越強() (4)將通電導(dǎo)線放入磁場中，若不受安培力，說明該處磁感應(yīng)強度為零() (5)磁場中某點磁感應(yīng)強度的方向，跟放在該點的試探電流元所受磁場力的方向一致() (6)安培力一定不做功() (7)奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流可以產(chǎn)
4、生磁場() 答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7),答案B,3.人教版選修31P94T1改編下面的幾個圖顯示了磁場對通電直導(dǎo)線的作用力，其中正確的是(),答案C,4.在磁感應(yīng)強度為B0、方向豎直向上的勻強磁場中，水平放置一根通電長直導(dǎo)線，電流的方向垂直于紙面向里。如圖2所示，a、b、c、d是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點，在這四點中(),A.c、d兩點的磁感應(yīng)強度大小相等 B.a、b兩點的磁感應(yīng)強度大小相等 C.c點的磁感應(yīng)強度的值最小 D.b點的磁感應(yīng)強度的值最大,圖2,解析通電直導(dǎo)線在c點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度方向與B0的方向相反，b、d兩點的電流磁場與B0垂直，a點電流磁場與B
5、0同向，由磁場的疊加知c點的合磁感應(yīng)強度最小。 答案C,安培定則的應(yīng)用,1.幾種常見的磁場,2.安培定則,(1)直線電流的磁場：右手握住通電導(dǎo)線，伸直的大拇指指向電流方向，那么彎曲的四指的方向就是導(dǎo)線周圍的磁感線環(huán)繞的方向。 (2)環(huán)形電流的磁場：用右手握住通電的環(huán)形導(dǎo)線(或通電螺線管)，彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，那么大拇指的指向就是環(huán)形導(dǎo)線軸心上(或通電螺線管內(nèi)部)的磁感線的方向。,3.電場線與磁感線的比較,【典例】如圖3所示，直導(dǎo)線AB、螺線管C、電磁鐵D三者相距較遠，它們的磁場互不影響，開關(guān)S閉合，則小磁針的北極N(黑色一端)指示磁場方向正確的是(),圖3 A.a、c B.b、c
6、C.c、d D.a、d,解析據(jù)安培定則判斷出：(1)AB直導(dǎo)線磁場在小磁針a所在位置垂直紙面向外，所以小磁針a的N極指向正確；(2)C左側(cè)為N極，內(nèi)部磁場向左，所以小磁針c的N極指向正確，小磁針b的N極指向不對；(3)D左為S極，右為N極，所以小磁針d的N極指向也不正確。 答案A,1.如圖4所示，豎直放置的長直導(dǎo)線通有恒定電流，側(cè)旁小磁針N極的最終指向應(yīng)為(),A.平行紙面向右 B.平行紙面向左 C.垂直紙面向里 D.垂直紙面向外 解析根據(jù)安培定則可知，導(dǎo)線右側(cè)的磁感線方向垂直紙面向外，故小磁針N極的最終指向應(yīng)為垂直紙面向外。 答案D,圖4,2.(201610月浙江選考)如圖5所示，把一根通電
7、的硬直導(dǎo)線ab，用輕繩懸掛在通電螺線管正上方，直導(dǎo)線中的電流方向由a向b.閉合開關(guān)S瞬間，導(dǎo)線a端所受安培力的方向是(),A.向上 B.向下 C.垂直紙面向外 D.垂直紙面向里,圖5,解析閉合開關(guān)S瞬間，由右手螺旋定則知螺線管右端為N極，左端為S極，螺線管產(chǎn)生的磁場方向在通電導(dǎo)線a端斜向左下方，由左手定則可知，導(dǎo)線a端所受安培力的方向垂直紙面向里，D正確。,答案D,1.磁感應(yīng)強度由磁場本身決定，與檢驗電流無關(guān)。 2.磁感應(yīng)強度是矢量，磁場疊加時合磁感應(yīng)強度等于各個磁感應(yīng)強度的矢量和，計算時與力的計算方法相同，利用平行四邊形定則或根據(jù)正交分解法進行合成與分解。 3.磁感應(yīng)強度的大小和方向處處相同
8、的磁場叫做勻強磁場。,磁感應(yīng)強度及磁場的疊加,【典例】(20174月浙江選考)如圖6所示，兩平行直導(dǎo)線cd和ef豎直放置，通以方向相反大小相等的電流，a、b兩點位于兩導(dǎo)線所在的平面內(nèi)，則(),A.b點的磁感應(yīng)強度為零 B.ef導(dǎo)線在a點產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里 C.cd導(dǎo)線受到的安培力方向向右 D.同時改變兩導(dǎo)線的電流方向、cd導(dǎo)線受到的安培力方向不變,圖6,解析根據(jù)右手螺旋定則可知，兩平行直導(dǎo)線通以電流后在b處的磁場方向均為垂直紙面向外，所以選項A錯誤；導(dǎo)線cd在a處的磁場垂直紙面向里，導(dǎo)線ef在a處的磁場垂直紙面向外，且導(dǎo)線cd在a處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大，所以選項B錯誤；根據(jù)安培定則和左手
9、定則可判斷，方向相反的兩個電流的安培力互相排斥，所以選項C錯誤；不管電流方向如何，只要電流方向相反，就互相排斥，選項D正確。 答案D,1.下列說法正確的是() A.電荷在某處不受電場力的作用，則該處電場強度可能不為零 B.一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力作用，則該處磁感應(yīng)強度一定為零 C.電場強度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.磁感應(yīng)強度表征磁場中某點磁場的強弱，是把一小段通電導(dǎo)線放在該點時受到的磁場力與該小段導(dǎo)線長度和電流乘積的比值,答案C,2.有兩根長直導(dǎo)線a、b互相平行放置，如圖7所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖。在圖中所示的平面內(nèi)，
10、O點為兩根導(dǎo)線連線的中點，M、N為兩根導(dǎo)線附近的兩點，它們在兩導(dǎo)線連線的中垂線上，且與O點的距離相等。若兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向相同的恒定電流I，則關(guān)于線段MN上各點的磁感應(yīng)強度的說法正確的是(),A.M點和N點的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相同 B.M點和N點的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反 C.在線段MN上各點的磁感應(yīng)強度都不可能為零 D.在線段MN上三點的磁感應(yīng)強度為零,圖7,解析根據(jù)安培定則和磁場疊加原理，M點和N點的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反，選項A錯誤，B正確；在線段MN上只有在O點處，a、b兩直導(dǎo)線電流形成的磁場的磁感應(yīng)強度等大反向，即只有O點處的磁感應(yīng)強度為零，選項C、D錯誤。
11、答案B,3.(2017全國卷，18)如圖8，在磁感應(yīng)強度大小為B0的勻強磁場中，兩長直導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)線距離均為l的a點處的磁感應(yīng)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(yīng)強度的大小為(),圖8,答案C,1.安培力的大小 (1)當B與I垂直時，F(xiàn)最大，F(xiàn)ILB，當B與I平行時，F(xiàn)最小，F(xiàn)0。 (2)公式FBIL中的L是指有效長度。當直導(dǎo)線與磁場垂直時，導(dǎo)線在磁場中的部分為有效長度；當彎曲導(dǎo)線與磁場垂直時，有效長度等于連接兩端點線段的長度(如圖9所示)，相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端。,圖
12、9,安培力及安培力作用下的導(dǎo)體運動情況的判斷,2.安培力作用下導(dǎo)體運動方向的判斷方法,【典例1】(2017上海單科)如圖10，一導(dǎo)體棒ab靜止在U形鐵芯的兩臂之間。電鍵閉合后導(dǎo)體棒受到的安培力方向(),圖10 A.向上 B.向下 C.向左 D.向右,解析根據(jù)圖中的電流方向，由安培定則知U形鐵芯下端為N極，上端為S極，ab中的電流方向由ab，由左手定則可知導(dǎo)體棒受到的安培力方向向右，選項D正確。,答案D,【典例2】如圖11所示，U形平行金屬導(dǎo)軌與水平面成37角，金屬桿ab橫跨放在導(dǎo)軌上，其有效長度為0.5 m，質(zhì)量為0.2 kg，與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為0.1?？臻g存在豎直向上的磁感應(yīng)強度為2 T
13、的勻強磁場。要使ab桿在導(dǎo)軌上保持靜止，則ab中的電流大小應(yīng)在什么范圍？(設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8),圖11,解析先畫出金屬桿受力的側(cè)面圖，由于安培力的大小與電流有關(guān)，因此改變電流的大小，可以改變安培力的大小，也可以使導(dǎo)線所受的摩擦力方向發(fā)生變化。 由平衡條件可知，當電流較小時，導(dǎo)線所受的摩擦力方向沿斜面向上，如圖甲所示。,甲乙,則mgsin (mgcos Fsin )Fcos ，,當電流較大時，導(dǎo)線所受的摩擦力方向沿斜面向下，如圖乙所示。則mgsin (mgcos Fsin )Fcos ，,所以1.21 AI1.84 A。 答
14、案1.21 AI1.84 A,,1.與安培力有關(guān)的力學(xué)問題與其他力學(xué)問題一樣，受力分析是關(guān)鍵。利用左手定則正確分析安培力的方向，用安培力公式正確求解其大小，根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程求解。,,2.將三維圖轉(zhuǎn)換為二維平面圖，即通過畫俯視圖、剖面圖、側(cè)視圖等，將立體圖轉(zhuǎn)換為平面受力圖。,1.(20159月浙江測試卷)如圖12所示是“探究影響通電導(dǎo)線受力的因素”的裝置圖。實驗時，先保持導(dǎo)線通電部分的長度不變，改變電流的大??；然后保持電流不變，改變導(dǎo)線通電部分的長度。對該實驗，下列說法正確的是(),圖12,A.當導(dǎo)線中的電流反向時，導(dǎo)線受到的安培力方向不變 B.保持電流不變，接通“1、4”時導(dǎo)線
15、受到的安培力是接通“2、3”時的3倍 C.保持電流不變，接通“1、4”時導(dǎo)線受到的安培力是接通“2、3”時的2倍 D.接通“1、4”，當電流增加為原來的2倍時，通電導(dǎo)線受到的安培力減半 解析接觸“1、4”時導(dǎo)線的長度是接觸“2、3”時長度的3倍，根據(jù)安培力公式FBIL知，導(dǎo)線所受安培力也是3倍關(guān)系。 答案B,2.(201811月浙江選考)電流天平是一種測量磁場力的裝置，如圖13所示。兩相距很近的通電平行線圈和，線圈固定，線圈置于天平托盤上。當兩線圈均無電流通過時，天平示數(shù)恰好為零。下列說法正確的是(),圖13 A.當天平示數(shù)為負時，兩線圈電流方向相同 B.當天平示數(shù)為正時，兩線圈電流方向相同,
16、C.線圈對線圈的作用力大于線圈對線圈的作用力 D.線圈對線圈的作用力與托盤對線圈的作用力是一對相互作用力 解析當線圈中通有同向電流時互相吸引，通有反向電流時互相排斥，故當天平示數(shù)為負數(shù)時，表示互相吸引，所以為同向電流，當天平示數(shù)為正時，表示相互排斥，為反向電流，選項A正確，B錯誤；根據(jù)作用力與反作用力可知線圈對線圈的作用力等于線圈對線圈的作用力，線圈對線圈的作用力與托盤對線圈的作用力都作用在線圈上，它們不是一對相互作用力，選項C、D錯誤。 答案A,3.(20164月浙江選考)法拉第電動機原理如圖14所示。條形磁鐵豎直固定在圓形水銀槽中心，N極向上。一根金屬桿斜插在水銀中，桿的上端與固定在水銀槽
17、圓心正上方的鉸鏈相連。電源負極與金屬桿上端相連，與電源正極連接的導(dǎo)線插入水銀中。從上往下看，金屬桿(),A.向左擺動 B.向右擺動 C.順時針轉(zhuǎn)動 D.逆時針轉(zhuǎn)動 解析閉合開關(guān)S，金屬桿中有向上的電流通過，金屬桿處在磁鐵的磁場中，受到安培力作用，根據(jù)左手定則得知，安培力方向與金屬桿垂直向里，使金屬桿以磁鐵棒為軸逆時針轉(zhuǎn)動。選項A、B、C錯誤，D正確。 答案D,圖14,磁場中的平衡問題,題源：人教版選修31P94T3如圖3.411所示為電流天平，可以用來測量勻強磁場的磁感應(yīng)強度。它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為n，線圈的水平邊長為l，處于勻強磁場內(nèi)，磁感應(yīng)強度B的方向與線圈平面垂直。當線圈中通過電流
18、I時，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達到平衡。然后使電流反向，大小不變。這時需要在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼，才能使兩臂再達到新的平衡。,圖3.411,(1)導(dǎo)出用n、m、l、I計算B的表達式； (2)當n9，l10.0 cm，I0.10 A，m8.78 g時，磁感應(yīng)強度是多少？,鏈接高考,(2015浙江理綜，24)小明同學(xué)設(shè)計了一個“電磁天平”，如圖15甲所示，等臂天平的左臂為掛盤，右臂掛有矩形線圈，兩臂平衡。線圈的水平邊長L0.1 m，豎直邊長H0.3 m，匝數(shù)為N1。線圈的下邊處于勻強磁場內(nèi)，磁感應(yīng)強度B01.0 T，方向垂直線圈平面向里。線圈中通有可在02.0 A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流I。掛盤放上待測物體后，調(diào)節(jié)線圈中電流使天平平衡，測出電流即可測得物體的質(zhì)量。(重力加速度取g10 m/s2),,,甲乙 圖15 (1)為使電磁天平的量程達到0.5 kg，線圈的匝數(shù)N1至少為多少？,解析(1)題中“電磁天平”中的線圈受到安培力 FN1B0IL 由天平平衡可知mgN1B0IL 代入數(shù)據(jù)解得N125匝,線圈受到的安培力FN2B0IL,答案(1)25匝(2)0.1 T/s,
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