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1、第九章磁場-2-3-第1節(jié)磁場的描述 磁場對電流的作用-5-知識梳理考點自診一、磁場、磁感應強度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 磁場力的作用。(2)方向:小磁針的 N極所受磁場力的方向。2.磁感應強度(1)物理意義:描述磁場的 強弱和 方向。(2)大小:B= (通電導線垂直于磁場)。(3)方向:小磁針靜止時 N極的指向。(4)單位:特斯拉(T)。-6-知識梳理考點自診二、磁感線幾種常見的磁場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磁感應強度的方向一致。2.幾種常見的磁場(1)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(如圖所示)-7-知識梳理考點自診(
2、2)電流的磁場-8-知識梳理考點自診-9-知識梳理考點自診(3)勻強磁場在磁場的某些區(qū)域內,磁感線為 同向等密的平行線,如圖所示。-10-知識梳理考點自診(4)地磁場地磁場的N極在地理 南極附近,S極在地理 北極附近,磁感線分布如圖所示。在赤道上,距離地球表面高度相等的各點,磁感應強度 相同,方向水平 向北。-11-知識梳理考點自診三、安培力的方向和大小1.安培力的方向(1)左手定則:伸開左手,使大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一個平面內,把手放入磁場中讓磁感線垂直穿入手心,并使伸開的 四指指向電流的方向,那么, 大拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。(2)兩平行的通電直導
3、線間的安培力:同向電流互相 吸引,反向電流互相 排斥。2.安培力的大小當磁感應強度B的方向與導線方向成角時,F=BIlsin,這是一般情況下的安培力的表達式,以下是兩種特殊情況:(1)當磁場與電流 垂直時,安培力最大,Fmax=BIl。(2)當磁場與電流 平行時,安培力等于零。-12-知識梳理考點自診1.(多選)下列所示各圖中,小磁針的指向正確的是() 答案解析解析關閉小磁針靜止時的N極指向為該處磁場方向,由安培定則可知A中螺線管內的磁場方向向左,選項A正確;B中赤道處的磁場方向由南向北,選項B正確;C中小磁針所在處的磁場方向向下,選項C錯誤;D中蹄形磁鐵間的磁場向右,選項D正確。 答案解析關
4、閉ABD-13-知識梳理考點自診2.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 答案解析解析關閉 答案解析關閉-14-知識梳理考點自診3.(多選)關于磁場和磁感線的描述,下列說法正確的是 ()A.磁極與磁極之間、磁極與電流之間都可以通過磁場發(fā)生相互作用B.磁感線可以形象地描述磁場的強弱
5、和方向,它每一點的切線方向都和小磁針在該點靜止時北極所指的方向一致C.磁感線總是從磁鐵的N極出發(fā),到S極終止D.磁感線可以用細鐵屑來顯示,因而是真實存在的 答案解析解析關閉磁感線是閉合的曲線,C錯誤;磁感線是為了描述磁場的強弱而假設存在的,D錯誤。 答案解析關閉AB-15-知識梳理考點自診4.(多選)指南針是我國古代四大發(fā)明之一。關于指南針,下列說法正確的是()A.指南針可以僅具有一個磁極B.指南針能夠指向南北,說明地球具有磁場C.指南針的指向會受到附近鐵塊的干擾D.在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導線,導線通電時指南針不偏轉 答案解析解析關閉指南針有N、S兩個磁極,受到地磁場的作用靜止時
6、S極指向南方,選項A錯誤,選項B正確;指南針有磁性,可以與鐵塊相互吸引,選項C正確;由奧斯特實驗可知,小磁針在通電導線放置位置合適的情況下,會發(fā)生偏轉,選項D錯誤。 答案解析關閉BC-16-知識梳理考點自診5.(2017福建泉州質檢)把一根長直導線平行地放在如圖所示磁針的正上方附近,當導線中有電流通過時,磁針會發(fā)生偏轉。下列說法正確的是 ()A.首先觀察到這個實驗現象的物理學家是法拉第B.導線若東西放置,通電后磁針最容易發(fā)生偏轉C.導線通以圖示方向強電流,磁針N極轉向紙面內D.該實驗說明變化的磁場在導線中產生電流 答案解析解析關閉該實驗是奧斯特首先觀察到的,選項A錯誤;導線南北放置,電流產生的
7、磁場呈東西方向,磁針最容易發(fā)生偏轉,選項B錯誤;導線通以圖示方向電流,導線下方的磁場垂直紙面向里,因而磁針N極轉向紙面內,選項C正確;本實驗說明電流能產生磁場,選項D錯誤。 答案解析關閉C-17-知識梳理考點自診6.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?答案解析解析關閉 答案解析關閉-18-命題點一命題點二命題點三命題點四安培定則的應用和磁場的疊加安培定則的應用和磁場的疊加1.安培定則的應用在運用
8、安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時應分清“因”和“果”。2.磁場的疊加(1)磁感應強度是矢量,計算時與力的計算方法相同,遵守平行四邊形定則,可以用正交分解法進行合成與分解。(2)兩個電流附近的磁場的磁感應強度是由兩個電流分別獨立存在時產生的磁場在該處的磁感應強度疊加而成的。-19-命題點一命題點二命題點三命題點四例1(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()
9、C-20-命題點一命題點二命題點三命題點四解析:設導線P和Q在a點處產生磁場的磁感應強度B1、B2的大小為B,如圖甲所示,兩磁感應強度的夾角為60,可知合磁感應強度大水平向左;P中的電流反向后,導線P和Q在a點處產生磁場的磁感應強度B1、B2如圖乙所示,各自大小仍為B,夾角為120,則其合磁感應強度大小仍為B,方向豎直向上,與原勻強磁場B0合成后,總的磁感-21-命題點一命題點二命題點三命題點四磁場的矢量性及合成1.根據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
10、存在時在該點磁感應強度的矢量和。-22-命題點一命題點二命題點三命題點四即學即練即學即練1.(多選)(2017全國卷)如圖,三根相互平行的固定長直導線l1、l2和l3兩兩等距,均通有電流I,l1中電流方向與l2中的相同,與l3中的相反,下列說法正確的是()A.l1所受磁場作用力的方向與l2、l3所在平面垂直B.l3所受磁場作用力的方向與l1、l2所在平面垂直 答案解析解析關閉 答案解析關閉-23-命題點一命題點二命題點三命題點四2.(2017安徽江淮十校聯考)如圖所示,正方形ABCD的四個頂點分別有垂直于紙面的長直導線,A、B、C、D四處的導線中分別通有I、2I、3I、4I的電流,方向如圖所示
11、。已知通電長直導線周圍某點的磁感應強度B與導線中的電流I成正比、與該點到導線的距離r成反比,即B=k ,若只有A、C兩處的導線中通有電流時,正方形的中心O點處的磁感應強度大小為B0。若四處導線中都通以電流時,則O點處的磁感應強度大小為() 答案解析解析關閉 答案解析關閉-24-命題點一命題點二命題點三命題點四安培力的分析與計算安培力的分析與計算1.安培力公式F=BIl,應用時要注意:(1)B與I垂直。(2)B與I平行時,F=0。(3)l是有效長度。彎曲導線的有效長度l,等于連接兩端點線段的長度(如圖所示);相應的電流沿l由始端流向末端。2.方向:根據左手定則判斷。-25-命題點一命題點二命題點
12、三命題點四例2(2016全國卷)某同學用圖中所給器材進行與安培力有關的實驗。兩根金屬導軌ab和a1b1固定在同一水平面內且相互平行,足夠大的電磁鐵(未畫出)的N極位于兩導軌的正上方,S極位于兩導軌的正下方,一金屬棒置于導軌上且與兩導軌垂直。-26-命題點一命題點二命題點三命題點四(1)在圖中畫出連線,完成實驗電路。要求滑動變阻器以限流方式接入電路,且在開關閉合后,金屬棒沿箭頭所示的方向移動。(2)為使金屬棒在離開導軌時具有更大的速度,有人提出以下建議:A.適當增加兩導軌間的距離B.換一根更長的金屬棒C.適當增大金屬棒中的電流其中正確的是(填入正確選項前的標號)。答案:(1)連線如圖所示。(2)
13、AC-27-命題點一命題點二命題點三命題點四解析:(1)據題干要求由左手定則知,棒中電流由a流向a1,連線如答案圖。若使棒獲得更大速度,可增加導軌間距l(xiāng),或適當增大棒中的電流,故A、C正確。若只換一根更長的金屬棒,導軌間距不變,安培力不變,但Ff與m均增大,故v減小,所以B錯誤。-28-命題點一命題點二命題點三命題點四即學即練即學即練3.(多選)(2017全國卷)某同學自制的簡易電動機示意圖如圖所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成,漆包線的兩端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出,并作為線圈的轉軸。將線圈架在兩個金屬支架之間,線圈平面位于豎直面內,永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線
14、圈能連續(xù)轉動起來,該同學應將()-29-命題點一命題點二命題點三命題點四A.左、右轉軸下側的絕緣漆都刮掉B.左、右轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉C.左轉軸上側的絕緣漆刮掉,右轉軸下側的絕緣漆刮掉D.左轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉,右轉軸下側的絕緣漆刮掉 答案解析解析關閉由于矩形線圈是由一根漆包線繞制而成,電流在環(huán)形線圈中通過,把左、右轉軸下側的絕緣漆都刮掉或者把左轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉、右轉軸下側的絕緣漆刮掉,這樣在半個周期內受到安培力作用而轉動,在另半個周期內靠慣性轉動,故選項A、選項D做法可行;把左、右轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉,這樣在半個周期內安培力是動力,另半個周期內安培力是阻力,阻礙線
15、圈的轉動,故選項B做法不可行;把左轉軸上側的絕緣漆刮掉,右轉軸下側的絕緣漆刮掉,線圈中沒有電流,線圈不受安培力作用,不能轉動,故選項C做法不可行。 答案解析關閉AD-30-命題點一命題點二命題點三命題點四4.(2017河北唐山模擬)將長為l的導線彎成六分之一圓弧,固定于垂直紙面向外、大小為B的勻強磁場中,兩端點A、C連線豎直,如圖所示。若給導線通以由A到C、大小為I的恒定電流,則導線所受安培力的大小和方向是()A.IlB,水平向左B.IlB,水平向右 答案解析解析關閉 答案解析關閉-31-命題點一命題點二命題點三命題點四安培力作用下導體的平衡及運動安培力作用下導體的平衡及運動這類題目的難點是題
16、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化成平面圖,通過受力分析建立各力的平衡關系,如圖所示。-32-命題點一命題點二命題點三命題點四例3(2017河南平頂山期末)如圖所示,兩平行光滑金屬導軌MN、PQ間距為l,與電動勢為E、內阻不計的電源相連,質量為m、電阻為R的金屬棒ab垂直于導軌放置構成閉合回路,回路平面與水平面的夾角為,回路其余電阻不計。為使ab棒靜止,需在空間施加一勻強磁場,其磁感應強度的最小值及方向分別為() 答案解析解析關閉 答案解析關閉-33-命題點一命題點二命題點三命題點四1.求解安培力作用下導體棒問題的基本思路 2.求解關鍵(1)電磁問題力學化。(2)
17、立體圖形平面化。-34-命題點一命題點二命題點三命題點四即學即練即學即練5.(2017陜西渭南質量檢測)如圖所示,電源電動勢為3V,內阻不計,兩個不計電阻的金屬圓環(huán)表面光滑,豎直懸掛在等長的細線上,金屬環(huán)面平行,相距1m,兩環(huán)分別與電源正負極相連?，F將一質量為0.06kg、電阻為1.5的導體棒輕放在環(huán)上,導體棒與環(huán)有良好電接觸。兩環(huán)之間有方向豎直向上、磁感應強度為0.4T的勻強磁場。當開關閉合后,導體棒上滑到某位置靜止不動,試求在此位置上棒對每一個環(huán)的壓力為多少?若已知環(huán)半徑為0.5m,此位置與環(huán)底的高度差是多少?-35-命題點一命題點二命題點三命題點四答案:0.5N0.2m-36-命題點一命
18、題點二命題點三命題點四安培力作用下導體運動情況的五種判斷方法安培力作用下導體運動情況的五種判斷方法五種判定方法-37-命題點一命題點二命題點三命題點四例4一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由a到b的電流,則關于導線ab受磁場力后的運動情況,下列說法正確的是()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D-38-命題點一命題點二命題點三命題點四解析:方法一:電流元法由安培定則可判定通電螺線管產生的磁場方向,導線等效為Oa、Ob兩電流元,由左
19、手定則可判定兩電流元所受安培力的方向如圖所示,所以從上向下看導線逆時針轉動,當轉過90時再用左手定則可判定導線所受磁場力向下,即導線在逆時針轉動的同時還要靠近螺線管,選項D正確。-39-命題點一命題點二命題點三命題點四方法二:結論法結論1:兩電流相互平行時無轉動趨勢,電流方向相同時相互吸引,電流方向相反時相互排斥。結論2:兩電流不平行時,將發(fā)生轉動,有轉到兩電流相互平行且方向相同的趨勢。通電螺線管上部離導線近,所以只考慮這部分電流與導線的作用,此時螺線管相當于垂直紙面向里的直導線,由結論2可知導線ab受磁場力后(從上向下看)逆時針轉動并靠近螺線管,選項D正確。-40-命題點一命題點二命題點三命
20、題點四思維點撥直導線所在位置的磁場方向:左半部分磁場方向斜向上;右半部分磁場方向斜向下。判定通電導體在安培力作用下的運動或運動趨勢的常規(guī)思路-41-命題點一命題點二命題點三命題點四即學即練即學即練6.(2017江西上饒一模)如圖所示,在固定位置的條形磁鐵S極附近懸掛一個金屬線圈,線圈與水平磁鐵位于同一豎直平面內,當在線圈中通入沿圖示方向流動的電流時,將會看到()A.線圈向左平移B.線圈向右平移C.從上往下看,線圈順時針轉動,同時靠近磁鐵D.從上往下看,線圈逆時針轉動,同時靠近磁鐵 答案解析解析關閉把通電線圈等效成條形磁鐵,等效磁鐵的N極垂直于紙面向外,根據同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引可知
21、:從上往下看,線圈順時針轉動,同時靠近磁鐵,C正確。 答案解析關閉C-42-命題點一命題點二命題點三命題點四7.(2017浙江杭州五校聯考)如圖所示,兩個完全相同且相互絕緣、正交的金屬環(huán)A、B,可沿軸線OO自由轉動,現通以圖示方向電流,沿OO看去會發(fā)現()A.A環(huán)、B環(huán)均不轉動B.A環(huán)將逆時針轉動,B環(huán)也逆時針轉動,兩環(huán)相對不動C.A環(huán)將順時針轉動,B環(huán)也順時針轉動,兩環(huán)相對不動D.A環(huán)將順時針轉動,B環(huán)將逆時針轉動,兩者吸引靠攏至重合為止 答案解析解析關閉由安培定則可得,A環(huán)產生的磁場方向向下,B環(huán)產生的磁場方向向左,兩磁場相互作用后有磁場的方向趨向一致的趨勢,所以A環(huán)順時針轉動,B環(huán)逆時針轉動,二者相互靠攏,直至重合,選項D正確。 答案解析關閉D
物理第九章 磁場 第1節(jié) 磁場的描述 磁場對電流的作用 新人教版
