江苏专用届高三物理一轮复习必考部分第8章磁场第1节磁场的描述磁吃电流的作用教师用书.docx

1、江苏专用届高三物理一轮复习必考部分第8章磁场第1节磁场的描述磁吃电流的作用教师用书第1节磁场的描述磁场对电流的作用节次考纲命题规律第1节磁场的描述磁场对电流的作用磁场、磁感应强度、磁感线、磁通量从近几年高考试题来看，高考对本章内容的考查，重点考查安培力、洛伦兹力以及带电粒子在磁场(或复合场)中的运动问题主要有以下特点：1.对安培力、洛伦兹力的考查多以选择题或计算题的形式出现；2.对带电粒子的运动问题多以综合计算题的形式出现，一般综合考查受力分析、动力学关系、功能关系、圆周运动、平抛运动等知识，难度较大，分值较高3.应当关注以生产、科技中带电粒子运动问题为命题的背景，掌握由受力推知运动或由运动分

2、析受力的模型.通电直导线和通电线圈周围磁场的方向安培力第2节磁场对运动电荷的作用带电粒子在匀强磁场中的运动洛伦兹力第3节带电粒子在复合场中的运动质谱仪和回旋加速器的工作原理第1节磁场的描述磁场对电流的作用知识点1磁场、磁感线、磁感应强度1磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用(2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向2磁感线在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁感应强度的方向一致3磁体的磁场和地磁场图8114磁感应强度(1)物理意义：描述磁场强弱和方向(2)大小：B(通电导线垂直于磁场)(3)方向：小磁针静止时N极的指向5磁通量匀强磁场中磁感应

3、强度B和磁场方向垂直的平面面积S的乘积，即BS.知识点2电流的磁场1奥斯特实验奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系2安培定则(1)通电直导线：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向(2)通电螺线管：让右手弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，大拇指所指的方向就是环形电流中轴线上的磁感线的方向或螺线管内部磁感线的方向图812知识点3安培力的方向和大小1安培力的方向(1)左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向

4、，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向(2)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相吸引，反向电流互相排斥2安培力的大小当磁感应强度B的方向与导线方向成角时，FBILsin ，这是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况：(1)当磁场与电流垂直时，安培力最大，FmaxBIL.(2)当磁场与电流平行时，安培力等于零1正误判断(1)磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致()(2)垂直磁场放置的线圈面积减小时，穿过线圈的磁通量可能增大()(3)磁感线是真实存在的()(4)在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强()(5)将通电导线放入磁场中，若

5、不受安培力，说明该处磁感应强度为零()(6)安培力可能做正功，也可能做负功()2(电流磁场及磁场性质的理解)(多选)下列各选项中，小磁针的指向正确的是() 【导学号：96622141】【答案】ABD3.(磁感应强度的理解)(多选)下列说法中正确的是()A电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零B一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零C表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值D表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值【答案】AC4(对安培力的理解)(2014全国

6、卷)关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()【导学号：96622142】A安培力的方向可以不垂直于直导线B安培力的方向总是垂直于磁场的方向C安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半【答案】B5(对地磁场的理解)(2016北京高考)中国宋代科学家沈括在梦溪笔谈中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图813.结合上述材料，下列说法不正确的是() 图813A地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C地球

7、表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用【答案】C核心精讲1安培定则的“因”和“果”原因(电流方向)结果(磁场方向)直线电流的磁场大拇指四指环形电流及通电螺线管的磁场四指大拇指2.磁场的叠加(1)磁感应强度为矢量，合成与分解遵循平行四边形定则(2)两个电流附近的磁场某处的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的题组通关1(2016上海高考)如图814，一束电子沿z轴正向流动，则在图中y轴上A点的磁场方向是()【导学号：96622143】图8-1-4Ax方向 Bx方向Cy方向 Dy方向A据题意，电子流沿z轴正向流动，

8、电流方向沿z轴负向，由安培定则可以判断电流激发的磁场是以z轴为中心沿顺时针方向(沿z轴负方向看)，通过y轴A点时方向向外，即沿x轴正向，则选项A正确2如图815所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，MOP60，在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为B1.若将M处长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小为B2，那么B2与B1之比为()图815A.1 B.2C11 D12B如图所示，当通有电流的长直导线在M、N两处时，根据安培定则，可知：二者在圆心O处产生的磁感应强度都为；当将M处长直导线移至P处时

9、，两直导线在圆心O处产生的磁感应强度也为，做平行四边形，由图中的几何关系，可得cos 30，故选项B正确名师微博求解有关磁感应强度的三个关键1磁感应强度由磁场本身决定2合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和(满足平行四边形定则)3牢记判断电流的磁场的方法安培定则，并能熟练应用，建立磁场的立体分布模型(记住5种常见磁场的立体分布图)核心精讲1判定导体运动情况的基本思路判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场磁感线分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向2五种常用判定方法电流元法分割为电流元安培力方向整段导体所

10、受合力方向运动方向特殊位置法在特殊位置安培力方向运动方向等效法环形电流 小磁针条形磁铁 通电螺线管 多个环形电流结论法同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向师生共研一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图816所示当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈L1将()图816A不动B顺时针转动C逆时针

11、转动D在纸面内平动B方法一：(电流元分析法)把线圈L1沿水平转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数段直线电流元，电流元处在L2产生的磁场中，根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上，由左手定则可得，上半部分电流元所受安培力均指向纸外，下半部分电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈L1将顺时针转动方法二：(等效分析法)把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I2的中心，小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向，由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而L1等效成小磁针后，转动前，N极指向纸内，因此小磁针的N极应由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈L1将

12、顺时针转动方法三(结论法)环形电流I1、I2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得，从左向右看，线圈L1将顺时针转动题组通关3将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一块条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图817所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看() 【导学号：96622144】图817A圆环顺时针转动，靠近磁铁B圆环顺时针转动，远离磁铁C圆环逆时针转动，靠近磁铁D圆环逆时针转动，远离磁铁C该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针，N极在内，S极在外，根据同极相互排斥，异极相互吸引，可得C项正确4如图818所示，把一重力不

13、计的通电导线水平放置在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向的电流时，导线的运动情况是(从上往下看)()图818A顺时针方向转动，同时下降B顺时针方向转动，同时上升C逆时针方向转动，同时下降D逆时针方向转动，同时上升A如图甲所示，把直线电流等效为无数小段，中间的点为O点，选择在O点左侧S极右上方的一小段为研究对象，该处的磁场方向指向左下方，由左手定则判断，该小段受到的安培力的方向垂直纸面向里，在O点左侧的各段电流元都受到垂直纸面向里的安培力，同理判断出O点右侧的电流受到垂直纸面向外的安培力因此，从上向下看，导线沿顺时针方向转动甲乙分析导线转过90时的情形如图乙所示，导线中的

14、电流向外，由左手定则可知，导线受到向下的安培力由以上分析可知，导线在顺时针转动的同时向下运动选项A正确.核心精讲1安培力的大小安培力常用公式FBIL，要求两两垂直，应用时要满足：(1)B与L垂直；(2)L是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度如弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度(如图819所示)，相应的电流方向沿L由始端流向末端因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，所以闭合线圈通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和为零图8192通电导线在磁场中的平衡和加速问题的分析思路(1)选定研究对象；(2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意

15、F安B、F安I；(3)列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解3安培力做功的特点和实质(1)安培力做功与路径有关，不像重力、电场力做功与路径无关(2)安培力做功的实质是能量转化安培力做正功时将电源的能量转化为导线的动能或其他形式的能安培力做负功时将其他形式的能转化为电能后储存起来或转化为其他形式的能师生共研(2015全国卷)如图8110所示，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 .已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5 c

16、m；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm.重力加速度大小取10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量图8110【规范解答】依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了l10.5 cm.由胡克定律和力的平衡条件得2kl1mg 式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为FIBL 式中，I是回路电流，L是金属棒的长度两弹簧各自再伸长了l20.3 cm，由胡克定律和力的平衡条件得2k(l1l2)m

17、gF 由欧姆定律有EIR 式中，E是电池的电动势，R是电路总电阻联立式，并代入题给数据得m0.01 kg.【答案】安培力的方向竖直向下，金属棒的质量为0.01 kg题组通关5(多选)如图8111所示，水平长直导线MN中通以M到N方向的恒定电流，用两根轻质绝缘细线将矩形线圈abcd悬挂在其正下方开始时线圈内不通电流，两细线内的张力均为T，当线圈中通过的电流为I时，两细线内的张力均减小为T.下列说法正确的是()图8111A线圈中通过的电流方向为adcbaB线圈中通过的电流方向为abcdaC当线圈中电流变为I时，两细线内的张力均为零D当线圈中电流变为I时，两细线内的张力均为零BC线圈不通电流时，由力

18、的平衡有2Tmg，当通过的电流为I时，张力减小为T，由安培定则知通电导线MN在ab处产生的磁场比dc处强，则可判知ab必受向上的安培力，且大于cd所受向下的安培力，再结合左手定则判断电流顺时针流动，所以A错误、B正确；当两细线内张力均为T时，BabILBcdIL2Tmg，当两细线内的张力均为零时，BabILBcdILmg，且又知2Tmg，联立以上方程得II，故C项正确，D项错误6(多选)(2014浙江高考)如图8112甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒从t0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为Im，图甲中I所示方向为电流正方向则金属棒() 【导学号：96622145】甲乙图8112A一直向右移动B速度随时间周期性变化C受到的安培力随时间周期性变化D受到的安培力在一个周期内做正功ABC根据左手定则知金属棒在0内所受安培力向右，大小恒定，故金属棒向右做匀加速运动，在T内金属棒所受安培力与前半个周期大小相等，方向相反，金属棒向右做匀减速运动，一个周期结束时金属棒速度恰好为零，以后始终向右重复上述运动，选项A、B、C正确；在0时间内，安培力方向与运动方向相同，安培力做正功，在T时间内，安培力方向与运动方向相反，安培力做负功，在一个周期内，安培力所做总功为零，选项D错误