2021高考物理一輪復(fù)習(xí) 第9章 磁場 第1講 磁場及磁場對(duì)電流的作用教案

1、2021高考物理一輪復(fù)習(xí) 第9章 磁場 第1講 磁場及磁場對(duì)電流的作用教案2021高考物理一輪復(fù)習(xí) 第9章 磁場 第1講 磁場及磁場對(duì)電流的作用教案年級(jí)：姓名：16第1講磁場及磁場對(duì)電流的作用磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線1磁場(1)基本性質(zhì)：磁場對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)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(yīng)強(qiáng)度3磁感線及特點(diǎn)(1)磁感線：在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致。(2)特點(diǎn)：磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場方向。磁感線的疏密定性地表示磁場的強(qiáng)弱。磁感線是閉合曲線，沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)。同一磁場的磁感線閉合、不中斷

2、、不相切、不相交。磁感線是假想的曲線，客觀上不存在。(3)幾種常見的磁場安培定則1通電直導(dǎo)線：右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向。2環(huán)形電流(或通電螺線管)：讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流(或通電螺線管中電流)的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線(或通電螺線管)軸線上磁感線的方向。如圖，分別表示通電直導(dǎo)線、環(huán)形電流、通電螺線管周圍的磁場，表示電流的方向，表示磁場的方向。安培力的大小與方向1安培力的方向：左手定則(1)伸出左手，讓拇指與其余四指垂直，并且都在同一個(gè)平面內(nèi)。(2)讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流方向。(3)拇指所指的

3、方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。2安培力的大小：fbilsin (為磁場方向與電流方向的夾角)(1)當(dāng)磁場與電流垂直時(shí)，fbil。(2)當(dāng)磁場與電流平行時(shí)，f0。1.(教科版選修31p83t3)(多選)如圖為通電螺線管。a為螺線管外一點(diǎn)，b、c兩點(diǎn)在螺線管的垂直平分線上，則下列說法正確的是()a磁感線最密處為a處，最疏處為b處b磁感線最密處為b處，最疏處為c處c小磁針在b處和a處n極都指向左方d小磁針在b處和c處n極都指向右方bc根據(jù)安培定則可知，a、b兩處磁場方向向左，c處磁場方向向右；根據(jù)通電螺線管周圍的磁感線分布情況可知，b處磁感線最密，c處磁感線最疏。2(粵教版選修31p84

4、t1)把一小段通電直導(dǎo)線放入磁場中，導(dǎo)線受到安培力的作用。關(guān)于安培力的方向，下列說法中正確的是 ()a安培力的方向一定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向相同b安培力的方向一定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直，但不一定跟電流方向垂直 c安培力的方向一定跟電流方向垂直，但不一定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直d安培力的方向一定跟電流方向垂直，也一定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直d根據(jù)左手定則可知，安培力的方向一定跟電流方向垂直，也一定跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，故d正確。3下面的幾個(gè)圖顯示了磁場對(duì)通電直導(dǎo)線的作用力，其中正確的是()c對(duì)通電導(dǎo)體用左手定則判斷可知c選項(xiàng)正確。4(2020遼寧沈陽聯(lián)考)(多選)下列各圖中，已標(biāo)出電流i、磁感應(yīng)強(qiáng)度b的方向

5、，其中符合安培定則的是()ab本題考查安培定則的應(yīng)用。圖a為環(huán)形電流的磁場，符合安培定則；圖b是直線電流的磁場，符合安培定則；圖c是直線電流的磁場，不符合安培定則；圖d是通過螺線管的磁場，不符合安培定則。 考點(diǎn)一安培定則的應(yīng)用和磁場的疊加1安培定則的應(yīng)用在運(yùn)用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”。因果磁場原因(電流方向)結(jié)果(磁場方向)直線電流的磁場大拇指四指環(huán)形電流的磁場四指大拇指2.磁場的疊加(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，計(jì)算時(shí)與力的計(jì)算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進(jìn)行合成與分解。(2)兩個(gè)電流附近的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度是由兩個(gè)電流分別獨(dú)立存在時(shí)產(chǎn)生的磁場在該處的磁

6、感應(yīng)強(qiáng)度疊加而成的。磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度b，下列說法中正確的是 ()a磁場中某點(diǎn)b的大小，跟放在該點(diǎn)的試探電流元的情況有關(guān)b磁場中某點(diǎn)b的方向，跟放在該點(diǎn)的試探電流元受到磁場力的方向一致c若在磁場中某點(diǎn)的試探電流元不受磁場力作用，該點(diǎn)b為零d長度為l、電流為i的導(dǎo)線在磁場中受力為f，則磁感應(yīng)強(qiáng)度b大于或等于d磁感應(yīng)強(qiáng)度b是由磁場本身決定的，與試探電流元的情況無關(guān)，a錯(cuò)誤；b的方向與電流元受力方向垂直，b錯(cuò)誤；電流元受力還與電流和磁場方向的夾角有關(guān)，當(dāng)兩者平行時(shí)，電流元不受力，c錯(cuò)誤；當(dāng)電流方向與磁場方向垂直時(shí)，b，當(dāng)成一定夾角時(shí)，b，故b大于或等于，d正確。電流的磁場及安培定則如圖所

7、示，直導(dǎo)線ab、螺線管e、電磁鐵d三者相距較遠(yuǎn)，其磁場互不影響，當(dāng)開關(guān)s閉合后，則小磁針北極n(黑色一端)指示磁場方向正確的是()aa b.bcc d.dc根據(jù)安培定則可判斷出電流的磁場方向，再根據(jù)小磁針靜止時(shí)n極的指向?yàn)榇艌龅姆较蚩芍猚正確。磁場的疊加(2018全國卷20)(多選)如圖，紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長直絕緣導(dǎo)線l1、l2，l1中的電流方向向左，l2中的電流方向向上；l1的正上方有a、b兩點(diǎn)，它們相對(duì)于l2對(duì)稱。整個(gè)系統(tǒng)處于勻強(qiáng)外磁場中，外磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0，方向垂直于紙面向外。已知a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為b0和b0，方向也垂直于紙面向外。則()a流經(jīng)l1的電流在b點(diǎn)

8、產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0b流經(jīng)l1的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0c流經(jīng)l2的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0d流經(jīng)l2的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0ac設(shè)導(dǎo)線l1在a、b兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b1，導(dǎo)線l2在a、b兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b2，以垂直于紙面向外為正方向，在a點(diǎn)有b0b1b2b0，在b點(diǎn)有b0b1b2b0，解得b1b0，b2b0，故選項(xiàng)a、c正確。1(多選)下列說法中正確的是 ()a電荷在某處不受電場力的作用，則該處電場強(qiáng)度為零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(qiáng)度一定為零c電場中某點(diǎn)電場的強(qiáng)弱，用一個(gè)試探電荷放在該點(diǎn)時(shí)受到的電場力與試

9、探電荷本身電荷量的比值表征d磁場中某點(diǎn)磁場的強(qiáng)弱，用一小段通電導(dǎo)線放在該點(diǎn)時(shí)受到的磁場力與該小段導(dǎo)線長度和電流乘積的比值表征ac電場和磁場有一個(gè)明顯的區(qū)別是電場對(duì)放入其中的電荷有力的作用，而磁場對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用的條件是磁場方向不能和電流方向平行，因此a正確，b錯(cuò)誤；同理，根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式e可知c正確；同樣用比值定義法定義的磁感應(yīng)強(qiáng)度則應(yīng)有明確的說明，即b中i和b必須垂直，故d錯(cuò)誤。2(2017全國卷18)如圖，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0的勻強(qiáng)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(shí)，紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為l的a點(diǎn)處的磁感應(yīng)

10、強(qiáng)度為零。如果讓p中的電流反向、其他條件不變，則a點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為()a0b.b0c.b0 d.2b0c兩長直導(dǎo)線p和q在a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等，設(shè)為b，方向如圖甲所示，此時(shí)a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則兩磁感應(yīng)強(qiáng)度的合磁感應(yīng)強(qiáng)度b合的大小等于b0，方向與b0相反，即b0的方向水平向左，此時(shí)bb0；讓p中的電流反向、其他條件不變，兩長直導(dǎo)線p和q在a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小仍為b，方向如圖乙所示，則兩磁感應(yīng)強(qiáng)度的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，方向豎直向上，b與b0垂直，其合磁感應(yīng)強(qiáng)度為bab0，選項(xiàng)c正確。考點(diǎn)二安培力的分析與計(jì)算1用公式fbil計(jì)算安培力大小時(shí)應(yīng)注意(1)b與i垂直。(2)l是

11、有效長度。公式filb中l(wèi)指的是“有效長度”。當(dāng)b與i垂直時(shí)，f最大，filb；當(dāng)b與i平行時(shí)，f0。彎曲導(dǎo)線的有效長度l等于在垂直磁場平面內(nèi)的投影兩端點(diǎn)所連線段的長度(如圖所示)，相應(yīng)的電流方向沿l由始端流向末端。閉合線圈通電后，在勻強(qiáng)磁場中受到的安培力的矢量和為零。2方向：根據(jù)左手定則判斷。(2019全國卷17)如圖，等邊三角形線框lmn由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強(qiáng)磁場中，線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線框頂點(diǎn)m、n與直流電源兩端相接。已知導(dǎo)體棒mn受到的安培力大小為f，則線框lmn受到的安培力的大小為()a2f b.1.5fc0.5f d.0b設(shè)三角形邊長為l，通過導(dǎo)體棒mn的

12、電流大小為i，則根據(jù)并聯(lián)電路的規(guī)律可知通過導(dǎo)體棒ml和ln的電流大小為，如圖所示，依題意有fbli，則導(dǎo)體棒ml和ln所受安培力的合力為f1blif，方向與f的方向相同，所以線框lmn受到的安培力大小為1.5f，選項(xiàng)b正確。3(2019浙江卷5)在磁場中的同一位置放置一條直導(dǎo)線，導(dǎo)線的方向與磁場方向垂直，則下列描述導(dǎo)線受到的安培力f的大小與通過導(dǎo)線的電流i的關(guān)系圖象正確的是()a根據(jù)題意，導(dǎo)線方向與磁場方向垂直，則導(dǎo)線受到的安培力大小與通過導(dǎo)線的電流大小之間的關(guān)系滿足filb，故a正確。4.(2019四川樹德中學(xué)二診)(多選)如圖所示，一根重力g0.1 n、長l1 m的質(zhì)量分布均勻的導(dǎo)體ab，

13、在其中點(diǎn)彎成60角，將此導(dǎo)體放入勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)體兩端a、b懸掛于兩相同的彈簧下端，彈簧均為豎直狀態(tài)，當(dāng)導(dǎo)體中通過i1 a的電流時(shí)，兩根彈簧比原長各縮短了x0.01 m，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場的方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小b0.4 t，則()a導(dǎo)體中電流的方向?yàn)閎ab每根彈簧的彈力大小為0.10 nc彈簧的勁度系數(shù)k5 n/md若導(dǎo)體中不通電流，則彈簧伸長0.02 mac本題考查在安培力作用下的平衡問題。當(dāng)導(dǎo)體中通過i1 a的電流時(shí)，兩根彈簧比原長縮短，安培力方向向上，由左手定則判斷可知，導(dǎo)體中電流的方向?yàn)閎a，故a正確；通電后，導(dǎo)體棒的有效長度l有0.5 m，受到的安培力fail有b10.50.4

14、 n0.2 n，受力分析有g(shù)2ffa解得f0.05 n，即每根彈簧的彈力大小為0.05 n，故b錯(cuò)誤；根據(jù)fkx得k5 n/m，故c正確；若導(dǎo)體中不通電流g2f2，f2kx2解得x20.01 m，彈簧伸長0.01 m，故d錯(cuò)誤。5(2017全國卷19)(多選)如圖，三根相互平行的固定長直導(dǎo)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()al1所受磁場作用力的方向與l2、l3所在平面垂直bl3所受磁場作用力的方向與l1、l2所在平面垂直cl1、l2和l3單位長度所受的磁場作用力大小之比為11dl1、l2和l3單位長度所受的磁場作用力大小

15、之比為1bc如圖，由磁場的疊加知，l2與l3中的電流在l1處產(chǎn)生的合磁場的方向在l2、l3連線的中垂線上，由左手定則知，l1所受磁場作用力的方向與l2、l3所在平面平行。選項(xiàng)a錯(cuò)誤。l1與l2中的電流在l3處產(chǎn)生的合磁場的方向與l1、l2的連線平行，由左手定則知，l3所受磁場作用力的方向與l1、l2所在平面垂直。選項(xiàng)b正確。由幾何關(guān)系知，設(shè)電流在另外導(dǎo)線處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，而l1、l2所在處兩個(gè)磁場方向的夾角均為120，則b合b，而l3所在處兩個(gè)磁場方向的夾角為60，則b合b，由filb知，l1、l2和l3單位長度所受的磁場作用力大小之比為11。選項(xiàng)c正確，選項(xiàng)d錯(cuò)誤?？键c(diǎn)三安培力作用

16、下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判斷電流元法受合力方向運(yùn)動(dòng)方向特殊位置法在特殊位置安培力方向運(yùn)動(dòng)方向等效法結(jié)論法同向電流互相吸引，異向電流互相排斥，兩不平行的直線電流相互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢(shì)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法先分析電流所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的作用力如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵n極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直線圈平面。當(dāng)線圈內(nèi)通以圖中方向的電流后，線圈的運(yùn)動(dòng)情況是()a線圈向左運(yùn)動(dòng)b線圈向右運(yùn)動(dòng)c從上往下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)d從上往下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)a方法一：等效法把環(huán)形電流等效為一個(gè)小磁針，如圖所示，磁體和線圈相互吸引，線圈將向左運(yùn)動(dòng)。還可以將條形磁體等

17、效為環(huán)形電流，根據(jù)安培定則可知等效電流方向如圖所示。由同向平行電流相互吸引可知，磁體和線圈相互吸引，線圈將向左運(yùn)動(dòng)。方法二：電流元法把圓形線圈分成很多小段，每一小段可以看做一段直線電流，取其中的上下兩小段分析，其截面圖和受安培力的方向如圖所示。根據(jù)其中心對(duì)稱性可知，兩段直線電流所受合力水平向左，所以線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運(yùn)動(dòng)?？梢姡€圈運(yùn)動(dòng)的根本原因是安培力的作用。選項(xiàng)a正確。判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的常規(guī)思路 6.(2020湖北模擬)(多選)如圖所示，一條形磁鐵放在水平桌面上，在其左上方固定一根與磁鐵垂直的長直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通以圖示方向的電流時(shí)()a磁鐵對(duì)

18、桌面的壓力增大b磁鐵對(duì)桌面的壓力減小c磁鐵受到向右的摩擦力作用d磁鐵受到向左的摩擦力作用bc根據(jù)條形磁體磁感線分布情況得到直線電流所在位置磁場方向(切線方向)，再根據(jù)左手定則判斷安培力方向，如圖；根據(jù)牛頓第三定律，電流對(duì)磁體的作用力向左上方，如圖；根據(jù)平衡條件，可知通電后支持力變小，靜摩擦力變大，故磁鐵對(duì)桌面的壓力變?。欢o摩擦力向右，故選b、c。7.(多選)兩根固定的相互平行的直導(dǎo)線a和b，相距為l，電流方向如圖所示。導(dǎo)線c用輕繩懸掛在ab導(dǎo)線的中間上方，距離ab為l，三根導(dǎo)線通的電流都為i。下列說法正確的是()a從上往下看導(dǎo)線c順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)繩子的張力變小b從上往下看導(dǎo)線c逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同

19、時(shí)繩子的張力變大c當(dāng)c轉(zhuǎn)到與a、b平行時(shí)a、b和c單位長度所受的磁場作用力大小之比為1d當(dāng)c轉(zhuǎn)到與a、b平行時(shí)a、b和c單位長度所受的磁場作用力大小之比為111bd由右手螺旋定則可以判斷c導(dǎo)線左側(cè)的磁場方向從下往上，右側(cè)從上往下，從而可判斷c導(dǎo)線左側(cè)受到向外的力，右側(cè)受到向里的力，從上往下看導(dǎo)線是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；利用極限法可判斷c導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)到與ab平行時(shí)受到向下的安培力，所以過程中繩子張力變大；a錯(cuò)誤，b正確，轉(zhuǎn)到與ab平行時(shí)，三根導(dǎo)線電流方向都是垂直紙面向里，所以a、b和c受到相互之間的磁場作用力大小相等，c錯(cuò)誤，d正確。8(2020湖南湘潭一模)(多選)全球性“超導(dǎo)熱”的興起，使超導(dǎo)電磁船的制造

20、成為可能。如圖是電磁船的簡化原理圖，mn和cd是與電源相連的兩個(gè)電極，mn與cd之間部分區(qū)域有垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(磁場由超導(dǎo)線圈產(chǎn)生，其獨(dú)立電路部分未畫出)，兩電極之間的海水會(huì)受到安培力的作用，船體就在海水的反作用力推動(dòng)下向前駛動(dòng)，下列說法正確的是 ()a要使船前進(jìn)，圖中mn導(dǎo)體棒應(yīng)接直流電源的正極b改變電極的正負(fù)或磁場方向，可控制船前進(jìn)或后退c增大電極間的電流，可增大船航行的速度d增大勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，可減小船體的推動(dòng)力bc本題考查電磁驅(qū)動(dòng)原理。當(dāng)mn接直流電源的正極時(shí)，海水中電流方向由mn指向cd，根據(jù)左手定則，海水受到的安培力指向船頭方向，根據(jù)牛頓第三定律可知，船體受到海水指向船

21、尾方向的作用力，故使船體向后運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；改變電極的正負(fù)或磁場方向，可改變安培力的方向，可控制船前進(jìn)或后退，選項(xiàng)b正確；增大電極間的電流，根據(jù)安培力公式，增大了安培力(動(dòng)力)，由牛頓第二定律可知增大了船航行的加速度，使船航行的速度增大，選項(xiàng)c正確；增大勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，由安培力公式fbil可知，可增大船體的推動(dòng)力，選項(xiàng)d錯(cuò)誤?？键c(diǎn)四安培力作用下導(dǎo)體的平衡1解決安培力作用下導(dǎo)體平衡問題的關(guān)鍵把立體圖轉(zhuǎn)化成平面圖，通過受力分析建立各力的平衡關(guān)系，如下圖所示。2安培力做功的特點(diǎn)(1)安培力做功與路徑有關(guān)，不像重力、電場力做功與路徑無關(guān)。(2)安培力做正功時(shí)，將電源的能量轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的機(jī)械能或其

22、他形式的能。(3)安培力做負(fù)功時(shí)，將導(dǎo)線的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能(如電磁感應(yīng))。如圖所示，在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，金屬棒ab兩端由等長輕質(zhì)軟導(dǎo)線水平懸掛，平衡時(shí)兩導(dǎo)線與水平面的夾角均為(90)，緩慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片位置以改變通過棒中的電流i。則下列四幅圖象中，能正確反映與i的變化規(guī)律的是()a對(duì)ab棒受力分析如圖所示：由平衡條件有tan ，得i，又知為常數(shù)，故a項(xiàng)正確，b、c、d項(xiàng)錯(cuò)誤。9.(2019北京朝陽區(qū)高三期末)如圖所示，兩根平行直導(dǎo)軌mn、pq固定在同一水平面內(nèi)，間距為l。導(dǎo)軌的左端接有電源e和開關(guān)s，導(dǎo)體棒ab垂直于導(dǎo)軌放置?？臻g存在斜向右上方的勻強(qiáng)磁場，其方向與軌道平面成角，且與導(dǎo)體棒ab垂直。閉合開關(guān)s，導(dǎo)體棒ab仍保持靜止。已知通過導(dǎo)體棒的電流為i，則閉合開關(guān)s后，下列說法正確的是 ()a導(dǎo)體棒所受的摩擦力小于ilb，方向水平向左b導(dǎo)體棒所受的摩擦力小于ilb，