高三人教物理一輪復習分課時學案：第8章第1課時磁場的描述磁場對電流的作用要點

1、第1課時 磁場的描述磁場對電流的作用【導學目標】1.會用安培定則判斷電流周圍的磁場方向.2.會計算電流在磁場中受到的安培力 .3.會用左手定則分析解決通電導體在磁場中的受力及平衡類問題.基礎再現(xiàn) “，采度思考先想后轉自主相座基礎知識一、磁場、磁感應強度基礎導引判斷下列說法的正誤(1)磁場和電場一樣，是客觀存在的物質.(2)在地球北半球，地磁場的方向是向北且斜向下的.而電流與電流之間的相互作用是(3)磁極與磁極、磁極與電流之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的,通過電場發(fā)生的.()(4)磁場中某點的B的大小，跟放在該點的試探電流元的情況有關.()(5)無論在何處，小磁針的指向就是磁場的方向.()(6)磁

2、場中磁感線越密集的地方，磁感應強度 B越大.()知識梳理1 .磁場的特性：磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有 的作用.2 .磁場的方向：小磁針靜止時 所指的方向.3 .磁感應強度(1)物理意義：描述磁場的 .(2)大?。築 =(通電導線垂直于磁場).(3)方向：小磁針靜止時 的指向.(4)單位： ，簡稱，符號： 4 .磁通量(1)概念：在勻強磁場中，與磁場方向 的面積S和磁感應強度 B的乘積.(2)公式：;.(3)單位：1 Wb =.、磁感線、通電導體周圍的磁場的分布 知識梳理1 .磁感線：在磁場中畫出一些有方向的曲線，使曲線上各點的 方向跟這點的磁感應強度方 向一致.2 .條形磁鐵和蹄形

3、磁鐵的磁場磁感線分布(如圖1所示)3.電流的磁場特點安培定則直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場無磁極、非勻強且距導線越遠處磁場與 磁鐵的磁場相似，管內為 磁場且磁場管外為 磁場環(huán)形電流的兩側是N極和S極, 且離圓環(huán)中心越遠，磁場 橫截面圖4.磁感線的特點(1)磁感線上某點的 方向就是該點的磁場方向.(2)磁感線的疏密定性地表示磁場的 ,在磁感線較密的地方磁場 ;在磁感線較疏 的地方磁場較.(3)磁感線是 曲線，沒有起點和終點.在磁體外部，從 N極指向S極；在磁體內部，由 S極指向N極.(4)同一磁場的磁感線不 、不、不相切.(5)磁感線是假想的曲線，客觀上不存在.思考磁感線與電場線有

4、什么相同點與不同點.三、安培力的大小和方向基礎導引下面的幾個圖顯示了磁場對通電直導線的作用力，其中正確的是X知識梳理1 .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(xiàn) =，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 時，安培力最大，F(xiàn) max= BIL .(2)當磁場與電流 時，安培力等于零.2 .安培力的方向(1)安培力： 在磁場中受到的力.(2)左手定則：伸開左手， 使拇指與其余四指 ,并且都與手掌在同一個平面內.讓磁感線從掌心進入，并使四指指向 的方向，這時 所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向.(3)兩平行的通電直導線間的安培力：同向

5、電流互相 ,異向電流互相 . 思考:在磁場中某點的試探電流元不受磁場力作用時，該點B值大小就一定為零嗎?課堂探究突破考點先微后聽共同掰究規(guī)律方法考點一安培定則的應用和磁場的疊加【考點解讀】1.高考對磁場基本知識的考查，往往同時考查多個方面，包括對磁感應強度的概念、安培定則的應 用、磁場的疊加和磁感線的理解.難度以中低檔題為主.解題的關鍵是復習中對基本概念與知識 的正確理解與記憶.2.安培定則的應用在運用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”.原因(電流方向)結果(磁場繞向)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3.磁場的疊加磁感應強度是矢量，計算時與力的計算方法相

6、同，利用平行四邊形定則或正交分解法進行合成與 分解.特別提醒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(chǎn)生的磁場的磁感應強度疊加而成的.【典例剖析】（2011大綱全國卷15）如圖2,兩根相互平行的長直導線分別通有方向相反的電流I1>I2；間b、a、b、c、d為導線某一橫截面所在平面內的四點且a、b、c與兩導線共面;I1和£且b點在兩導線之A.C.d的連線與導線所在平面垂直，磁感應強度可能為零的點是B. b點D. d點思維突破1.牢記判斷電流的磁場的方法安培定則，并能熟練應用，建立磁場的立體分布模型.2.在進行磁感應強度的疊加時，應注意是哪個電流產(chǎn)生的磁場，磁場方向

7、如何.跟蹤訓練1 （2011新課標全國卷14）為了解釋地球的磁性，19世紀安培假設：地球的磁場是由繞過地心的軸的環(huán)形電流I引起的.在下列四個圖中，正確表示安培假設中環(huán)形電流方向的是西考點二安培力作用下導體運動情況的判定 【考點解讀】1 .通電導體在磁場中的運動實質是在磁場對電流的安培力作用下導體的運動.2 .明確磁場的分布和正確運用左手定則進行判斷是解題的關鍵.【典例剖析】例2如圖3所示，把輕質導線圈用絕緣細線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且圖3垂直線圈平面.當線圈內通以圖中方向的電流后，線圈的運動情況是A.線圈向左運動B.線圈向右運動C.從上往下看順時針轉動D.從上往下看逆時針

8、轉動思維突破判定安培力作用下導體運動情況的常用方法電流無法分兼用此施兀，支與力萬向一至皮RaM注A 4f七白.二注士占m 瘁罰T :令加萬同 F三鈔萬匐特殊性置法在有涿2直 *京旺力萬悶 三破萬向等效法環(huán)形電流一小磁針條形磁普逋電蜒緩管多個壞形趨流結論法司常理流互相吸引，異向電流互褶琲后兩不 平行的直線電流相互作用附，有轉到平行且 電流方向相同的趨旁轉換研兗 對象法定隹分析磁體在電流礴場作息下如何運動或 運動趨勢的問題，M先分 析電 流在磁體磁場 中所受的安培力然后由半頓第三定律，確定 磁體所受電流磁場的作用力，從而確定磁體 所受合力及運動方向跟蹤訓練2如圖4所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平

9、行于斜面的輕彈簧拉住而平衡， A為水平放置的直導線的截面，導線中無電流時磁鐵對斜面的壓力為Fni ；當導線中有垂直紙面向外的電流時,圖4磁鐵對斜面的壓力為 Fn2,則下列關于壓力和彈簧的伸長量的說法中正確的是A. Fni<Fn2,彈簧的伸長量減小B. Fni=Fn2,彈簧的伸長量減小C. Fni>Fn2,彈簧的伸長量增大D. Fni>Fn2,彈簧的伸長量減小考點三安培力的綜合應用 【考點解讀】1 .安培力的綜合應用，一般有兩種情形，一是安培力作用下導體的平衡和加速；二是與安培力有關 的功能關系問題.安培力的綜合應用是高考的熱點，題型有選擇題，也有綜合性的計算題.2 .處理這類

10、問題，需弄清楚電流所在處的磁場分布情況.要做好受力分析，搞清物體的受力情況， 然后利用牛頓運動定律或者功能關系求解，在受力分析時，有時要把立體圖轉換成平面圖，轉換 時要標明B的方向，以有利于確定安培力的方向.3 .安培力大小的計算公式 F=ILB是在磁感應強度 B與電流I垂直情況下的結果；式中 L是有效長 度，對通電直導線，是導線在磁場中的那段長度； 對彎曲導線，當導線所在平面與磁場方向垂直， 且磁場為勻強磁場時，L等于彎曲導線兩端點連接直線的長度，如圖 5所示，相應的電流方向沿 L由始端流向末端.圖5【典例剖析】例3 如圖6所示，兩平行金屬導軌間的距離L=0.40 m,金屬導軌所在的平面與水

11、平面夾角0= 37在導軌所在平面內，分布著磁感應強度B= 0.50 T、方向垂直于導軌所在平面的勻強磁場.金屬導軌的一端接有電動勢E = 4.5 V、內阻r=0.50 皿直流電源.現(xiàn)把一個質量 m = 0.040 kg的導體棒ab放在金屬導軌上，導體棒恰好靜止.導體棒與金屬導軌垂直且接觸良好,棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻Ro= 2.5烏金屬導軌電阻不計，g取10 m/s2.已知sin 37 = 0.60, cos 37= 0.80,求：(1)通過導體棒的電流；(2)導體棒受到的安培力大小；(3)導體棒受到的摩擦力.思維突破求解通電導體在磁場中的力學問題的方法:(1)選定研究對象；(2)變三維

12、為二維，畫出平面受力分析圖，判斷安培力的方向時切忌跟著感覺走，要用左手定則來 判斷，注意F安，B、F安，I;(3)根據(jù)力的平衡條件、牛頓第二定律列方程式進行求解.ab.現(xiàn)垂直軌道平面向跟蹤訓練3傾角為“的導電軌道間接有電源，軌道上放有一根靜止的金屬桿 上加一勻強磁場，如圖 7所示，磁感應強度 B逐漸增加的過程中，ab桿受到的靜摩擦力A.逐漸增大B.逐漸減小C.先增大后減小易錯易混辨析11.導體變速運動時的安培力分析D.先減小后增大例4 (2010四川理綜20)如圖8所示，電阻不計的平行金屬導軌固定在一絕緣斜面上，兩相同的金 屬導體棒a、b垂直于導軌靜止放 置，且與導軌接觸良好，勻強磁場垂直穿過

13、導軌平面.現(xiàn)用一平 行于導軌的恒力F作用在a的中點，使其向上運動.若b始終保持 靜止，則它所受摩擦力可能BbA.變?yōu)?B.先減小后不變C.等于FB212vIlB =2R .D,先增大再減小解析a棒向上運動的過程中產(chǎn)生感應電動勢E = Blv,則a、b棒受到的安培力大小F安=對a棒根據(jù)牛頓第二定律有 F- mgsin 9科mgos。 B署=ma,由于速度v增大，所以加速度 a2 R減小.當加速度 a=0時，v達到最大值做勻速直線運動.對 b棒根據(jù)平衡條件有Vm,即a棒先做加啰步逐漸減小的加速運動，然后以 Vm mgsin 0= Ffb+BZv,當 v 增大時，F(xiàn)fb減??；當 Vm=2R供翌12R

14、時，F(xiàn)fb=0；當丫 = 丫m時，若棒b所受摩擦力仍沿斜面向上，則有Ffb先減小后不變.A、B lB正確.答案 AB正本清源本題的易錯點在于有同學認為棒b所受的摩擦力一定是先減小后增大，最后不變.這是沒有結合棒a的運動情況而對 b所受摩擦力作出分析.因為棒a的最終速度大小未知，所以就存在當棒a的速度達到最大速度時，棒 b所受的摩擦力還可能沿斜面向上，在這種情況下，棒 b所受摩擦力就是一直減小最后不變，即B選項；而如果當棒 a的速度達到最大速度時，棒 b所受的摩擦力恰好減小到0,這就是A選項.跟蹤訓練4如圖9所示，光滑的金屬軌道分水平段和圓弧段兩部分，。點為圓弧的圓心.兩金屬 軌道之間的寬度為

15、0.5 m,勻強磁場方向如圖，大小為 0.5 T.質量為0.05 kg、長為0.5 m的金屬細桿置于金屬軌道上的M點.當在金屬細桿內通以電流強度為2A的恒定電流時，金屬細桿可以沿桿向右由靜止開始運動.已知MN = OP=1 m,則（）2A .金屬細桿開始運動時的加速度大小為5 m/sB.金屬細桿運動到 P點時的速度大小為 5 m/s2C.金屬細桿運動到 P點時的向心加速度大小 10 m/sD.金屬細桿運動到P點時對每一條軌道的作用力大小為0.75 N即學即稱提升解除能力分組訓練,提升能力A組安培力的基本應用1.如圖10, 一段導線abcd位于磁感應強度大小為 B的勻強磁場中，且與磁場方向（垂直

16、于紙面向里） 垂直.線段ab、bc和cd的長度均為L,且/ abc= / bcd= 135°.流經(jīng)導線的電流為I,方向如圖中箭 頭所示.導線段abcd所受到的磁場的彳用力的合力 （）B.C.D.方向沿紙面向上, 方向沿紙面向上, 方向沿紙面向下, 方向沿紙面向下,大小為 大小為 大小為 大小為（V2+i）ilb（也1）ILB （也+1）ILB （V2-i）ilbX圖10BX2.在等邊三角形的三個頂點a、b、c處，各有一條長直導線垂直穿過紙面,恒定電流，方向如圖 11所示.過c點的導線所受安培力的方向導線中通有大小相等的（）A .與ab邊平行，豎直向上 B .與ab邊平行，豎直向下 C

17、.與ab邊垂直，指向左邊 D .與ab邊垂直，指向右邊B組磁場的疊加及導體在安培力作用下運動情況的判布3.已知地磁場的水平分量為B,利用這一值可以測定某一弱磁的磁感應強度，如圖 12所示為測定通電線圈中央一點的磁感應強度的實驗.先將未通電線圈平面固定于南北方向豎直平面內，中央放一枚小磁針，實驗方法:N極指向北方;給線圈通電，此時小磁針由此可以確定線圈中電流方向N極指北偏東。角后靜止，（由東向西看）與線圈中央的合磁感應強度分別為A .順時針;C.逆時針;（Bcos 0Bcos 0B.順時針;D.逆時針;Bsin 0Bsin 0段陶.北 西持詞+東南'4.如圖13所示，兩個完全相同且相互絕

18、緣、正交的金屬環(huán)，可沿軸線 方向電流，沿 OO'看去會發(fā)現(xiàn)（）OO'自由轉動，現(xiàn)通以圖示A . A環(huán)、B環(huán)均不轉動B. A環(huán)將逆時針轉動，C. A環(huán)將順時針轉動，D. A環(huán)將順時針轉動，B環(huán)也逆時針轉動，兩環(huán)相對不動 B環(huán)也順時針轉動，兩環(huán)相對不動 B環(huán)將逆時針轉動，兩者吸引靠攏4'C組安培力作用下導體的平衡5.質量為m的通電細桿置于傾角為 。的導軌上，導軌的寬度為 L,桿與導軌間的動摩擦因數(shù)為有電流通過桿，桿恰好靜止于導軌上.如下列選項所示（截面圖），桿與導軌間的摩擦力一定不為6.如圖14所示，光滑導軌與水平面成a角，導軌寬為L.勻強磁場磁感應強度為 B.金屬桿長也為

19、L,質量為m,水平放在導軌上.當回路總電流為 Ii時，金屬桿正好能靜止.求：(1)B至少多大？這時 B的方向如何？(2)若保持B的大小不變而將 B的方向改為豎直向上，應把回路總電流I2遁到多大才能使金屬桿保持靜止？課時規(guī)范訓練（限時：60分鐘）、選擇題1 .關于磁感應強度 B,下列說法中正確的是A .根據(jù)磁感應強度定義 B = IL，磁場中某點的磁感應強度B與F成正比，與I成反比B.磁感應強度B是標量，沒有方向C.磁感應強度B是矢量，方向與F的方向相反D.在確定的磁場中，同一點的磁感應強度 B是確定的，不同點的磁感應強度B可能不同，磁感線密集的地方磁感應強度 B大些，磁感線稀疏的地方磁感應強度

20、B小些2 .下列各圖中，用帶箭頭的細實線標出了通電直導線周圍磁感線的分布情況，其中正確的是3 .在磁場中某區(qū)域的磁感線，如圖 1所示，則（）A. a、b兩處的磁感應強度的大小不等，Ba>BbB. a、b兩處的磁感應強度的大小不等，BaBbC.同一通電導線放在 a處受力一定比放在 b處受力大D.同一通電導線放在 a處受力一定比放在 b處受力小4 .兩根長直導線a、b平行放置，如圖2所示為垂直于導線的截面圖，圖中。點為兩根導線連線 ab的中點，M、N為ab的中垂線上的兩點且與 a、b等距，兩導線中通有等大、同向的恒定電 流，已知直線電流在某點產(chǎn)生的磁場的磁感應強度B的大小跟該點到通電導線的距

21、離r成反比，則下列說法中正確的是（）A. M點和N點的磁感應強度大小相等，方向相同圖2 丫IB. M點和N點的磁感應強度大小相等，方向相反MJVC.在線段MN上各點的磁感應強度都不可能為零;D .若在N點放一小磁針，靜止時其北極沿ON指向O點心.5. （2011新課標全國卷18）電磁軌道炮工作原理如圖3所示.待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動，并與軌道保持良好接觸.電流 I從一條軌道流入，通過導電彈體后從另一條軌道流回.軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場（可視為勻強磁場），磁感應強度白大小與I成正比.通電的彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出.現(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的圖32倍

22、，理論上可采用的辦法是（）A .只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍B.只將電流I增加至原來的2倍C.只將彈體質量減至原來的一半D.將彈體質量減至原來的一半，軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍，其他量不變 6.通有電流的導線Li、L2處在同一平面（紙面）內，Li是固定的，L2可繞垂直紙面的固定轉軸 O轉動（。為L2的中心），各自的電流方向如圖 4所示.下列哪種情況將會發(fā)生A,因L2不受磁場力的作用，故 L2不動B.因L2上、下兩部分所受的磁場力平衡，故L2不動C. L2繞軸。按順時針方向轉動D. L2繞軸。按逆時針方向轉動7 .某專家設計了一種新型電磁船，它不需螺旋槳推進器， 航行時平穩(wěn)而無聲，時速可達100英

23、里.這種船的船體上安裝一組強大的超導線圈，在兩側船舷裝上一對電池，導電的海水在偏場力作用下即AB和CD是與電池相連的導體，磁場由會推動船舶前進.如圖 5所示是超導電磁船的簡化原理圖,超導線圈產(chǎn)生.以下說法正確的是 （）A .船體向左運動B.船體向右運動C.無法斷定船體向哪個方向運動D.這種新型電磁船會由于良好的動力性能而提高船速8 .如圖6所示，用粗細均勻的電阻絲折成平面梯形框架，ab、cd邊均與ad邊成60。角, ab = bc=cd=L,長度為L的電阻絲電阻為 r,框架與一電動勢為 E,內阻為r的電源相連接，垂直5BELB11rBEL 丁于框架平面有磁感應強度為B的勻強磁場，則框架受到的安

24、培力的合力大小為（）A . 010BELC. 11r9 .均勻直角金屬桿 aOb可繞水平光滑軸 O在豎直平面內轉動， Oa<Ob.現(xiàn)加一水平方向的勻強磁場B并通以電流I,若撤去外力后恰能使直角金屬桿Ob部分保持水平，如圖7所示.則（）圖7A .電流I 一定從a點流入才能使桿保持平衡B .電流I從b點流入也可能使桿保持平衡C.直角金屬桿受到的彈力一定豎直向上D.直角金屬桿受到安培力與重力的合力為零10 .物理學家法拉第在研究電磁學時，親手做過許多實驗.如圖8所示的實驗就是著名的電磁旋轉實驗，這種現(xiàn)象是：如果載流導線附近只有磁鐵的一個極，磁鐵就會圍繞導線旋轉；反之，載流導線也會圍繞單獨的某一

25、磁極旋轉.這一裝置實際上就成為最早的電動機.圖中A是可動磁鐵，B是固定導線，C是可動導線，D是固定磁鐵.圖中黑色部分表示汞 （磁鐵和導線臟1部分都浸沒在汞 中），下部接在電源上.這時自上向下看， A和C的轉動方向分別是（）A. A順時針，C逆時針B. A逆時針，C順時針 C . A逆時針，C逆時針 D. A順時針，C順時針、非選擇題11 .在傾角 仁30°的斜面上，固定一金屬框架，寬 l=0.25 m,接入電動勢E=12 V、內阻不計的電源.在框架上放有一根水平的、質量 m=0.2 kg的金屬棒ab,它與框架的動摩擦因數(shù)為（i=坐,整6個裝置放在磁感應強度 B=0.8 T的垂直框面向上的勻強磁場中（如圖9所示）.當調節(jié)滑動變阻器R的阻值在什么范圍內時，可使