高中物理磁場及磁場對通電導(dǎo)線的作用

高中物理磁場及磁場對通電導(dǎo)線的作用第1頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四磁場(1)基本特性：磁場對處于其中的磁體、電流和運(yùn)動電荷有______的作用．(2)方向：小磁針的____所受磁場力的方向．磁感應(yīng)強(qiáng)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(shí)____的指向．(4)單位：特斯拉(T)．磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量Ⅰ(考綱要求)2．1.磁場力N極強(qiáng)弱方向N極第2頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四勻強(qiáng)磁場(1)定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小_________、方向_________的磁場稱為勻強(qiáng)磁場．(2)特點(diǎn)勻強(qiáng)磁場中的磁感線是疏密程度相同的、方向相同的平行直線．磁通量(1)概念：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，與磁場方向____的面積S與B的乘積．(2)公式：Φ＝___.(3)單位：1Wb＝______.3．4．處處相等處處相同垂直BS1T·m2第3頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四磁感線(1)磁感線：在磁場中畫出一些有方向的曲線，使曲線上各點(diǎn)的____方向跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致．(2)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場磁感線分布磁感線通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向Ⅰ(考綱要求)1．切線第4頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四2．幾種電流的磁場分布直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場特點(diǎn)無磁極、非勻強(qiáng)、且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場____與條形磁鐵的磁場相似，管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場，管外為非勻強(qiáng)磁場環(huán)形電流的兩側(cè)是N極與S極，且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場____安培定則越弱越弱第5頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場立體圖橫截面圖縱截面圖第6頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四安培力的大小(1)磁場和電流垂直時(shí)：F＝____.(2)磁場和電流平行時(shí)：F＝0.安培力的方向(1)用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)．讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向__________，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受_____________．(2)安培力的方向特點(diǎn)：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于_____決定的平面．安培力、安培力的方向Ⅰ(考綱要求)勻強(qiáng)磁場中的安培力Ⅱ(考綱要求)2．1.BIL電流的方向安培力的方向B和I第7頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四第8頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四(2011·長春高三檢測)關(guān)于電場線和磁感線的說法正確的是 (

)．A．電場線和磁感線都是利用疏密表示場的強(qiáng)弱的B．電場線是客觀存在的，而磁感線是不存在的C．靜電場的電場線是不閉合的，而磁感線是閉合的曲線D．電場線和磁感線都可能相交答案

AC1．第9頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四(2011·杭州高三檢測)如圖8－1－1所示，通電直導(dǎo)線右邊有一個(gè)矩形線框，線框平面與直導(dǎo)線共面，若使線框逐漸遠(yuǎn)離(平動)通電導(dǎo)線，則穿過線框的磁通量將圖8－1－12． (

)．A．逐漸增大 B．逐漸減小C．保持不變 D．不能確定解析離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，電流產(chǎn)生的磁場越弱，穿過線圈的磁感線條數(shù)越少，磁通量逐漸減小，故只有B正確．答案

B第10頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說法正確的是 (

)．A．一小段通電導(dǎo)線放在B為零的位置，那么它受到的磁

場力也一定為零

B．通電導(dǎo)線所受的磁場力為零，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度也一

定為零C．放置在磁場中1m長的通電導(dǎo)線，通過1A的電流，受

到的磁場力為1N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度就是1TD．磁場中某處的B的方向跟電流在該處受到的磁場力F的

方向相同解析根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，A選項(xiàng)對．通電導(dǎo)線(電流I)與磁場方向平行時(shí)，磁場力為零，磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，B選項(xiàng)錯(cuò)．只有通電導(dǎo)線(電流I)與磁場方向垂直時(shí)，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小才為1T，C選項(xiàng)錯(cuò)．B與F方向一定垂直，D選項(xiàng)錯(cuò)．答案

A3．第11頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四(2012·武漢模擬)如圖8－1－2所示，正方形線圈abcd位于紙面內(nèi)，邊長為L，匝數(shù)為N，過ab中點(diǎn)和cd中點(diǎn)的連線OO′恰好位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的右邊界上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則穿過線圈的磁通量為 (

)．圖8－1－24．答案

A第12頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四在勻強(qiáng)磁場中某處P放一個(gè)長度為L＝20cm，通電電流I＝0.5A的直導(dǎo)線，測得它受到的最大磁場力F＝1.0N，其方向豎直向上，現(xiàn)將該通電導(dǎo)線從磁場中撤走，則P處磁感應(yīng)強(qiáng)度為 (

)．A．零B．10T，方向豎直向上C．0.1T，方向豎直向上D．10T，方向肯定不是豎直向上5．答案

D第13頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四通電矩形線框abcd與長直通電導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi)，如圖8－1－3所示，ab邊與MN平行．關(guān)于MN的磁場對線框的作用力，下列說法正確的是 (

)．A．線框有兩條邊所受的安培力方向相同B．線框有兩條邊所受的安培力大小相等C．線框所受的安培力的合力方向向左D．線框所受的安培力的合力方向向右圖8－1－36．解析由安培定則可知導(dǎo)線MN在線框處所產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面向外，再由左手定則判斷出bc邊和ad邊所受安培力大小相等，方向相反．a(chǎn)b邊受到向右的安培力Fab，cd邊受到向左的安培力Fcd.因ab處的磁場強(qiáng)，cd處的磁場弱，故Fab>Fcd，線框所受合力方向向右．答案

BD

第14頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場本身決定，就像電場強(qiáng)度由電場本身決定一樣，跟該位置放不放通電導(dǎo)線、電流的大小無關(guān)．考點(diǎn)一對磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的定義式也是其度量式．(4)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，其方向是放入其中的小磁針靜止時(shí)N極的指向，空間中磁場疊加，在某一點(diǎn)的磁場方向即該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向只有一個(gè)，即合磁場方向，應(yīng)用平行四邊形定則來求該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度．第15頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四關(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)的試探電流元所受

磁場力方向一致C．在磁場中某點(diǎn)的試探電流元不受磁場力作用時(shí)，該點(diǎn)B值大小為零D．在磁場中磁感線越密集的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大【典例1】第16頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四答案

D第17頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四有兩根長直導(dǎo)線a、b互相平行放置，如圖8－1－4所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖．在圖示的平面內(nèi)，O點(diǎn)為兩根導(dǎo)線連線的中點(diǎn)，M、N為兩根導(dǎo)線附近的兩點(diǎn)，它們在兩導(dǎo)線的中垂線上，且與O點(diǎn)的距離相等．若兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向相同【變式1】圖8－1－4的恒定電流I，則關(guān)于線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的說法中正確的是 (

)．A．M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同B．M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反C．在線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都不可能為零D．在線段MN上只有一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零第18頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四解析兩根導(dǎo)線分別在M點(diǎn)和N點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，所以M點(diǎn)、N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，選項(xiàng)B正確；線段MN中點(diǎn)O的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，選項(xiàng)D正確．答案

BD第19頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四安培力公式寫為F＝ILB，適用條件為磁場與電流方向垂直．考點(diǎn)二安培力的分析與計(jì)算圖8－1－51．式中L是有效長度．彎曲導(dǎo)線的有效長度L，等于兩端點(diǎn)所連直線的長度(如圖8－1－5所示)；相應(yīng)的電流方向，沿L由始端流向末端，因?yàn)槿我庑螤畹拈]合線圈，其有效長度L＝0，所以通電后在勻強(qiáng)磁場中，受到的安培力的矢量和一定為零．2．第20頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四如圖8－1－6，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直．線段ab、bc和cd的長度均為L，且∠abc【典例2】圖8－1－6＝∠bcd＝135°.流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示．導(dǎo)線段abcd所受到的磁場的作用力的合力 (

)．第21頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四解析

ab、bc、cd所受安培力的大小均為F＝BIL，bc邊所受安培力的方向垂直于bc向上，ab、cd邊所受安培力的方向如圖所示，由幾何關(guān)系可知ab與cd邊所受安培力方向之間的夾答案

A第22頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四(2011·黃岡質(zhì)檢)如圖8－1－7所示，用粗細(xì)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(nèi)阻為r的電源相連接，垂直于框架平面有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，則框架受到的安培力的合力大小為 (

)．【變式2】圖8－1－7第23頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四答案

C第24頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四判定安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動情況的常用方法考點(diǎn)三安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動情況的判定(小專題)第25頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四如圖8－1－8所示，把一通電導(dǎo)線放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以自由移動．當(dāng)導(dǎo)線通過電流I時(shí)，如果只考慮安培力的作用，則從上往下看，導(dǎo)線的運(yùn)動情況是 (

)．A．順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)下降B．順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)上升C．逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)下降D．逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，同時(shí)上升【典例3】圖8－1－8解析第一步：電流元受力分析法把直線電流等效為OA、OB兩段電流元，蹄形磁鐵磁感線分布以及兩段電流元受安培力方向相反，如圖a所示．可見從上往下看時(shí)，導(dǎo)線將逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動．第26頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四第二步：特殊位置分析法取導(dǎo)線逆時(shí)針轉(zhuǎn)過90°的特殊位置來分析，如圖b所示．根據(jù)左手定則判斷安培力方向向下，故導(dǎo)線在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動的同時(shí)向下運(yùn)動．答案

C第27頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四(2011·江蘇徐州模擬)如圖8－1－9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)動情況是【變式3】圖8－1－9 (

)．A．線圈向左運(yùn)動B．線圈向右運(yùn)動C．從上往下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動D．從上往下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動第28頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四解析法一電流元法．首先將圓形線圈分成很多小段，每一段可看作一直線電流元，取其中上、下兩小段分析，其截面圖和受安培力情況如右圖所示．根據(jù)對稱性可知，線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運(yùn)動．只有選項(xiàng)A正確．法二等效法．將環(huán)形電流等效成小磁針，如右圖所示，據(jù)異名磁極相吸引知，線圈將向左運(yùn)動，選A.也可將左側(cè)條形磁鐵等效成環(huán)形電流，根據(jù)結(jié)論“同向電流相吸引，異向電流相排斥”，也可判斷出線圈向左運(yùn)動，選A.答案

A第29頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四如圖8－1－10所示條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向里的電流，用F表示【典例4】圖8－1－10磁鐵對桌面的壓力，用f表示桌面對磁鐵的摩擦力，導(dǎo)線中通電后與通電前相比較 (

)．A．F減小，f＝0 B．F減小，f≠0C．F增大，f＝0 D．F增大，f≠0第30頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四解析

(轉(zhuǎn)換研究對象法)如圖所示，畫出一條通電電流為I的導(dǎo)線所在處的磁鐵的磁感線，電流I處的磁場方向水平向左，由左手定則知，電流I受安培力方向豎直向上．根據(jù)牛頓第三定律可知，電流對磁鐵的反作用力方向豎直向下，所以磁鐵對桌面壓力增大，而桌面對磁鐵無摩擦力作用，故正確選項(xiàng)為C.答案

C第31頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四一條形磁鐵放在水平桌面上，它的上方靠S極一側(cè)吊掛一根與它垂直的導(dǎo)體棒，圖8－1－11中只畫出此棒的截面圖，并標(biāo)出此棒中的電流是流向紙【變式4】圖8－1－11內(nèi)的，在通電的一瞬間可能產(chǎn)生的情況是 (

)．A．磁鐵對桌面的壓力減小B．磁鐵對桌面的壓力增大C．磁鐵受到向右的摩擦力D．磁鐵受到向左的摩擦力第32頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四解析如圖所示，對導(dǎo)體棒，通電后，由左手定則判斷出導(dǎo)體棒受到斜向左下的安培力，由牛頓第三定律可得，磁鐵受到導(dǎo)體棒的作用力應(yīng)斜向右上，所以在通電的一瞬間，磁鐵對桌面的壓力減小，磁鐵受到向左的摩擦力，因此A、D正確．答案

AD第33頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四如圖8－1－12所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡，A為水平放置的直導(dǎo)線的截面，導(dǎo)線中無電流時(shí)磁【變式5】圖8－1－12鐵對斜面的壓力為FN1；當(dāng)導(dǎo)線中有垂直紙面向外的電流時(shí)，磁鐵對斜面的壓力為FN2，則下列關(guān)于壓力和彈簧的伸長量的說法中正確的是 (

)．A．FN1<FN2，彈簧的伸長量減小B．FN1＝FN2，彈簧的伸長量減小C．FN1>FN2，彈簧的伸長量增大D．FN1>FN2，彈簧的伸長量減小第34頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四解析在題圖中，由于條形磁鐵的磁感線是從N極出發(fā)到S極，所以可畫出磁鐵在導(dǎo)線A處的一條磁感線，其方向是斜向左下方的，導(dǎo)線A中的電流垂直紙面向外，由左手定則可判斷導(dǎo)線A必受斜向右下方的安培力，由牛頓第三定律可知磁鐵所受作用力的方向是斜向左