1、高考導(dǎo)航,基礎(chǔ)課1磁場(chǎng)的描述及磁場(chǎng)對(duì)電流的,作用,知識(shí)點(diǎn)一、磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度 1磁場(chǎng) (1)基本特性：磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有_的作用。 (2)方向：小磁針的_所受磁場(chǎng)力的方向。 2磁感應(yīng)強(qiáng)度 (1)物理意義：描述磁場(chǎng)的_和_。 (2)大?。篵_(通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng))。 (3)方向：小磁針靜止時(shí)_的指向。 (4)單位：特斯拉(t)。,磁場(chǎng)力,n極,強(qiáng)弱,方向,n極,3勻強(qiáng)磁場(chǎng) (1)定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小_、方向_的磁場(chǎng)稱為勻強(qiáng)磁場(chǎng)。 (2)特點(diǎn)：疏密程度相同、方向相同的平行直線。 知識(shí)點(diǎn)二、磁感線通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場(chǎng)的方向 1磁感線 在磁場(chǎng)中畫出一些有方向的曲線，使曲線

2、上各點(diǎn)的_方向跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致。,處處相等,處處相同,切線,2幾種常見的磁場(chǎng) (1)常見磁體的磁場(chǎng)(如圖1所示),圖1,(2)電流的磁場(chǎng),知識(shí)點(diǎn)三、安培力、安培力的方向勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力 1安培力的大小 (1)磁場(chǎng)和電流垂直時(shí)：f_。 (2)磁場(chǎng)和電流平行時(shí)：f_。,2安培力的方向 左手定則判斷： (1)伸出左手，讓拇指與其余四指_，并且都在同一個(gè)平面內(nèi)。,圖2,(2)讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向_方向。 (3)_所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。,bil,0,垂直,電流,拇指,思考判斷 (1)磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，跟放在該點(diǎn)的試探電流元的強(qiáng)弱有關(guān)。() (2

3、)磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，跟放在該點(diǎn)的試探電流元所受磁場(chǎng)力的方向一致。() (3)在磁場(chǎng)中磁感線越密集的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大。() (4)相鄰兩條磁感線之間的空白區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。() (5)將通電導(dǎo)線放入磁場(chǎng)中，若不受安培力，說明該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。(),答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7),磁場(chǎng)及安培定則的應(yīng)用,2磁場(chǎng)的疊加 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。 3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(chǎng)時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”。,1磁場(chǎng)的理解(2015新課標(biāo)全國(guó)卷，18)(多選)指南針是我國(guó)古代四大發(fā)明

4、之一。關(guān)于指南針，下列說法正確的是() a指南針可以僅具有一個(gè)磁極 b指南針能夠指向南北，說明地球具有磁場(chǎng) c指南針的指向會(huì)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(dǎo)線，導(dǎo)線通電時(shí)指南針不偏轉(zhuǎn),解析指南針有n、s兩個(gè)磁極，受到地磁場(chǎng)的作用靜止時(shí)s極指向南方，選項(xiàng)a錯(cuò)誤，b正確；指南針有磁性，可以與鐵塊相互吸引，選項(xiàng)c正確；由奧斯特實(shí)驗(yàn)可知，小磁針在通電導(dǎo)線放置位置合適的情況下，會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。 答案bc,2電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的對(duì)比(多選)下列說法中正確的是() a電荷在某處不受電場(chǎng)力的作用，則該處電場(chǎng)強(qiáng)度為零 b一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場(chǎng)力作用，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一

5、定為零 c表征電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱，是把一個(gè)檢驗(yàn)電荷放在該點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力與檢驗(yàn)電荷本身電荷量的比值 d表征磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，是把一小段通電導(dǎo)線放在該點(diǎn)時(shí)受到的磁場(chǎng)力與該小段導(dǎo)線長(zhǎng)度和電流乘積的比值,答案ac,圖3,答案d,磁場(chǎng)的矢量性及合成 (1)根據(jù)安培定則確定通電導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的方向。 (2)磁場(chǎng)中每一點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁感線的切線方向。 (3)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，多個(gè)通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加時(shí)，合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各場(chǎng)源單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和。,規(guī)律方法,安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng),1安培力 (1)方向：根據(jù)左手定則判斷。 (2)大?。河晒絝bil計(jì)算，且其中的l為導(dǎo)線

6、在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度。如彎曲通電導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度l等于連接兩端點(diǎn)的直線的長(zhǎng)度，相應(yīng)的電流方向沿兩端點(diǎn)連線由始端流向末端，如圖4所示。,圖4,2判定安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的常用方法,1安培力的計(jì)算如圖5所示，由不同材料制成的直徑aob和半圓acb組成的半圓形金屬線框放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，半圓的半徑為r，線框平面與磁場(chǎng)方向(垂直于紙面向外)垂直，直徑aob沿水平方向。若通以圖示方向的電流，從a端流入的電流大小為i，則線框受到的安培力(),圖5,a方向沿紙面向上，大小為0 b方向沿紙面向上，大小為2bir c方向沿紙面向下，大小為bir d方向沿紙面向下，大小為2bir 解析由題圖可知

7、，電流從a端流入，從b端流出，則有電流分別通過直導(dǎo)線aob和半圓形導(dǎo)線acb，假設(shè)通過直導(dǎo)線aob和半圓形導(dǎo)線acb的電流大小分別為i1、i2，則i1i2i。由左手定則可知，直導(dǎo)線aob受到的安培力沿紙面向上，大小為f12bi1r；半圓形導(dǎo)線acb受到的安培力可等效成通入電流大小為,i2的直導(dǎo)線aob受到的安培力，由左手定則可知，半圓形導(dǎo)線acb受到的安培力沿紙面向上，大小為f22bi2r，因此金屬線框受到的安培力沿紙面向上，大小為ff1f22br(i1i2)2bir。選項(xiàng)b正確。 答案b,2利用結(jié)論法(2017杭州五校聯(lián)考)如圖6所示，兩個(gè)完全相同且相互絕緣、正交的金屬環(huán)a、b，可沿軸線oo

8、自由轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)通以圖示方向電流，沿oo看去會(huì)發(fā)現(xiàn)(),圖6,aa環(huán)、b環(huán)均不轉(zhuǎn)動(dòng) ba環(huán)將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，b環(huán)也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，兩環(huán)相對(duì)不動(dòng) ca環(huán)將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，b環(huán)也順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，兩環(huán)相對(duì)不動(dòng) da環(huán)將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，b環(huán)將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，兩者吸引靠攏至重合為止 解析由安培定則可得，a環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向下，b環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向左，兩磁場(chǎng)相互作用后有磁場(chǎng)的方向趨向一致的趨勢(shì)，所以a環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，b環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，二者相互靠攏，直至重合，選項(xiàng)d正確。 答案d,3電流元和特殊位置法一直導(dǎo)線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方，如圖7所示，如果直導(dǎo)線可以自由地運(yùn)動(dòng)且通以方向由a到b的電流，則關(guān)于導(dǎo)線ab受磁場(chǎng)力后的運(yùn)

9、動(dòng)情況，下列說法正確的是(),圖7,a從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管 b從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管 c從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管 d從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管 解析判斷導(dǎo)線的轉(zhuǎn)動(dòng)方向可用電流元法：如圖所示，把直線電流等效為ao、oo、ob三段(oo段極短)電流，由于oo段電流方向與該處的磁場(chǎng)方向相同，所以不受安培力作用；ao段電,流所在處的磁場(chǎng)方向斜向上，由左手定則可知其所受安培力方向垂直紙面向外；ob段電流所在處的磁場(chǎng)方向斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直紙面向里。再用特殊位置法分析：當(dāng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90與紙面垂直時(shí)，判斷導(dǎo)線所受安培力方向向下。綜上可知導(dǎo)線將以oo段為軸逆時(shí)

10、針轉(zhuǎn)動(dòng)(從上向下看)并靠近通電螺線管。,答案d,4轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法(多選)如圖8所示，臺(tái)秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時(shí)臺(tái)秤讀數(shù)為f1，現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一導(dǎo)體棒，當(dāng)導(dǎo)體棒中通以方向如圖所示的電流后，臺(tái)秤讀數(shù)為f2，則以下說法正確的是(),圖8,a彈簧長(zhǎng)度將變長(zhǎng) b彈簧長(zhǎng)度將變短 cf1f2 df1f2 解析如圖甲所示，導(dǎo)體棒處的磁場(chǎng)方向指向右上方，根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)體棒受到的安培力方向垂直于磁場(chǎng)方向指向右下方，根據(jù)牛頓第三定律，對(duì)條形磁鐵受力分析，如圖乙所示，所以fn1fn2即臺(tái)秤示數(shù)f1f2，在水平方向上，由于f有向左的分力，磁鐵壓縮

11、彈簧，所以彈簧長(zhǎng)度變短。,答案bc,安培力作用下導(dǎo)體的平衡,通電導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中的平衡問題是一種常見的力學(xué)綜合模型，該模型一般由傾斜導(dǎo)軌、導(dǎo)體棒、電源和電阻等組成。這類題目的難點(diǎn)是題圖具有立體性，各力的方向不易確定。因此解題時(shí)一定要先把立體圖轉(zhuǎn)化成平面圖，通過受力分析建立各力的平衡關(guān)系，如圖9所示。,圖9,【典例】如圖10所示，水平導(dǎo)軌間距為l0.5 m，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)；導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m1 kg，電阻r00.9 ，與導(dǎo)軌接觸良好；電源電動(dòng)勢(shì)e10 v，內(nèi)阻r0.1 ，電阻r4 ；外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b5 t，方向垂直于ab，與導(dǎo)軌平面成夾角53；ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5(設(shè)最大靜

12、摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)，定滑輪摩擦不計(jì)，線對(duì)ab的拉力為水平方向，重力加速度g10 m/s2，ab處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知sin 530.8，cos 530.6。求：,(1)通過ab的電流大小和方向； (2)ab受到的安培力大??； (3)重物重力g的取值范圍。,圖10,當(dāng)最大靜摩擦力方向向右時(shí)ftfsin 53fm0.5 n 當(dāng)最大靜摩擦力方向向左時(shí)ftfsin 53fm7.5 n 所以0.5 ng7.5 n。 答案(1)2 aa到b(2)5 n(3)0.5 ng7.5 n,1通電線圈在安培力作用下的平衡(2015江蘇單科，4)如圖11所示，用天平測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝

13、數(shù)相同，邊長(zhǎng)mn相等，將它們分別掛在天平的右臂下方。線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)若磁場(chǎng)發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是(),圖11,答案a,2導(dǎo)體棒在安培力作用下的平衡(2015全國(guó)卷，24)如圖12，一長(zhǎng)為10 cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1 t，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣。金屬棒通過開關(guān)與一電動(dòng)勢(shì)為12 v的電池相連，電路總電阻為2 。已知開關(guān)斷開時(shí)兩彈簧的伸長(zhǎng)量均為0.5 cm；閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長(zhǎng)量與開關(guān)斷開時(shí)相比均改變了0.3 cm，重力加速度大小取10 m/s2。判

14、斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量。,圖12,由平衡條件知：開關(guān)閉合前：2kxmg 開關(guān)閉合后：2k(xx)mgf 代入數(shù)值解得m0.01 kg 答案豎直向下0.01 kg,1求解安培力作用下導(dǎo)體棒平衡問題的基本思路 2求解關(guān)鍵 (1)電磁問題力學(xué)化。 (2)立體圖形平面化。,方法技巧,安培力作用下的功能關(guān)系 安培力做功的特點(diǎn)和實(shí)質(zhì) (1)安培力做功與路徑有關(guān)，這一點(diǎn)與電場(chǎng)力不同。 (2)安培力做功的實(shí)質(zhì)是能量轉(zhuǎn)化 安培力做正功時(shí)將電源的能量轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的機(jī)械能或其他形式的能。 安培力做負(fù)功時(shí)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能或其他形式的能。,a磁場(chǎng)方向一定豎直向下 b電源電動(dòng)勢(shì)e3.0 v

15、 c導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中所受安培力f3 n d導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中電源提供的電能為0.048 j,圖13,解析導(dǎo)體棒向右沿圓弧擺動(dòng)，說明受到向右的安培力，由左手定則知該磁場(chǎng)方向一定豎直向下，a對(duì)；導(dǎo)體棒擺動(dòng)過程中只有安培力和重力做功，由動(dòng)能定理知billsin mgl(1cos )0，代入數(shù)值得導(dǎo)體棒中的電流為i3 a，由eir得電源電動(dòng)勢(shì)e3.0 v，b對(duì)；由fbil得導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中所受安培力f0.3 n，c錯(cuò)；由能量守恒定律知電源提供的電能w等于電路中產(chǎn)生的焦耳熱q和導(dǎo)體棒重力勢(shì)能的增加量e的和，即wqe，而emgl(1cos )0.048 j，d錯(cuò)。 答案ab,圖14,答案1.8104

16、t1.081011 w,安培力和重力、彈力、摩擦力一樣，會(huì)使通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中平衡、加速，也會(huì)涉及做功問題。解答時(shí)一般要用到動(dòng)能定理、能量守恒定律等。,反思總結(jié),1(2014全國(guó)卷，15)關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(dǎo)線 b安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)的方向 c安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向的夾角無關(guān) d將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话?解析安培力的方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向及電流的方向滿足左手定則，所以安培力的方向既垂直于直導(dǎo)線，也垂直于磁場(chǎng)的方向，所以選項(xiàng)b正確、a錯(cuò)誤；當(dāng)通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，安培力最大

17、fbil，當(dāng)通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，安培力最小為零，故選項(xiàng)c錯(cuò)誤；將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，假設(shè)原來直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直，若折成直角后一段與磁場(chǎng)仍垂直，另一段與磁場(chǎng)平行，則安培力的大小變?yōu)樵瓉淼囊话?，若折成直角后，兩段都與磁場(chǎng)垂直，則安培力的,答案b,2(2016北京理綜，17)中國(guó)宋代科學(xué)家沈括在夢(mèng)溪筆談中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也?！边M(jìn)一步研究表明，地球周圍地磁場(chǎng)的磁感線分布示意如圖15。結(jié)合上述材料，下列說法不正確的是(),圖15,a地理南、北極與地磁場(chǎng)的南、北極不重合 b地球內(nèi)部也存在磁場(chǎng)，地磁南極在地理北極附近 c地球表面任意位置的地磁場(chǎng)方向

18、都與地面平行 d地磁場(chǎng)對(duì)射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用,解析地球?yàn)橐痪薮蟮拇朋w，地磁場(chǎng)的南、北極在地理上的北極和南極附近，兩極并不重合；且地球內(nèi)部也存在磁場(chǎng)，只有赤道上空磁場(chǎng)的方向才與地面平行；對(duì)射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子的速度方向與地磁場(chǎng)方向不會(huì)平行，一定受到地磁場(chǎng)力的作用，故c項(xiàng)說法不正確的。 答案c,3(2016海南單科，8)(多選)如圖16(a)所示，揚(yáng)聲器中有一線圈處于磁場(chǎng)中，當(dāng)音頻電流信號(hào)通過線圈時(shí)，線圈帶動(dòng)紙盆振動(dòng)，發(fā)出聲音。俯視圖(b)表示處于輻射狀磁場(chǎng)中的線圈(線圈平面即紙面)磁場(chǎng)方向如圖中箭頭所示，在圖(b)中(),圖16,a當(dāng)電流沿順時(shí)針方向時(shí)，線圈所受安培力的方向垂直于紙面向里 b當(dāng)電流沿順時(shí)針方向時(shí)，線圈所受安培力的方向垂直于紙面向外 c當(dāng)電流沿逆時(shí)針方向時(shí)，線圈所受安培力的方向垂直于紙面向里 d當(dāng)電流沿逆時(shí)針方向時(shí)，線圈所受安培力的方向垂直于紙面向外,解析將環(huán)形導(dǎo)線分割成無限個(gè)小段，每一小段看成直導(dǎo)線，則根據(jù)左手定則，當(dāng)電流順時(shí)針時(shí)，導(dǎo)線的安培力垂直紙面向外，故選項(xiàng)a錯(cuò)誤，選項(xiàng)b正確；當(dāng)電流逆時(shí)針時(shí)，根據(jù)左手定則可以知道安培力垂直紙面向里，故選項(xiàng)c正確，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。 答案bc,4(2016全