高考物理总复习第10单元磁场第27讲磁场的描述磁场对电流的作用.pptx

第十单元磁场课程标准1.了解我国古代对磁现象的认识和应用及其对人类文明的影响2.通过实验,了解磁场.知道磁场是一种物质,体会场的统一性与多样性.知道磁感应强度和磁通量.能用磁感线描述磁场.体会物理模型在探索自然规律中的作用3.知道电流的磁场.会判断通电直导线和通电线圈周围的磁场方向4.通过实验,认识安培力.能判断安培力的方向,会计算安培力的大小.了解安培力在生产生活中的应用5.通过实验,认识洛伦兹力.能判断洛伦兹力的方向,会计算洛伦兹力的大小.能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动.了解带电粒子的磁偏转原理及其应用核心考点磁场、磁感应强度、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向安培力、安培力的方向洛伦兹力、洛伦兹力的方向洛伦兹力公式带电粒子在磁场中的运动质谱仪和回旋加速器第27讲磁场的描述磁场对电流的作用知识自查必备 考点互动探究 教师备用习题知识自查必备【知识总览】N极受力N极的指向磁场方向假想切线方向疏密磁场垂直于特斯拉1N/(Am)知识自查必备导线左手定则BIL0【辨别明理】(1)磁场中某点磁感应强度的大小跟放在该点的试探电流元的情况无关.()(2)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.()(3)垂直于磁场放置的线圈面积减小时,穿过线圈的磁通量可能增大.()(4)在同一幅图中,磁感线越密,则磁场越强.()(5)将通电导线放入磁场中,若不受安培力,说明该处磁感应强度为零.()知识自查必备考点一磁感应强度、磁场的叠加考点互动探究D解析磁感应强度B是由磁场本身决定的,与试探电流元的情况无关,A错误;B的方向与电流元的受力方向垂直,B错误;考点互动探究电流元受力大小与电流和磁场方向的夹角有关,当两者平行时,电流元不受力,C错误;D考点互动探究考向二磁感应强度B与电场强度E的比较例2 (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,则该处电场强度一定为零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.电场中某点电场的强弱,用一个试探电荷放在该点时受到的电场力与试探电荷本身电荷量的比值表征D.磁场中某点磁场的强弱,用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表征AC考点互动探究安培定则磁感线磁场特点直线电流的磁场无磁极、非匀强磁场,距导线越远磁场越弱环形电流的磁场环形电流的两侧分别是N极和S极,且离圆环中心越远磁场越弱通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似,管内为匀强磁场,管外为非匀强磁场考点互动探究考向三电流的磁场及安培定则考点互动探究例3 2022北师大实验中学月考如图所示,直导线AB、螺线管E、电磁铁D三者相距较远,其磁场互不影响,当开关S闭合后,则小磁针北极N(黑色一端)指示磁场方向正确的是()A.aB.bC.c D.dC解析根据安培定则可判断出电流的磁场方向,再根据小磁针静止时N极的指向为磁场的方向可知C正确.考点互动探究考向四磁场的叠加磁感应强度为矢量,合成与分解遵循平行四边形定则.考点互动探究例4 2021全国甲卷两足够长直导线均折成直角,按如图所示方式放置在同一平面内,EO与OQ在一条直线上,PO与OF在一条直线上,两导线相互绝缘,通有相等的电流I,电流方向如图所示.若一根无限长直导线通过电流I时,所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B,则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为()A.B、0 B.0、2BC.2B、2BD.B、BB考点互动探究解析将QO和OE视为一根无限长直导线,根据右手螺旋定则可知该直导线在M点产生的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外,在N点产生的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里;同理可将FO与OP视为一根无限长直导线,根据右手螺旋定则可知该直导线在M点产生的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,在N点产生的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里.综上所述,M点的磁感应强度为0,N点的磁感应强度为2B,故选B.考点互动探究C考点互动探究考点二安培力的分析与计算考点互动探究1.用公式F=BIL计算安培力大小时应注意:(1)B与I垂直.(2)L是有效长度.公式F=BIL中L指的是有效长度.当B与I垂直时,F最大;当B与I平行时,F=0.弯曲导线的有效长度L等于在垂直磁场平面内的投影两端点所连线段的长度(如图所示),相应的电流方向则由始端流向末端.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.考点互动探究2.方向:根据左手定则判断.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.考点互动探究例52019全国卷如图所示,等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成,固定于匀强磁场中,线框平面与磁感应强度方向垂直,线框顶点M、N与直流电源两端相连.已知导体棒MN受到的安培力大小为F,则线框LMN受到的安培力的大小为()A.2FB.1.5F C.0.5F D.0B考点互动探究BC考点互动探究考点三与安培力相关的力学问题考点互动探究考向一安培力作用下导体的平衡问题解决安培力作用下的平衡问题的步骤:(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F安B、F安I;(3)列平衡方程进行求解.考点互动探究例62022黄冈中学月考如图所示的电流天平可用来测定磁感应强度.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈,水平边长l=10cm,共N=9匝,线圈的下部处于匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面.当线圈中通有电流I=0.10A(方向如图)时,在天平左、右两边加上质量分别为m1、m2的砝码,天平平衡.当电流反向(大小不变)时,左边再加上质量为m=4.32g的砝码后,天平重新平衡.重力加速度g取10m/s2,由此可知()A.磁感应强度的方向垂直于纸面向外,大小为0.24TB.磁感应强度的方向垂直于纸面向外,大小为0.12TC.磁感应强度的方向垂直于纸面向里,大小为0.24TD.磁感应强度的方向垂直于纸面向里,大小为0.12TC考点互动探究考向二安培力作用下导体的力学综合问题解决安培力作用下的运动问题,需要分析导体受力,进而得出运动情况,再根据运动选择力学规律解决问题.考点互动探究例7(多选)如图所示,光滑平行金属导轨水平放置,导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连,右端与半径为L=20cm的两段光滑圆弧导轨相接,一根质量m=60g、电阻R=1、长为L的导体棒ab用长也为L的绝缘细线悬挂,导轨所处的空间有竖直方向的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T,当闭合开关S后,导体棒沿圆弧摆动,摆到最大高度时,细线与竖直方向成=53角.若摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态(不考虑导体棒切割磁感线产生的影响),导轨电阻不计,sin53=0.8,cos53=0.6,g取10m/s2,则()A.磁场方向一定竖直向下B.电源电动势E=3.0VC.导体棒在摆动过程中所受安培力F=0.8ND.导体棒摆到最高点的过程中,电源提供的电能等于导体棒增加的重力势能考点互动探究AB考点互动探究变式 2021湖南衡阳模拟如图所示,在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨CD、EF,导轨上放一金属棒MN.现从t=0时刻起,给金属棒通以图示方向的电流且电流大小与时间成正比,即I=kt,其中k为常量,金属棒与导轨始终垂直且接触良好.关于金属棒的速度v、加速度a随时间t变化的关系图像,可能正确的是图中的()考点互动探究D考点互动探究C教师备用习题2.截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线,长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线,若中心直导线通入电流I1,四根平行直导线均通入电流I2,I1I2,电流方向如图所示,下列截面图中可能正确表示通电后长管发生的形变的是()C教师备用习题教师备用习题解析 因I1I2,则可不考虑四个边上的直导线之间的相互作用;根据“同向电流相互吸引,异向电流相互排斥”,可知正方形左右两侧的直导线要受到中心直导线的吸引力,形成凹形,正方形上下两边的直导线要受到中心直导线的排斥力,形成凸形,故变形后的形状如图C.3.水平桌面上一条形磁铁的上方,有一根通电直导线由S极的上端平行于桌面移到N极上端的过程中,磁铁始终保持静止,导线始终保持与磁铁垂直,电流方向如图所示.则在这个过程中,对于磁铁受到的摩擦力的方向和桌面对磁铁的弹力说法正确的是()A.摩擦力始终为零,弹力大于磁铁重力B.摩擦力始终不为零,弹力大于磁铁重力C.摩擦力方向由向左变为向右,弹力大于磁铁重力D.摩擦力方向由向右变为向左,弹力小于磁铁重力教师备用习题C解析 如图所示,导线在S极上端时导线所受安培力方向斜向左上方,由牛顿第三定律可知,磁铁受到的磁场力斜向右下方,磁铁有向右的运动趋势,则磁铁受到的摩擦力水平向左;磁铁对桌面的压力大于磁铁的重力,因此桌面对磁铁的弹力大于磁铁的重力;如图所示,当导线在N极上端时,导线所受安培力方向斜向右上方,由牛顿第三定律可知,磁铁受到的磁场力斜向左下方,磁铁有向左的运动趋势,则磁铁受到的摩擦力水平向右;磁铁对桌面的压力大于磁铁的重力,因此桌面对磁铁的弹力大于磁铁重力;由以上分析可知,磁铁受到的摩擦力先向左后向右,桌面对磁铁的弹力始终大于磁铁的重力,故A、B、D错误,C正确.教师备用习题教师备用习题D教师备用习题