人教版高考物理一轮复习听课手册 第24讲磁场的描述磁场对电流的作用.docx
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人教版高考物理一轮复习听课手册第24讲磁场的描述磁场对电流的作用
听课手册第24讲 磁场的描述 磁场对电流的作用
一、磁场、磁感应强度
1.磁场
(1)基本性质:
对放入其中的磁体或运动电荷(电流)有 ,磁体、电流之间都是通过 发生相互作用的.
(2)方向:
小磁针静止时 所指的方向.
2.磁感应强度
(1)物理意义:
表示磁场 的物理量.
(2)定义式:
.单位:
特斯拉,简称特,符号是T.
(3)方向:
小磁针静止时 所指方向.
【辨别明理】
(1)磁场是客观存在的,磁感线实际上是不存在的,磁感线上各点的切线方向表示该点的磁场方向.( )
(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)相邻两条磁感线之间的空白区域磁感应强度为零.( )
二、磁感线
1.磁感线:
在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的 的方向一致.
2.特点
(1)磁感线是假想的曲线,客观上 .
(2)磁感线上某点的 方向就是该点的磁场方向.
(3)磁感线的 定性地表示磁场的强弱.
(4)磁感线是 曲线,没有起点和终点.
三、安培力
1.安培力的大小
(1)磁场和电流垂直时,F= .
(2)磁场和电流平行时,F= .
2.安培力的方向
用左手定则判定:
伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使四指指向 的方向,这时 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.
(4)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.( )
(5)通电导线在磁感应强度越大的地方所受安培力越大.( )
(6)磁场中某区域的磁感线如图24-1所示,同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小.( )
图24-1
考点一 磁感应强度、磁场的叠加
考向一 磁感应强度的理解
(1)磁感应强度由磁场本身决定,因此不能根据定义式B=
认为B与F成正比,与IL成反比.
(2)测量磁感应强度时小段通电导线必须垂直磁场放入,如果平行磁场放入,则其所受安培力为零,但不能说该点的磁感应强度为零.
(3)磁感应强度是矢量,其方向为放入其中的小磁针静止时N极的指向.
1关于磁感应强度B,下列说法中正确的是( )
A.磁场中某点B的大小,跟放在该点的试探电流元的情况有关
B.磁场中某点B的方向,跟放在该点的试探电流元受到磁场力的方向一致
C.若在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用,该点B为零
D.长度为L、电流为I的导线在磁场中受力为F,则磁感应强度B大于或等于
考向二 磁感应强度B与电场强度E的比较
磁感应强度B
电场强度E
物理意义
描述磁场强弱的物理量
描述电场强弱的物理量
定义式
B=
(I与B垂直)
E=
方向
磁感线切线方向,小磁针N极受力方向(小磁针静止时N极所指方向)
电场线切线方向,正电荷受力方向
大小决
定因素
由磁场决定,与电流元无关
由电场决定,与试探电荷无关
场的
叠加
合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和
合电场强度等于各电场的电场强度的矢量和
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,用一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验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
考向三 电流的磁场及安培定则
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,且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
3如图24-2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( )
图24-2
A.aB.bC.cD.d
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.
图24-3
例4(多选)[2018·全国卷Ⅱ]如图24-3所示,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2,L1中的电流方向向左,L2中的电流方向向上;L1的正上方有a、b两点,它们相对于L2对称.整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为B0,方向垂直于纸面向外.已知a、b两点的磁感应强度大小分别为
B0和
B0,方向也垂直于纸面向外,则( )
A.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为
B0
B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为
B0
C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为
B0
D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为
B0
考点二 安培力的大小与方向
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.
①公式F=ILB中L指的是“有效长度”.当B与I垂直时,F最大,F=ILB;当B与I平行时,F=0.
②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24-4所示),相应的电流方向沿L由始端流向末端.
图24-4
③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.
2.方向:
根据左手定则判断.
例5如图24-5所示,AC是一个用长为L的导线弯成的以O为圆心的四分之一圆弧,将其放置在与平面AOC垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中.当在该导线中通以由C到A的大小为I的恒定电流时,该导线受到的安培力是( )
图24-5
A.BIL,方向平行于OC向左
B.
方向垂直于AC指向左下方
C.
方向平行于OC向右
D.2
BIL,方向垂直于AC指向左下方
图24-6
变式题(多选)[2017·全国卷Ⅰ]如图24-6所示,三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距,均通有电流I,L1中电流方向与L2中的相同,与L3中的相反,下列说法正确的是( )
A.L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直
B.L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直
C.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶
D.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为
∶
∶1
考点三 安培力作用下导体的运动
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场磁感线分布情况,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.
图24-7
例6一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置,且两个线圈的圆心重合,如图24-7所示.当两线圈中通以图示方向的电流时,从左向右看,线圈L1将( )
A.不动
B.顺时针转动
C.逆时针转动
D.在纸面内平动
考点四 安培力作用下的平衡与加速
(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)列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解.
图24-8
例7[人教版选修3-1改编]如图24-8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0.24T
B.磁感应强度的方向垂直于纸面向外,大小为0.12T
C.磁感应强度的方向垂直于纸面向里,大小为0.24T
D.磁感应强度的方向垂直于纸面向里,大小为0.12T
变式题1如图24-9所示,平行金属导轨与水平面成37°角,上端接有电源和滑动变阻器,金属杆ab横跨放在导轨上,其有效长度为0.5m,质量为0.2kg,与导轨间的动摩擦因数为0.1.空间存在竖直向上的磁感应强度为2T的匀强磁场.要使ab杆在导轨上保持静止,则ab中的电流大小应在什么范围?
(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
图24-9
变式题2(多选)如图24-10所示为电磁轨道炮的工作原理图.待发射弹体与轨道保持良好接触,并可在两平行轨道之间无摩擦滑动.电流从一条轨道流入,通过弹体后从另一条轨道流回.轨道电流可在弹体处形成垂直于轨道平面的磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与电流I成正比.通电的弹体在安培力的作用下滑行L后离开轨道,则下列说法正确的是( )
图24-10
A.弹体向左高速射出
B.I变为原来的2倍时,弹体射出的速度也变为原来的2倍
C.弹体的质量变为原来的2倍时,射出的速度也变为原来的2倍
D.L变为原来的4倍时,弹体射出的速度变为原来的2倍
完成课时作业(二十四)
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- 人教版高考物理一轮复习听课手册 第24讲磁场的描述磁场对电流的作用 人教版 高考 物理 一轮 复习 听课 手册 24 磁场 描述 电流 作用