2019年高考物理一轮复习第九章磁场第1讲磁场及其对电流的作用学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 1 讲 磁场及其对电流的作用 板块一 主干梳理 夯实基础 【知识点 1】 磁场、磁感应强度 1.磁场 (1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有 力 的作用。 (2)方向：小磁针静止时 N 极所指的方向或小磁针 N 极 受力方向。 2.磁感应强度 (1)物理意义：描述磁场的 强弱 。 (2)大小： B FIL(通电导线垂直于磁场 )。 (3)方向：小磁针静止时 N 极 的指向。 (即磁场方向就是 B 的方向 ) (4)B 是 矢 量，合成时遵循 平行四边形 法则。单位： 特斯拉 ，符号 T。 3.磁通量 (1)公式： BS。 (2)单位： 韦伯 ，符

2、号： Wb。 (3)适用条件： 匀强磁场； S 是 垂直 磁场并在磁场中的有效面积。 4.安培的分子电流假说 安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种 电流 分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于 磁体的两极 。 【知识点 2】 磁感线、通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 1.磁感线 在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的 切线 方向跟该点的磁感应强度方向一致， 疏密 描述磁感应强度的大小。 2.电流的磁场 (1)奥斯特实验：奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电 流可以产生磁场，首次揭示了 电和磁 的联系。 (2)安培定则 通电直导线：用右手握住导线，让

3、伸直的拇指所指的方向跟 电流 的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是 磁感线 的环绕方向。 环形电流：让右手弯曲的四指指向跟环形电流方向一致，伸直的 拇指 所指的方向是环形电流中心轴线上磁感线的方向。 通电螺线管：让右手弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，伸直的 拇指 所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。 3.几种常见的磁场 (1)常见磁体的磁场 【 精品教育资源文库 】 (2)几种电流周围的磁场分布 【 精品教育资源文库 】 (3)匀强磁场：磁感应强度的大 小处处 相等 ，方向处处 相同 的磁场。匀强磁场的磁感线为 等间距 的平行线，如图所示。 (4)地磁场 地磁场的 N 极在地理 南

4、极 附近， S 极在地理 北极 附近，磁感线分布如图所示。 在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度 大小相等 ，且方向水平 向北 。 【知识点 3】 磁场对电流的作用 安培力 1.安培力的方向 (1)用左手定则判断：伸开左手，让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 电流 的方向，这时 拇指 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。 (2)安培力方向特点： FB ， FI ，即 F 垂直于 B、 I 决定的平面。 【 精品教育资源文库 】 (3)结论：两平行的通电直导线间的安培力 同向电流互相 吸引 ，反向电流互相 排斥

5、 。 2.安培力的大小 F BILsin( 其中 为 B 与 I 之间的夹角 )。如图所示： (1)IB 时， 0 或 180 ，安培力 F 0。 (2)IB 时， 90 ，安培力最大， F BIL。 3.磁电式电流表的工作原理 磁电式电流表的原理图如下图所示。 (1)磁场特点 方向：沿 半径方向 均匀辐射地分布，如上图所示； 大小：在距轴线等距离处的磁感应强度大小 相等 。 (2)安培力的特点 方向：安培力的方向与线圈平面 垂直 ； 大小：安培力的大小与通过的电流成 正比 。 (3)表盘刻度特点 导线在安培力作用下带动线圈转动，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力越大，形变 越大

6、，所以指针偏角与通过线圈的电流 I 成 正比 ，由于安培力总与磁感应强度的方向垂直，所以表盘刻度 均匀 。 板块二 考点细研 悟法培优 考点 1 磁场的叠加和安培定则的应用 深化拓展 1.安培定则的应用：在运用安培定则判定直线电流和环形电流及通电螺线管的磁场方向时应分清 “ 因 ” 和“ 果 ” 。 【 精品教育资源文库 】 2.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。 例 1 已知长直通电导线在周围某点产生磁场的磁感应强度大小与电流大小成正比、与该点到导线的距离成反比。 4 根电流大小相同的长直通电导线 a、 b、 c、 d 平行放置，它们的横截面的连线构成一个正方形，

7、 O 为正方形中心， a、 b、 c 中电流方向垂直纸面向里， d 中电流方向垂直纸面向外，则 a、 b、 c、 d 长直通电导线在 O点产生的合磁场的磁感应强度 B( ) A.大小为零 B.大小不为零，方向由 O 指向 d C.大小不为零，方向由 O 指向 c D.大小 不为零，方向由 O 指向 a (1)通电直导线周围的磁感线是如何分布的？ 提示： 依据安培定则判断磁感线是以导线为中心的同心圆。 (2)磁感应强度的合成遵循什么运算定则？ 提示： 平行四边形定则。 尝试解答 选 D。 由安培定则可知， a、 c 中电流方向相同， O 到 a、 c 距离相等，两导线在 O 处产生的磁场的磁感应

8、强度大小相等、方向相反，矢量和为零； b、 d 两导线中电流方向相反，由安培定则可知，两导线在 O 处产生的磁场的磁感应强度方向均由 O 指向 a，故 D 选项正确。 总结升华 磁场的叠加和安培定则应用的 “ 三大注意 ” (1)根据安培定则 确定通电导线周围磁场的方向时，注意直导线和环形导线存在的差异。 (2)磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向。 (3)磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时，合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和。 【 精品教育资源文库 】 跟踪训练 2017 湖南十三校联考 如图所示， M、 N 和 P 是以 MN 为直径

9、的半圆弧上的三点， O 为半圆弧的圆心， MOP 60 ，在 M、 N 处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时 O 点的磁感应强度大 小为 B1，若将 N 处长直导线移至 P 处，则 O 点的磁感应强度大小为 B2，那么B2与 B1之比为 ( ) A.1 1 B 1 2 C. 3 1 D. 3 2 答案 B 解析 如图所示，当通有电流的长直导线在 M、 N 两处时，根据安培定则可知，二者在圆心 O 处产生的磁感应强度的大小都为 B12；当 N 处长直导线移至 P 处，两导线在圆心 O 处产生的磁 感应强度的大小也为 B12，根据平行四边形定则，由几何关

10、系得 B2 B12，那 么 B2B1 12，故选项 B 正确。 考点 2 安培力的分析与计算 规律方法 1.计算安培力公式 F BIL，应用时要注意 (1)当 B 与 I 垂直时， F 最大， F ILB；当 B 与 I 的夹角为 时， F BILsin ；当 B 与 I 平行时， F 0。 (2)L 是有效长度 【 精品教育资源文库 】 弯曲导线的有效长度 L，等于连接两端点线段的长度 (如图所示 )；相应的电流沿 L 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。 2.方向：根据左手定则判断。 例 2 2017 河北唐山摸底考 试 将长为 l 的导线弯成 16圆

11、弧，固定于垂直纸面向外、大小为 B 的匀强磁场中，两端点 A、 C 连线竖直，如图所示。若给导线通以由 A 到 C、大小为 I 的恒定电流，则导线所受安培力的大小和方向是 ( ) A.IlB，水平向左 B IlB，水平向右 C.3IlB ，水平向左 D.3IlB ，水平向右 (1)本题中计算安培力时通电导线的有效长度等于圆弧 AC 的弧长吗？ 提示： 不等于，等于弦 AC 的长度。 (2)如何确定安培力方向？ 提示： 应用左手定则判断。 尝试解 答 选 C。 导线中通以由 A 到 C 的电流 I，根据题图中几何关系可得，计算安培力时导线的有效长度为 3l ，所以导线受安培力大小为 F 安 BI

12、3l ，再根据左手定则可知安培力方向水平向左。选项 C 正确。 【 精品教育资源文库 】 总结升华 安培力的大小与方向的判定方法 分析和计算安培力时，必须准确利用安培力计算公式，有效长度的确定需要结合几何知识正确分析、计算，还要注意电流的方向与磁场方向的夹角；根据左手定则判断安培力方向时，注意四指指向电流的方向，安培力 F B， F I，但磁感应强度 B 的方向与导线 中电流 I 的方向并不一定垂直。 跟踪训练 2017 汕头模拟 如图是磁电式电流表的结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，线圈中a、 b 两条导线长均为 l，通以图示方向的电流 I，两条导线所在处的磁感应强度大小均为 B。

13、则 ( ) A该磁场是匀强磁场 B.线圈平面总与磁场方向垂直 C.线圈将逆时针转动 D.a、 b 导线受到的安培力大小总为 BIl 答案 D 解析 匀强磁场的磁感应强度的大小处处相等，方向处处相同，由图可知，选项 A 错误；由图知线圈平面总与磁场方向平行，选项 B 错误 ；在图示的位置， a 受向上的安培力， b 受向下的安培力，线圈顺时针转动，选项C 错误；由于磁感应强度大小不变，电流大小不变，则安培力大小始终为 BIl，选项 D 正确。 考点 3 与安培力有关的力学综合题 拓展延伸 1.安培力作用下的物体平衡问题，解题步骤和共点力的平衡问题相似，一般是： (1)先进行受力分析，画出受力分析

14、图。 (2)根据共点力平衡的条件列出平衡方程进行求解。其中重要的是在受力分析过程中不要漏掉了安培力。 2.安培力作用下的加速问题与动力学问题一样，关键是做好受力分析，然后根据牛顿 第 二定律求出加速度， 最后利用运动学公式求解。 以上问题在解答时经常应用到的知识还有闭合电路欧姆定律。 【 精品教育资源文库 】 例 3 如图所示，用两根轻细金属丝将质量为 m、长为 l 的金属棒 ab 的两端悬挂在 c、 d 两处，置于竖直向上的匀强磁场内。当棒中通以从 a 到 b 的电流 I 后，两悬线偏离竖直方向 角处于平衡状态，则磁感应强度 B为多大？为了使棒平衡在该位置上，所需匀强磁场的磁感应强度 B 最小为多少，方向如何？ (1)磁感应强度 B 与安培力 F 的方向有何关系？ 提示： 垂直。 (2)什么情