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1、第1讲 磁场及磁场对通电导线的作用,2013届淄博四中高考一轮物理复习课件选修3-1 磁场,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_的作用 (2)方向：小磁针的_所受磁场力的方向 磁感应强度 (1)物理意义：描述磁场的_和_ (2)大小：B (通电导线垂直于磁场) (3)方向：小磁针静止时_的指向 (4)单位：特斯拉(T),磁场、磁感应强度、磁通量 (考纲要求),2,1.,磁场力,N极,强弱,方向,N极,匀强磁场 (1)定义：磁感应强度的大小_、方向_的磁场称为匀强磁场 (2)特点 匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同的、方向相同的平行直线,磁通量 (1)概念：在磁感应强度为
2、B的匀强磁场中，与磁场方向 _的面积S与B的乘积 (2)公式：_. (3)单位：1 Wb_.,3,4,处处相等,处处相同,垂直,BS,1 Tm2,磁感线 (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_方向跟这点的磁感应强度方向一致 (2)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布,磁感线 通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 (考纲要求),1,切线,2几种电流的磁场分布,越弱,越弱,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：F0. 安培力的方向 (1)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_
3、，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受_ (2)安培力的方向特点：FB，FI，即F垂直于_决定的平面,安培力、安培力的方向 (考纲要求) 匀强磁场中的安培力 (考纲要求),2,1.,BIL,电流的方向,安培力的方向,B和I,(2011长春高三检测)关于电场线和磁感线的说法正确的是 ( ) A电场线和磁感线都是利用疏密表示场的强弱的 B电场线是客观存在的，而磁感线是不存在的 C静电场的电场线是不闭合的，而磁感线是闭合的曲线 D电场线和磁感线都可能相交 答案 AC,1,(2011杭州高三检测)如图811所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面，若使线框逐渐远离(平动)通电导线
4、，则穿过线框的磁通量将,图811,2,( ) A逐渐增大 B逐渐减小 C保持不变 D不能确定 解析 离导线越远，电流产生的磁场越弱，穿过线圈的磁感线条数越少，磁通量逐渐减小，故只有B正确 答案 B,关于磁感应强度，下列说法正确的是 ( ) A一小段通电导线放在B为零的位置，那么它受到的磁 场力也一定为零 B通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度也一 定为零 C放置在磁场中1 m长的通电导线，通过1 A的电流，受 到的磁场力为1 N，则该处的磁感应强度就是1 T D磁场中某处的B的方向跟电流在该处受到的磁场力F的 方向相同 解析 根据磁感应强度的定义，A选项对通电导线(电流I)与磁场方向平行
5、时，磁场力为零，磁感应强度不为零，B选项错只有通电导线(电流I)与磁场方向垂直时，该处磁感应强度大小才为1 T，C选项错B与F方向一定垂直，D选项错 答案 A,3,(2012武汉模拟)如图812所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为L，匝数为N，过ab中点和cd中点的连线OO恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为 ( ),图812,4,答案 A,在匀强磁场中某处P放一个长度为L20 cm，通电电流I0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F1.0 N，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场中撤走，则P处磁感应强度为 ( ) A零 B10 T，方向竖直
6、向上 C0.1 T，方向竖直向上 D10 T，方向肯定不是竖直向上,5,答案 D,通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图813所示，ab边与MN平行关于MN的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是 ( ) A线框有两条边所受的安培力方向相同 B线框有两条边所受的安培力大小相等 C线框所受的安培力的合力方向向左 D线框所受的安培力的合力方向向右,图813,6,解析 由安培定则可知导线MN在线框处所产生的磁场方向垂直于纸面向外，再由左手定则判断出bc边和ad边所受安培力大小相等，方向相反ab边受到向右的安培力Fab，cd边受到向左的安培力Fcd.因ab处的磁场强，cd处的磁场弱，故
7、FabFcd，线框所受合力方向向右 答案 BD,(1)磁感应强度由磁场本身决定，就像电场强度由电场本身决定一样，跟该位置放不放通电导线、电流的大小无关,考点一 对磁感应强度的理解,(3)磁感应强度B的定义式也是其度量式 (4)磁感应强度是矢量，其方向是放入其中的小磁针静止时N极的指向，空间中磁场叠加，在某一点的磁场方向即该点的磁感应强度的方向只有一个，即合磁场方向，应用平行四边形定则来求该点的磁感应强度,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所受 磁场力方向一致 C在磁场中某点的试探电
8、流元不受磁场力作用时，该点 B值大小为零 D在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大,【典例1】,答案 D,有两根长直导线a、b互相平行放置，如图814所示为垂直于导线的截面图在图示的平面内，O点为两根导线连线的中点，M、N为两根导线附近的两点，它们在两导线的中垂线上，且与O点的距离相等若两导线中通有大小相等、方向相同,【变式1】,图814,的恒定电流I，则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是 ( ) AM点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同 BM点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反 C在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零 D在线段MN上只有一点的磁感应强度为零,解析 两根
9、导线分别在M点和N点产生的磁感应强度大小相等，方向相反，所以M点、N点的磁感应强度大小相等，方向相反，选项B正确；线段MN中点O的磁感应强度为零，选项D正确 答案 BD,安培力公式写为FILB，适用条件为磁场与电流方向垂直,考点二 安培力的分析与计算,图815,1,式中L是有效长度弯曲导线的有效长度L，等于两端点所连直线的长度(如图815所示)；相应的电流方向，沿L由始端流向末端，因为任意形状的闭合线圈，其有效长度L0，所以通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和一定为零,2,如图816，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直线段ab、bc和cd
10、的长度均为L，且abc,【典例2】,图816, bcd135.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力 ( ),解析 ab、bc、cd所受安培力的大小均为FBIL，bc边所受安培力的方向垂直于bc向上，ab、cd边所受安培力的方向如图所示，由几何关系可知ab与cd边所受安培力方向之间的夹,答案 A,(2011黄冈质检)如图817所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架，ab、cd边均与ad边成60角，abbccdL，长度为L的电阻丝电阻为r，框架与一电动势为E，内阻为r的电源相连接，垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场，则框架受到的安培力的合力大小为
11、( ),【变式2】,图817,答案 C,判定安培力作用下导体运动情况的常用方法,考点三 安培力作用下导体运动情况的判定(小专题),如图818所示，把一通电导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动当导线通过电流I时，如果只考虑安培力的作用，则从上往下看，导线的运动情况是 ( ) A顺时针方向转动，同时下降 B顺时针方向转动，同时上升 C逆时针方向转动，同时下降 D逆时针方向转动，同时上升,【典例3】,图818,解析 第一步：电流元受力分析法 把直线电流等效为OA、OB两段电流元，蹄形磁铁磁感线分布以及两段电流元受安培力方向相反，如图a所示可见从上往下看时，导线将逆时针方向转动,第二步：特殊
12、位置分析法 取导线逆时针转过90的特殊位置来分析，如图b所示根据左手定则判断安培力方向向下，故导线在逆时针转动的同时向下运动 答案 C,(2011江苏徐州模拟)如图819所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面当线圈内通以图中方向的电流后，线圈的运动情况是,【变式3】,图819,( ) A线圈向左运动 B线圈向右运动 C从上往下看顺时针转动 D从上往下看逆时针转动,解析 法一 电流元法首先将圆形线圈分成很多小段，每一段可看作一直线电流元，取其中上、下两小段分析，其截面图和受安培力情况如右图所示根据对称性,可知，线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向
13、左运动只有选项A正确,法二 等效法将环形电流等效成小磁针，如右图所示，据异名磁极,相吸引知，线圈将向左运动，选A.也可将左侧条形磁铁等效成环形电流，根据结论“同向电流相吸引，异向电流相排斥”，也可判断出线圈向左运动，选A. 答案 A,如图8110所示条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，用F表示,【典例4】,图8110,磁铁对桌面的压力，用f表示桌面对磁铁的摩擦力，导线中通电后与通电前相比较 ( ) AF减小，f0 BF减小，f0 CF增大，f0 DF增大，f0,解析 (转换研究对象法)如图所示，画出一条通电电流为I的导线所在处
14、的磁铁的磁感线，电流I处的磁场方向水平向左，由左手定则知，电流I,受安培力方向竖直向上根据牛顿第三定律可知，电流对磁铁的反作用力方向竖直向下，所以磁铁对桌面压力增大，而桌面对磁铁无摩擦力作用，故正确选项为C. 答案 C,一条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒，图8111中只画出此棒的截面图，并标出此棒中的电流是流向纸,【变式4】,图8111,内的，在通电的一瞬间可能产生的情况是 ( ) A磁铁对桌面的压力减小 B磁铁对桌面的压力增大 C磁铁受到向右的摩擦力 D磁铁受到向左的摩擦力,解析 如图所示，对导体棒，通电后，由左手定则判断出导体棒受到斜向左下的安培力，由牛顿
15、第三定律可得，磁铁受到导体棒的作用力,应斜向右上，所以在通电的一瞬间，磁铁对桌面的压力减小，磁铁受到向左的摩擦力，因此A、D正确 答案 AD,如图8112所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁,【变式5】,图8112,铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是 ( ),AFN1FN2，弹簧的伸长量增大 DFN1FN2，弹簧的伸长量减小,解析 在题图中，由于条形磁铁的磁感线是从N极出发到S极，所以可画出磁铁在导线A处的一条磁感线，其方向是斜向左下
16、方的，导线A中的电流垂直纸面向外，由左手定则可判断导线A必受斜向右下方的安培力，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力的方向是斜向左上方，所以磁铁对斜面的压力减小，即FN1FN2，同时，由于导线A比较靠近N极，安培力的方向与斜面的夹角小于90，所以对磁铁的作用力有沿斜面向下的分力，使得弹簧弹力增大，可知弹簧的伸长量增大，所以正确选项为C. 答案 C,5.转换思维法,与安培力有关的力学综合问题的求解 转换思维法即在物理问题中通过对研究对象、条件、过程等进行合理有效的转换、以达到使问题简化、明朗、形成明确的解题思路的目的 从近三年高考试题可以看出“与安培力有关的通电导体在磁场中的加速或平衡问题”已成为高考的热点，这类问题的求解方法如下：,(1)选定研究对象； (2)变三维为二维：画出平面受力分析图，其中安培力的方向切忌跟着感觉走，要用左手定则来判断，注意F安B、F安I； (3)列方程：根据力的平衡条件、牛顿第二定律列方程式进行求解,(2011上海单科，18)如图8113所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方,图8113,【典例】,向夹角为.则磁感应强度方向和大小可能为 ( ),答案 BC,