《2020高考物理第九章第1讲磁场的描述及磁吃电流的作用教案鲁科版选修3_120190715245.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020高考物理第九章第1讲磁场的描述及磁吃电流的作用教案鲁科版选修3_120190715245.pdf（19页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第 1 讲 磁场的描述及磁场对电流的作用第 1 讲 磁场的描述及磁场对电流的作用 高考导航 高考(全国卷)三年命题情况对照分析 考点内容 要 求201620172018命题分析 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 匀强磁场中的安培 力 洛伦兹力、洛伦兹力 的方向 洛伦兹力公式 带电粒子在匀强磁 场中的运动 质谱仪和回旋加速 器 说明：（1）安培力的计算 只限于电流与磁感应强度 垂直的情形； （2）洛伦兹力的计算只限 于速度与磁场方向垂直的 情形。 卷T15： 带电粒子在 复合场中的 运动 卷T18： 带电粒子在 圆形磁场中 的运动 卷T1
2、8： 带电粒子在 有界磁场中 的运动 卷T16：带电 粒子在复合场中 的运动 T19：安培定则、 左手定则 卷T18：带电 粒子在圆形磁场 中的运动 T21：安培力、左 手定则 卷T18：磁感 应强度的合成、 安培定则 T24：带电粒子在 组合磁场中的运 动 卷T25： 带电粒子在 组合场中的 运动 卷T20： 安培定则、 磁感应强度 的合成 T25：带电粒 子在组合场 中的运动 卷T24： 带电粒子在 组合场中的 运动 本章知识在高考 中主要考查磁场 的基本概念、安 培力和洛伦兹力 的判断和应用， 多以选择题形式 考查，对带电粒 子在匀强磁场中 的匀速圆周运 动、带电粒子在 复合场中的运动
3、问题，再现率极 高，选择题、计 算题均有。 第 1 讲 磁场的描述及磁场对电流的作用第 1 讲 磁场的描述及磁场对电流的作用 知识排查 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、电流和运动电荷有磁场力的作用。 （2）方向：小磁针的 N 极所受磁场力的方向。 2.磁感应强度 （1）物理意义：描述磁场的强弱和方向。 （2）大小：B（通电导线垂直于磁场） 。 F Il （3）方向：小磁针静止时 N 极的指向。 （4）单位：特斯拉（T） 。 3.匀强磁场 （1）定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场。 （2）特点：疏密程度相同、方向相同的平行直线。 磁感
4、线 通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 1.磁感线及特点 （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磁感应强度的 方向一致。 （2）特点 磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。 磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱。 磁感线是闭合曲线，没有起点和终点。 磁感线是假想的曲线，客观上不存在。 2.电流的磁场 通电直导线通电螺线管环形电流 安培定则 安培力、安培力的方向 匀强磁场中的安培力 1.安培力的大小 FIlBsin （其中为B与I之间的夹角） （1）磁场和电流垂直时：FIlB。 （2）磁场和电流平行时：F0。 2.安培力的方向 图 1 左手定则判断： （1）伸开左
5、手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一个平面内。 （2）让磁感线垂直穿过手心，并使四指指向电流方向。 （3）拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的受力方向。 小题速练 1.关于磁感应强度B，下列说法正确的是（ ） A.根据磁感应强度的定义式B可知，磁感应强度B与F成正比，与Il成反比 F Il B.一小段通电导线放在磁感应强度为零处，它所受的磁场力一定为零 C.一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零 D.磁场中某处磁感应强度的方向，与通电导线在该处所受磁场力的方向相同 答案 B 2.磁场中某区域的磁感线如图 2 所示，则（ ） 图 2 A.同一通电导线放在a处受力一定
6、比放在b处受力大 B.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小 C.a、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBb 解析 a处的磁感线比b处稀疏，则a点磁感应强度比b点小，所以BaF2 D.F1N2，即台秤示数F1F2，在水平方向上，由于F有向左 的分力，磁铁压缩弹簧，所以弹簧长度变短。 答案 BC 8.（2019泉州模拟）如图 8，同一平面内有两根互相平行的长直导线M和N，通有等大反向 的电流，该平面内的a、b两点关于导线N对称，且a点与两导线的距离相等。若a点的磁感 应强度大小为B，则下列关于b点磁感应强度Bb的判断正确的是（ ） 图 8 A.Bb2B，方向垂直该平面向里B.BbB，方向垂
7、直该平面向外 1 2 C.BBbB，方向垂直该平面向里D.BBb2B，方向垂直该平面向外 1 2 解析 根据右手螺旋定则可知两导线在a点形成磁场方向相同，由于两导线电流大小相等，a 点与两导线的距离也相等，故单根导线在a点形成磁感应强度大小为 。由于a和b与导线N B 2 距离相等，导线N在b点磁感应强度大小为 ，方向垂直该平面向外；导线M在b点磁感应强 B 2 度大小小于 ，且方向垂直该平面向里，故b点磁感应强度小于 ，方向垂直该平面向外，故 B B 2 B 2 正确，A、C、D 错误。 答案 B 9.一通电直导线与x轴平行放置，匀强磁场的方向与xOy坐标平面平行，导线受到的安培力 为F。若
8、将该导线做成 圆环，放置在xOy坐标平面内，如图 9 所示，并保持通电的电流不变， 3 4 两端点a、b连线也与x轴平行，则圆环受到的安培力大小为（ ） 图 9 A.F B.F C.F D.F 2 3 2 2 3 3 2 3 解析 根据安培力公式FBILsin ，安培力F与导线的有效长度L成正比；若将该导线做 成 圆环， 由L 2R， 解得圆环的半径R， 圆环a、b两点之间的有效距离LR 3 4 3 4 2L 3 3 4 2 。由 ，解得FF，选项 C 正确。 2 2 L 3 F L F L 2 2 3 答案 C 10.（2015全国卷，24）如图 10 所示，一长为 10 cm 的金属棒ab
9、用两个完全相同的弹簧 水平地悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为 0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端 固定，下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为 12 V 的电池相连，电路总电阻为 2 。 已知开关断开时两弹簧的伸长量均为 0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量 与开关断开时相比均改变了 0.3 cm，重力加速度大小取 10 m/s2。判断开关闭合后金属棒所受 安培力的方向，并求出金属棒的质量。 图 10 解析 金属棒通电后，闭合回路电流I A6 A U R 12 2 导体棒受到的安培力大小为FBIL0.06 N 由左手定则可判断知金属棒受到的安培力方向竖直向
10、下 由平衡条件知开关闭合前：2kxmg 开关闭合后：2k（xx）mgF 代入数值解得m0.01 kg 答案 方向竖直向下 0.01 kg 综合提能练 11.（2019海口检测）如图 11 所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、 质量为m的直导体棒。 当导体棒中的恒定电流I垂直于纸面向里时， 欲使导体棒静止在斜面上， 可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向在纸面内由竖直向上逆 时针转至水平向左的过程中，关于B的大小的变化，正确的是（ ） 图 11 A.逐渐增大 B.逐渐减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大 解析 对导体棒受力分析， 受重力G、 支持力N和安
11、培力FA， 三力平衡， 合 力为零， 将支持力N和安培力FA合成，合力与重力相平衡，如图所示，从 图中可以看出，安培力FA先减小后增大， 由于FABIL，其中电流I和导体 棒的长度L均不变， 故磁感应强度先减小后增大，故 D 正确。 答案 D 12.（多选） （2019西安质检）如图 12 所示，在平面直角坐标系的第一象限内分布着非匀强 磁场，磁场方向垂直纸面向里，沿y轴方向磁场分布是均匀的，沿x轴方向磁感应强度与x 满足关系式Bkx，其中k是一恒定的正数。由粗细均匀的同种规格导线制成的正方形线框 ADCF边长为a，A处有一极小开口AE，整个线框放在磁场中，且AD边与y轴平行，AD边与y 轴的
12、距离为a，线框A、E两点与一电源相连，稳定时流入线框的电流为I，关于线框受到的 安培力，下列说法正确的是（ ） 图 12 A.整个线框受到的合力方向与DF连线垂直 B.整个线框沿y轴方向所受合力为 0 C.整个线框在x轴方向所受合力为ka2I，沿x轴正方向 D.整个线框在x轴方向所受合力为ka2I，沿x轴正方向 3 4 解析 由题意可知AD边所处位置的磁感应强度B1ka， 则AD边受到的安培力大小为FADB1Ia ka2I，根据左手定则知，方向沿x轴负方向，FC边所处位置的磁感应强度B22ka，则FC 边受到的安培力大小为FFCB2Ia2ka2I，根据左手定则知，方向沿x轴正方向，则整个线框
13、在x轴方向所受合力为FFCFADka2I，方向沿x轴正方向，C 正确，D 错误 ； 沿y轴方向磁场 分布是均匀的，可知DC边和EF边从左向右对应位置的磁感应强度都相同，又DC边和EF边 的电流大小相同，方向相反，可知FDCFEF，整个线框沿y轴方向所受合力为FDCFEF0，B 正确；整个线框受到的合力大小为ka2I，方向沿x轴正方向，与AD、FC垂直，A 错误。 答案 BC 13.（多选） （2019广东肇庆模拟）如图 13 甲所示，电流恒定的通电直导线MN，垂直平放在 两条相互平行的水平光滑长导轨上，电流方向由M指向N，在两轨间存在着竖直磁场，取垂直 纸面向里的方向为磁感应强度的正方向，当t
14、0 时导线恰好静止。若B按如图乙所示的余弦 规律变化，下列说法正确的是（ ） 图 13 A.在最初的一个周期内，导线在导轨上往复运动 B.在最初的一个周期内，导线一直向左运动 C.在最初的半个周期内，导线的加速度先增大后减小 D.在最初的半个周期内，导线的速度先增大后减小 解析 当t0 时，由左手定则可知，MN受到向右的安培力，根据F安IlB，由于B最大，故 此时的安培力最大，则MN的加速度最大，随着时间的延长，磁感应强度B减小，故加速度减 小，而MN的速度在增大，当B0 时，加速度为 0，速度最大，当B反向时，安培力也会反向， 则加速度也反向，MN做减速运动，到半个周期时，MN减速到 0，此时的加速度反向最大，然 后MN再反向运动，到一个周期时MN又回到原出发的位置，故在最初的一个周期内，导线在 导轨上往复运动，A 正确，B 错误；在最初的半个周期内，导线的加速度先减小后增大，而其 速度则是先增大后减小，C 错误，D 正确。 答案 AD