2022屆新教材高考物理一輪復(fù)習(xí)第十章磁場(chǎng)第1節(jié)磁場(chǎng)的描述磁吃電流的作用學(xué)案新人教版

1、第十章磁場(chǎng)素養(yǎng)導(dǎo)讀備考定向核心素養(yǎng)試題情境生活實(shí)踐類在日常生產(chǎn)生活和科技方面的主要試題情境有地磁場(chǎng)、電磁炮、電流天平、超導(dǎo)電磁船、回旋加速器、質(zhì)譜儀、速度選擇器、磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)和霍爾元件等學(xué)習(xí)探索類學(xué)習(xí)探索類涉及的主要試題情境有通電導(dǎo)體在安培力作用下的平衡與加速問題、運(yùn)動(dòng)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題考向預(yù)測(cè)本章內(nèi)容屬于高考考查的熱點(diǎn),既有選擇題,又有計(jì)算題,甚至出現(xiàn)與電場(chǎng)、電磁感應(yīng)綜合的壓軸題?？疾榈木唧w內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:電流的磁場(chǎng)及安培定則的應(yīng)用;安培力、洛倫茲力的理解及應(yīng)用;帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)問題;帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的多解與臨界問題;帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題;洛倫

2、茲力在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用第1節(jié)磁場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用必備知識(shí)預(yù)案自診知識(shí)梳理一、磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度1.磁場(chǎng)(1)基本特性:磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有的作用。 (2)方向:小磁針的所受磁場(chǎng)力的方向。 2.磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義:描述磁場(chǎng)的和。 (2)大小:b=(通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng))。 (3)方向:小磁針靜止時(shí)的指向。 (4)單位:特斯拉(t)。二、磁感線幾種常見的磁場(chǎng)1.磁感線在磁場(chǎng)中畫出一些曲線,使曲線上每一點(diǎn)的方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致。 2.幾種常見的磁場(chǎng)(1)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(chǎng)(如圖所示)(2)電流的

3、磁場(chǎng)磁場(chǎng)類型直線電流的磁場(chǎng)通電螺線管的磁場(chǎng)環(huán)形電流的磁場(chǎng)特點(diǎn)無(wú)磁極、非勻強(qiáng),且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場(chǎng) 與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似,管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且磁場(chǎng),管外為非勻強(qiáng)磁場(chǎng) 環(huán)形電流的兩側(cè)是n極和s極,且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn),磁場(chǎng) 安培定則立體圖續(xù)表磁場(chǎng)類型直線電流的磁場(chǎng)通電螺線管的磁場(chǎng)環(huán)形電流的磁場(chǎng)橫截面圖縱截面圖(3)勻強(qiáng)磁場(chǎng)在磁場(chǎng)的某些區(qū)域內(nèi),磁感線為的平行線,如圖所示。 (4)地磁場(chǎng)地磁場(chǎng)的n極在地理附近,s極在地理附近,磁感線分布如圖所示。 在赤道上,距離地球表面高度相等的各點(diǎn),磁感應(yīng)強(qiáng)度,方向水平。 三、安培力的方向和大小1.安培力的方向(1)

4、左手定則:伸開左手,使大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi),把手放入磁場(chǎng)中讓磁感線垂直穿入手心,并使伸開的指向電流的方向,那么,所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。 (2)兩平行的通電直導(dǎo)線間的安培力:同向電流互相,反向電流互相。 2.安培力的大小當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度b的方向與導(dǎo)線方向成角時(shí),f=bilsin ,這是一般情況下的安培力的表達(dá)式,以下是兩種特殊情況:(1)當(dāng)磁場(chǎng)與電流時(shí),安培力最大,fmax=bil。 (2)當(dāng)磁場(chǎng)與電流時(shí),安培力等于零。 考點(diǎn)自診1.判斷下列說(shuō)法的正誤。(1)磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,跟放在該點(diǎn)的試探電流元

5、所受磁場(chǎng)力的方向一致。()(2)磁感線是真實(shí)存在的。()(3)在同一幅圖中,磁感線越密,磁場(chǎng)越強(qiáng)。()(4)將通電導(dǎo)線放入磁場(chǎng)中,若不受安培力,說(shuō)明該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。()(5)由定義式b=fil可知,電流i越大,導(dǎo)線l越長(zhǎng),某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就越小。()2.(新教材人教版選擇性必修第二冊(cè)p6習(xí)題改編)下面的幾個(gè)圖顯示了磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用力,其中正確的是()3.(新教材人教版選擇性必修第二冊(cè)p6習(xí)題改編)如圖所示,用天平測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝數(shù)相同,邊長(zhǎng)mn相等,將它們分別掛在天平的右臂下方。線圈中通有大小相同的電流,天平處于平衡狀態(tài)。若磁場(chǎng)發(fā)生微小變化,天平最

6、容易失去平衡的是()4.(2020浙江卷)特高壓直流輸電是國(guó)家重點(diǎn)能源工程。如圖所示,兩根等高、相互平行的水平長(zhǎng)直導(dǎo)線分別通有方向相同的電流i1和i2,i1>i2。a、b、c三點(diǎn)連線與兩根導(dǎo)線等高并垂直,b點(diǎn)位于兩根導(dǎo)線間的中點(diǎn),a、c兩點(diǎn)與b點(diǎn)距離相等,d點(diǎn)位于b點(diǎn)正下方。不考慮地磁場(chǎng)的影響,則()a.b點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0b.d點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0c.a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下d.c點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下5.(新教材人教版必修第三冊(cè)p109“演示”改編)如圖所示是“探究影響通電導(dǎo)線受力的因素”的實(shí)驗(yàn)示意圖。三塊相同馬蹄形磁鐵并列放置在水平桌面上,導(dǎo)體棒用圖中1、2、

7、3、4輕而柔軟的細(xì)導(dǎo)線懸掛起來(lái),它們之中的任意兩根與導(dǎo)體棒和電源構(gòu)成回路。認(rèn)為導(dǎo)體棒所在位置附近為勻強(qiáng)磁場(chǎng),最初導(dǎo)線2、3接在直流電源上,電源沒有在圖中畫出。接通電源后能使導(dǎo)體棒擺動(dòng)幅度增大的措施是(只填前面的序號(hào))。 換用磁性更強(qiáng)的馬蹄形磁鐵拿掉中間的馬蹄形磁鐵增大直流電源的電壓減小直流電源的電壓把導(dǎo)線1、4接在直流電源上剪掉導(dǎo)線2、3兩側(cè)的導(dǎo)體棒關(guān)鍵能力學(xué)案突破考點(diǎn)一安培定則的應(yīng)用和磁場(chǎng)的疊加(師生共研)1.安培定則的應(yīng)用項(xiàng)目原因(電流方向)結(jié)果(磁場(chǎng)方向)說(shuō)明直線電流的磁場(chǎng)大拇指四指在運(yùn)用安培定則時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”,電流是“因”,磁場(chǎng)是“果”,既可以由“因”判斷“果”,也可

8、以由“果”追溯“因”環(huán)形電流的磁場(chǎng)四指大拇指2.磁場(chǎng)的疊加(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,計(jì)算時(shí)與力的計(jì)算方法相同,遵守平行四邊形定則,可以用正交分解法進(jìn)行合成與分解。(2)兩個(gè)電流附近的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是由兩個(gè)電流分別獨(dú)立存在時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)在該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加而成的?！镜淅?】(多選)(2020安徽馬鞍山高三下學(xué)期第二次質(zhì)檢)如圖所示,在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有兩根彼此靠近且平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線a和b放在紙面內(nèi),導(dǎo)線長(zhǎng)度均為l。導(dǎo)線中通有如圖所示的相反方向電流,a中電流為i,b中電流為2i,a受到的磁場(chǎng)力大小為f1,b受到的磁場(chǎng)力大小為f2,則()a.導(dǎo)線a的電流在導(dǎo)線b處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里b

9、.f2=2f1c.f2<2f1d.導(dǎo)線a的電流在導(dǎo)線b處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2f1-f2il思維點(diǎn)撥(1)由安培定則可以判斷電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向;(2)每一根導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力為勻強(qiáng)磁場(chǎng)和另一根通電導(dǎo)線施加的安培力的合力;(3)根據(jù)安培力公式可以反過來(lái)求解導(dǎo)線所在位置的合磁感應(yīng)強(qiáng)度。磁場(chǎng)疊加問題的分析思路(1)確定磁場(chǎng)場(chǎng)源,如通電導(dǎo)線。(2)定位空間中需求解磁場(chǎng)的點(diǎn),利用安培定則判定各個(gè)場(chǎng)源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小和方向,如圖所示m、n在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為bm、bn。(3)應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成,如圖中c點(diǎn)的合磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為b。對(duì)點(diǎn)演練1.(2020四川綿陽(yáng)高三下學(xué)期模

10、擬)已知無(wú)限長(zhǎng)通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與電流大小成正比,與到直導(dǎo)線的距離成反比。如圖所示,無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線m在方向垂直于紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為b0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,垂直于磁場(chǎng)放置;a、b兩點(diǎn)位于紙面內(nèi)且連線與直導(dǎo)線垂直,b點(diǎn)到直導(dǎo)線距離是a點(diǎn)到直導(dǎo)線距離的2倍。當(dāng)直導(dǎo)線中通有方向mn的電流i時(shí),a點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是54b0,則此時(shí)b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是()a.178b0b.98b0c.78b0d.18b02.(2021年1月廣東省適應(yīng)性測(cè)試)如圖所示,矩形abcd的邊長(zhǎng)bc是ab的2倍,兩細(xì)長(zhǎng)直導(dǎo)線通有大小相等、方向相反的電流,垂直穿過矩形平面,與平面交于e、f兩點(diǎn),其中e、f分別為

11、ad、bc的中點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是()a.a點(diǎn)與b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同b.a點(diǎn)與c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同c.a點(diǎn)與d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同d.a點(diǎn)與b、c、d三點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均不相同考點(diǎn)二安培力的分析與計(jì)算(師生共研)1.安培力公式f=bil,應(yīng)用時(shí)要注意:(1)b與i垂直。(2)b與i平行時(shí),f=0。(3)l是有效長(zhǎng)度。彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度l,等于連接兩端點(diǎn)線段的長(zhǎng)度(如圖所示);相應(yīng)的電流沿l由始端流向末端。2.方向:根據(jù)左手定則判斷?！镜淅?】(2020山東日照4月模擬)如圖所示,用電阻率為、橫截面積為s、粗細(xì)均勻的電阻絲折成平面梯形框架,ab、cd邊均與ad邊成60°角,ab=bc=cd

12、=l?？蚣芘c一電動(dòng)勢(shì)為e、內(nèi)阻忽略不計(jì)的電源相連接。垂直于豎直框架平面有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b、方向水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),則框架受到安培力的合力的大小和方向?yàn)?)a.5bse3,豎直向上b.6bse5,豎直向上c.10bse3,豎直向下d.5bse6,豎直向下線框的abcd部分的有效長(zhǎng)度與ad部分相等,電流均由左向右,故安培力的方向均豎直向上,但要注意二者中的電流大小不同,故abcd部分與ad部分所受安培力的大小不同。對(duì)點(diǎn)演練3.(2020廣東廣州一模)如圖,“l(fā)”型導(dǎo)線abc固定并垂直放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,abbc,ab長(zhǎng)為l,bc長(zhǎng)為34l,導(dǎo)線通入恒定電流i,設(shè)導(dǎo)線受到的安培力大小

13、為f,方向與bc夾角為,則()a.f=74bil,tan =43b.f=74bil,tan =34c.f=54bil,tan =43d.f=54bil,tan =344.(2019全國(guó)卷)如圖,等邊三角形線框lmn由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成,固定于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,線框頂點(diǎn)m、n與直流電源兩端相接。已知導(dǎo)體棒mn受到的安培力大小為f,則線框lmn受到的安培力的大小為()a.2fb.1.5fc.0.5fd.0考點(diǎn)三安培力作用下通電導(dǎo)體的平衡問題(師生共研)求解安培力作用下通電導(dǎo)體的平衡問題的關(guān)鍵是將三維圖轉(zhuǎn)化為二維平面圖,即通過畫俯視圖、剖面圖、側(cè)視圖等,將立體圖轉(zhuǎn)換為平

14、面受力圖?！镜淅?】如圖所示,在傾角為=37°的斜面上,固定一寬為l=1.0 m的平行金屬導(dǎo)軌。現(xiàn)在導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量m=0.4 kg、電阻r0=2.0 、長(zhǎng)為1.0 m的金屬棒ab,它與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.5。整個(gè)裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b=2 t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。導(dǎo)軌所接電源的電動(dòng)勢(shì)為e=12 v,內(nèi)阻r=1.0 ,若最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,滑動(dòng)變阻器的阻值符合要求,其他電阻不計(jì),g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8?，F(xiàn)要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止不動(dòng),求:(1)金屬棒所受安培力的取值范圍;(2)滑動(dòng)變阻器接

15、入電路中的阻值范圍。解題指導(dǎo)審題關(guān)鍵詞句分析解讀它與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.5金屬棒可能受摩擦力整個(gè)裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b=2t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中可以判斷出安培力的方向現(xiàn)要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止不動(dòng)平衡狀態(tài)(1)金屬棒所受安培力的取值范圍;(2)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值范圍當(dāng)金屬棒達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí),金屬棒受到的摩擦力為最大靜摩擦力破題由于導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài),通過受力分析、共點(diǎn)力平衡及閉合電路的歐姆定律即可求得范圍。規(guī)律方法1.求解安培力作用下導(dǎo)體棒問題的基本思路2.求解關(guān)鍵(1)電磁問題力學(xué)化。(2)立體圖形平面化。對(duì)點(diǎn)演練5.(多選)如圖所示為實(shí)驗(yàn)室電磁炮的模型圖,在傾角=37

16、°的絕緣斜面上固定兩條不計(jì)電阻、寬d=1 m的平行金屬導(dǎo)軌。導(dǎo)軌處在垂直斜面向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度b=2 t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。導(dǎo)軌下端接有電動(dòng)勢(shì)e=24 v、內(nèi)阻r=1 的電源,滑動(dòng)變阻器的阻值變化范圍為010 ,允許通過的最大電流為5 a。導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量m=1 kg(連同金屬桿pq)的電磁炮,金屬桿pq垂直兩金屬導(dǎo)軌放置,金屬桿電阻r0=2 ,與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。閉合開關(guān)s,使電磁炮在斜面上靜止,則滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值可能是(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)()a.2 b.4 c.6 d.8

17、6.(多選)(2020安徽宿州模擬)如圖所示,ab、cd是兩根長(zhǎng)度均為l=4.0 m,質(zhì)量分別為m1=0.6 kg和m2=0.2 kg的金屬棒,兩根等長(zhǎng)的細(xì)金屬桿將兩節(jié)干電池與兩個(gè)金屬棒串聯(lián)成閉合回路,整個(gè)回路用絕緣細(xì)線懸掛在天花板上,保證金屬棒水平。整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度b=1.0 t,電路中的電流i=0.5 a,待系統(tǒng)穩(wěn)定之后(金屬棒、細(xì)金屬桿在力的作用下不會(huì)發(fā)生變形,g取10 m/s2),則()a.絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角為0°b.絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角為45°c.細(xì)金屬桿與豎直方向的夾角為45°d.細(xì)金屬桿與豎直方向的夾角為90&#

18、176;考點(diǎn)四安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)問題(師生共研)1.判定導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的基本思路判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁感線分布情況,然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況,進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向。2.安培力下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況判斷的常用方法電流元法分割為電流元安培力方向整段導(dǎo)體所受合力方向運(yùn)動(dòng)方向特殊位置法在特殊位置安培力方向運(yùn)動(dòng)方向續(xù)表等效法環(huán)形電流小磁針條形磁鐵通電螺線管多個(gè)環(huán)形電流結(jié)論法同向電流互相吸引,異向電流互相排斥先分析電流所受的安培力,然后由牛頓第三定律,確定磁體所受的作用力【典例4】一個(gè)可以自由運(yùn)動(dòng)的線圈l1和一個(gè)固定的線圈l2互

19、相絕緣垂直放置,且兩個(gè)線圈的圓心重合,如圖所示。當(dāng)兩線圈中通以圖示方向的電流時(shí),從左向右看,線圈l1將()a.不動(dòng)b.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)c.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)d.在紙面內(nèi)平動(dòng)【典例5】(2020江西南昌模擬)如圖所示,光滑的金屬軌道分水平段和圓弧段兩部分,o點(diǎn)為圓弧的圓心。兩金屬軌道之間的寬度為0.5 m,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向如圖所示,大小為0.5 t,質(zhì)量為0.05 kg、長(zhǎng)為0.5 m的金屬細(xì)桿置于金屬軌道上的m點(diǎn),當(dāng)在金屬細(xì)桿內(nèi)通以電流強(qiáng)度為2 a的恒定電流時(shí),金屬細(xì)桿可以沿軌道向右由靜止開始運(yùn)動(dòng)。已知n、p為導(dǎo)軌上的兩點(diǎn),on豎直、op水平,且lmn=lop=1 m,g取10 m/s2,則()a.金屬細(xì)桿開始

20、運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為5 m/s2b.金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到p點(diǎn)時(shí)的速度大小為5 m/sc.金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到p點(diǎn)時(shí)的向心加速度大小為10 m/s2d.金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到p點(diǎn)時(shí)對(duì)每一條軌道的作用力大小為0.75 n通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的平衡和加速問題的分析思路(1)選定研究對(duì)象。(2)變?nèi)S為二維,如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖,并畫出平面受力分析圖,其中安培力的方向要注意f安b、f安i。(3)列平衡方程或牛頓第二定律方程進(jìn)行求解。對(duì)點(diǎn)演練7.(多選)如圖所示,臺(tái)秤上放一光滑平板,其左邊固定一擋板,一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來(lái),此時(shí)臺(tái)秤讀數(shù)為f1,現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一導(dǎo)體棒,當(dāng)導(dǎo)體棒中通以方向如圖所示的

21、電流后,臺(tái)秤讀數(shù)為f2,則以下說(shuō)法正確的是()a.彈簧長(zhǎng)度將變長(zhǎng)b.彈簧長(zhǎng)度將變短c.f1>f2d.f1<f28.如圖所示,兩個(gè)完全相同、所在平面互相垂直的導(dǎo)體圓環(huán)p、q中間用絕緣細(xì)線連接,通過另一絕緣細(xì)線懸掛在天花板上,當(dāng)p、q中同時(shí)通有圖示方向的恒定電流時(shí),關(guān)于兩線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)(從上向下看)以及細(xì)線中張力的變化,下列說(shuō)法正確的是()a.p順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),q逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)p與天花板連接的細(xì)線張力不變b.p逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),q順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)兩細(xì)線張力均不變c.p、q均不動(dòng),p與天花板連接的細(xì)線和與q連接的細(xì)線張力均增大d.p不動(dòng),q逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)p、q間細(xì)線張力不變第十章磁場(chǎng)第1節(jié)磁

22、場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用必備知識(shí)·預(yù)案自診知識(shí)梳理一、磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度1.(1)磁場(chǎng)力(2)n極2.(1)強(qiáng)弱方向(2)eil(3)n極二、磁感線幾種常見的磁場(chǎng)1.切線2.(2)越弱最強(qiáng)越弱(3)同向等密(4)南極北極相同向北三、安培力的方向和大小1.(1)四指大拇指(2)吸引排斥2.(1)垂直(2)平行考點(diǎn)自診1.(1)×(2)×(3)(4)×(5)×2.c3.a由安培力f=bil可知,線圈在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度越大,天平越容易失去平衡,故a正確。4.c由于i1>i2,i1在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度更大,故b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不為零,同理,d點(diǎn)

23、的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也不為零,選項(xiàng)a、b錯(cuò)誤;a、c兩點(diǎn)連線與兩導(dǎo)線等高并垂直,根據(jù)安培定則可知a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下,c點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向上,選項(xiàng)c正確,d錯(cuò)誤。5.答案解析導(dǎo)體棒擺動(dòng)幅度與磁場(chǎng)強(qiáng)弱、通電電流大小、通電導(dǎo)線長(zhǎng)度均有關(guān)系,磁場(chǎng)越強(qiáng)、通電電流越大、通電導(dǎo)線越長(zhǎng),導(dǎo)體棒擺動(dòng)幅度就越大。故正確。關(guān)鍵能力·學(xué)案突破典例1ac由安培定則可知,導(dǎo)線a的電流在導(dǎo)線b處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,選項(xiàng)a正確;兩個(gè)導(dǎo)線間的作用力是相互排斥力,根據(jù)牛頓第三定律,兩力等大、反向、共線,大小設(shè)為fab,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b,則對(duì)左邊電流有f1=bil+fab,對(duì)右邊電流有f2=2

24、bil+fab,兩式聯(lián)立解得fab=2f1-f2,則2f1>f2,則a通電導(dǎo)線的電流在b導(dǎo)線處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b'=2f1-f22il,選項(xiàng)c正確,選項(xiàng)b、d錯(cuò)誤。對(duì)點(diǎn)演練1.a由安培定則可知,直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)在導(dǎo)線右側(cè)為垂直紙面向里,左側(cè)為垂直紙面向外,且在a點(diǎn)和b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小關(guān)系為ba=2bb,由題意可知5b04=ba-b0,解得ba=94b0,則b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小b=b0+bb=b0+98b0=17b08,故只有選項(xiàng)a正確。2.b通電直導(dǎo)線在周圍形成的磁場(chǎng),大小為b=kir,方向由安培定則可知,從右向左畫出各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的平面圖,如圖所示,由對(duì)稱性可知a

25、與c點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度等大同向,b與d兩點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度等大同向。故選b。典例2a根據(jù)左手定則判斷出各段受到的安培力的方向,如圖所示,設(shè)電路abcd上的電阻為3r,由幾何關(guān)系得,ad段的長(zhǎng)度為2l,所以ad上的電阻為2r;abcd上的電流為i1=e3r,ad上的電流為i2=e2r,則ab、bc、cd上的安培力f1=f2=f3=bi1l=bel3r,ad上的安培力f4=bi2·2l=belr,各段受到的力中,f1和f3在左右方向的分量大小相等,方向相反,相互抵消,所以線框受到的合外力f=f4+f1cos60°+f2+f3cos60°=5bel3r,r=ls,則可得f=

26、5bse3,方向豎直向上,故只有選項(xiàng)a正確。對(duì)點(diǎn)演練3.d通電導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受到的安培力,其有效長(zhǎng)度為ac連線的長(zhǎng)度,l=l2+(3l4) 2=54l,根據(jù)安培力公式f=bil=54bil,根據(jù)左手定則,安培力的方向垂直于ac連線,方向與bc夾角的正切值tan=34,選項(xiàng)d正確。4.b導(dǎo)體棒mn受到的安培力為f=bil。根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知,導(dǎo)體棒ml與ln的電阻之和是導(dǎo)體棒mn電阻的2倍,導(dǎo)體棒mn的電流是導(dǎo)體棒ml與ln電流的2倍,導(dǎo)體棒處在同一磁場(chǎng)中,導(dǎo)體棒ml與ln的有效長(zhǎng)度與導(dǎo)體棒mn相同,導(dǎo)體棒ml與ln受到安培力的合力為0.5f。根據(jù)左手定則,導(dǎo)體棒ml與ln受

27、到安培力的合力方向與導(dǎo)體棒mn受到的安培力方向相同,線框lmn受到安培力的合力為1.5f,故選b。典例3答案(1)811 nf8 n(2)0r30 甲解析(1)當(dāng)金屬棒剛好達(dá)到向上運(yùn)動(dòng)的臨界狀態(tài)時(shí),金屬棒受到的摩擦力為最大靜摩擦力,方向平行斜面向下,設(shè)金屬棒受到的安培力大小為f1,其受力分析如圖甲所示。則有fn=f1sin+mgcos,f1cos=mgsin+fmax,fmax=fn以上三式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)可得f1=8n乙當(dāng)金屬棒剛好達(dá)到向下運(yùn)動(dòng)的臨界狀態(tài)時(shí),設(shè)金屬棒受到的安培力大小為f2,其受力分析如圖乙所示。則有fn'=f2sin+mgcos,f2cos+fmax'=mgsi

28、n,fmax'=fn'以上三式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)可得f2=811n所以金屬棒受到的安培力的取值范圍為811nf8n(2)因磁場(chǎng)與金屬棒垂直,所以金屬棒受到的安培力為f=bil,因此有i=fbl,由安培力的取值范圍可知電流的取值范圍為411ai4a設(shè)電流為i1=411a時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為r1,由閉合電路歐姆定律,有e-i1r=i1(r0+r1),代入數(shù)據(jù)可得r1=30電流為i2=4a時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為r2,由閉合電路歐姆定律,有e-i2r=i2(r0+r2),代入數(shù)據(jù)可得r2=0所以滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值范圍為0r30對(duì)點(diǎn)演練5.bc電磁炮靜止在導(dǎo)軌上時(shí)受

29、重力、支持力、安培力和摩擦力,其中摩擦力可能沿導(dǎo)軌向上,也可能沿導(dǎo)軌向下,由平衡條件可知mgsin±f=idb,又fmgcos,解得2.2ai3.8a,由閉合電路歐姆定律可知i=er0+r+r,解得6319r8711,故選項(xiàng)b、c正確。6.ac以整體為研究對(duì)象,整體共受到四個(gè)力的作用,水平方向上,兩金屬棒受到大小均為f=bil,方向相反的安培力,這兩個(gè)力互相平衡;豎直方向上,絕緣細(xì)線的拉力與總的重力平衡,因?yàn)橹亓Φ姆较蜇Q直向下,所以,絕緣細(xì)線的拉力一定是豎直向上,也就是說(shuō),絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角為0°,a正確,b錯(cuò)誤;以cd棒為研究對(duì)象,cd棒受三個(gè)力而平衡,安培力f=bil=1×0.5×4n=2n,cd棒的重力m2g=0.2×10n=2n,由平衡條件得f=m2gtan,解得=45°,即細(xì)金屬桿與豎直方向的夾角為45°,c正確,d錯(cuò)誤。典例4b方法一(電流元法)把線圈l1沿水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸分成上、下兩部分,每一部分又可以看成無(wú)數(shù)段直線電流元,電流元處在l2產(chǎn)生的磁場(chǎng)中,根據(jù)安培定則可知各電流元所在處的磁場(chǎng)方向向上,由左手定則可得,上半部分電流元所受安培力