高考一輪復(fù)習(xí) 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用

第1講磁場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用

【考綱說(shuō)明】1．磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感線磁通量(Ⅰ)2．通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場(chǎng)的方向(Ⅰ)3．安培力

(Ⅱ)4．洛倫茲力(Ⅱ)5．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(Ⅱ)6．質(zhì)譜儀和回旋加速器的基本原理(Ⅰ)說(shuō)明：(1)安培力的計(jì)算限于直導(dǎo)線跟磁感應(yīng)強(qiáng)度平行或垂直兩種情況；

(2)洛倫茲力的計(jì)算限于速度與磁感應(yīng)強(qiáng)度平行或垂直的兩種情況．

【考情分析】1．縱觀近幾年高考，涉及本章知識(shí)點(diǎn)的題目年年都有，考查次數(shù)最多的是與洛倫茲力有關(guān)的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)或復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，其次是與安培力有關(guān)的通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的加速或平衡問(wèn)題．2．本章知識(shí)常與電場(chǎng)、恒定電流以及電磁感應(yīng)、交變電流等章節(jié)知識(shí)廣泛聯(lián)系綜合考查，是高考的熱點(diǎn)．3．本章知識(shí)與生產(chǎn)、生活、現(xiàn)代科技聯(lián)系密切，如質(zhì)譜儀、回旋加速器、粒子速度選擇器、等離子體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)等高科技儀器的理解及應(yīng)用相聯(lián)系，在復(fù)習(xí)中應(yīng)做到有的放矢．考點(diǎn)1磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量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)定義式：B=_____(通電導(dǎo)體垂直于磁場(chǎng)).(3)方向：小磁針_____時(shí)N極的指向.(4)單位：_________________(5)矢標(biāo)量：___________強(qiáng)弱方向靜止磁場(chǎng)力N極特斯拉(特)（T）矢量4.磁通量(1)概念：勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，與磁場(chǎng)方向_____的面積S和B的乘積.(2)公式：Φ=____.(3)單位：1Wb=_______.垂直BS⊥1T·m23.勻強(qiáng)磁場(chǎng)(1)定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小__________、方向__________的磁場(chǎng)

稱為勻強(qiáng)磁場(chǎng)．(2)特點(diǎn):勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的磁感線是疏密程度相同的、方向相同的平行

直線．處處相等處處相同1.磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的理解(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度是用比值法定義的,其大小由磁場(chǎng)本身的性質(zhì)決定,與放入的直導(dǎo)線的電流I的大小、導(dǎo)線長(zhǎng)度L的大小無(wú)關(guān).故不能根據(jù)

就說(shuō)B與F成正比，與IL成反比.(2)由定義式

計(jì)算B時(shí),通電導(dǎo)線必須垂直于磁場(chǎng);若通電導(dǎo)線平行放入磁場(chǎng),則不受安培力,但不能說(shuō)該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零.2.磁通量概念的理解(1)Φ=BS⊥,S⊥=Scosθ其中S⊥為S在垂直于B方向上的分量，如圖甲所示.(2)面積S的含義：S不一定是某個(gè)線圈的真正面積,而是線圈在磁場(chǎng)范圍內(nèi)的面積.如圖乙所示，S應(yīng)為線圈面積的一半.(3)多匝線圈的磁通量：多匝線圈內(nèi)磁通量的大小與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān),因?yàn)椴徽摼€圈匝數(shù)多少,穿過(guò)線圈的磁感線條數(shù)相同.(4)合磁通量求法：若某個(gè)平面內(nèi)有不同方向的磁場(chǎng)共同存在,當(dāng)計(jì)算穿過(guò)這個(gè)面的磁通量時(shí),先規(guī)定某個(gè)方向的磁通量為正,反方向的磁通量為負(fù)，平面內(nèi)各個(gè)方向的磁通量的代數(shù)和等于這個(gè)平面內(nèi)的合磁通量.下列說(shuō)法中正確的是()A.電荷在某處不受到電場(chǎng)力的作用，則該處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零B.一小段通電導(dǎo)線在某處不受到磁場(chǎng)力的作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C.把一個(gè)試探電荷放在電場(chǎng)中的某點(diǎn)，它受到的電場(chǎng)力與所帶電荷量的比值表示該點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱D.把一小段通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中某處，它受到的磁場(chǎng)力與該小段通電導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流的乘積的比值表示該處磁場(chǎng)的強(qiáng)弱【解析】選A、C.把電荷放入電場(chǎng)某處，如果電荷沒(méi)有受到電場(chǎng)力的作用，則該處不存在電場(chǎng)或該處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，故A對(duì)；把通電直導(dǎo)線放入某處，如果放置不合適，即使有磁場(chǎng)存在，通電直導(dǎo)線也不受磁場(chǎng)力的作用，故B錯(cuò)；由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式知，電場(chǎng)強(qiáng)度等于試探電荷受到電場(chǎng)力F與所帶電量q的比值，故C對(duì)；磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式

的成立是有條件的，即通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直，否則該定義式不成立，故D錯(cuò).1.磁感線在磁場(chǎng)中畫出一些有方向的曲線，使曲線上各點(diǎn)的_____方向跟該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致.2.電流的磁場(chǎng)(1)奧斯特實(shí)驗(yàn)：奧斯特實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，即電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，首次揭示了_______的聯(lián)系.考點(diǎn)2

磁感線和電流的磁場(chǎng)切線電與磁(2)安培定則.①通電直導(dǎo)線:用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟_____的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是_______的環(huán)繞方向.②通電螺線管:讓右手彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，_______所指的方向就是環(huán)形電流中軸線上的磁感線的方向或螺線管內(nèi)部磁感線的方向.電流磁感線大拇指1.磁體的磁場(chǎng)和地磁場(chǎng)2.電流的磁場(chǎng)通電直導(dǎo)線

安培定則立體圖

橫截面圖通電螺線管環(huán)形電流縱截面圖1.安培力的方向(1)左手定則：伸開左手，讓拇指與其余四指_____，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi).讓磁感線垂直掌心進(jìn)入，并使四指指向_____方向，這時(shí)_____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_____，異向電流互相_____.考點(diǎn)3磁場(chǎng)對(duì)電流的作用——安培力垂直電流拇指吸引排斥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θ角時(shí)，F(xiàn)＝________，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，F(xiàn)max＝BIL.(2)當(dāng)磁場(chǎng)與電流_____時(shí)，安培力等于零.BILsinθ垂直平行1.安培力公式的應(yīng)用安培力常用公式F=BIL，應(yīng)用時(shí)要滿足：(1)B與L垂直；(2)L是有效長(zhǎng)度;如彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L等于兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度(如圖所示)，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端.因此任意形狀的閉合線圈，其有效長(zhǎng)度為零，受到的安培力的矢量和為零.2.通電導(dǎo)線在安培力作用下的平衡和加速運(yùn)動(dòng)的分析方法(1)確定研究對(duì)象,對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析.(2)畫出受力平面圖.(3)依據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程.在圖中，標(biāo)出磁場(chǎng)B的方向，通電直導(dǎo)線中電流I的方向，以及通電直導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力F的方向，其中正確的是()【解析】選C.根據(jù)左手定則，A錯(cuò)誤，C正確.電流與磁感線平行時(shí)，通電直導(dǎo)線不受安培力，B錯(cuò)誤.安培力的方向應(yīng)和磁感線垂直，D錯(cuò)誤.(單選)在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c處，各有一條長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直穿過(guò)紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖8－1－4所示，則過(guò)c點(diǎn)的導(dǎo)線所受安培力的方向 (

)

圖8－1－4A．與ab邊平行，豎直向上

B．與ab邊平行，豎直向下C．與ab邊垂直，指向左邊

D．與ab邊垂直，指向右邊解析根據(jù)安培定則，a、b在c處所激發(fā)的磁場(chǎng)方向分別如圖中Ba、Bb所示，應(yīng)用平行四邊形定則可知c導(dǎo)線所在處的合磁場(chǎng)方向如圖所示．根據(jù)左手定則可知安培力F安的方向與a、b連線垂直，指向左邊．答案

C如下圖所示，一段導(dǎo)線位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且導(dǎo)線所在平面與磁場(chǎng)方向(垂直于紙面向里)垂直，求導(dǎo)線abcd及ACB所受安培力大小和方向。(單選)在赤道上，地磁場(chǎng)可以看做是沿南北方向并且與地面平行的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度是5×10－5T．如果赤道上有一條沿東西方向的直導(dǎo)線，長(zhǎng)40m，載有20A的電流，地磁場(chǎng)對(duì)這根導(dǎo)線的作用力大小是 (

)． A．4×10－8NB．2.5×10－5N C．9×10－4ND．4×10－2N

解析磁場(chǎng)方向是南北方向，電流方向是東西方向，它們相互垂直，可以利用公式F＝BIL來(lái)計(jì)算此安培力的大?。瓼＝BIL＝20×40×5×10－5N＝4×10－2N，故D正確．

答案

D如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.40m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=37°，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng).金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢(shì)E=4.5V、內(nèi)阻r=0.50Ω的直流電源.現(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m=0.040kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止.導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R0=2.5Ω，金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，g取10m/s2.求：

(1)通過(guò)導(dǎo)體棒的電流；(2)導(dǎo)體棒受到的安培力大??；(3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力.【解析】(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律(2)導(dǎo)體棒受到的安培力F安=BIL=0.30N(3)將重力正交分解，設(shè)導(dǎo)體棒所受重力沿斜面的分力為F1，則F1=mgsin37°=0.24N所以F1<F安,導(dǎo)體棒受力如圖,根據(jù)平衡條件有mgsin37°+Ff=F安解得Ff=0.06N，方向沿斜面向下答案：(1)1.5A(2)0.30N(3)0.06N，方向沿斜面向下

如圖8－1－13甲所示，在水平地面上固定一對(duì)與水平面傾角為α的光滑平行導(dǎo)電軌道，軌道間的距離為l，兩軌道底端的連線與軌道垂直，頂端接有電源．將一根質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒ab圖8－1－13放在兩軌道上