高考物理核心要點突破系列第第二節(jié)安培力磁感應強度人教版選修

關于高考物理核心要點突破系列第第二節(jié)安培力磁感應強度人教版選修第1頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六

核心要點突破課堂互動講練知能優(yōu)化訓練第二節(jié)課前自主學案目標概覽第2頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六目標概覽學習目標：1.理解磁感應強度B的概念，知道其單位．2．知道用磁感線的疏密可以形象直觀地反映磁感應強度的大?。?．知道什么叫勻強磁場，知道勻強磁場的磁感線的分布情況．4．知道什么是安培力，知道電流方向與磁場方向平行時，電流所受的安培力為零；電流方向與磁場方向垂直時，電流所受安培力的大小F＝BIL.5．會用左手定則熟練地判定安培力的方向．第3頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六重點難點：1.理解磁場對電流的作用力大小的決定因素，掌握安培力大小計算和方向判斷的方法．2．對左手定則的理解．第4頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六課前自主學案一、磁感應強度1．定義：在磁場中_______磁場方向的通電導線，所受的安培力F跟電流I和導線長度L的乘積IL的_____叫做通電導線所在處的磁感應強度，用B來表示．垂直于比值第5頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六垂直于磁場第6頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六3．單位：特斯拉，簡稱特，國際符號是T.1T＝1___________.4．磁感應強度是矢量，既有大小，又有方向，磁場中某一點____________的方向就是該點磁場的方向．5．磁感線的______程度可以表示磁感應強度B的大?。鸥袘獜姸仁杳艿?頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六二、勻強磁場如果磁場的某一區(qū)域里，磁感應強度的______和_____處處相同，這個區(qū)域的磁場叫做勻強磁場．勻強磁場的磁感線是相互____且___________的直線(與勻強電場的電場線相似)．三、安培力磁場對_____的作用力叫安培力．1．大?。?1)當導線方向與磁場方向_____時，所受安培力最大為F＝BIL.(2)當導線方向與磁場方向_____時，所受安培力最小為F＝0.大小方向平行分布均勻電流垂直平行第8頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六(3)當導線方向與磁場方向斜交時，所受安培力介于__和____之間．2．方向：(1)左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向_____的方向，那么，大拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受_______的方向．(2)安培力的特點：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F的方向垂直于_______和___________所在的平面．(B和I可以有任意夾角．)0BIL電流安培力磁感線通電導線第9頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六核心要點突破第10頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六第11頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六5．磁感應強度B與電場強度E的比較第12頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六特別提醒：磁場中某處磁感應強度的大小和方向由磁場本身決定，與放入的通電導線的長度、電流無關，引入電流元IL只是一種研究方法，被研究的量與研究方法無關．第13頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六二、如何確定安培力的大小和方向1．安培力的大小(1)安培力的大小與導線放置有關．同一通電導線，按不同方式放在同一磁場中，如圖15－2－1所示，三種情況下，導線與磁場方向垂直時安培力最大，取為Fmax；當導線與磁場方向平行時，安培力最小，F(xiàn)＝0；其他情況下，0<F<Fmax.

圖15－2－1第14頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六(2)公式F＝BIL中L指的是“有效長度”．當B與I垂直時，F(xiàn)最大，F(xiàn)＝BIL；當B與I平行時，F(xiàn)＝0.(3)彎曲導線的有效長度L，等于連接兩端點直線的長度(如圖15－2－2)；相應的電流沿L由始端流向末端．

圖15－2－2第15頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六2．電場力與安培力的比較第16頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六三、如何判斷通電導線或線圈在安培力作用下的運動方向1．電流元分析法把整段電流分成很多小段直線電流，其中每一小段就是一個電流元．先用左手定則判斷出每小段電流元受到的安培力的方向，再判斷整段電流所受安培力的方向，從而確定導體的運動方向．2．特殊位置分析法把電流或磁鐵轉到一個便于分析的特殊位置(如轉過90°)后再判斷所受安培力方向，從而確定運動方向．第17頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六3．等效分析法環(huán)形電流可以等效成條形磁鐵、條形磁鐵也可以等效成環(huán)形電流、通電螺線管可等效成很多的環(huán)形電流來分析．4．推論分析法(1)兩直線電流相互平行時無轉動趨勢，方向相同時相互吸引，方向相反時相互排斥；(2)兩直線電流不平行時有轉動到相互平行且方向相同的趨勢．第18頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六課堂互動講練對磁感應強度的理解例1 有關磁感應強度的下列說法中，正確的是(

)A．磁感應強度是用來表示磁場強弱的物理量B．若有一小段通電導體在某點不受磁場力的作用，則該點的磁感應強度一定為零第19頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六第20頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六第21頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六【答案】

A【點評】磁場的強弱由磁場本身決定，與磁場中是否放入通電導線，導線放入的位置無關．用垂直于磁場方向的通電導線所受安培力的大小來量度磁場的強弱，導線的作用在于檢測．與電場不同的是電場中只要場強不為零，帶電粒子一定受力，而磁場中即使磁感應強度不為零，通電導線受力也有可能為零．安培力的大小與B、I、L及電流與磁場的夾角有關．第22頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六變式訓練1下列關于磁感應強度的方向的說法中，正確的是(

)A．某處磁感應強度的方向就是一小段通電導體放在該處時所受磁場力的方向B．小磁針N極受力的方向就是該處磁感應強度的方向C．垂直于磁場放置的通電導線的受力方向就是磁感應強度的方向D．磁場中某點的磁感應強度的方向就是該點的磁場方向第23頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六解析：選BD.磁場中某點磁感應強度的方向表示該點的磁場方向，磁場方向也就是小磁針N極受力方向．但電流受力的方向不代表磁感應強度和磁場方向．第24頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六磁感應強度的疊加例2圖15－2－3第25頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六圖15－2－4第26頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六【答案】

D【點評】磁感應強度是矢量，計算時與力的計算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進行合成與分解，該題中C點的磁感應強度大小應為A、B兩導線在該處所產(chǎn)生磁感應強度的矢量和．第27頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六變式訓練2

如圖15－2－5，兩根相互平行的長直導線分別通有方向相反的電流I1和I2，且I1＞I2；a、b、c、d為導線某一橫截面所在平面內的四點且a、b、c與兩導線共面；b點在兩導線之間，b、d的連線與導線所在平面垂直．磁感應強度可能為零的點是(

)A．a(chǎn)點

B．b點C．c點

D．d點圖15－2－5第28頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六解析：選C.由于I1>I2，且離導線越遠產(chǎn)生的磁場越弱，在a點I1產(chǎn)生的磁場比I2產(chǎn)生的磁場要強，A錯，同理，C對．I1與I2在b點產(chǎn)生的磁場方向相同，合成后不可能為零，B錯．d點兩電流產(chǎn)生的磁場B1、B2不共線，合磁場不可能為0，D錯．第29頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六 一個可自由運動的線圈L1和一個固定的線圈L2互相絕緣垂直放置，且兩個線圈的圓心重合，當兩線圈都通過如圖15－2－6所示方向的電流時，則從左向右看，線圈L1將(

)A．不動B．順時針轉動C．逆時針轉動

D．向紙外平動通電導體在安培力作用下的運動問題例3圖15－2－6第30頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六【解析】法一：利用結論法，環(huán)形電流L1、L2間不平行，則必有相對轉動，直到兩環(huán)形電流同向平行為止，據(jù)此可判斷出L1的轉動方向，故從左向右看線圈L1逆時針轉動．圖15－2－7第31頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六法二：把線圈L1等效成小磁針，如圖15－2－7所示，線圈L2在線圈L1所占據(jù)的空間內產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面向里，等效的小磁針N極的受力方向與所在區(qū)域磁場方向一致，故從左向右看線圈L1逆時針轉動．法三：把線圈L1沿轉動軸分成前后兩部分，前一部分在線圈L2產(chǎn)生的磁場中受到的安培力向上，后一部分在線圈L2產(chǎn)生的磁場中受到的安培力向下，故從左向右看線圈L1逆時針轉動．第32頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六【答案】

C【點評】判斷在安培力作用下通電導體和通電線圈運動方向的方法(1)電流元法：即把整段電流等效為多段直流電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷出整段電流所受合力的方向，最后確定運動方向．如例3的法三．(2)等效法：環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵，條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流或通電螺線管，如例3的法二．第33頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六變式訓練3

如圖15－2－8所示，靜止的圓形線圈有逆時針方向的電流，在其直徑MN靠近N點處放一根垂直于線圈平面且固定不動的長直導線，當長直導線中通以垂直紙面向里的電流后，則圓形線圈將(

)A．僅向左平動B．僅向右平動C．以MN為軸轉動，且向左平動D．以MN為軸轉動，且向右平動圖15－2－8第34頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六解析：選C.長直導線通電后在它周圍形成以長直導線上的點為圓心的圓形磁場區(qū)域，如圖中虛線所示，圓形線圈就是在該磁場中的通電導線．要受到安培力的作用，其方向可由左手定則判斷，圓形線圈下半部分所在處磁場方向斜向上，所以受的安培力方向垂直于紙面向外，上半部分線圈受的安培力垂直于紙面向里．因此線圈以MN為軸轉動，線圈的右邊電流趨向于與直線電流同向，線圈的左邊電流趨向于與直線電流反向，因同向電流相吸，反向電流相斥，水平方向合力向左，所以線圈邊轉動、邊向左平動，C選項正確．第35頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六 如圖15－2－9所示，在傾角為θ＝30°的斜面上，固定一寬L＝0.25m的平行金屬導軌，在導軌上端接入電源和滑動變阻器．安培力作用下的平衡問題例4圖15－2－9第36頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六電源電動勢E＝12V，內阻為r＝1.0Ω.一質量m＝20g的金屬棒ab與兩導軌垂直并接觸良好．整個裝置處于磁感應強度B＝0.80T、垂直于斜面向上的勻強磁場中(導軌與金屬棒的電阻不計)．金屬導軌是光滑的，取g＝10m/s2，要保持金屬棒在導軌上靜止，求：(1)金屬棒所受到的安培力；(2)通過金屬棒的電流；(3)滑動變阻器R接入到電路中的阻值．第37頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六圖15－2－10第38頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六【答案】

(1)0.1N

(2)0.5A

(3)23Ω【點評】對于含有安培力的力學問題，跟分析力學問題一樣，首先要進行受力分析，然后根據(jù)力學規(guī)律求解．第39頁，共45頁，2022年，5月20日，18點17分，星期六變式訓練4如圖15－2－11所示，兩根間距為d的平行光滑金屬導軌間接有電源E，導軌平面與水平面間的夾角θ＝