2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)講義 第1講 磁場及磁場對(duì)電流的作用 新人教版.doc

2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)講義 第1講 磁場及磁場對(duì)電流的作用 新人教版第1講磁場及磁場對(duì)電流的作用一、磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度1磁場(1)基本性質(zhì)：磁場對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有磁場力的作用(2)方向：小磁針的N極所受磁場力的方向2磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義：描述磁場強(qiáng)弱和方向(2)大?。築(通電導(dǎo)線垂直于磁場)(3)方向：小磁針靜止時(shí)N極的指向(4)單位：特斯拉(T)3勻強(qiáng)磁場(1)定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等、方向處處相同的磁場稱為勻強(qiáng)磁場(2)特點(diǎn)勻強(qiáng)磁場中的磁感線是疏密程度相同的、方向相同的平行直線距離很近的兩個(gè)異名磁極之間的磁場和通電螺線管內(nèi)部中心軸線附近的磁場(邊緣部分除外)，都可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場4磁通量(1)概念：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，與磁場方向垂直的平面的面積S和B的乘積叫磁通量(2)公式：BS.(3)單位：1 Wb1_Tm2.二、磁感線及幾種常見的磁場分布1磁感線：在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致2磁感線的特點(diǎn)(1)磁感線是為了形象地描述磁場而人為假設(shè)的曲線，并不是客觀存在于磁場中的真實(shí)曲線(2)磁感線在磁體(螺線管)外部由N極到S極，內(nèi)部由S極到N極，是閉合曲線(3)磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱，磁感線較密的地方磁場較強(qiáng)，磁感線較疏的地方磁場較弱(4)磁感線上任何一點(diǎn)的切線方向，都跟該點(diǎn)的磁場(磁感應(yīng)強(qiáng)度)方向一致(5)磁感線不能相交，也不能相切3安培定則(1)直線電流和環(huán)形電流及通電螺線管的磁場磁感線的方向可以用安培定則確定(2)對(duì)于通電直導(dǎo)線，可用右手握住導(dǎo)線，大拇指指向電流方向，彎曲的四指指向磁感線環(huán)繞的方向(3)對(duì)于環(huán)形電流和通電螺線管，則用彎曲的四指指向電流環(huán)繞的方向，右手大拇指指向螺線管軸線上的磁感線的方向4幾種常見的磁場(1)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(如圖所示)(2)幾種電流周圍的磁場分布類型直線電流的磁場環(huán)形電流的磁場通電螺線管的磁場特點(diǎn)無磁極、非勻強(qiáng)且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱環(huán)形電流的兩側(cè)是等效小磁針的N極和S極，且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場越弱與條形磁鐵的磁場相似，管內(nèi)中心軸線附近為勻強(qiáng)磁場且磁場最強(qiáng)，管外為非勻強(qiáng)磁場安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖(3)地磁場地磁場的N極在地球南極附近，S極在地球北極附近，磁感線分布如圖所示地磁場B的水平分量(Bx)總是從地球南極指向北極；而豎直分量(By)則南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點(diǎn)，磁場強(qiáng)弱相同，且方向水平向北三、通電導(dǎo)線在磁場中受到的力安培力1安培力的大小(1)磁場和電流垂直時(shí)：FBIL.(2)磁場和電流平行時(shí)：F0.2安培力的方向(1)用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向(2)安培力的方向特點(diǎn)：FB，F(xiàn)I，即F垂直于B和I決定的平面1下列說法正確的是()A磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以這樣測定：把一小段通電導(dǎo)線放在該點(diǎn)時(shí)，受到的磁場力F與該導(dǎo)線的長度L、通過的電流I的乘積的比值B即為磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B通電導(dǎo)線在某點(diǎn)不受磁場力的作用，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C磁感應(yīng)強(qiáng)度B只是定義式，它的大小取決于場源及磁場中的位置，與F、I、L以及通電導(dǎo)線在磁場中的方向無關(guān)D磁場是客觀存在的解析：A項(xiàng)考的是磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，只有當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時(shí)才有B，A錯(cuò)；B項(xiàng)中，當(dāng)導(dǎo)線與磁場平行時(shí)，不受磁場力，此時(shí)，磁場不為零，B錯(cuò)，C選項(xiàng)中，B是定義式，并不決定磁場，磁場強(qiáng)弱取決于場源及磁場中的位置，C正確磁場與電場一樣，都是客觀存在的，D正確答案：CD2如圖所示四種情況中，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，載流導(dǎo)體長度相同，通過的電流也相同，導(dǎo)體受到的磁場力最大，且方向沿著紙面的情況是()A甲、乙B甲、丙C乙、丁 D乙、丙答案：C3如圖所示為兩同心圓環(huán)，當(dāng)有一勻強(qiáng)磁場垂直穿過A環(huán)面時(shí)，A環(huán)面磁通量為1，此時(shí)B環(huán)面磁通量為2.若將其勻強(qiáng)磁場改為一條形磁鐵，垂直穿過A環(huán)面，此時(shí)A環(huán)面的磁通量為3，B環(huán)面的磁通量為4，有關(guān)磁通量的大小，下列說法正確的是()A12 B12C34 D34解析：當(dāng)只有勻強(qiáng)磁場垂直穿過A環(huán)面時(shí)，由于A、B兩環(huán)的有效面積相等，故12，B正確；若改為一條形磁鐵，考慮到磁體內(nèi)部的磁感線與外部的磁感線的方向，可知34，C正確，答案為B、C.答案：BC4一段長0.2 m，通過2.5 A電流的直導(dǎo)線，關(guān)于在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中所受安培力F的情況，正確的是()A如果B2 T，F(xiàn)一定是1 NB如果F0，B也一定為零C如果B4 T，F(xiàn)有可能是1 ND如果F有最大值時(shí)，通電導(dǎo)線一定與磁場方向平行解析：當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向垂直放置時(shí)，F(xiàn)BIL，導(dǎo)線所受的安培力最大；當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向平行時(shí)，導(dǎo)線所受的安培力F0；當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向成其他任意角度放置時(shí)，0FBIL，故A、D錯(cuò)誤，C正確；磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場本身的性質(zhì)，與導(dǎo)線所受的安培力無關(guān)，B錯(cuò)誤答案：C5請(qǐng)畫出在圖所示的甲、乙、丙三種情況下，導(dǎo)線受到的安培力的方向解析：畫出甲、乙、丙三種情況的側(cè)面圖，利用左手定則判定出在甲、乙、丙三種情況下，導(dǎo)線所受安培力的方向如答題圖所示答案：1磁感應(yīng)強(qiáng)度是用比值法定義的，其大小由磁場本身的性質(zhì)決定，與放入的直導(dǎo)線的電流I的大小、導(dǎo)線長度L的大小無關(guān)故不能根據(jù)B就說B與F成正比，與IL成反比2兩個(gè)電流附近的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度是兩個(gè)電流分別單獨(dú)存在時(shí)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加而成的，且滿足矢量合成法則平行四邊形定則(xx大綱全國卷)如圖，兩根相互平行的長直導(dǎo)線過紙面上的M、N兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流a、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點(diǎn)，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點(diǎn)的距離均相等關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場，下列說法正確的是()AO點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零Ba、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反Cc、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同Da、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同解析：根據(jù)安培定則判斷磁場方向，再結(jié)合矢量的合成知識(shí)求解根據(jù)安培定則判斷：兩直線電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向均垂直于MN向下，O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)對(duì)稱性，c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，故C選項(xiàng)正確；a、c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤答案：C(1)磁場存在于磁體、電流的周圍，其強(qiáng)弱用磁感應(yīng)強(qiáng)度表示，磁感應(yīng)強(qiáng)度B是一矢量，滿足矢量疊加原理(2)磁感線可形象描述磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向，電流周圍的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向用安培定則判定11：有兩根長直導(dǎo)線a、b互相平行放置，如圖所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖，O點(diǎn)為兩根導(dǎo)線連線的中點(diǎn)，M、N為兩導(dǎo)線附近的兩點(diǎn)，它們?cè)趦蓪?dǎo)線連線的中垂線上，且與O點(diǎn)的距離相等若兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向相同的恒定電流I，則關(guān)于線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說法中正確的是()AM點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同BM點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反C線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都不可能為零D線段MN上只有一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零解析：根據(jù)安培定則和磁場的疊加原理，M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，故A錯(cuò)誤，B正確；在線段MN上只有在O點(diǎn)處，a、b兩電流形成的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向，即只有O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，C錯(cuò)誤、D正確答案：BD安培力常用公式FBIL應(yīng)用時(shí)要滿足：(1)B與I垂直；(2)L是有效長度，即垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的長度；如彎曲導(dǎo)線的有效長度L等于兩端點(diǎn)所連直線的長度(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，其有效長度為零，受到的安培力的矢量和為零如圖所示，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直線段ab、bc和cd的長度均為L，且abcbcd135.流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示導(dǎo)線段abcd所受到的磁場的作用力的合力為()A沿紙面向上，大小為(1)ILBB沿紙面向上，大小為(1)ILBC沿紙面向下，大小為(1)ILBD沿紙面向下，大小為(1)ILB解析：通有電流I的導(dǎo)線abcd可等效為通有電流I的ad直線電流，電流方向?yàn)閍d，由左手定則可知受到的磁場作用力的方向沿紙面向上；ad(21)L(1)L，所以力的大小F(1)ILB.答案：A(1)正確掌握安培力的分析方法若磁場和電流垂直：FBIL.若磁場和電流平行：F0.安培力的方向垂直于磁感線和通電導(dǎo)線所確定的平面(2)注意區(qū)別安培力和靜電力的方向與場的方向的關(guān)系靜電力的方向與電場方向平行，安培力的方向與磁場方向垂直21：通電矩形線框abcd與長直通電導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi)，如圖所示，ab邊與MN平行關(guān)于MN的磁場對(duì)線框的作用力，下列說法正確的是()A線框有兩條邊所受的安培力方向相同B線框有兩條邊所受的安培力大小相等C線框所受的安培力的合力方向向左D線框所受的安培力的合力方向向右解析：由安培定則可知導(dǎo)線MN在線框處所產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面向外，再由左手定則判斷出bc邊和ad邊所受安培力大小相等，方向相反ab邊受到向右的安培力Fab，cd邊受到向左的安培力Fcd，因ab所處的磁場強(qiáng)，cd所處的磁場弱，故FabFcd，線框所受合力方向向右答案：BD(xx天津理綜)如圖所示，金屬棒MN兩端由等長的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，棒中通以由M向N的電流，平衡時(shí)兩懸線與豎直方向夾角均為.如果僅改變下列某一個(gè)條件，角的相應(yīng)變化情況是()A棒中的電流變大，角變大B兩懸線等長變短，角變小C金屬棒質(zhì)量變大，角變大D磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，角變小解析：選金屬棒MN為研究對(duì)象，其受力情況如圖所示根據(jù)平衡條件及三角形知識(shí)可得tan ，所以當(dāng)棒中的電流I、磁感應(yīng)強(qiáng)度B變大時(shí)，角變大，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；當(dāng)金屬棒質(zhì)量m變大時(shí)，角變小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；角的大小與懸線長無關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤答案：A解決導(dǎo)體棒平衡問題的方法31：如圖所示，兩根光滑金屬導(dǎo)軌平行放置，導(dǎo)軌所在平面與水平面間的夾角為.整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場中金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，當(dāng)桿中通有從a到b的恒定電流I時(shí)，金屬桿ab剛好靜止則()A磁場方向可能豎直向上B磁場方向豎直向下Cab所受安培力的方向可能平行導(dǎo)軌向上Dab所受安培力的方向可能平行導(dǎo)軌向下解析：由左手定則知安培力的方向可能水平向右可能豎直向上，A、C符合題意答案：AC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)的思路(1)首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁場分布情況(2)然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況(3)進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向現(xiàn)對(duì)幾種常用的方法列表比較如下：(xx江蘇徐州模擬)如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直線圈平面當(dāng)線圈內(nèi)通以圖中方向的電流后，線圈的運(yùn)動(dòng)情況是()A線圈向左運(yùn)動(dòng)B線圈向右運(yùn)動(dòng)C從上往下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D從上往下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)解析：法一電流元法首先將圓形線圈分成很多小段，每一段可看作一直線電流元，取其中上、下兩小段分析，其截面圖和受安培力情況如圖所示根據(jù)對(duì)稱性可知，線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運(yùn)動(dòng)只有選項(xiàng)A正確法二等效法將環(huán)形電流等效成小磁針，如圖所示，據(jù)異名磁極相吸引知，線圈將向左運(yùn)動(dòng)，選A.也可將左側(cè)條形磁鐵等效成環(huán)形電流，根據(jù)結(jié)論“同向電流相吸引，異向電流相排斥”，也可判斷出線圈向左運(yùn)動(dòng)，選A.答案：A如圖所示，有一通電直導(dǎo)線放在蹄形電磁鐵的正上方，導(dǎo)線可以自由移動(dòng)，當(dāng)電磁鐵線圈與直導(dǎo)線中通以圖示的電流時(shí)，有關(guān)直導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)情況的說法中正確的是(從上往下看)()A順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降B順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升C逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降D逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升解析：特殊位置法開始時(shí)左端受力向外，右端受力向里，所以逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)轉(zhuǎn)到與紙面垂直時(shí)，受力向下；從這兩個(gè)方面可以得出選項(xiàng)C正確答案：C如圖所示，在光滑水平面上一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時(shí)磁鐵對(duì)水平面的壓力為FN1，現(xiàn)在磁鐵左上方位置固定一導(dǎo)體棒，當(dāng)導(dǎo)體棒中通以垂直紙面向里的電流后，磁鐵對(duì)水平面的壓力為FN2，則以下說法正確的是()A彈簧長度將變長B彈簧長度將變短CFN1FN2 DFN1FN2解析：轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法畫出導(dǎo)體棒所在處的磁感線，用左手定則可判斷出條形磁鐵對(duì)導(dǎo)體棒的安培力斜向右下方，由牛頓第三定律可知，導(dǎo)體棒對(duì)條形磁鐵的力斜向左上方，所以彈簧長度將變短，F(xiàn)N1FN2，答案為B、C.答案：BC1.如圖所示，用兩根相同的細(xì)繩水平懸掛一段均勻載流直導(dǎo)線MN，電流I方向從M到N，繩子的拉力均為F，為使F0，可能達(dá)到要求的方法是()A加水平向右的磁場B加水平向左的磁場C加垂直紙面向里的磁場D加垂直紙面向外的磁場解析：若F0，則F安mg0，故安培力方向豎直向上，由左手定則知磁場方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶?，答案為C.答案：C2.(xx海南單科)圖中裝置可演示磁場對(duì)通電導(dǎo)線的作用電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌，L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬桿當(dāng)電磁鐵線圈兩端a、b，導(dǎo)軌兩端e、f，分別接到兩個(gè)不同的直流電源上時(shí)，L便在導(dǎo)軌上滑動(dòng)下列說法正確的是()A若a接正極，b接負(fù)極，e接正極，f接負(fù)極，則L向右滑動(dòng)B若a接正極，b接負(fù)極，e接負(fù)極，f接正極，則L向右滑動(dòng)C若a接負(fù)極，b接正極，e接正極，f接負(fù)極，則L向左滑動(dòng)D若a接負(fù)極，b接正極，e接負(fù)極，f接正極，則L向左滑動(dòng)解析：若a接正極，b接負(fù)極，電磁鐵磁極間磁場方向向上，e接正極，f接負(fù)極，由左手定則判定金屬桿受安培力向左，則L向左滑動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤，同理判定B、D選項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤答案：BD3.如圖所示，均勻繞制的螺線管水平放置，在其正中心的上方附近用絕緣線水平吊起通電直導(dǎo)線A。A與螺線管垂直，“”表示導(dǎo)線中電流的方向垂直于紙面向里電鍵S閉合后，A受到通電螺線管磁場的作用力的方向是()A水平向左B水平向右C豎直向下 D豎直向上解析：電鍵閉合后根據(jù)安培定則可判定導(dǎo)線所在位置處磁感線的方向?yàn)樗较蛴?，再由左手定則判定導(dǎo)線受到安培力的方向?yàn)樨Q直向下，C項(xiàng)正確答案：C4.如圖所示，長為3l的直導(dǎo)線折成三段做成正三角形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí)，該通電導(dǎo)線受到的安培力大小為()A2BIl B.BIlC.BIl D0解析：導(dǎo)線AB段和BC段的有效長度為2lsin 30l，所以該通電導(dǎo)線受到的安培力大小為FBIlBIl2BIl，選項(xiàng)A正確答案：A5如圖甲所示，兩平行導(dǎo)軌與水平面成角傾斜放置，電源、電阻、金屬細(xì)桿及導(dǎo)軌組成閉合回路細(xì)桿與導(dǎo)軌間的摩擦不計(jì)，整個(gè)裝置分別處在如圖乙所示的勻強(qiáng)磁場中，其中可能使金屬細(xì)桿處于靜止?fàn)顟B(tài)的是 ()解析：對(duì)四個(gè)選項(xiàng)受力分析如圖，可以看出只有B選項(xiàng)可能使金屬細(xì)桿處于靜止?fàn)顟B(tài)故B正確答案：B