专题九第1讲磁场磁场对电流的作用（教育精品）

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,专题九,磁场,续表,第 1 讲,磁场,磁场对电流的作用,考点 1,磁场的基本概念,1磁场,(1)定义：存在于,磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特,殊形态的物质,磁体,通电导线,运动电荷,(2)基本特性：磁场对处于其中的_、_,和_有磁场力的作用,(3)方向：在磁场中任一点，小磁针_极受力的方向，即,小磁针静止时_极所指的方向，就是该点的磁场方向,(4)磁现象的电本质：磁体的磁场和电流的磁场都,是由电荷,的运动产生的,北,北,2磁感应强度,(1)定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安,培力,F,安,跟电流,I,和导线长度,L,的乘积的比值叫磁感应强度,(2)定义式：_.,(3)方向：就是磁场的方向，即小磁针静止时北极所指的方,向，也是过该点的磁感线的_方向,切线,B,IL,F,安,(4)磁感应强度是矢量，可描述磁场的强弱和方向,(5)单位：特斯拉，简称特，国际符号是 T,1 T1,N,Am,.,3磁感线,(1)磁感线是在磁场中画出的一些有方向的曲线,(2)磁感线的分布可以形象地表示出磁场的强弱和方向，,磁,感线的疏密表示磁场的,_，磁感线上某点的_方,向就是该点的磁场方向,强弱,切线,闭合,S,S,(3)磁感线是永不相交的_ 曲线：在磁体外部，从,_极指向_极；在磁体内部，由_极指向_极,N,N,(4)注意：熟记条形磁体、蹄形磁体、直线电流、环形电流、,通电螺线管的磁感线分布状况,4磁通量,(1)定义：设在磁感应强度为,B,的匀强磁场中，有一个面积,为,S,且与磁场方向垂直的平面，磁感应强度,B,与面积,S,的乘积，,叫做穿过这个平面的磁通量，简称磁通,(2)意义：穿过某一面积的磁感线条数的多少,(3)定义式：,BS,cos,式中,S,cos,为面积,S,在垂直于磁场,方向的平面(中性面)上投影的大小，,是,S,所在平面的法线方向,与磁场方向的夹角,(4)磁通量是标量，但是有正负，其正负表示与规定的正方,向(如平面法线的方向)是相同还是相反若磁感线沿相反方向,穿过同一平面,且正向磁感线条数为,1,，反向磁感线条数为,2,，,则总磁通量,1,2,.,相同,(5)单位：韦伯，符号是 Wb.,1 Wb1 Tm,2,.,5匀强磁场：磁感应强度大小处处_、方向处,处_的磁场称为匀强磁,场距离很近的两个异名磁,极之间的磁场、通电螺线管内部的磁场,(边缘部分除外)以及平,行板电容器间的磁场，都可以认为是匀强磁场,相等,【跟踪训练】,1下列关于磁场的说法中，正确的是(,),D,A只有磁体周围才存在磁场,B磁场是假想的，不是客观存在的,C磁场的方向就是小磁针静止时南极所指的方向,D磁极与磁极，磁极与电流、电流与电流之间都是通过,磁场发生相互作用的,相,互作用，所以,D,正确,解析：,磁体和电流周围都能够产生磁场，,A,错误；磁场的,本质是运动电荷产生的客观物质，,B,错误；磁场的方向就是小,磁针静止时北极所指的方向，,C 错,误,；在磁体或电流周围首先,产,生磁场，其次放入磁场中的磁体或电流将通过磁场与之发生,2关于磁感应强度，下列说法正确的是(,),A一小段通电导线放在磁感应强度为零的位置，它所受,到的磁场力一定为零,B通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度也一,定为零,C放置在磁场中 1 m 长的通电导线，通过 1 A 的电流，受,到的磁场力为 1 N，则该处的磁感应强度就是 1 T,D磁场中某处的磁感应强度,B,的方向跟电流在该处受到,磁场力,F,的方向相同,解析：,根据磁感应强度的定义，,A,正确；通电导线,(,电流,I,),与磁场平行时，磁场力为零，,B,错误；,C,中结论成立的前提是,通电导线,(,电流,I,),必须与磁场垂直，,C,错误；,B,与,F,方向一定,垂,直，D 错误,答案：,A,3(,双选,),关于磁,感线，下列说法中正确的是(,),A磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致,B磁感线是磁场中客观存在的、肉眼看不见的曲线,C两条磁感线的空隙处不存在磁场，不同磁场所形成的,磁感线可以相交,D匀强磁场的磁感线是同向的、平行等间距的直线,解析：,磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，,所以,A,正确；磁感线是形象描绘磁场的假想曲线，可以用实验,来,模拟，但是不存在的，,B,错误；用磁感线的疏密反映磁场的,强弱，但不等于空隙处不存在磁场，磁场是充满某个区域的，,不同磁源产生的磁场在某一区域叠加合成，磁感线描绘的是叠,加后的合磁场，某处的磁感应强度是唯一的，磁感线是不相交,的，,C 错误；匀强磁场的强弱和方向都处处相同，磁感线是方,向相同的平行等间距的直线，,D,正确,答案：,AD,4(,上海闸北区,201,1,届高三期末,),关于磁通量的概念，以,下,说法中正确的是(,),D,A磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的,B磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大,C磁感应强度越大，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通,量也越大,D穿过线圈的磁通量为零，但该处的磁感应强度不一定,为零,考点 2,电流的磁效应,磁场对电流的作用,1电流磁效应：奥斯特发现了电流的磁效应，即电流周围,存在磁场，可用安培定则（即右手螺旋定则）判断电流的磁场,方向.,2磁场对电流的作用,(1)安培力的大小：当,I,B,时(,90)，,F,max,BIL,；当,I,B,时(,0)，,F,min,0；当通电导线方向与磁场方向成,角时，,F,安,BIL,sin,.,(2)特点：不仅与,B,、,I,、,L,有关，还与夹角,有关；,L,是有,效,长度，不一定是导线的实际长度弯曲导线的有效长度,L,等,于,两端点所连直线的长度，所以任意形状的闭合线圈的有效长,度,L,0.,(3)安培力的方向：安培力的方向既与磁场方向垂直，又与,电流的方向垂直，即,F,总是垂直于,B,和,I,所在的平面，可以用,左手定则来判定,3右手螺旋定则与左手定则的比较,【跟踪训练】,5如图 911 所示，带负电的金属环绕轴,OO,以角速,度,匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是,(,),AN 极竖直向上,BN 极竖直向下,CN 极沿轴线向左,DN 极沿轴线向右,图 911,解析：,带负电的金属环旋转，可形成环形电流，而产生磁,场，负电荷匀速旋转，会产生与旋转方向相反的环形电流，由,右手定则可知在磁针所处的磁场方向沿,OO,轴向左，由于磁,针,N,极指向为磁场方向，所以应选,C.,答案：,C,6如图 912 所示，,a,、,b,、,c,三枚小磁针分别放在通电,螺线管的正,上方、管内和右侧当这些小磁针静止时，小磁针,N,极的指向是,(,),C,A,a,、,b,、,c,均向左,B,a,、,b,、,c,均向右,C,a,向左，,b,向右，,c,向右,D,a,向右，,b,向左，,c,向右,解析：,首先搞清电流的方向，再根据安培定则判断螺线,管右侧相当于,N,极，左侧相当于,S,极，在外部磁感线由,N,极,指,向,S,极，在内部磁感线由,S,极指向,N,极，所以小磁针的,N,极,a,向左，,b,向右，,c,向右，故选,C.,图 912,7如下列图所示，匀强磁场对电流,I,的作用力,F,的相互关,系(方向关系)，正确的是(,),A,解析：,根据左手定则，,A 正确,考点 3,涉及安培力的力学问题,1通电导线在安培力作用下运动情况的判定方法,(1)画出通电导线所在处的磁感线方向,(2)用左手定则判断各段通电导线所受安培力的方向,(3)确定导线的运动情况,2安培力作用下导线受力运动问题的处理步骤,(1)正确画出导线受力的投影平面图(或侧视图),(2)结合物体的平衡条件、牛顿运动定律、欧姆定律等进行,分析解答,3物体在安培力作用下运动的分析方法,(1)电流元受力分析法：即把整段电流等效为很多段直流电,流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力方向，从,而判断出整段电流所受合力方向，最后确定运动方向,(2)特殊值分析法：把电流或磁体转到一个便于分析的特殊,位置(如转 90)后再判断所受安培力方向，从而确定运动方向,(3)等效分析法：环形电流可以等效成条形磁体，条形磁体,也可以等效成环形电流，通电螺线管可等效成很多的环形电流,(4)推论分析法：两电流相互平行时无转动趋势，方向相同,相互吸引，方向相反相互排斥；两电流不平行时有转动趋势,【跟踪训练】,8如图 913 所示，把轻质线圈用细线挂在磁铁 N 极,附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面，当线,),圈内通过图示方向的电流时，线圈运动的情况是(,图 913,A线圈向磁铁靠拢,C线圈不动,B线圈远离磁铁,D无法确定,解析：,环形线圈可等效为一条形磁体，由安培定则可知，,图中的环形线圈其左侧为,S,极，右端为,N 极，由磁体相互之,间,的作用可知两者彼此吸引，故线圈将向磁铁靠拢同理，也,可,视磁体,为环形通电线圈，即把磁体等效为与线圈通有同向电,流,的线圈，而同向电流相互吸引，故两者彼此靠拢,答案：,A,9(2010,年广东六校联考,),一段,长,0.2,m，通过 2.5 A 电流的,直导线，关于在磁感应强度为,B,的匀强磁场中所受安培力,F,的,情况，正确的是(,),C,A如果,B,2 T，,F,一定是 1 N,B如果,F,0，,B,也一定为零,C如果,B,4 T，,F,有可能是 1 N,D如果,F,有最大值时，通电导线一定与,B,平行,解析：,当导线与磁场方向垂直放置时，,F,BIL,，力最大，,当导线与磁场方向平行放置时，,F,0，当导线与磁场方向成任,意其他角度放置时，,0,F,BIL,，,A,、,D,两项不正确，,C,项正确；,磁感应强度是磁场本身的性质，与受力,F,无关，,B 不正确,热点 1,安培定则和左手定则,【例,1,】,(201,0,年上海卷,),如图,914,，水,平桌,面上放置一根条形磁铁,磁铁中央正上方用绝缘弹,簧悬挂,一水平直导线,并与磁铁垂直当直导线中,通入图中所示方向的电流时,可以判断出(,),A弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力减小,B弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力减小,C弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力增大,D弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力增大,图 914,思路点拨：,先对导线进行受力分析，利用左手定则判断出,导线受到磁铁的磁场力，然后根据力是相互作用的，得出磁铁,受到导线的磁场力方向,解析：,由于磁铁的磁场对通电导线的作用，由左手定则可,判断直导线所受安培力方向向下，使弹簧的拉力增大，由于相,互作用，磁铁受到向上的作用，条形磁铁对桌面的压力减小，,A,正确,答案：,A,【触类旁通】,1(,双选，,2011,年黄冈中学期中,),如图,915,所示，在光,滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时磁,铁对水平面的压力为,N,1,，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，,当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后，磁铁对水平面的压力,),为,N,2,，则以下说法正确的是(,A弹簧长度将变长,B弹簧长度将变短,C,N,1,N,2,D,N,1,N,2,图 915,BC,解析：,由条形磁体磁场分布可得出导线受力方向为斜向右,下，可知磁体受斜向左上的力,热点 2,安培力的应用,【例,2,】,(,双选，,2011,年上海卷,),如图,916，,质量为,m,、,长为,L,的直导线用两绝缘细线悬挂于,O,、,O,并处于匀强磁场,中当导线中通以沿,x,正方向的电流,I,，且导线保持静止时，悬,线与竖直方向夹角为,.则磁感应强度方向和大小可能为(,),图 916,思路点拨：,对通电导线受力分析当磁感应强度沿,z,正向,和沿悬线时，通电导线不能平衡而有加速,度；当磁感应强度沿,y,正向时，通电导线受安培力竖直向上，且与重力平衡，即,mg,BIL,；当磁感应强度沿,z,负向时，安培力水平向外，导线在,重,力、悬线拉力、安培力作用下平衡,答案：,BC,【触类旁通】,2(2009,年全国卷,),如图,9