高考物理二轮复习 专题六 磁场 第19课时 磁场的描述及磁场对电流的作用课件.ppt

第19课时磁场的描述及磁场对电流的作用 知识点一磁现象和磁场 b b 1 第一个发现电流磁效应的科学家是 答案B 2 关于磁场 下列说法正确的是 A 磁场和电场一样 是客观存在的物质B 无论在何处 小磁针的指向就是磁场的方向C 地球是一个大磁体 地磁场的N极在地理的北极附近D 磁极与磁极 磁极与电流之间的相互作用是通过磁场发生的 而电流与电流之间的相互作用是通过电场发生的解析磁场和电场都是客观存在的物质 是物质的另外一种形态 所以A正确 自由小磁针静止时北极的指向才是磁场方向 故B错 地磁场的N极在地理的南极附近 故C错 磁体之间 磁体与电流之间以及电流与电流之间的作用都是通过磁场发生的 故D错 答案A 答案D 4 关于磁感应强度 下列说法正确的是 A 磁感应强度是描述磁场的强弱和方向的物理量 磁感应强度的方向就是该处通电导线受力的方向B 通电导线所受磁场力为零 该处磁感应强度一定为零C 通电导线所受磁场力为零 该处磁感应强度不一定为零D 放置在磁场中长1m的导线中 通过1A的电流 受到的磁场力为1N时 该处磁感应强度就是1T 答案C 知识点三几种常见的磁场 b b 5 关于磁感线的性质和概念 下列说法中正确的是 A 磁感线总是从磁体的N极指向S极B 铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线C 磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向D 在某些特殊磁场中 两条磁感线有可能相交 解析磁感线在磁体外部由N极指向S极 但在内部却是由S极指向N极 即磁感线是闭合曲线 选项A错 利用铁屑在磁场中被磁化的性质 可显示磁感线的形状 但它排成的曲线本身不是磁感线 磁感线是假想曲线 选项B错 磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同 选项C对 假设两条磁感线可以相交 过交点作曲线的切线 将有两个不同的方向 而同一点的磁场方向只能有一个 故任意两条磁感线均不相交 选项D错 答案C 6 某小组同学利用磁传感器探究通电螺线管轴线上不同位置的磁感应强度 如图1甲所示 将传感器探头沿螺线管轴线移动时 测得磁感应强度B的大小随位置x的变化关系如图乙所示 图乙中a b两点对应位置分别处在 图1 A 螺线管内 螺线管内B 螺线管内 螺线管外C 螺线管外 螺线管外D 螺线管外 螺线管内答案D 7 如图2所示为通电长直导线的磁感线图 等面积线圈S1 S2与导线处于同一平面 关于通过线圈S1 S2的磁通量 1 2 下列分析正确的是 图2 A 1 2B 1 2C 1 2 0D 1 2 0解析由磁通量的公式 BS可知当面积相同时 磁感应强度越大磁通量越大 导线周围的磁场分布由图可看出越靠近导线的地方磁感应强度越大 故可判断A项正确 答案A 8 如图3所示 半径为R的圆形线圈共有n匝 其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场 磁场方向垂直线圈平面 若磁感应强度为B 则穿过线圈的磁通量为 图3 A BR2B Br2C n BR2D n Br2解析磁感线穿过的面积为 r2 而并非 R2 穿过线圈的磁通量与线圈匝数无关 因此磁通量 Br2 答案B 知识点四通电导线在磁场中受到的力 c d 9 某同学画的表示磁场B 电流I和安培力F的相互关系如图所示 其中正确的是 解析根据左手定则可知 A图中安培力方向应该向下 B图中安培力应该垂直于磁场斜向上 C图中磁场方向和电流方向在同一直线上 不受安培力作用 D图中安培力方向斜向左下方垂直于电流方向 故选项A B C错误 D正确 答案D 10 如图4所示 一根有质量的金属棒MN 两端用细软导线连接后悬挂于a b两点 棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中 棒中通有电流 方向从M流向N 此时悬线上有拉力 为了使拉力等于零 可 图4 A 适当减小磁感应强度B 使磁场反向C 适当增大电流D 使电流反向解析由左手定则判断可知金属棒MN所受安培力竖直向上 此时悬线上有拉力说明安培力偏小 根据F ILB 为了使悬线拉力为零应该增强磁场或者增大电流 故选项C正确 A错误 如让电流或者磁场反向 则安培力会竖直向下 悬线拉力会增大 故选项B D错误 答案C 易错点一不能正确理解安培定则的因果关系1 安培定则的 因 和 果 2 磁场的叠加 磁感应强度为矢量 合成与分解遵循平行四边形定则 练1 两根相互靠近的长直导线1 2中通有相同的电流 相互作用力为F 若在两根导线所在空间内加一匀强磁场后 导线2所受安培力的合力恰好为零 则所加磁场的方向是 A 垂直纸面向里B 垂直纸面向外C 垂直导线向右D 垂直导线向左 图5 解析当两根通有大小相同 方向相同的电流时 1 2两导线间的作用力是引力 故2受到向左的安培力 要使导线2所受的安培力的合力恰好为零 故所加的磁场使导线2受到的安培力向右 根据左手定则判断知所加的磁场方向为垂直纸面向外 故B正确 答案B 易错点二不能正确计算安培力大小计算安培力常用公式F BIL 应用时要满足 1 B与L垂直 2 L是有效长度 即垂直磁感应强度方向的长度 例如 如图6所示通电导线 在判断和计算安培力的方向和大小时均可等效为计算和判断ac直导线的安培力的大小和方向 图6 练2 如图7所示 将一个半径为R的导电金属圆环串联接入电路中 电路的电流为I 接入点a b是圆环直径上的两个端点 流过圆弧acb和adb的电流相等 金属圆环处在磁感应强度为B的匀强磁场中 磁场方向与圆环所在平面垂直 则金属圆环受到的安培力为 图7 A 0B BIRC 2 BIRD 2BIR 答案D 疑难点三安培力作用下导体的平衡问题通电导体棒在磁场中的平衡问题是一种常见的力学综合模型 该模型一般由倾斜导轨 导体棒 电源和电阻等组成 这类题目的难点是题图具有立体性 各力的方向不易确定 因此解题时一定要先把立体图转化成平面图 通过受力分析建立各力的平衡关系 如图8所示 图8 练3 如图9甲所示 在水平地面上固定一对与水平面倾角为 的光滑平行导电轨道 轨道间的距离为l 两轨道底端的连线与轨道垂直 顶端接有电源 将一根质量为m的直导体棒ab放在两轨道上 且与两轨道垂直 已知轨道和导体棒的电阻及电源的内电阻均不能忽略 通过导体棒的恒定电流大小为I 方向由a到b 图乙为图甲沿a b方向观察的平面图 若重力加速度为g 在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场 使导体棒在轨道上保持静止 1 请在图乙所示的平面图中画出导体棒受力的示意图 2 求出磁场对导体棒的安培力的大小 3 如果改变导轨所在空间的磁场方向 试确定使导体棒在轨道上保持静止的匀强磁场磁感应强度B的最小值的大小和方向 图9 疑难点四安培力作用下导体的运动1 判定导体运动情况的基本思路 1 清楚导体所在位置的磁场分布情况 2 利用左手定则准确判定导体的受力情况 3 确定导体的运动方向或运动趋势的方向 2 五种常用判定方法 练4 2016 9月金华十校联考 电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器 如图10为美国试验所采用的电磁轨道 该轨道长7 5m 宽1 5m 若发射质量为50g的炮弹从轨道左端初速为零开始加速 当回路中的电流恒为20A时 最大速度可达3km s 轨道间所加磁场为匀强磁场 不计空气及摩擦阻力 下列说法正确的是 图10 A 磁场方向为竖直向下B 磁场方向为水平向右C 磁感应强度的大小为103TD 电磁炮的加速度大小为3 105m s2 答案C 真题示例 例1 2016 10月浙江选考 如图11所示 把一根通电的硬直导线ab 用轻绳悬挂在通电螺线管正上方 直导线中的电流方向由a向b 闭合开关S瞬间 导线a端所受安培力的方向是 图11 A 向上B 向下C 垂直纸面向外D 垂直纸面向里解析闭合开关S瞬间 由右手定则知螺线管右端为N极 左端为S极 螺线管产生的磁场方向 在通电导线a端斜向左下方 由左手定则可知 导线a端所受安培力的方向垂直纸面向里 D正确 答案D 例2 2015 10月浙江学考 小张在探究磁场对电流作用的实验中 将直导线换作导体板 如图12所示 发现在a b两点之间存在电压Uab 进一步实验结果如下表 图12 由表中结果可知电压Uab A 与电流无关B 与磁感应强度无关C 与电流可能成正比D 与磁感应强度可能成反比解析由实验数据可看出 当通过电流I恒定时 电压Uab与磁感应强度可能成正比 当所加磁场恒定时 电压Uab与所通电流可能成正比 故C选项正确 答案C 例3 2016 4月浙江学考 法拉第电动机原理如图13所示 条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心 N极向上 一根金属杆斜插在水银中 杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连 电源负极与金属杆上端相连 与电源正极连接的导线插入水银中 从上往下看 金属杆 图13 A 向左摆动B 向右摆动C 顺时针转动D 逆时针转动解析通过金属杆的电流流向铰链 根据左手定则判断安培力的方向 从上往下看 金属杆逆时针转动 答案D 冲刺训练 1 如图14所示 直导线ab与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离 其中直导线固定 线圈可自由运动 当同时通有图示方向电流时 从左向右看 线圈将 图14 A 不动B 顺时针转动 同时靠近导线C 逆时针转动 同时离开导线D 逆时针转动 同时靠近导线解析由安培定则可知直线电流ab的磁场在其右方方向垂直纸面向里 利用等效法将自由移动的环形电流看成小磁针 其N极将转向纸面里 排除A B 用转到线圈平面趋近纸面时的特殊位置分析 由结论法 同向电流相吸 反向电流相斥 可知 线圈左侧受直导线引力 右侧受直导线斥力 离直导线越近磁感应强度越大 安培力越大 使得线圈所受直线电流的安培力向左 即线圈在靠近导线 答案D 2 如图15所示 条形磁铁放在水平粗糙桌面上 它的正中间上方固定一根长直导线 导线中通过方向垂直纸面向里 即与条形磁铁垂直 的电流 与原来没有电流通过时相比较 磁铁受到的支持力FN和摩擦力Ff将 图15 A FN减小 Ff 0B FN减小 Ff 0C FN增大 Ff 0D FN增大 Ff 0 解析磁铁的磁感线在它的外部是从N极到S极 因为长直导线在磁铁的中央上方 所以此处的磁感线是水平的 电流的方向垂直于纸面向里 根据左手定则 导线受磁铁的安培力方向竖直向上 由牛顿第三定律可知 导线给磁铁的反作用力方向竖直向下 因此磁铁对水平桌面的压力增大 由于导线对磁铁的作用力方向竖直向下 所以磁铁不会产生相对运动或相对运动趋势 也就不会产生摩擦力 故选C 答案C 3 如图16所示 两平行导轨与水平面成 37 角 导轨间距为L 1 0m 匀强磁场的磁感应强度可调 方向垂直导轨所在平面向下 一金属杆长也为L 质量m 0 2kg 水平放在导轨上 与导轨接触良好而处于静止状态 金属杆与导轨间的动摩擦因数 0 5 通有图示方向的电流 电流强度I 2 0A 令最大静摩擦力等于滑动摩擦力 则磁感应强度的最大值和最小值分别为 图16 A 1 0T0B 1 0T0 6TC 1 0T0 2TD 0 6T0 2T解析由左手定则知安培力沿斜面向上 因mgsin 1 2N Ffm mgcos 0 8N 所以当磁感应强度B最小时 安培力F1 BminIL 0 4N 即Bmin 0 2T 当B最大时 安培力F2 BmaxIL 2 0N 即Bmax 1 0T C正确 答案C 4 如图17 一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中 磁场的磁感应强度大小为0 1T 方向垂直于纸面向里 弹簧上端固定 下端与金属棒绝缘 金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连 电路总电阻为2 已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0 5cm 闭合开关 系统重新平衡后 两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0 3cm 重力加速度大小取10m s2 判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向 并求出金属棒的质量 图17 答案方向竖直向下0 01kg