2020高考物理第九章第1讲磁场的描述及磁场对电流的作用教案鲁科版.docx

第1讲 磁场的描述及磁场对电流的作用高考导航考点内容要求高考(全国卷)三年命题情况对照分析201620172018命题分析磁场、磁感应强度、磁感线卷T15：带电粒子在复合场中的运动卷T18：带电粒子在圆形磁场中的运动卷T18：带电粒子在有界磁场中的运动卷T16：带电粒子在复合场中的运动T19：安培定则、左手定则卷T18：带电粒子在圆形磁场中的运动T21：安培力、左手定则卷T18：磁感应强度的合成、安培定则T24：带电粒子在组合磁场中的运动卷T25：带电粒子在组合场中的运动卷T20：安培定则、磁感应强度的合成T25：带电粒子在组合场中的运动卷T24：带电粒子在组合场中的运动本章知识在高考中主要考查磁场的基本概念、安培力和洛伦兹力的判断和应用，多以选择题形式考查，对带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动、带电粒子在复合场中的运动问题，再现率极高，选择题、计算题均有。通电直导线和通电线圈周围磁场的方向安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力洛伦兹力、洛伦兹力的方向洛伦兹力公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器说明：（1）安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形；（2）洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形。第1讲磁场的描述及磁场对电流的作用知识排查磁场、磁感应强度1.磁场（1）基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。（2）方向：小磁针的N极所受磁场力的方向。2.磁感应强度（1）物理意义：描述磁场的强弱和方向。（2）大小：B（通电导线垂直于磁场）。（3）方向：小磁针静止时N极的指向。（4）单位：特斯拉（T）。3.匀强磁场（1）定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场。（2）特点：疏密程度相同、方向相同的平行直线。磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向1.磁感线及特点（1）磁感线：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。（2）特点磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱。磁感线是闭合曲线，没有起点和终点。磁感线是假想的曲线，客观上不存在。2.电流的磁场通电直导线通电螺线管环形电流安培定则安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力1.安培力的大小FIlBsin （其中为B与I之间的夹角）（1）磁场和电流垂直时：FIlB。（2）磁场和电流平行时：F0。2.安培力的方向图1左手定则判断：（1）伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一个平面内。（2）让磁感线垂直穿过手心，并使四指指向电流方向。（3）拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的受力方向。小题速练1.关于磁感应强度B，下列说法正确的是（）A.根据磁感应强度的定义式B可知，磁感应强度B与F成正比，与Il成反比B.一小段通电导线放在磁感应强度为零处，它所受的磁场力一定为零C.一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零D.磁场中某处磁感应强度的方向，与通电导线在该处所受磁场力的方向相同答案B2.磁场中某区域的磁感线如图2所示，则（）图2A.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大B.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小C.a、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBb解析a处的磁感线比b处稀疏，则a点磁感应强度比b点小，所以BaBb，选项C正确，D错误；将一小段通电导线放入磁场时，当通电导线垂直磁场时，受到的磁场力最大，平行磁场时受磁场力为零，虽然BaF2 D.F1N2，即台秤示数F1F2，在水平方向上，由于F有向左的分力，磁铁压缩弹簧，所以弹簧长度变短。答案BC8.（2019泉州模拟）如图8，同一平面内有两根互相平行的长直导线M和N，通有等大反向的电流，该平面内的a、b两点关于导线N对称，且a点与两导线的距离相等。若a点的磁感应强度大小为B，则下列关于b点磁感应强度Bb的判断正确的是（）图8A.Bb2B，方向垂直该平面向里B.BbB，方向垂直该平面向外C.BBbB，方向垂直该平面向里D.BBb2B，方向垂直该平面向外解析根据右手螺旋定则可知两导线在a点形成磁场方向相同，由于两导线电流大小相等，a点与两导线的距离也相等，故单根导线在a点形成磁感应强度大小为。由于a和b与导线N距离相等，导线N在b点磁感应强度大小为，方向垂直该平面向外；导线M在b点磁感应强度大小小于，且方向垂直该平面向里，故b点磁感应强度小于，方向垂直该平面向外，故B正确，A、C、D错误。答案B9.一通电直导线与x轴平行放置，匀强磁场的方向与xOy坐标平面平行，导线受到的安培力为F。若将该导线做成圆环，放置在xOy坐标平面内，如图9所示，并保持通电的电流不变，两端点a、b连线也与x轴平行，则圆环受到的安培力大小为（）图9A.F B.F C.F D.F解析根据安培力公式FBILsin ，安培力F与导线的有效长度L成正比；若将该导线做成圆环，由L2R，解得圆环的半径R，圆环a、b两点之间的有效距离LR。由，解得FF，选项C正确。答案C10.（2015全国卷，24）如图10所示，一长为10 cm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0.1 T，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12 V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0.5 cm；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0.3 cm，重力加速度大小取10 m/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10解析金属棒通电后，闭合回路电流I A6 A导体棒受到的安培力大小为FBIL0.06 N由左手定则可判断知金属棒受到的安培力方向竖直向下由平衡条件知开关闭合前：2kxmg开关闭合后：2k（xx）mgF代入数值解得m0.01 kg答案方向竖直向下0.01 kg综合提能练11.（2019海口检测）如图11所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒。当导体棒中的恒定电流I垂直于纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向在纸面内由竖直向上逆时针转至水平向左的过程中，关于B的大小的变化，正确的是（）图11A.逐渐增大 B.逐渐减小C.先增大后减小 D.先减小后增大解析对导体棒受力分析，受重力G、支持力N和安培力FA，三力平衡，合力为零，将支持力N和安培力FA合成，合力与重力相平衡，如图所示，从图中可以看出，安培力FA先减小后增大，由于FABIL，其中电流I和导体棒的长度L均不变，故磁感应强度先减小后增大，故D正确。答案D12.（多选）（2019西安质检）如图12所示，在平面直角坐标系的第一象限内分布着非匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，沿y轴方向磁场分布是均匀的，沿x轴方向磁感应强度与x满足关系式Bkx，其中k是一恒定的正数。由粗细均匀的同种规格导线制成的正方形线框ADCF边长为a，A处有一极小开口AE，整个线框放在磁场中，且AD边与y轴平行，AD边与y轴的距离为a，线框A、E两点与一电源相连，稳定时流入线框的电流为I，关于线框受到的安培力，下列说法正确的是（）图12A.整个线框受到的合力方向与DF连线垂直B.整个线框沿y轴方向所受合力为0C.整个线框在x轴方向所受合力为ka2I，沿x轴正方向D.整个线框在x轴方向所受合力为ka2I，沿x轴正方向解析由题意可知AD边所处位置的磁感应强度B1ka，则AD边受到的安培力大小为FADB1Iaka2I，根据左手定则知，方向沿x轴负方向，FC边所处位置的磁感应强度B22ka，则FC边受到的安培力大小为FFCB2Ia2ka2I，根据左手定则知，方向沿x轴正方向，则整个线框在x轴方向所受合力为FFCFADka2I，方向沿x轴正方向，C正确，D错误；沿y轴方向磁场分布是均匀的，可知DC边和EF边从左向右对应位置的磁感应强度都相同，又DC边和EF边的电流大小相同，方向相反，可知FDCFEF，整个线框沿y轴方向所受合力为FDCFEF0，B正确；整个线框受到的合力大小为ka2I，方向沿x轴正方向，与AD、FC垂直，A错误。答案BC13.（多选）（2019广东肇庆模拟）如图13甲所示，电流恒定的通电直导线MN，垂直平放在两条相互平行的水平光滑长导轨上，电流方向由M指向N，在两轨间存在着竖直磁场，取垂直纸面向里的方向为磁感应强度的正方向，当t0时导线恰好静止。若B按如图乙所示的余弦规律变化，下列说法正确的是（）图13A.在最初的一个周期内，导线在导轨上往复运动B.在最初的一个周期内，导线一直向左运动C.在最初的半个周期内，导线的加速度先增大后减小D.在最初的半个周期内，导线的速度先增大后减小解析当t0时，由左手定则可知，MN受到向右的安培力，根据F安IlB，由于B最大，故此时的安培力最大，则MN的加速度最大，随着时间的延长，磁感应强度B减小