2020版高考物理一轮复习第九章第1讲磁场及其对电流的作用教案新人教版.docx

第1讲磁场及其对电流的作用考点1安培定则的应用和磁场叠加1安培定则的应用：在运用安培定则判定直线电流和环形电流及通电螺线管的磁场时应分清“因”和“果”.原因(电流方向)结果(磁场方向)直线电流的磁场大拇指四指环形电流及通电螺线管的磁场四指大拇指2.磁场叠加磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场在空间某一点叠加时，合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和1(2019湖南衡阳联考)无限长通电直导线在周围空间产生磁场，某一点的磁感应强度B的大小与导线中通过的电流成正比，与导线到这一点的距离成反比现有两根相距为L且平行的无限长直导线分别通有电流I和3I，通过的电流方向如图所示在两导线所处位置的连线上有a、b、c三点，a点为连线的中点，b、c两点距导线的距离均为L.下列说法正确的是(B)Aa点和b点的磁感应强度方向相反Ba点和b点的磁感应强度大小之比为161Cc点和b点的磁感应强度方向相同Dc点和b点的磁感应强度大小之比为81解析：由题意知Bk.由安培定则知，电流3I在a点产生的磁感应强度方向向下，电流I在a点产生的磁感应强度方向向下，由磁场叠加知，a点的磁感应强度方向向下，电流3I在b点产生的磁感应强度方向向下，电流I在b点产生的磁感应强度方向向上，由Bk知，电流3I在b点产生的磁感应强大，由磁场叠加知，b点的磁感应强度方向向下，故a点和b点的磁感应强度方向相同，选项A错误；由磁场叠加知，a点的磁感应强度大小Bakk，b点的磁感应强度大小Bbkk，故BaBb161，选项B正确；由安培定则知，电流3I在c点产生的磁感应强度方向向上，电流I在c点产生的磁感应强度方向向下，由Bk知，电流3I在c点产生的磁感应强度大，由磁场叠加知，c点的磁感应强度方向向上，故c点和b点的磁场方向相反，选项C错误；由磁场叠加知，c点的磁感应强度大小Bckk，故BcBb51，选项D错误2(2019河南周口模拟)(多选)如图甲所示，一长直导线沿南北方向水平放置，在导线下方有一静止的灵敏小磁针现在导线中通以图甲所示的恒定电流，测得小磁针偏离南北方向的角度的正切值tan与小磁针离开导线的距离之间的关系如图乙所示若该处地磁场的水平分量为B0，则下列判断中正确的是(AC)A通电后，小磁针的N极向纸面内偏转B通电后，小磁针静止时N极所指的方向即为电流在小磁针处产生的磁场方向C电流在x0处产生的磁场的磁感应强度大小为B0Dx0处合磁场的磁感应强度大小为2B0解析：由安培定则可知，电流在小磁针处产生的磁场方向垂直纸面向里，故小磁针N极应向纸面内偏转，A正确；通电后小磁针静止时N极所指的方向为电流产生的磁场与地磁场水平分量的合磁场方向，B错误；由矢量合成知识可知，电流在x0处产生的磁场的磁感应强度大小BB0tanB0，选项C正确；x0处合磁场的磁感应强度大小应为B0，选项D错误3(2018全国卷)(多选)如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外已知a、b两点的磁感应强度大小分别为B0和B0，方向也垂直于纸面向外则(AC)A流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0B流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0C流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0D流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0解析：本题考查安培定则、磁场的叠加由安培定则判定，L1中的电流在a、b两点产生的磁场方向垂直纸面向里，L2中的电流在a、b两点产生的磁场方向分别垂直于纸面向里和向外；设L1和L2中的电流在a、b两点产生的磁场的磁感应强度大小分别为B1和B2，由磁感应强度的矢量叠加原理可得，B0B1B2B0，B0B2B1B0，解得B1B0，B2B0，故A、C项正确求解有关磁感应强度问题的3个关键(1)磁感应强度由磁场本身决定(2)合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和(满足平行四边形定则)(3)牢记判断电流的磁场的方法安培定则，并能熟练应用，建立磁场的立体分布模型考点2安培力及在安培力作用下导体运动1判断导体运动情况的基本思路：首先明确导体所在位置的磁感线的分布情况，然后利用左手定则判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向2常用判断方法电流元法分割为电流元安培力方向整段导体合力方向运动方向特殊位置法在特殊位置安培力方向运动方向等效法环形电流小磁针；条形磁铁通电螺线管多个环形电流结论法同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题：可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向考向1安培力大小方向的判断 在匀强磁场中有一用粗细均匀、相同材料制成的导体框abc，b为半圆弧的顶点磁场方向垂直于导体框平面向里，在ac两端接一直流电源，如图所示，则()A导体框abc所受安培力的合力为零B导体框abc所受安培力的合力垂直于ac向上C导体框abc所受安培力的合力垂直于ac向下D导体框abc的圆弧段所受安培力为零审题指导(1)计算弯曲导线在匀强磁场中所受安培力的大小时，有效长度L等于曲线两端点的直线长度(2)串、并联电路中，两条导线电阻不同【解析】由左手定则可知，导体框abc所受安培力的合力垂直于ac向上，故选B.【答案】B1(多选)如图甲所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音俯视图乙表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面)，磁场方向如图中箭头所示，在图乙中(BC)A当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里B当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外解析：将环形导线分割成无数个小段，每一小段看成一直导线，当电流沿顺时针方向时，根据左手定则知，导线所受的安培力方向垂直纸面向外，选项A错误，B正确；当电流沿逆时针方向时，根据左手定则知，导线所受的安培力方向垂直纸面向里，选项C正确，D错误考向2通电导体在安培力作用下的运动 (2019广东五校联考)(多选)两根固定的相互平行的直导线A和B，相距为L，电流方向如图所示，导线C用轻绳悬挂在A、B导线的中间上方，距离为L，三根导线中的电流都为I.下列说法正确的是()A从上往下看，导线C顺时针转动，同时绳子的张力变小B从上往下看，导线C逆时针转动，同时绳子的张力变大C当C转到与A、B平行时，A、B和C单位长度所受的磁场作用力大小之比为1D当C转到与A、B平行时，A、B和C单位长度所受的磁场作用力大小之比为111审题指导本题可确定三个特殊点的磁场，再判断安培力，如图【解析】由安培定则可以判断导线C左侧的磁感应强度竖直方向的分量从下往上，右侧的磁感应强度竖直方向的分量从上往下，从而可判断导线C左侧受到垂直纸面向外的力，右侧受到垂直纸面向里的力，从上往下看导线C逆时针转动；利用极限法可判断导线C转动到与A、B平行时受到向下的安培力，所以绳子张力变大，A错误，B正确转到与A、B平行时，三根导线处于等边三角形的顶点上，三根导线电流方向都是垂直纸面向里，且电流大小都为I，所以A、B和C单位长度受到的磁场作用力大小相等，C错误，D正确【答案】BD2如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列关于磁铁对斜面的压力和弹簧的伸长量的说法正确的是(C)AFN1FN2，弹簧的伸长量增大DFN1FN2，弹簧的伸长量减小解析：在题图中，由于条形磁铁的磁感线是从N极出发到S极，所以可画出磁铁在导线A处的一条磁感线，其方向是斜向左下方的，如图所示，导线A中的电流垂直纸面向外时，由左手定则可判断导线A必受斜向右下方的安培力F，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力F的方向是斜向左上方，所以磁铁对斜面的压力减小，即FN1FN2.同时，F有沿斜面向下的分力，使得弹簧弹力增大，可知弹簧的伸长量增大，所以选项C正确考点3通电导体在安培力作用下的平衡与加速问题1分析导体在磁场中平衡和加速问题的基本思路(1)确定要研究的导体(2)按照已知力重力安培力弹力摩擦力的顺序，对导体受力分析(3)分析导体的运动情况(4)根据平衡条件或牛顿第二定律列式求解2受力分析的注意事项(1)安培力的方向特点：FB，FI，即F垂直于B和I决定的平面(2)安培力的大小：应用公式FBILsin计算弯曲导线在匀强磁场中所受安培力的大小时，有效长度L等于曲线两端点的直线长度(3)视图转换：对于安培力作用下的力学问题，导体棒的受力往往分布在三维空间的不同方向上，这时应利用俯视图、剖面图或侧视图等，变立体图为二维平面图考向1安培力作用下的平衡问题 如图所示，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【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 kg3(2019云南江川模拟)(多选)如图所示，质量为M，长为L的直导线通有垂直纸面向外的电流I，被一绝缘细线拴着并处在匀强磁场中，导线能静止在倾角为的光滑斜面上，则磁感应强度B的大小和方向可能是(BC)A大小为，方向垂直斜面向上B大小为，方向垂直纸面向里C大小为，方向水平向右D大小为，方向沿斜面向下解析：若磁感应强度B大小为，方向垂直斜面向上，则安培力沿斜面向上，大小为Mgtan，而重力和支持力的合力等于Mgsin，小于安培力，所以导线会沿斜面向上运动，故A错误；若磁感应强度B大小为，方向垂直纸面向里，则导线所受的安培力为零，则导线受细线的拉力、重力以及斜面的支持力，可以保持静止，选项B正确；若磁感应强度B大小为，方向水平向右，则安培力竖直向上，大小为Mg，可以与重力平衡而使导线处于静止状态，故C正确；若磁感应强度B大小为，方向沿斜面向下，则安培力垂直斜面向上，大小为Mg，在垂直斜面方向，因为MgMgcos，所以导线会离开斜面，故D错误考向2安培力作用下的加速问题 (2018江苏卷)如图所示，两条平行的光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角为，间距为d.导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直质量为m的金属棒被固定在导轨上，距底端的距离为s，导轨与外接电源相连，使金属棒通有电流金属棒被松开后，以加速度a沿导轨匀加速下滑，金属棒中的电流始终保持恒定，重力加速度为g.求下滑到底端的过程中，金属棒(1)末速度的大小v；(2)通过的电流大小I；(3)通过的电荷量Q.审题指导(1)视图转化，如图(2)受力分析，如图(3)运动分析：由于安培力恒定，导体棒做初速度为零的匀加速直线运动【解析】(1)匀加速直线运动v22as解得v(2)安培力F安IdB金属棒所受合力FmgsinF安由牛顿运动定律得Fma解得I(3)运动时间t电荷量QIt解得Q【答案】(1)(2)(3)4(多选)如图所示为电磁轨道炮的工作原理图待发射弹体与轨道保持良好接触，并可在两平行轨道之间无摩擦滑动电流从一条轨道流入，通过弹体后从另一条轨道流回轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道平面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与电流I成正比通电的弹体在安培力的作用下离开轨道，则下列说法正确的是(BD)A弹体向左高速射出BI为原来的2倍，弹体射出的速度也为原来的2倍C弹体的质量为原来的2倍，射出的速度也为原来的2倍D轨道长度L为原来的4倍，弹体射出的速度为原来的2倍解析：根据安培定则可知，