高考物理一輪復(fù)習(xí) 第8單元磁場第1講　磁感應(yīng)強(qiáng)度 安培力課件 新人教版

第1講磁感應(yīng)強(qiáng)度安培力 知識建構(gòu)模塊建構(gòu)技能建構(gòu)【考綱要求】【考情總結(jié)】【備考建議】模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)1.磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線2.通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向3.安培力、安培力的方向4.勻強(qiáng)磁場中的安培力 5.洛倫茲力、洛倫茲力的方向6.洛倫茲力公式7.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動8.質(zhì)譜儀和回旋加速器說明:安培力的計(jì)算只限于電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直的情形;洛倫茲力的計(jì)算只限于速度與磁場方向垂直的情形本單元是高考的熱點(diǎn),也是難點(diǎn),在歷年高考中本單元是必考內(nèi)容,同時(shí)本單元的知識點(diǎn)與科技應(yīng)用又聯(lián)系緊密,在生產(chǎn)、生活中常有體現(xiàn),所以考題載體通常較新.由于安培力、洛倫茲力的方向與磁場、電流方向及電荷運(yùn)動方向之間存在著較復(fù)雜的空間方位關(guān)系,要求考生具有較強(qiáng)的空間想象能力及物理過程和物理規(guī)律的綜合分析能力,能夠看懂有關(guān)的立體示意圖,并會借助于幾何圖形進(jìn)行物理、數(shù)學(xué)方面的分析推理,在復(fù)習(xí)過程中要引起足夠的重視.分析近幾年的高考試卷,從考查的內(nèi)容上來看,考查的熱點(diǎn)主要集中在帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)動,試題主要以復(fù)合場或組合場、疊加場方式命題,涉及力學(xué)中平拋運(yùn)動、勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律,運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律、動能定理或功能關(guān)系解決問題.從考題的題型上看,主要是選擇題和計(jì)算題,而計(jì)算題基本上以壓軸題出現(xiàn),而且分值較高.從能力層級看,對磁場性質(zhì)和安培力的考查以理解和簡單運(yùn)用為主,對帶電粒子在磁場中運(yùn)動要運(yùn)用分析、推理綜合能力.對空間圖形、函數(shù)等知識要求高,數(shù)學(xué)味濃.本單元內(nèi)容包括磁場的基本性質(zhì)和安培力的應(yīng)用、洛倫茲力和帶電粒子在磁場中的運(yùn)動、帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動等內(nèi)容.復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)側(cè)重對磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線、地磁場、安培力、洛倫茲力等基本概念的理解,熟練掌握對電流在磁場中、帶電粒子在磁場中受力和運(yùn)動進(jìn)行分析,結(jié)合牛頓運(yùn)動定律、運(yùn)動學(xué)知識、圓周運(yùn)動問題及功和能的關(guān)系等知識進(jìn)行分析綜合,提高空間象能力和運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力.預(yù)計(jì)2013年高考仍將以帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動的臨界問題、在復(fù)合場中運(yùn)動的受力和畫偏轉(zhuǎn)圖分析為主.而以生產(chǎn)、科技中帶電粒子運(yùn)動問題為命題背景,突出由受力推知或由運(yùn)動分析受力的建模方法,仍是命題的一個趨勢.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu) 一、磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度1.磁場模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(2)方向:小磁針的N極所受磁場力的方向.(1)基本特性:磁場對處于其中的磁體、電流和運(yùn)動的電荷有磁場力的作用.2.磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義:描述磁場的強(qiáng)弱和方向.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(3)方向:小磁針靜止時(shí)N極的指向.(2)定義式:B=(通電導(dǎo)線垂直于磁場).FIL3.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面積S和B的乘積.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(3)單位:1 Wb=1 Tm2.(2)公式:=BS.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)4.安培的分子電流假說安培認(rèn)為,在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部,存在著一種環(huán)形電流分子電流.分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的 磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于 兩個磁極（如圖所示）.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)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.二、磁感線及幾種常見的磁場模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(1)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(如圖所示)2.幾種常見的磁場模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu) 直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場特點(diǎn)無磁極、非勻強(qiáng)且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱與條形磁鐵的磁場相似,管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場且磁場最強(qiáng),管外為非勻強(qiáng)磁場環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極,且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn),磁場越弱(2)幾種電流周圍的磁場分布模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)安培定則立體圖模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)橫截面圖縱截面圖模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(3)勻強(qiáng)磁場:在磁場的某些區(qū)域內(nèi),磁感線為等間距的平行線,如下圖所示.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(4)地磁場地磁場的N極在地球地理南極附近,S極在地球地理北極附近,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),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等且方向水平平行.注意:(1)只有在同一個圖中才能根據(jù)磁感線的疏密來判定磁場的強(qiáng)弱.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(2)應(yīng)用安培定則判斷直線電流的磁場方向和判斷環(huán)形電流的磁場方向時(shí),四指、大拇指指向的意義正好相反.三、安培力的大小和方向模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)1.安培力的大小(如圖所示)模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(1)如圖所示的情況下:F=BILsin .(2)磁場方向和電流方向垂直時(shí):F=BIL.(3)磁場方向和電流方向平行時(shí):F=0.注意:公式中的L為有效長度,即垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的長度.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(1)用左手定則判定:伸開左手,使拇指與其余四個手指垂直,并且都與手掌在同一個平面內(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)大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.安培力的方向模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(2)安培力的方向特點(diǎn):FB,FI,即F垂直于B和I決定的平面.注意:安培力的方向垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流I所決定的平面,但磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流I不一定垂直.B與I垂直時(shí)產(chǎn)生的安培力最大.四、磁電式電流表1.基本組成部分:磁鐵和放在磁鐵兩極之間的線圈.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)3.優(yōu)、缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高,能測出很弱的電流;缺點(diǎn)是線圈的導(dǎo)線很細(xì),允許通過的電流很弱.2.工作原理模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)1.關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度,正確的說法是( )A.根據(jù)定義式B=,磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與F成正比,與I成反比B.磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量,方向與F的方向一致C.磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量,方向與F的方向相反D.在確定的磁場中,同一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是確定的,不同點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B可能不同,磁感線密的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度B大些,磁感線疏的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度B小些FIL模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)反,B、C不正確;在確定的磁場中,同一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是確定的,不同點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B可能不同,磁感線密的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度B大些,磁感線疏的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度B小些,D正確.【答案】D【解析】磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場本身的性質(zhì),與磁場中該點(diǎn)的電流I或受力大小F無關(guān),A不正確;由左手定則,F的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向總是垂直的,既不與磁感應(yīng)強(qiáng)度B一致,也不與磁感應(yīng)強(qiáng)度B相模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)2.(2012年錦州模擬)如圖所示,環(huán)形金屬軟彈簧套在條形磁鐵的中心位置.若將彈簧沿半徑向外拉,使其面積增大,則穿過彈簧所包圍面積的磁通量將( )A.增大B.減小C.不變D.無法確定如何變化【解析】穿過彈簧所圍面積的磁通量應(yīng)為合磁通量,磁鐵內(nèi)部由S極指向N極的磁通量不變,而其外部由N極指向S極的磁通量隨面積的增大而增大,故合磁通量減小,選B.【答案】B模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)3.實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常使用的電流表是磁電式儀表.這種電流表的構(gòu)造如圖甲所示.蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻射分布的.若線圈中通以如圖乙所示的電流,則下列說法正確的是( )A.在量程內(nèi)指針轉(zhuǎn)至任一角度,線圈平面都跟磁感線平行模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)B.線圈轉(zhuǎn)動時(shí),螺旋彈簧被扭動,阻礙線圈轉(zhuǎn)動C.當(dāng)線圈在如圖乙所示的位置時(shí),b端受到的安培力方向向上D.當(dāng)線圈在如圖乙所示的位置時(shí),安培力的作用使線圈沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動【解析】指針在量程內(nèi)線圈一定處于磁場之中,由于線圈與鐵芯共軸,線圈平面總是與磁感線平行,故選項(xiàng)A正確;電表的調(diào)零使得當(dāng)指針處于“0”刻度時(shí),螺旋彈簧處于自然狀態(tài),所以無論線圈向哪一方向轉(zhuǎn)動都會使螺旋彈簧產(chǎn)生阻礙線圈轉(zhuǎn)動的力,故選項(xiàng)B正確;由左手定則知,b端受到的安培力方向向下,安培力將使線圈沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動,故選項(xiàng)C錯誤,D正確.【答案】ABD模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)4.(2011年上海浦東新區(qū)質(zhì)檢)某同學(xué)用圖示實(shí)驗(yàn)裝置研究電流在磁場中的受力方向與電流方向、磁場方向之間的關(guān)系.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(1)該同學(xué)將觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄如下表,在表中部分記錄缺失,請補(bǔ)充完整.實(shí)驗(yàn)次數(shù)P中電流方向磁場方向P的運(yùn)動方向12 3 模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(2)某次實(shí)驗(yàn)中閉合開關(guān)后,金屬棒P不動,可能的原因是: .【解析】(1)根據(jù)已知條件和左手定則可以判斷分別為:2中的電流方向向外,3中的磁場方向豎直向上.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(2)金屬棒P不動,說明金屬棒所受安培力小于靜摩擦力最大值,故可以解釋為:金屬棒受到的摩擦力太大,金屬棒與導(dǎo)軌接觸不良,磁場太弱,電流太小等.(以上可能性只寫出一個即可)【答案】(1)實(shí)驗(yàn)次數(shù)P中電流方向磁場方向P的運(yùn)動方向123模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(2)金屬棒受到的摩擦力太大,金屬棒與導(dǎo)軌接觸不良,磁場太弱,電流太小等模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)一、對磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu) 例1已知地磁場的水平分量為B,利用這一值可以測定某一弱磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度.如圖所示為測定通電線圈中央一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)方法:先將未通電線圈平面固定于南北方向豎直平面內(nèi),中央放一枚小磁針,N極指向北方;給線圈通電,此時(shí)小磁針N極指北偏東角后靜止.由此可以確定線圈中電流方向(由東向西看)與線圈中央的合磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為( )A.順時(shí)針; B.順時(shí)針; C.逆時(shí)針; D.逆時(shí)針; BcosBsinBcosBsin模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【名師點(diǎn)金】電流磁場方向地磁場(水平分量)方向水平面上合磁場方向 電流磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】通電線圈產(chǎn)生磁場方向向東,由安培定則可知電流沿逆時(shí)針方向;磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量,根據(jù)其疊加原理可得B=Bcos (B為合磁感應(yīng)強(qiáng)度),所以B=.【答案】CBcos模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)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L的長短無關(guān).方法概述2.由定義式B=計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度B時(shí),通電導(dǎo)線必須垂直于磁場;若通電導(dǎo)線平行放入磁場,則不受安培力,但不能說該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零.FIL模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)4.磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場強(qiáng)度E的比較3.勻強(qiáng)磁場:磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向處處相同,磁感線互相平行且等距.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu) 磁感應(yīng)強(qiáng)度 B電場強(qiáng)度E物理意義描述磁場的力的性質(zhì)的物理量描述電場的力的性質(zhì)的物理量定義式B=,通電導(dǎo)線與B垂直 E=大小決定由磁場決定,與檢驗(yàn)電流元無關(guān)由電場決定,與檢驗(yàn)電荷無關(guān)方向矢量磁感線切線方向,小磁針N極受力方向矢量電場線切線方向,放入該點(diǎn)的正電荷受力方向FILFq模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)場的疊加合磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和合場強(qiáng)等于各個電場的場強(qiáng)的矢量和單位1 T=1 N/(Am)1 V/m=1 N/C模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)注意:電場強(qiáng)度的方向和電荷受力方向相同或相反,而磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和電流元受力方向垂直.電荷在電場中一定受靜電力作用,而電流元在磁場中不一定受到安培力.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu) 磁感線電場線不同點(diǎn)閉合曲線起始于正電荷(或遠(yuǎn)窮遠(yuǎn)處),終止于負(fù)電荷(或遠(yuǎn)窮遠(yuǎn)處)5.磁感線和電場線的比較模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)相似點(diǎn)引入目的形象描述場而引入的假想線,實(shí)際不存在疏密場的強(qiáng)弱切線方向場的方向相交不相交(電場中無電荷空間不相交)模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)變式訓(xùn)練1在正方形的四個頂點(diǎn)處分別放有電流方向垂直紙面向里或向外的通電直導(dǎo)線,如圖所示,通電電流強(qiáng)度大小分別為I1、I2、I3、I4,(I1-I3)(I2-I4)0,已知距導(dǎo)線相同距離處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流I成正比,正方形中心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度可用圖中的四條有向線段中的一條來表示,它是( )A.B1 B.B2 C.B3 D.B4 模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】由安培定則分析出各導(dǎo)線電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向:I1和I3的磁場沿I2、I4連線且分別指向方向I4、I2,其矢量和指向I4;I2和I4的磁場方向沿I1、I3連線分別指I3、I1,其矢量和指向I3,且小于I1和I3的磁場矢量和.根據(jù)磁場疊加原理知,合磁場可能為B4.【答案】D模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu) 例2如圖,矩形線圈有N匝,面積大小為S,放在水平面內(nèi),加一個豎直向下的范圍較大的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則穿過平面的磁通量是多少?若使線圈繞ab邊轉(zhuǎn)過60,則穿過線圈平面的磁通量是多少?若線圈繞ab邊轉(zhuǎn)過180,則穿過線圈的磁通量改變了多少?二、對磁通量的理解模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(1)明確磁感線方向與線圈平面的角度關(guān)系.【名師點(diǎn)金】解決此題應(yīng)把握以下兩點(diǎn):模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(2)求解磁通量變化時(shí)應(yīng)考慮磁感線“正穿”和“反穿”的情況.【規(guī)范全解】由磁通量的定義可知:1=BS繞ab邊轉(zhuǎn)過60后的磁通量為2=BScos 60=BS繞ab邊轉(zhuǎn)過180后的磁通量為:3=-BS磁通量的改變量為:=|3-1|=2BS.【答案】BS BS 2BS1212模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)1.=BS的含義:=BS只適用于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S垂直的情況.當(dāng)S與垂直于B的平面間的夾角為時(shí),則有=BScos .可理解為=BScos ,即等于B與S在垂直于B方向上的分量的乘積;也可理解為=Bcos S,即等于B在垂直于S方向上的分量與S的乘積.如圖甲所示.方法概述模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)3.多匝線圈的磁通量:多匝線圈內(nèi)磁通量的大小與線圈匝數(shù)無關(guān),因?yàn)椴徽摼€圈匝數(shù)為多少,穿過線圈的磁感線條數(shù)相同,而磁感線條數(shù)可表示磁通量的大小.2.面積S的含義:S不一定是某個線圈的真正面積,而是線圈在磁場范圍內(nèi)的正對面積.如圖乙所示,S應(yīng)為線圈面積的一半.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)4.合磁通量求法若某個平面內(nèi)有不同方向和不同強(qiáng)弱程度的磁場共同存在,當(dāng)計(jì)算穿過這個面的磁通量時(shí),先規(guī)定某個方向的磁通量為正,反方向的磁通量為負(fù),平面內(nèi)各個方向的磁通量的代數(shù)和等于這個平面內(nèi)的合磁通量.注意:磁通量是標(biāo)量,其正負(fù)值僅表示磁感線是正向還是反向穿過線圈平面.同一線圈平面,如果正向穿過平面的磁感線條數(shù)與反向穿過平面的條數(shù)一樣多,則=0.三、安培力作用下通電導(dǎo)體運(yùn)動方向的判定模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu) 例3如圖甲所示,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,且垂直于線圈平面,當(dāng)線圈中通入如圖所示方向的電流后,線圈的運(yùn)動情況是( )A.線圈向左運(yùn)動B.線圈向右運(yùn)動C.從上往下看沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動D.從上往下看沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動甲模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【名師點(diǎn)金】解答本題時(shí)可按以下思路分析確定磁場分布判斷安培力方向確定導(dǎo)體運(yùn)動方向模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】解法一電流元法.首先將圓形線圈分成很多小段,每一段可看做一直線電流,取其中上、下兩小段分析,其截面圖和受安培力情況如圖乙所示.根據(jù)對稱性可知,線圈所受安培力的合力水平向左,故線圈向左運(yùn)動.選項(xiàng)A正確.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【答案】A模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)1.基本思路判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動或運(yùn)動趨勢,首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁場磁感線的分布情況,然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況,進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動方向或運(yùn)動趨勢的方向.方法概述模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)電流元法分割為電流元安培力方向整段導(dǎo)體合力方向運(yùn)動方向特殊位置法 在特殊位置安培力方向運(yùn)動方向結(jié)論法同向電流互相吸引,異向電流互相排斥;兩不平行的直線電流相互作用時(shí),有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢.2.常用方法模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)轉(zhuǎn)換研究對象法 定性分析磁體在電流磁場作用下的運(yùn)動或運(yùn)動趨勢問題,可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力,然后由牛頓第三定律,確定磁體所受電流磁場的作用力,從而確定磁體所受合力及其運(yùn)動方向.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)注意:在應(yīng)用左手定則時(shí),磁感線不一定垂直穿過手心,但四指一定指向電流方向,大拇指一定要垂直于磁場方向和電流方向決定的平面.某些導(dǎo)體在安培力作用下可能會出現(xiàn)平動與轉(zhuǎn)動同時(shí)發(fā)生的情況,這時(shí)就可以應(yīng)用特殊位置法.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)變式訓(xùn)練2 如圖所示,臺秤上放一光滑平板,其左邊固定一擋板,一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來,此時(shí)臺秤的讀數(shù)為FN1.現(xiàn)在磁鐵上方中心偏右位置固定一通電導(dǎo)線,當(dāng)通以如圖所示的電流后,臺秤的示數(shù)為FN2,則下列說法正確的是( )A.FN1FN2,彈簧長度將變長B.FN1FN2,彈簧長度將變短C.FN1FN2,彈簧長度將變長D.FN1I2;a、b、c、d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點(diǎn),且a、b、c與兩導(dǎo)線共面;b點(diǎn)在兩導(dǎo)線之間,b、d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直.磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的點(diǎn)是( )A.a點(diǎn) B.b點(diǎn) C.c點(diǎn) D.d點(diǎn)模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【解析提示】由安培定則判斷出電流磁場方向,根據(jù)直線電流磁場磁感線分布特點(diǎn),分析觀察各點(diǎn)的磁場方向.結(jié)合直線電流磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度與電流和點(diǎn)到直導(dǎo)線距離的關(guān)系就能得知磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的點(diǎn).【命題分析】本題考查安培定則、直線電流磁場及磁場的疊加,試題難度較低.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】根據(jù)安培定則可知,兩導(dǎo)線中的電流產(chǎn)生的磁場在導(dǎo)線連線上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度同向,因此疊加后不可能為零,B項(xiàng)錯誤;在d點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不可能相反,因此疊加后不可能為零,D項(xiàng)錯誤;在a、c兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反,由于I1I2, I1在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度比I2在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大,即a點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零,A項(xiàng)錯誤;同理可以分析在C點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零,C項(xiàng)正確.【答案】C模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)考向預(yù)測1 (2011年濮陽一模)處于紙面內(nèi)的一段直導(dǎo)線長L=1 m,通有I=1 A的恒定電流,方向如圖所示.將導(dǎo)線放在勻強(qiáng)磁場中,它受到垂直于紙面向外的大小F=1 N的磁場力作用.據(jù)此( )A.能確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向B.能確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,不能確定它的大小C.能確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,不能確定它的方向D.磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向都不能確定模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【答案】D【解析】由B=可知水平向左的磁感應(yīng)強(qiáng)度的分量為1 T,無法確定沿電流方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度的分量,由矢量合成可知無法確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向;僅知道F的方向,無法用左手定則判斷磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向.故選D.FIL模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)高考真題2 (2011年高考新課標(biāo)全國卷)電磁軌道炮工作原理如圖所示.待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動,并與軌道保持良好接觸.電流I從一條軌道流入,通過導(dǎo)電彈體后從另一條軌道流回.軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場(可視為勻強(qiáng)磁場),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與I成正比.通電的彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出.現(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍,理論上可采用的方法是( )A.只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍B.只將電流I增加至原來的2倍C.只將彈體質(zhì)量減至原來的一半D.將彈體質(zhì)量減至原來的一半,軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍,其他量不變模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【解析提示】力的恒定與否決定加速度恒定與否,加速度與初速度決定運(yùn)動性質(zhì).電磁炮模型中,不計(jì)感應(yīng)電流的影響,彈體的運(yùn)動是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動.【命題分析】試題考查導(dǎo)體在安培力作用下的加速運(yùn)動問題.題目新穎之處在于電流自身激發(fā)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為電流的函數(shù),難度低.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】由安培力F=BIl以及磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與I成正比得,安培力F=kI2l(k為比例系數(shù)),根據(jù)動能定理,FL=mv2,可得v=,得到選項(xiàng)B、D正確.【答案】BD1222kI lLm模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)考向預(yù)測2如圖所示,光滑的金屬軌道分水平段和圓弧段兩部分,O點(diǎn)為圓弧的圓心.兩金屬軌道之間的寬度為0.5 m,勻強(qiáng)磁場方向如圖所示,大小為0.5 T.質(zhì)量為0.05 kg、長為0.5 m的金屬細(xì)桿置于金屬軌道上的M點(diǎn).當(dāng)在金屬細(xì)桿內(nèi)通以2 A的恒定電流時(shí),金屬細(xì)桿可以沿桿向右由靜止開始運(yùn)動.已知MN=OP=1 m,則( )A.金屬細(xì)桿開始運(yùn)動的加速度為5 m/s2 B.金屬細(xì)桿運(yùn)動到P點(diǎn)時(shí)的速度大小為5 m/sC.金屬細(xì)桿運(yùn)動到P點(diǎn)時(shí)的向心加速度大小為10 m/s2 D.金屬細(xì)桿運(yùn)動到P點(diǎn)時(shí)對每一條軌道的作用力大小為0.75 N模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)項(xiàng)A錯誤;對金屬細(xì)桿從M點(diǎn)到P點(diǎn)的運(yùn)動過程,安培力做功W=F(MN+OP)=1 J,重力做功WG=-mgON=-0.5 J,由動能定理得W+WG=mv2,解得金屬細(xì)桿運(yùn)動到P點(diǎn)時(shí)的速度大小v= m/s,選項(xiàng)B錯誤;金屬細(xì)桿運(yùn)動到P點(diǎn)時(shí)的向心加速度大小a=20 m/s2,選項(xiàng)C錯誤;在P點(diǎn)金屬細(xì)桿受到軌道水平向左的作用力F,水平向右的安培力FA,由牛頓第二定律得F-FA=m,解得F=1.5 N,每一條軌道對金屬細(xì)桿的作用力大小為0.75 N,由牛頓第三定律可知金屬細(xì)桿運(yùn)動到P點(diǎn)時(shí)對每一條軌道的作用力大小為0.75 N,選項(xiàng)D正確. 【答案】D12202vr2vr【解析】金屬細(xì)桿在水平方向受到安培力作用,安培力大小F=BIL=0.520.5 N=0.5 N,金屬細(xì)桿開始運(yùn)動的加速度a=10 m/s2,選Fm模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)