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1、第1讲磁场及其对电流的作用第九章磁场NEIRONGSUOYIN内容索引过好双基关研透命题点课时作业回扣基础知识 训练基础题目细研考纲和真题 分析突破命题点限时训练 练规范 练速度过好双基关一、磁场、磁感应强度1.磁场的基本性质磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有 的作用.2.磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的强弱和 .(2)定义式：(通电导线垂直于磁场).(3)方向：小磁针静止时 .(4)单位：特斯拉，符号为T.磁力方向N极的指向3.匀强磁场(1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向 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.处处相同4.地磁场(1)地磁的N极在地理
2、 附近，S极在地理 附近，磁感线分布如图1所示.(2)在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度 ，且方向水平 .北极南极图1相等向北5.磁场的叠加磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解.自测1(多选)一小段长为L的通电直导线放在磁感应强度为B的磁场中，当通过它的电流为I时，所受安培力为F.以下关于磁感应强度B的说法正确的是C.磁场中通电直导线受力大的地方，磁感应强度一定大D.在磁场中通电直导线也可以不受力自测2(2016北京理综17)中国宋代科学家沈括在梦溪笔谈中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也.”
3、进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布如图2.结合上述材料，下列说法不正确的是A.地理南、北极与地磁场的北、南极不重合B.地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D.地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用图2二、磁感线和电流周围的磁场1.磁感线的特点(1)磁感线上某点的 方向就是该点的磁场方向.(2)磁感线的疏密程度定性地表示磁场的 ，在磁感线较密的地方磁场 ；在磁感线较疏的地方磁场 .磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，在磁体外部，从 指向 ；在磁体内部，由 指向 .同一磁场的磁感线不中断、不 、不相切.磁感线是假想的曲线，客观上并不
4、存在.切线较强强弱较弱N极S极S极N极相交2.几种常见的磁场(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图3所示)图3(2)电流的磁场直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场特点无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场_与 磁铁的磁场相似，管内为 磁场且磁场 ，管外为 磁场环形电流的两 侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场_安培定则条形越弱匀强最强非匀强越弱立体图横截面图纵截面图自测3如图4所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向.图4答案三、安培力的大小和方向1.大小若IB，F0；若IB，FBIL.2.方向总垂直于所决定的平面
5、，即一定垂直于B和I，但B与I不一定垂直.可以用左手定则来判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指 ，并且都跟手掌在同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线从掌心进入，使伸开的四指指向 的方向，那么，所指的方向就是通电导线在磁场中的受力方向.3.两平行通电导线间的作用同向电流相互 ，反向电流相互 .B、I垂直电流拇指吸引排斥自测4(2018山东省烟台市上学期期末)以下说法中正确的是A.通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行B.通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向垂直C.磁感线可以形象地描述各点的磁场强弱和方向，磁感线上每一点的切线方 向都和小磁针在该点静止时N极所指的方向一致D.放
6、置在磁场中1 m长的导线，通过1 A的电流，受到的安培力为1 N时，该处 磁感应强度就是1 T研透命题点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的磁场时应分清“因”和“果”.命题点一安培定则的应用和磁场的叠加因果磁场原因(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的磁场四指大拇指2.磁场叠加问题的解题思路(1)确定磁场场源，如通电导线.(2)定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向.如图5所示为M、N在c点产生的磁场BM、BN.图5(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场B.例1(多选)(2018全国卷20)如图6
7、，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.则图6变式1(2017全国卷18)如图7，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零，如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为图7变式2(多选)(
8、2018山东省泰安市上学期期末)已知通电长直导线产生的磁场中某点的磁感应强度满足B(其中k为比例系数，I为电流强度，r为该点到直导线的距离).现有四根平行的通电长直导线，其横截面积恰好在一个边长为L的正方形的四个顶点上，电流方向如图8，其中A、C导线中的电流大小为I1，B、D导线中的电流大小为I2.已知A导线所受的磁场力恰好为零，则下列说法正确的是A.电流的大小关系为I12I2B.四根导线所受的磁场力都为零C.正方形中心O处的磁感应强度为零D.若移走A导线，则中心O处的磁场将沿OB方向图8命题点二安培力作用下导体运动情况的判断1.问题特点安培力作用下导体的运动问题与力学中的运动问题一样，同样遵
9、从力学基本规律，只是研究对象所受的力中多分析安培力而已.2.规律分析判定通电导体在安培力作用下的运动方向或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁感线分布情况，再弄清楚导体中电流的方向，然后利用左手定则准确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.3.几种判定方法电流元法分割为电流元 安培力方向整段导体所受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
10、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例2如图9所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)A.顺时针方向转动，同时下降B.顺时针方向转动，同时上升C.逆时针方向转动，同时下降D.逆时针方向转动，同时上升图9变式3(2018河南省新乡市第三次模拟)如图10所示，两个完全相同、所在平面互相垂直的导体圆环P、Q中间用绝缘细线连接，通过另一绝缘细线悬挂在天花板上，当P、Q中同时通有图示方向的恒定电流时，关于两圆环的转动(从上向下看)以及
11、细线中张力的变化，下列说法正确的是A.P顺时针转动，Q逆时针转动，转动时P与天花板连接的细 线张力不变B.P逆时针转动，Q顺时针转动，转动时两细线张力均不变C.P、Q均不动，P与天花板连接的细线和与Q连接的细线张 力均增大D.P不动，Q逆时针转动，转动时P、Q间细线张力不变图10例3(2019吉林省公主岭市调研)将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一块条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图11所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看A.圆环顺时针转动，靠近磁铁B.圆环顺时针转动，远离磁铁C.圆环逆时针转动，靠近磁铁D.圆环逆时针转动，远离磁铁图11解
12、析该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针，N极在内，S极在外，根据同极相斥、异极相吸，C正确.变式4(多选)如图12所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为F2，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.F1F2D.F1Bb，所以A正确，B错误；安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小B、电流大小I、导线长度L和导线放置的方向与磁感应强度的方向的夹角有关，故C、D错误.3.(多选)(2019福建省三明市质检)把一根不计重力、通电的硬直导线
13、ab放在磁场中，导线所在区域的磁感线呈弧形，如图3所示.导线可以在空中自由移动和转动，导线中的电流方向由a向b，关于导线的受力和运动情况，下述说法正确的是A.硬直导线先转动，然后边转动边下移B.硬直导线只能转动，不会向下移动C.硬直导线各段所受安培力的方向都与导线垂直D.在图示位置，a端受力垂直纸面向内，b端受力垂直纸面向外123456789101112图34.(2018山东省临沂市一模)1876年美国物理学家罗兰完成了著名的“罗兰实验”.罗兰把大量的负电荷加在一个橡胶圆盘上，然后在圆盘附近悬挂了一个小磁针，将圆盘绕中心轴按如图4所示方向高速旋转时，就会发现小磁针发生偏转.忽略地磁场对小磁针的
14、影响，则下列说法错误的是A.小磁针发生偏转的原因是橡胶圆盘上产生了感应电流B.小磁针发生偏转说明了电荷的运动会产生磁场C.当小磁针位于圆盘的左上方时，它的N极向左侧偏转D.当小磁针位于圆盘的左下方时，它的N极向右侧偏转图41234567891011125.(2018湖南省常德市期末检测)在绝缘圆柱体上a、b两个位置固定有两个金属圆环，当两环通有如图5所示电流时，b处金属圆环受到的安培力为F1；若将b处金属圆环移动到位置c，则通有电流为I2的金属圆环受到的安培力为F2.今保持b处金属圆环原来位置不变，在位置c再放置一个同样的金属圆环，并通有与a处金属圆环同向、大小为I2的电流，则在a位置的金属圆
15、环受到的安培力A.大小为|F1F2|，方向向左B.大小为|F1F2|，方向向右C.大小为|F1F2|，方向向左D.大小为|F1F2|，方向向右123456789101112图56.(多选)(2018陕西省榆林市第三次模拟)在图6甲、乙中两点电荷电荷量相等，丙、丁中通电导线电流大小相等，竖直虚线为两点电荷、两通电导线的中垂线，O为连线的中点.下列说法正确的是A.图甲和图丁中，在连线和中垂线上，O点的场强和磁感应强度都最小B.图甲和图丁中，在连线和中垂线上，关于O点对称的两点场强和磁感应强度都 相等C.图乙和图丙中，在连线和中垂线上，O点的场强和磁感应强度都最大D.图乙和图丙中，在连线和中垂线上，
16、关于O点对称的两点场强和磁感应强度都 相等图61234567891011127.(2018广东省揭阳市高三期末)在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图7所示，则过c点的导线所受安培力的方向A.与ab边平行，竖直向上B.与ab边平行，竖直向下C.与ab边垂直，指向左边D.与ab边垂直，指向右边123456789101112图7解析导线a在c处的磁场方向垂直ac斜向下，b在c处的磁场方向垂直bc斜向下，两者的合磁场方向为竖直向下，根据左手定则可得c点所受安培力方向为与ab边垂直，指向左边，C正确.8.(2018陕西省宝鸡市一模)如图
17、8所示，垂直纸面放置的两根平行长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1I2，纸面内的一点H到两根导线的距离相等，则该点的磁感应强度方向可能为图中的A.B1 B.B2C.B3 D.B4123456789101112图89.(多选)(2017全国卷21)某同学自制的简易电动机示意图如图9所示.矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴.将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方.为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将A.左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉B.左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉C.左转轴
18、上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的 绝缘漆刮掉D.左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉123456789101112综合提升练图910.(多选)(2017全国卷19)如图10，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反.下列说法正确的是A.L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直B.L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直C.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比 为11D.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比 为 1图1012345678910111211.如图11所示，长为
19、L、质量为m的导体棒ab，置于倾角为的光滑斜面上.导体棒与斜面的水平底边始终平行.已知导体棒通以从b向a的电流，电流为I，重力加速度为g.(1)若匀强磁场方向竖直向上，为使导体棒静止在斜面上，求磁感应强度B的大小；123456789101112图11(2)若匀强磁场的大小、方向都可以改变，要使导体棒能静止在斜面上，求磁感应强度的最小值和对应的方向.12345678910111212.(2018山东省菏泽市上学期期末)如图12所示，在倾角为37的斜面上，固定一宽为L1.0 m的平行金属导轨.现在导轨上垂直导轨放置一质量m0.4 kg、电阻R02.0、长为1.0 m的金属棒ab，它与导轨间的动摩擦因数为0.5.整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度大小为B2 T的匀强磁场中.导轨所接电源的电动势为E12 V，内阻r1.0，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，滑动变阻器的阻值符合要求，其他电阻不计，取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.现要保持金属棒在导轨上静止不动，求：(1)金属棒所受安培力的取值范围；123456789101112图12(2)滑动变阻器接入电路中的阻值范围.答案0R30 123456789101112本课结束