2025年高考物理大一輪復習第十一章　第1課時　磁場的描述　安培力課件及學案-課件下載-教習網(wǎng)

考點一　　安培定則和磁場的疊加
考點二　　安培力的分析與計算
考點三　　安培力作用下的平衡和加速問題
1.磁場與磁感應強度(1)磁場的基本性質(zhì)磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有的作用。(2)磁感應強度①物理意義：描述磁場的強弱和。②定義式：B＝____(通電導線垂直于磁場的情況下)。③方向：小磁針靜止時N極所指的方向。④單位：特斯拉，簡稱特，符號為T。
(3)勻強磁場磁場中各點的磁感應強度的大小、方向，磁感線是疏密程度相同、方向相同的平行直線。
(4)地磁場①地磁的N極在地理附近，S極在地理附近，磁感線分布如圖所示。②在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點，磁感應強度的大小，且方向水平。③地磁場在南半球有豎直向上的分量，在北半球有豎直向下的分量。
2.磁感線的特點(1)磁感線上某點的方向就是該點的磁場方向。(2)磁感線的疏密程度定性地表示磁場的。(3)磁感線是閉合曲線，沒有起點和終點，在磁體外部，從指向；在磁體內(nèi)部，由指向。(4)同一磁場的磁感線不中斷、不、不相切。(5)磁感線是假想的曲線，客觀上并不存在。
3.幾種常見的磁場(1)條形磁體和蹄形磁體的磁場(如圖所示)
5.北京地面附近的地磁場方向是水平向北的。(　　)
1.磁場是客觀存在的一種物質(zhì)，磁感線也是真實存在的。(　　)2.磁場中的一小段通電導線在該處受力為零，此處磁感應強度B不一定為零。(　　)
例1　如圖所示，直導線AB、通電螺線管E、電磁體D三者相距較遠，其磁場互不影響，當開關(guān)S閉合后，小磁針N極(黑色一端)指示磁場方向正確的是A.a 　　　B.b 　　　C.c 　　　D.d
根據(jù)安培定則可判斷出電流的磁場方向，再根據(jù)小磁針靜止時N極的指向為磁場的方向可知C正確。
例2　(2023·江蘇鹽城市、南京市調(diào)研)我國直流輸電技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平?，F(xiàn)有三根輸電線甲、乙、丙的截面圖，通過它們的電流大小相同，且到O點距離相等，電流方向如圖所示。若甲中的電流在O點產(chǎn)生的磁感應強度大小為B，則三根輸電線中的電流在O點產(chǎn)生的磁感應強度大小是A. B.3B C.2B D.B
磁場疊加問題的解題思路1.確定磁場場源，如通電導線。2.定位空間中需求解磁感應強度的點，利用安培定則判定各個場源在這一點產(chǎn)生的磁感應強度的大小和方向，如圖所示為M、N在c點產(chǎn)生的磁感應強度BM、BN。3.應用平行四邊形定則求合磁感應強度，如圖中的B為合磁感應強度。
1.安培力：在磁場中受的力稱為安培力。2.安培力的大小(1)當B、I垂直時，F(xiàn)＝。(2)若B與I夾角為θ，將B沿垂直于I和平行于I的方向正交分解，取垂直分量，可得F＝。注意：θ是磁感應強度的方向與導線的夾角。當θ＝0或180°，即磁感應強度的方向與導線平行時，F(xiàn)＝0。
(3)公式的適用條件：一般只適用于磁場。(4)l是指有效長度。彎曲通電導線的有效長度l等于連接導線兩端點的直線的長度，相應的電流方向沿兩端點連線由始端指向末端，如圖所示。
3.安培力的方向左手定則：伸開左手，使與垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心垂直進入，并使指向電流的方向，這時所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。4.同向電流相互，反向電流相互。
思考　通電導線、磁場方向、安培力的方向三者是一定兩兩垂直嗎？通電導線和磁場方向可以不垂直嗎？
答案　安培力的方向一定與通電導線垂直，一定與磁場方向垂直，即一定垂直于通電導線和磁場方向所確定的平面，但通電導線與磁場方向不一定垂直。
1.在磁場中同一位置，電流元的電流越大，所受安培力也一定越大。(　　)2.安培力的方向既跟磁感應強度方向垂直，又跟電流方向垂直。(　　)3.通電導線與磁場不垂直，有一定夾角時，左手定則就不適用了。(　　)
例3　(2023·江蘇卷·2)如圖所示，勻強磁場的磁感應強度為B。L形導線通以恒定電流I，放置在磁場中。已知ab邊長為2l，與磁場方向垂直，bc邊長為l，與磁場方向平行。該導線受到的安培力為A.0 　　B.Bil　　 C.2BIl 　　 D.
因bc段與磁場方向平行，則不受安培力作用；ab段與磁場方向垂直，則所受安培力大小為Fab＝BI·2l＝2BIl，則該導線受到的安培力為2BIl，故選C。
例4　(2022·江蘇卷·3)如圖所示，兩根固定的通電長直導線a、b相互垂直，a平行于紙面，電流方向向右，b垂直于紙面，電流方向向里，則導線a所受安培力方向A.平行于紙面向上B.平行于紙面向下C.左半部分垂直紙面向外，右半部分垂直紙面向里D.左半部分垂直紙面向里，右半部分垂直紙面向外
根據(jù)安培定則，可判斷出導線a左側(cè)部分所在處磁場方向斜向右上方，右側(cè)部分的磁場方向斜向右下方，根據(jù)左手定則可判斷出左半部分所受安培力垂直紙面向外，右半部分所受安培力垂直紙面向里，故C正確，A、B、D錯誤。
拓展　若用細線將一條形磁體懸掛于天花板上，條形磁體處于水平且靜止的狀態(tài)。當導線ab中通有如圖所示的電流時，則條形磁體的N極將向_____(填“內(nèi)”或“外”)偏轉(zhuǎn)；條形磁體受到的拉力______(填“大于”或“小于”)其受到的重力。
直導線通入由a指向b的電流時，由左手定則知直導線的左端受到方向垂直紙面向里的安培力，根據(jù)牛頓第三定律可知，條形磁體的N極受到方向垂直紙面向外的作用力，應向紙面外偏轉(zhuǎn)；條形磁體轉(zhuǎn)動后，對直導線有向上的作用力，所以條形磁體受到向下的作用力，故條形磁體受到的拉力大于其受到的重力。
判斷安培力作用下導體的運動情況的五種方法
環(huán)形電流?小磁針條形磁體?通電螺線管?多個環(huán)形電流
安培力作用下的平衡和加速問題
與安培力有關(guān)的平衡、加速等問題，常涉及傾斜導軌、導體棒、電源、電阻等。求解時應變立體圖為平面圖，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖，安培力的方向F安⊥B、F安⊥I。如圖所示：
例5　如圖所示，在傾角為θ＝37°的斜面上固定有平行金屬導軌，現(xiàn)在導軌上垂直導軌放置一質(zhì)量為m＝20 g的金屬棒ab，接入電路的長度l＝1 m，整個裝置處于垂直導軌平面斜向上的勻強磁場中，磁感應強度大小為B＝0.8 T，導軌與電動勢為E＝12 V、內(nèi)阻為r＝1 Ω的電源連接，金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g＝10 m/s2， sin 37°＝0.6，金屬棒和導軌電阻不計，現(xiàn)閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)滑動變阻器接入電路阻值為0時，金屬棒不能靜止。(1)判斷金屬棒所受的安培力方向；
由左手定則可判斷金屬棒所受安培力的方向平行于斜面向上。
(2)求使金屬棒在導軌上保持靜止時，滑動變阻器接入電路的最小阻值R1和最大阻值R2。
答案　47 Ω　239 Ω
當R最小時，金屬棒所受安培力為最大值F1，所受的摩擦力為最大靜摩擦力，方向平行斜面向下，則Ffmax＝μFN1，F(xiàn)N1＝mgcs θ ，F(xiàn)1＝mgsin θ＋Ffmax
安培力F1＝BI1l聯(lián)立以上各式解得滑動變阻器R的最小阻值為R1＝47 Ω
當R最大時，金屬棒所受安培力為最小值F2，所受的摩擦力為最大靜摩擦力，方向平行斜面向上，同理可得F2＝mgsin θ－μmgcs θ
安培力F2＝BI2l聯(lián)立以上各式解得滑動變阻器R的最大阻值為R2＝239 Ω。
例6　(2023·北京卷·19)2022年，我國階段性建成并成功運行了“電磁撬”，創(chuàng)造了大質(zhì)量電磁推進技術(shù)的世界最高速度紀錄。一種兩級導軌式電磁推進的原理如圖所示。兩平行長直金屬導軌固定在水平面，導軌
間垂直安放金屬棒。金屬棒可沿導軌無摩擦滑行，且始終與導軌接觸良好，電流從一導軌流入，經(jīng)過金屬棒，再從另一導軌流回，圖中電源未畫出。導軌電流在兩導軌間產(chǎn)生的磁場可視為勻強磁場，磁感應強度B與電流i的關(guān)系式為B＝ki(k為常量)。
金屬棒被該磁場力推動。當金屬棒由第一級區(qū)域進入第二級區(qū)域時，回路中的電流由I變?yōu)?I。已知兩導軌內(nèi)側(cè)間距為L，每一級區(qū)域中金屬棒被推進的距離均為s，金屬棒的質(zhì)量為m。求：(1)金屬棒經(jīng)過第一級區(qū)域時受到安培力的大小F；
由題意可知，第一級區(qū)域中磁感應強度大小為B1＝kI金屬棒經(jīng)過第一級區(qū)域時受到安培力的大小為F＝B1IL＝kI2L
(2)金屬棒經(jīng)過第一、二級區(qū)域的加速度大小之比a1∶a2；
第二級區(qū)域中磁感應強度大小為B2＝2kI金屬棒經(jīng)過第二級區(qū)域時受到安培力的大小為F′＝B2·2IL＝4kI2L
根據(jù)牛頓第二定律可知，金屬棒經(jīng)過第一級區(qū)域的加速度大小為
則金屬棒經(jīng)過第一、二級區(qū)域的加速度大小之比為a1∶a2＝1∶4
金屬棒經(jīng)過第二級區(qū)域的加速度大小為
(3)金屬棒從靜止開始經(jīng)過兩級區(qū)域推進后的速度大小v。
解得金屬棒從靜止開始經(jīng)過兩級區(qū)域推進后的速度大小為
金屬棒從靜止開始經(jīng)過兩級區(qū)域推進后，
1.把螺線管與電源連接，發(fā)現(xiàn)小磁針N極向螺線管偏轉(zhuǎn)，靜止時所指方向如圖所示。下列說法正確的是A.螺線管左端接電源正極B.若將小磁針移到螺線管內(nèi)部，小磁針N極所　指方向不變C.若將小磁針移到螺線管左端，小磁針N極將轉(zhuǎn)過180°D.若將小磁針移到螺線管正上方，小磁針N極所指方向不變
小磁針靜止時N極指向為其所在處的磁場方向，由題圖知螺線管中的電流在螺線管中軸線上的磁場方向是向左的，由右手螺旋定則可知螺線管中電流方向是逆時針方向(從左側(cè)看)，則螺線管右端接電源正極，故A錯誤；螺線管內(nèi)部磁場方向向左，所以將小磁針移到螺線管內(nèi)部，小磁針N極所指方向不變，故B正確；若將小磁針移到螺線管左端，仍處于向左的磁場中，小磁針N極所指方向不變，故C錯誤；螺線管正上方磁場向右，若將小磁針移到螺線管正上方，小磁針N極所指方向向右，故D錯誤。
2.(2024·江蘇蘇州實驗中學校聯(lián)考)如圖所示，半圓形導線abc通以恒定電流I，放置在勻強磁場中，已知磁感應強度為B，導線長為πl(wèi)，直徑ac與磁場方向夾角為θ＝60°。該導線受到的安培力大小為
3.如圖所示，三棱柱的棱長為L，兩個底面均為等邊三角形，兩方向相同的無限長直導線中電流分別經(jīng)過M1M2和N1N2，電流的大小均為I，M1M2段導線受到的安培力大小為F，則三棱柱的另一條棱P1P2上各點的磁感應強度大小為
由于M1M2和N1N2中電流大小相等，且三棱柱底邊為等邊三角形，三條棱距離相等，因此M1M2和N1N2中電流在棱P1P2產(chǎn)生的磁感應強度大小相等，都為B0，根據(jù)右手螺旋定則，M1M2和N1N2中電流在棱P1P2產(chǎn)生的磁場方向如圖，
4.一直導線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方，如圖所示，如果直導線可以自由地運動且通以方向由a到b的電流，則導線ab受磁場力后的運動情況為A.從上向下看順時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管B.從上向下看順時針轉(zhuǎn)動并遠離螺線管C.從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動并遠離螺線管D.從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管
先由安培定則判斷出通電螺線管的N、S極，確定導線左、右兩端磁感應強度的方向，并用左手定則判斷這兩端受到的安培力的方向，如圖甲所示?？梢耘袛鄬Ь€受磁場力后從上向下看逆時針方向轉(zhuǎn)動。當導線轉(zhuǎn)過90°時，再分析導線位置的磁場方向，再次用左手定則判斷導線所受磁場力的方向，如圖乙所示，可知導線還要靠近螺線管，所以D正確，A、B、C錯誤。
5.(2023·北京市模擬)如圖甲所示是磁電式電表內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，蹄形磁體的兩極間有一個固定的圓柱形鐵芯，鐵芯外面套有一個可以繞軸轉(zhuǎn)動的鋁框，在鋁框上繞有銅線圈。電表指針固定在鋁框
上，可與線圈一起轉(zhuǎn)動，線圈的兩端分別接在兩個螺旋彈簧上，被測電流經(jīng)過這兩個彈簧流入線圈。蹄形磁體與鐵芯間的磁場可看作是均勻輻射分布的，如圖乙所示，無論線圈轉(zhuǎn)到什么位置，線圈平面總與線圈所在磁場的方向平行。關(guān)于磁電式電表，下列說法不正確的是
A.磁電式電表的原理是通電線圈在磁場　中因受安培力而轉(zhuǎn)動B.改變線圈中電流的方向，指針會反向　偏轉(zhuǎn)C.增加線圈的匝數(shù)可以提高電表的靈　敏度D.用塑料框代替鋁框，在使用電表時可以使指針更迅速穩(wěn)定在示數(shù)位置上
磁電式電表的內(nèi)部，在蹄形磁體的兩極間有一個可以繞軸轉(zhuǎn)動的線圈，蹄形磁體和鐵芯間的磁場均勻輻向分布，當電流通過線圈時，線圈在安培力的作用下轉(zhuǎn)動，故A正確，不符合題意；
改變線圈中電流的方向，線圈受力方向相反，指針會反向偏轉(zhuǎn)，故B正確，不符合題意；
線圈匝數(shù)越多，受到的安培力合力越大，越容易轉(zhuǎn)動，可以提高電表的靈敏度，故C正確，不符合題意；用鋁框做骨架，當線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時，導致穿過鋁框的磁通量變化，從而產(chǎn)生感應電流，出現(xiàn)安培阻力，
使其很快停止擺動，而塑料做骨架達不到此作用，故D錯誤，符合題意。
6.(2023·江蘇南通市期末)如圖所示，將一根粗細均勻的導體棒折成梯形線框PQMN，各邊長度為PQ＝PN＝QM＝L，MN＝2L，線框固定于勻強磁場中，線框平面與磁感應強度方向垂直，線框底邊P、Q兩點與直流電源兩端相接，已知導體棒PQ受到的安培力大小為F，則整個線框PQMN受到的安培力大小為
由題可知，流過PNMQ支路的電流I1和流過PQ支路的電流I2關(guān)系為4I1＝I2，已知導體棒PQ受到的安培力為F，方向向上，PNMQ支路在磁場的有效長度為L，故PNMQ支路所受安培力為
7.(2024·江蘇南京市期中)兩根通電細長直導線緊靠著同樣長的塑料圓柱體，圖甲是圓柱體和導線1的截面，導線2固定不動(圖中未畫出)。導線1繞圓柱體在平面內(nèi)第一與第二象限從θ＝0緩慢移動到π，測量圓柱體中心O處磁感應強度，獲得沿x方向的磁感應強度Bx隨θ變化的圖像(如圖乙)和沿y方向的磁感應強度By隨θ變化的圖像(如圖丙)。下列說法正確的是
A.導線1電流方向垂直紙面向里B.導線2在第三象限角平分線位置C.隨著θ的增大，中心O處的磁感應強度先　變大后變小D.當θ＝0.25π時，中心O處的磁感應強度方　向沿第四象限角平分線向外
根據(jù)安培定則判斷通電直導線產(chǎn)生的磁場方向，可知，導線2產(chǎn)生的磁場在豎直方向上沒有分量，在水平方向有沿x軸正方向的分量，則導線1在初始狀態(tài)產(chǎn)生的磁場沿y軸負方向，導線1電流方向垂直紙面向外，故A錯誤；根據(jù)安培定則可知，導線2在y軸正方向
處有垂直紙面向外的電流或者在y軸負方向處有垂直紙面里的電流，故B錯誤；
磁感應強度為矢量，根據(jù)三角形定則可知中心O處的磁感應強度先變大后變小，在θ＝0.5π時，兩導線產(chǎn)生磁感應強度方向一致，合磁感應強度最大，故C正確；θ＝0.25π時，導線1產(chǎn)生的磁感應強度方向沿第四象限角平分線向外，但導
線2產(chǎn)生的磁感應強度沿x軸正方向，故中心O處的磁感應強度方向在x軸與第四象限角平分線之間，故D錯誤。
8.(2021·江蘇卷·5)在光滑桌面上將長為πL的軟導線兩端固定，固定點的距離為2L，導線通有電流I，處于磁感應強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場中，導線中的張力為A.BIL B.2BILC.πBIL D.2πBIL
從上向下看導線的圖形如圖所示導線的有效長度為2L，則所受的安培力大小為F安＝2BIL
解得FT＝BIL故A正確，B、C、D錯誤。
9.(2023·江蘇南京市第二十九中學檢測)如圖所示，水平地面上平行放置兩根足夠長的通電直導線a和b，電流大小相等，方向垂直紙面向里，豎直線MN位于直導線a、b的中垂面上。通電直導線c中的電流方向垂直紙面向外?，F(xiàn)在從M點由靜止釋放直導線c，直導線c可沿中垂面落至地面上的N點。整個過程導線a和b靜止不動，不計空氣阻力，則由M點運動到N點的過程中A.導線c在M點受到的安培力水平向右B.導線c在M點受到的安培力豎直向下C.導線c可能做加速度一直增大的加速運動D.導線c可能做加速度一直減小的加速運動
根據(jù)右手螺旋定則可知通電直導線a和b在M點的磁場方向如圖所示，由矢量的疊加可知通電直導線a和b在M點的磁場方向水平向右，根據(jù)左手定則可知導線c在M點受到的安培力豎直向上，故A、B錯誤；
若距離N點無窮遠處，磁感應強度為零，N點磁感應強度為零，所以從無窮遠處到N點磁感應強度先增大后減小，由于不清楚M點的位置，所以通電直導線c所受安培力可能先增大后減小，也可能一直減小，結(jié)合牛頓第二定律mg－F＝ma，可知導線c可能做加速度一直增大的加速運動，也可能先做加速度減小的加速運動再做加速度增大的加速運動，故C正確，D錯誤。
C.若增大磁感應強度，則細線的偏角將不變D.若將導線ab拉到最低處由靜止釋放，則導線ab 可擺過的最大角度為60°
10.(2023·江蘇鹽城中學三模)通電直導線ab的質(zhì)量為m、長為l，用兩根細線把導線ab水平吊起，導線上的電流為I、方向如圖所示。在豎直方向加一個方向向上的勻強磁場，磁感應強度為B，導線平衡時細線與豎直方向成θ＝30°角，重力加速度為g，下列說法正確的是
根據(jù)BIl＝mgtan θ可知，若增大磁感應強度，則細線的偏角將增大，選項C錯誤；若將導線ab拉到最低處由靜止釋放，則導線ab擺到最大高度時，有BIl·Lsin α－mgL(1－cs α)＝0，解得α＝60°，選項D正確。
11.(2023·江蘇南京市外國語學校期末)如圖所示，長方體的ABCO面為正方形，整個空間存在豎直向上的勻強磁場，現(xiàn)在AB、BC、CD、DA上分別放置四根導體棒，且構(gòu)成一閉合回路，當回路中通有沿ABCDA方向的電流時，下列說法正確的是 A.CD棒所受的安培力方向垂直紙面向外B.四根導體棒均受安培力的作用C.CD棒與DA棒所受的安培力大小相等D.DA棒所受的安培力最大
根據(jù)左手定則，可知CD棒所受的安培力方向垂直紙面向里，A錯誤；導體棒AB中電流方向與磁場方向平行，導體棒AB不受安培力的作用，B錯誤；
導體棒CD的有效長度與OD邊長度相等，而LODLBC，LOD

相關(guān)課件

相關(guān)課件更多

相關(guān)課件

相關(guān)課件 更多

相關(guān)課件更多