高二物理《安培力磁感应强度》重难知识点精析及综合能力强化训练

1高二物理《安培力磁感应强度》重难知识点精析及综合能力强化训练I.重难知识点精析学习目标：一、知识目标：1.理解磁感应强度B的定义，知道B的单位是特斯拉；2.会用磁感应强度的定义式进行有关计算；3.知道用磁感线的疏密程度可以形象地表示磁感应强度的大小；4.知道什么叫匀强磁场，知道匀强磁场的磁感线是分布均匀的平行直线；5.知道什么是安培力，知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL；6.会用公式F=BIL解答有关问题；7.知道左手定则的内容，并会用它解答有关问题。二、能力目标：1.知道物理中研究问题时常用的一种科学方法——控制变量法；2.培养实验、分析总结、语言表达的能力。重点：1.磁感应强度；2.安培力的计算。难点：1.磁感应强度概念的建立；2.左手定则。知识点荐入（一）安培力1.磁场对通电导线能产生力的作用，我们把这种力叫安培力.安培力是以安培的名字命名的，因为他研究磁场对电流的作用力有突出的贡献。结论：当导线方向与磁场方向垂直时，电流所受的安培力最大；当导线方向与磁场方向一致时，电流所受的安培力最小，等于零；当导线方向与磁场方向斜交时，所受安培力介于最大值和最小值之间。I∥L时，F安=0；I⊥L时，F安最大；I与L斜交时，F安介于最大值和最小值0之间。安培力和库仑力有什么区别呢？电荷在电场中某一点受到的库仑力是一定的，方向与该点的电场方向要么相同，要么相反。电流在磁场中某处受到的磁场力，与电流在磁场中放置有关。电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大；当电流方向与导线方向斜交时，所受安培力介于最大值和最小值之间。安培力的大小与什么因素有关？为了简便起见，我们研究导线方向与磁场方向垂直时的情况。实验：如图，三块相同的蹄形磁铁并列放置，可以认为磁极间的磁场是均匀的，将一根直导线悬挂在磁铁的两极间，有电流通过时导线将摆动一个角度，通过这个角度我们可以比较安培力的大小，分别接通“2、3”和“1、4”可以改变导线通电部分的长度，电流强度由外部电路控制。a.保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小。结论：通电导线长度一定时，电流越大，导线所受安培力就越大。b.保持电流不变，改变导线通电部分的长度。结论：电流一定时，通电导线越长，安培力越大。讲解：精确的实验表明，通电导线在磁场中受到的安培力的大小，既与导线的长度L成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I和L的乘积成正比，用公式表示为F=BIL或B=F/IL。B有何物理意义呢？分析计算得：1.在同一磁场中，不管I、L如何改变，比值B总是不变的。2.I、L不变，但在不同的磁场中，比值B是不同的。2讲解：可见，B是由磁场本身决定的，在电流I、导线长度L相同的情况下，电流所受的安培力越大，比值B越大，表示磁场越强。物理学中把“B”表示的物理量叫做磁感应强度。（二）磁感应强度1.定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度。说明：如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度。2.磁感应强度B是表示磁场强弱的物理量。3.单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯特，简称特，国际符号是T。1T=1mAN4.方向：磁感应强度是矢量，把某点的磁场方向定义为该点的磁感应强度的方向。5.形象表示方法：在磁场中用磁感线可以表示磁感应强度的大小和方向。教师讲解：正像在电场中可以用电场线的疏密程度大致表示电场强度的大小一样，在磁场中也可以用磁感线的疏密程度大致表示磁感应强度的大小，这样，从磁感线的分布就可以形象地表示磁场的强弱和方向。几种典型磁场的磁感线分布情况分析得：离磁体或电流越远的地方，磁感应强度就越小。例题：有人根据B=F/IL提出：磁场中某点的磁感应强度B跟磁场力F成正比，跟电流强度I和导线长度L的乘积IL成反比，这种提法有什么问题？错在哪里？解答：这种提法不对。因为实验证明，F和IL成正比，故比值（F/IL）在磁场中某处是一个恒量，反映了磁场本身的特性，不随F及IL的变化而变化。电场可以合成，那么磁场能否合成呢？若能合成，如何合成呢？讲解：磁感应强度是矢量，它可以合成，合成同样遵守平形四边形定则.6.磁场的叠加若空间存在几个磁场，空间的磁场应由这几个磁场叠加而成，某点的磁感应强度为B空间存在几个磁场，空间的磁场应由这几个磁场叠加而成，某点的磁感应强度为B。B=B1+B2+B3……（矢量和）例题：如图所示，三根通电直导线垂直纸面放置，位于b、c、d处，通电电流大小相同，方向如图所示.a位于bd中点且ad=ab,则a点的磁感应强度方向是_______A.垂直纸面指向纸里B.垂直纸面指向纸外C.沿纸面由a指向bD.沿纸面由a指向c解析：根据安培定则：b、d两根导线在a点形成的磁场，磁感应强度大小相等，方向相反，合磁感应强度应为零，故a点磁场就由通电导线c来决定，根据安培定则在a点处的磁场，磁感应强度方向应为沿纸面由a指向b，正确选项为C。前面我们学过匀强电场，现在大家回忆一下以下问题：1.什么是匀强电场？2.匀强电场的产生条件是什么？3.匀强电场的电场线有何特点？结论：1.在电场的某一区域，如果场强的大小和方向都相同，这个区域的电场叫做匀强电场。2.两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别带有等量的正负电荷，它们之间的电场除边缘附近外就是匀强电场。3.匀强电场的电场线是距离相等的平行直线。3（三）匀强磁场1.定义：如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场。2.产生方法：距离很近的两个异名磁极之间的磁场，通电螺线管内部的磁场（除边缘部分外）都可认为是匀强磁场。3.磁感线的特点：匀强磁场的磁感线是间距相等的平行直线。（四）安培力的大小由磁感应强度的定义式B=F/IL，可得安培力的计算公式F=BIL。1.计算公式：F=BIL2.适用条件：①通电导线与磁场方向垂直②匀强磁场或非匀强磁场中，很短的通电导线。投影仪展示练习题：1.磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强度是2.5A，导线长1cm，它受到的安培力为5×10-2N，则这个位置的磁感应强度是多大？2.接上题，如果把通电导线中的电流强度增大到5A时，这一点的磁感应强度应是多大？3.如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否肯定这里没有磁场。解答：1.T2m101A5.2N10522ILFB2.磁感应强度B是由磁场和空间位置（点）决定的，和导线的长度L、电流I的大小无关，所以该点的磁感应强度是2T。3.如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，则可能有两种可能：①该处没有磁场，②该处有磁场，只不过通电导线与磁场方向平行。（五）安培力的方向安培力的方向与什么因素有关呢？1．改变电流的方向，观察发生的现象。现象：导体向相反的方向运动。2．调换磁铁两极的位置来改变磁场方向，观察发生的现象。现象：导体又向相反的方向运动。结论：1．安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。2．安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。如何判断安培力的方向呢？通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系.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垂直，并且都和手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。II.典型例题解析【例1】下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是[]A．通电导线受安培力大的地方磁感应强度一定大B．磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向C．放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关解答：正确的应选D．4点拨：磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，磁感应强度的大小可由磁感线的疏密来反映．安培力的大小不仅与B、I、L有关，还与导体的放法有关．【例2】如图16－14所示，其中A、B图已知电流和其所受磁场力的方向，试在图中标出磁场方向．C、D、E图已知磁场和它对电流作用力的方向，试在图中标出电流方向或电源的正负极．[]解答：A图磁场方向垂直纸面向外；B图磁场方向在纸面内垂直F向下；C、D图电流方向均垂直于纸面向里；E图a端为电源负极．点拨：根据左手定则，电流在磁场中受力的方向既要与磁感线垂直，还要与导线中的电流方向垂直，且垂直于磁感线与电流所决定的平面．【例3】画出图16－15中导线棒ab所受的磁场力方向．点拨：画出正视图后，再用左手定则判定．【例4】在水平匀强磁场中，用两根相同的细绳水平悬挂粗细均匀的直导线MN，导线中通以从M到N的电流I，此时绳子受力都是F，为使F＝0，可采用下列方法中的[]A．把电流强度增大到某一值B．把电流强度减小到某一值5C．使电流I反向D．使磁场B反向点拨：用左手定则判定出磁场力方向，再根据平衡知识解决．参考答案：AIII：综合能力提升测试一、选择题1．关于磁场和磁感线的描述，正确的说法有[]A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种物质B．磁感线可以形象地表现磁场的强弱与方向C．磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止D．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线2．一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方，并与磁针指向平行，能使磁针的S极转向纸内，如图1所示，那么这束带电粒子可能是[]A．向右飞行的正离子束B．向左飞行的正离子束C．向右飞行的负离子束D．问左飞行的负离子束3．铁心上有两个线圈，把它们和一个干电池连接起来，已知线圈的电阻比电池的内阻大得多，如图2所示的图中，哪一种接法铁心的磁性最强[]64．关于磁场，以下说法正确的是[]A．电流在磁场中某点不受磁场力作用，则该点的磁感强度一定为零B．磁场中某点的磁感强度，根据公式B=F/I·l，它跟F，I，l都有关C．磁场中某点的磁感强度的方向垂直于该点的磁场方向D．磁场中任一点的磁感强度等于磁通密度，即垂直于磁感强度方向的单位面积的磁通量5．磁场中某点的磁感应强度的方向[]A．放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向B．放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向C．放在该点的小磁针静止时N极所指的方向D．通过该点磁场线的切线方向6．下列有关磁通量的论述中正确的是[]A．磁感强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大B．磁感强度越大的地方，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通量越大C．穿过线圈的磁通量为零的地方，磁感强度一定为零D．匀强磁场中，穿过线圈的磁感线越多，则磁通量越大7．如图3所示，条形磁铁放在水平桌面上，其中央正上方固定一根直导线，导线与磁铁垂直，并通以垂直纸面向外的电流，[]A．磁铁对桌面的压力减小、不受桌面摩擦力的作用B．磁铁对桌面的压力减小、受到桌面摩擦力的作用7C．磁铁对桌面的压力增大，个受桌面摩擦力的作用D．磁铁对桌面的压力增大，受到桌面摩擦力的作用8．如图4所示，将通电线圈悬挂在磁铁N极附近：磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心，线圈将[]A．转动同时靠近磁铁B．转动同时离开磁铁C．不转动，只靠近磁铁D．不转动，只离开磁铁9．通电矩形线圈平面垂直于匀强磁场的磁感线，则有[]A．线圈所受安培力的合力为零B．线圈所受安培力以任一边为轴的力矩为零C．线圈所受安培力以任一对角线为轴的力矩不为零D．线圈所受安培力必定使其四边有向外扩展形变的效果二、填空题10．匀强磁场中有一段长为0.2m的直导线，它与磁场方向垂直，当通过3A的电流时，受到60×10-2N的磁场力，则磁场的磁感强度是______特；当导线长度缩短一半时，磁场的磁感强度是_____特；当通入的电流加倍时，磁场的磁感强度是______特．11．如图5所示，abcd是一竖直的矩形导线框，线框面积为S，放在磁场中，ab边在水平面内且与磁场方