磁感应强度和安培力

第1页高考调研·高三总复习·物理第九单元磁场第2页高考调研·高三总复习·物理年份题号命题点命题规律Ⅰ卷14、24题洛伦兹力、安培力的基本应用Ⅱ卷18题对地磁场和磁力的基本认识2015年Ⅱ卷19题洛伦兹力作用下的匀速圆周运动Ⅰ卷15题质谱仪测电荷质量Ⅱ卷18题带电粒子在圆形有界磁场中的运动2016年Ⅲ卷18题带电粒子在角形有界磁场中的运动Ⅰ卷16题带电粒子在复合场中的运动Ⅰ卷19题平行直导线安培力的作用Ⅱ卷18题带电粒子在圆形有界磁场中的运动Ⅱ卷21题电动机原理2017年Ⅲ卷24题带电粒子在不同磁场中的运动(1)选择题一般考查磁场叠加、安培力、洛伦兹力的基础知识(2)计算题主要是考查带电粒子在磁场中的运动与力学、电学综合应用，难度较大，常是高考的压轴题(3)带电粒子在有界磁场中的临界问题是考查重点(4)组合场、复合场在科技中的应用常作为命题情景第3页高考调研·高三总复习·物理9．1磁感应强度和安培力第4页高考调研·高三总复习·物理知识清单第5页高考调研·高三总复习·物理一、磁场磁场的基本性质：磁场对放入其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用．磁场的产生：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷运动产生的．第6页高考调研·高三总复习·物理二、磁感应强度意义：表示磁场强弱和方向．定义式：B＝FIL(通电导线垂直磁场)．单位：特斯拉(T)．方向：小磁针N极的受力方向．第7页高考调研·高三总复习·物理三、磁感线意义：磁感线的疏密表示磁场的强弱，某点的切线方向表示该点的磁场方向．特点：磁感线是闭合曲线，在磁体外部从N极指向S极；在磁体内部由S极指向N极．磁感线不相交．第8页高考调研·高三总复习·物理安培定则：判定电流周围的磁场方向磁场项目直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场安培定则特点无磁极、环绕导线的同心圆，距导线越远处磁场越弱与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且最强，管外越远处磁场越弱．环形电流的两侧是N极和S极，离圆环中心越远磁场越弱.第9页高考调研·高三总复习·物理四、安培力大小：F＝BILsinθ(θ是B与I的夹角)．(1)B与I平行：F＝0(2)B与I垂直：F＝BIL方向：(1)用左手定则判断：伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，那么拇指所指的方向就是安培力的方向．(2)安培力方向的特点：不论B和I夹角如何，总是F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I决定的平面．第10页高考调研·高三总复习·物理考点讲练第11页高考调研·高三总复习·物理考点一对磁感应强度的理解1．理解磁感应强度注意“三点”(1)磁感应强度由磁场本身决定，不能根据B＝FIL认为B与F成正比，与IL成反比．(2)如果通电导线平行磁场，则所受安培力为零，但不能说该点的磁感应强度为零．(3)磁感应强度是矢量，其方向为放入其中的小磁针N极的受力方向．第12页高考调研·高三总复习·物理2．磁感应强度与电场强度的比较磁感应强度B电场强度E物理意义描述磁场强弱的物理量描述电场强弱的物理量定义式B＝FIL(L⊥B)E＝Fq方向小磁针N极受力方向正电荷受力方向决定因素由磁场决定，与电流元无关由电场决定，与检验电荷无关磁感线与电场线磁感线闭合，不相交电场线不闭合，不相交第13页高考调研·高三总复习·物理下列关于磁场或电场的说法正确的是________．①通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大②通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大③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④磁感应强度的大小跟放在磁场中的通电导线受力的大小无关第14页高考调研·高三总复习·物理⑤电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零⑥一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零⑦地磁场的N极在地理的南极附近，地磁场的S极在地理的北极附近．⑧地磁场在地球表面附近大小不变，方向与地球表面平行．【答案】④⑤⑦第15页高考调研·高三总复习·物理考点二安培定则和磁场叠加1．安培定则的应用用安培定则判定电流的磁场时应分清“因”和“果”．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.磁场的叠加磁感应强度是矢量，利用平行四边形定则合成与分解．第16页高考调研·高三总复习·物理3．常见的电流磁场分布电流立体图横截面图纵截面图直线电流通电螺线管环形电流第17页高考调研·高三总复习·物理(2017·课标全国Ⅲ)如图，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()A．0B.33B0C.233B0D．2B0第18页高考调研·高三总复习·物理【答案】C【解析】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为l的a点处的磁感应强度为零，如图所示：由此可知，外加的磁场方向与PQ平行，且由Q指向P，第19页高考调研·高三总复习·物理即B1＝B0；依据几何关系，及三角知识，则有：BPcos30°＝12B0；解得：P或Q通电导线在a处的磁场大小为BP＝33B0；当P中的电流反向，其他条件不变，第20页高考调研·高三总复习·物理再依据几何关系，及三角知识，则有：B2＝33B0；因外加的磁场方向与PQ平行，且由Q指向P，磁场大小为B0；最后由矢量的合成法则，那么a点处磁感应强度的大小为B＝B02＋（33B0）2＝233B0，故C项正确，A、B、D三项错误，故选C项．第21页高考调研·高三总复习·物理理论研究表明，无限长通电直导线磁场中某点的磁感应强度可用公式B＝kIr表示，公式中的k是常数，I是导线中电流强度，r是该点到直导线的距离．若两根相距为L的无限长通电直导线垂直x轴平行放置，电流强度均为I，如图甲所示．图乙中能正确反映两导线间的磁感应强度B与x关系的是(规定B的正方向垂直纸面向里)()第22页高考调研·高三总复习·物理【答案】A【解析】根据安培定则可得左边通电导线在两根导线之间的磁场方向垂直纸面向里，右边通电导线在两根导线之间的磁场方向垂直纸面向外，离导线越远磁场越弱，在两根导线中间位置磁场为零，由于规定B的正方向垂直纸面向里，可判断A项正确．第23页高考调研·高三总复习·物理方法提炼高考常考的三类磁场：(1)电流表内部的磁场：如图1，电流表内部的永磁体及铁心产生的磁感线均通过圆心，由N指向S.第24页高考调研·高三总复习·物理(2)通电环形螺线管中的磁场：甲图中，环形螺线管左、右半部两个螺线管的N、S极首尾相连；乙图中，环形螺线管左、右半部两个螺线管的N、S极相对，中部可近似看成匀强磁场．第25页高考调研·高三总复习·物理(3)地磁场：如图3，地球的磁场与条形磁铁的磁场相似：①地磁场的S极在地理北极附近，N极在地理的南极附近；②沿球表面的磁场分量总是大致从地理南极指向地理北极：垂直于地球表面的磁场分量，在北半球垂直于地表指向下，在南半球垂直于地表向上．第26页高考调研·高三总复习·物理考点三安培力的判断与计算1．判断方向(1)磁场和电流方向垂直的情况：直接用左手定则判定．(2)磁场和电流方向不垂直的情况：将磁感应强度沿电流和垂直电流方向分解，再用左手定则判定垂直分量作用的安培力．第27页高考调研·高三总复习·物理(3)通用结论：不论磁场和电流方向是否垂直，安培力总是垂直于磁场和电流方向所决定的平面．(4)常用推论：两平行的直线电流作用时，同向电流吸引，异向电流排斥．第28页高考调研·高三总复习·物理2．计算大小(1)有效长度法：公式F＝BIL中的L是有效长度，弯曲导线的有效长度等于连接两端点线段的长度．相应的电流沿L由始端流向末端，如图所示．第29页高考调研·高三总复习·物理(2)电流元法：将导线分割成无限个小电流元，每一小段看成直导线，再按直线电流的判断和计算．第30页高考调研·高三总复习·物理(2016·海南)(多选)如图(a)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(b)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(b)中()第31页高考调研·高三总复习·物理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第32页高考调研·高三总复习·物理【答案】BC【解析】将环形导线分割成无限个小段，每一小段看成直导线，则根据左手定则，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，故A项错误，B项正确；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，故C项正确，D项错误．第33页高考调研·高三总复习·物理(2017·课标全国Ⅰ)(多选)如图，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()第34页高考调研·高三总复习·物理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1∶1∶3D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为3∶3∶1第35页高考调研·高三总复习·物理【答案】BC【解析】由题意可知，相互平行的两条导线通过同向电流，则相互吸引，若通过相反电流，则相互排斥，故三根导线受力分析如下：故A项错误，B项正确．∵F12＝F13＝F23＝F21＝F31＝F32∴F3＝3F1＝3F2.故D项错误，C项正确．第36页高考调研·高三总复习·物理(2017·深圳一模)如图所示，折成不同形状的四个导线框质量相等、匝数相同，高度相同，MN边长度相等，将它们用相同的细线悬挂在空中，四个导线框的下边处在同一水平线上，且四个线框的下半部分都处在与线框平面垂直的同一匀强磁场中，磁场的上边界水平(如图中虚线所示)，四个导线框中都通有顺时针方向、电流强度相同的电流，均处于平衡状态．若使磁场缓慢变强，细线最不易拉断的是()第37页高考调研·高三总复习·物理第38页高考调研·高三总复习·物理【答案】B【解析】导线框中都通有顺时针方向的电流，即从N指向M，由左手定则可知，安培力的方向向下；所以绳子的拉力等于线框的重力与受到安培力的和，四个导线框质量相等则重力相等，受到安培力大的线框对细线的拉力大．设MN的长度为L，导线在各磁场内有效长度不同，故各通电导线受到安培力大小第39页高考调研·高三总复习·物理不同．各线框在磁场中的有效长度：LA＝MN＝L；LB＝MN2＝12L；LC＝MN＋上边长212L；LD＝MN＋下边长212L；可知B图中的有效长度最小．由公式：F＝BIL有效，可知B项图中线框受到的安培力最小．则B项中，线框对细线的拉力最小，细线最不容易拉断．故B项正确，A、C、D三项错误，故选B项．第40页高考调研·高三总复习·物理(多选)如图是磁流体泵的示意图，已知磁流体泵是高为h的矩形槽，槽左右正对的两壁是导电的，它们的间距为L，两导电壁加上电压U.平行于纸面的前后两绝缘壁间有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场．槽的下部分与水银面接触，上部与竖直的绝缘管相连．已知水银的电阻率为ρ1，水银的密度为ρ2，重力加速度为g，磁流体泵正常工作时，水银上升，则下列说法正确的是()第41页高考调研·高三总复习·物理A．水平槽的左壁应该接电源负极，右壁接电源正极B．电压一定时，水银槽的长度L越长，受到的安培力越大C．电压一定时，水银槽的左侧面面积越大，受到的安培力越大D．若U＜ρ1ρ2LgB，则磁流体泵无法工作第42页高考调研·高三总复习·物理【答案】CD【解析】A项，根据题意可知，安培力方向向上，结合左