物理總第九章 磁場 第1課時 磁場及磁場對電流的作用 教科版

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1、第九章磁場第九章磁場高考考綱高考考綱高考考綱高考考綱備考建議備考建議備考建議備考建議內(nèi)容內(nèi)容內(nèi)容內(nèi)容要求要求要求要求說說說說明明明明帶電帶電帶電帶電粒子在勻粒子在勻粒子在勻粒子在勻強強強強磁磁磁磁場場場場中中中中的運的運的運的運動綜動綜動綜動綜合了洛合了洛合了洛合了洛倫茲倫茲倫茲倫茲力、力、力、力、牛牛牛牛頓頓頓頓運運運運動動動動定律、勻速定律、勻速定律、勻速定律、勻速圓圓圓圓周運周運周運周運動動動動、數(shù)學(xué)知、數(shù)學(xué)知、數(shù)學(xué)知、數(shù)學(xué)知識識識識等等等等,是是是是高考命高考命高考命高考命題題題題的的的的熱熱熱熱點和重點點和重點點和重點點和重點,命命命命題時題時題時題時涉及情境比涉及情境比涉及情境比涉

2、及情境比較較較較多多多多,并善于并善于并善于并善于變變變變化情景考化情景考化情景考化情景考查查查查相相相相關(guān)知關(guān)知關(guān)知關(guān)知識識識識點點點點.對對對對安培力的考安培力的考安培力的考安培力的考查較查較查較查較多的多的多的多的是與是與是與是與電電電電磁感磁感磁感磁感應(yīng)結(jié)應(yīng)結(jié)應(yīng)結(jié)應(yīng)結(jié)合的合的合的合的題題題題目目目目,難難難難度適中或度適中或度適中或度適中或較較較較大大大大.高考命高考命高考命高考命題題題題仍將仍將仍將仍將帶電帶電帶電帶電粒子粒子粒子粒子在勻在勻在勻在勻強強強強磁磁磁磁場場場場中運中運中運中運動動動動作作作作為為為為重點重點重點重點,可能與可能與可能與可能與電場結(jié)電場結(jié)電場結(jié)電場結(jié)合合合

3、合,也可能將也可能將也可能將也可能將對對對對安培力的考安培力的考安培力的考安培力的考查查查查與與與與電電電電磁感磁感磁感磁感應(yīng)結(jié)應(yīng)結(jié)應(yīng)結(jié)應(yīng)結(jié)合合合合.磁磁磁磁場場場場、磁感、磁感、磁感、磁感應(yīng)應(yīng)應(yīng)應(yīng)強強強強度、磁感度、磁感度、磁感度、磁感線線線線1.1.1.1.安培力的安培力的安培力的安培力的計計計計算只限于算只限于算只限于算只限于電電電電流流流流與磁感與磁感與磁感與磁感應(yīng)應(yīng)應(yīng)應(yīng)強強強強度度度度方向垂直的情方向垂直的情方向垂直的情方向垂直的情況況況況.2.2.2.2.洛洛洛洛倫茲倫茲倫茲倫茲力的力的力的力的計計計計算只限于速算只限于速算只限于速算只限于速度和磁度和磁度和磁度和磁場場場場方向方向

4、方向方向垂直的情況垂直的情況垂直的情況垂直的情況.通通通通電電電電直直直直導(dǎo)線導(dǎo)線導(dǎo)線導(dǎo)線和通和通和通和通電線電線電線電線圈周圈周圈周圈周圍圍圍圍磁磁磁磁場場場場的方向的方向的方向的方向安培力、安培力的方向安培力、安培力的方向安培力、安培力的方向安培力、安培力的方向勻勻勻勻強強強強磁磁磁磁場場場場中的安培力中的安培力中的安培力中的安培力洛洛洛洛倫茲倫茲倫茲倫茲力、洛力、洛力、洛力、洛倫茲倫茲倫茲倫茲力的方力的方力的方力的方向向向向洛洛洛洛倫茲倫茲倫茲倫茲力公式力公式力公式力公式帶電帶電帶電帶電粒子在勻粒子在勻粒子在勻粒子在勻強強強強磁磁磁磁場場場場中的中的中的中的運運運運動動動動質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀質(zhì)

5、譜儀質(zhì)譜儀和回旋加速器和回旋加速器和回旋加速器和回旋加速器第第1 1課時磁場及磁場對電流的作用課時磁場及磁場對電流的作用基礎(chǔ)回顧基礎(chǔ)回顧核心探究核心探究演練提升演練提升 基礎(chǔ)回顧基礎(chǔ)回顧 自主梳理自主梳理融會貫通融會貫通知識梳理知識梳理一、磁場、磁感應(yīng)強度一、磁場、磁感應(yīng)強度1.1.磁場磁場(1)(1)基本特性基本特性:磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有 的作用的作用.(2)(2)方向方向:小磁針靜止時小磁針靜止時 所指的方向所指的方向,即是即是N N極所受磁場力的方向極所受磁場力的方向.2.2.磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度(1)(1)物理意義物理意義:描述磁

6、場的描述磁場的 和和 .(2)(2)定義式定義式:B=:B=(通電導(dǎo)線垂直于磁場通電導(dǎo)線垂直于磁場).).(3)(3)方向方向:小磁針小磁針 時時N N極的指向極的指向.磁場力磁場力N N極極強弱強弱方向方向靜止靜止二、磁感線電流的磁場二、磁感線電流的磁場1.1.磁感線磁感線(1)(1)引入引入:曲線上每一點的曲線上每一點的 方向為該點的磁場方向方向為該點的磁場方向,曲線的疏密表示磁曲線的疏密表示磁場的強弱場的強弱,曲線疏的地方磁場曲線疏的地方磁場 ,曲線密的地方磁場曲線密的地方磁場 .(2)(2)特點特點:磁感線的特點與電場線的特點類似磁感線的特點與電場線的特點類似,主要區(qū)別在于磁感線是主要

7、區(qū)別在于磁感線是 .的曲線的曲線.(3)(3)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(如圖所示如圖所示).).切線切線弱弱強強閉合閉合2.2.安培定則安培定則(1)(1)通電直導(dǎo)線通電直導(dǎo)線:右手握住導(dǎo)線右手握住導(dǎo)線,讓讓 所指的方向與電流方向一致所指的方向與電流方向一致,則則 所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向.(2)(2)環(huán)形電流環(huán)形電流:如果右手如果右手 與環(huán)形電流的方向一致與環(huán)形電流的方向一致,所所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁感線的方向指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁感線的方向.如圖如圖,分別表示通電直導(dǎo)線、環(huán)形電流、通電線圈周圍的磁場分別表示通電直導(dǎo)線

8、、環(huán)形電流、通電線圈周圍的磁場,表示表示 .的方向的方向,表示表示 的方向的方向.3.3.勻強磁場勻強磁場強弱、方向強弱、方向 的磁場的磁場.伸直的拇指伸直的拇指彎曲的四指彎曲的四指彎曲的四指彎曲的四指伸直的拇指伸直的拇指電流電流磁感線磁感線處處相同處處相同三、安培力的大小和方向三、安培力的大小和方向1.1.大小大小(1)F=(1)F=(其中其中為為B B與與I I之間的夾角之間的夾角)(2)(2)磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度B B的方向與電流的方向與電流I I的方向垂直時的方向垂直時,F=,F=.(3)(3)磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度B B的方向與電流的方向與電流I I的方向平行時的方向平行時,F=0.,

9、F=0.ILBsinILBsin ILBILB2.2.方向方向(1)(1)用左手定則判定用左手定則判定:伸出左手伸出左手,四指并攏四指并攏,使大拇指和其余四指垂直使大拇指和其余四指垂直,并且都跟并且都跟手掌在同一個平面內(nèi)手掌在同一個平面內(nèi),讓磁感線垂直穿過手心讓磁感線垂直穿過手心,四指指向四指指向 ,則大拇指則大拇指所指方向就是通電導(dǎo)線所受所指方向就是通電導(dǎo)線所受 .如圖如圖,表示表示 的方向的方向,表示表示 的方向的方向,表示表示 的方向的方向.電流方向電流方向安培力的方向安培力的方向電流電流磁場磁場安培力安培力(2)(2)安培力的方向特點安培力的方向特點:FB,FI,:FB,FI,即即F

10、F垂直于垂直于B B和和I I決定的平面決定的平面.(.(注意注意:B:B和和I I可可以有任意夾角以有任意夾角)拓拓拓拓展展展展思思思思考考考考如圖所示如圖所示如圖所示如圖所示,長方形線框長方形線框長方形線框長方形線框abcdabcdabcdabcd通有電流通有電流通有電流通有電流I,I,I,I,放在直線電流放在直線電流放在直線電流放在直線電流IIII附近附近附近附近,線框四個邊受到安培力的作用嗎線框四個邊受到安培力的作用嗎線框四個邊受到安培力的作用嗎線框四個邊受到安培力的作用嗎?合力方向合力方向合力方向合力方向如何如何如何如何?答案答案答案答案:線框四個邊都受安培力作用線框四個邊都受安培力

11、作用線框四個邊都受安培力作用線框四個邊都受安培力作用,合力向左合力向左合力向左合力向左.自主檢測自主檢測1.1.思考判斷思考判斷(1)(1)磁場中某點磁感應(yīng)強度的大小磁場中某點磁感應(yīng)強度的大小,跟放在該點的試探電流元的強弱有關(guān)跟放在該點的試探電流元的強弱有關(guān).(.()(2)(2)安培力做功的實質(zhì)是能量轉(zhuǎn)化安培力做功的實質(zhì)是能量轉(zhuǎn)化.(.()(3)(3)在磁場中磁感線越密集的地方在磁場中磁感線越密集的地方,磁感應(yīng)強度越大磁感應(yīng)強度越大.(.()(4)(4)奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流可以產(chǎn)生磁場奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流可以產(chǎn)生磁場.(.()(5)(5)由定義式由定義式B=B=可知可知,電流電流I I越大越大,導(dǎo)線導(dǎo)

12、線L L越長越長,某點的磁感應(yīng)強度就越小某點的磁感應(yīng)強度就越小.(.()(6)(6)磁感線是真實存在的磁感線是真實存在的.(.()答案答案:(1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)(6)(6)2.2.(多選多選)下列說法中正確的是下列說法中正確的是()A.A.電荷在某處不受電場力的作用電荷在某處不受電場力的作用,則該處電場強度為零則該處電場強度為零B.B.一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力作用一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力作用,則該處磁感應(yīng)強度一定為零則該處磁感應(yīng)強度一定為零C.C.表征電場中某點電場的強弱表征電場中某點電場的強弱,是用一個檢驗電荷放在該點時受到的電場力是用一個

13、檢驗電荷放在該點時受到的電場力與檢驗電荷本身電荷量的比值與檢驗電荷本身電荷量的比值D.D.表征磁場中某點磁場的強弱表征磁場中某點磁場的強弱,是用一小段通電導(dǎo)線放在該點時受到的磁場是用一小段通電導(dǎo)線放在該點時受到的磁場力與該小段導(dǎo)線長度和電流乘積的比值力與該小段導(dǎo)線長度和電流乘積的比值A(chǔ)CAC解析解析:電場對放入其中的電荷有力的作用電場對放入其中的電荷有力的作用,磁場對通電導(dǎo)線有力的作用的條磁場對通電導(dǎo)線有力的作用的條件是磁場方向不能和電流方向平行件是磁場方向不能和電流方向平行,選項選項A A正確正確,B,B錯誤錯誤;同理根據(jù)電場強度同理根據(jù)電場強度的定義式的定義式E=E=可知可知C C正確正確

14、.而同樣用比值定義法定義的磁感應(yīng)強度則應(yīng)有明而同樣用比值定義法定義的磁感應(yīng)強度則應(yīng)有明確的說明確的說明,即即B=B=中中I I和和B B的方向必須垂直的方向必須垂直,選項選項D D錯誤錯誤.3.3.為了解釋地球的磁性為了解釋地球的磁性,19,19世紀安培假設(shè)世紀安培假設(shè):地球的磁場是由繞過地心的軸的地球的磁場是由繞過地心的軸的環(huán)形電流環(huán)形電流I I引起的引起的.在圖中能正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是在圖中能正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是()B B解析解析:地磁場的地磁場的N N極在地球南極附近極在地球南極附近,地磁場的地磁場的S S極在地球北極附近極在地球北極附近,根據(jù)安根據(jù)安培定則培

15、定則,可判定電流方向為順時針方向可判定電流方向為順時針方向(站在地球的北極向下看站在地球的北極向下看),),選項選項B B正正確確,A,C,D,A,C,D錯誤錯誤.4.4.如圖所示如圖所示,某區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場某區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為磁感應(yīng)強度大小為B.B.一一正方形剛性線圈邊長為正方形剛性線圈邊長為L,L,匝數(shù)為匝數(shù)為n,n,線圈平面與磁場方向垂直線圈平面與磁場方向垂直,線圈一半在磁線圈一半在磁場內(nèi)場內(nèi).某時刻某時刻,線圈中通過大小為線圈中通過大小為I I的電流的電流,則此時線圈所受安培力的大小為則此時線圈所受安培力的大小為()D D 核心探究核心探究

16、分類探究分類探究各個擊破各個擊破考點一磁場的理解及安培定則考點一磁場的理解及安培定則1.1.磁場的特點磁場的特點(1)(1)磁場是磁體、電流周圍存在的一種特殊物質(zhì)磁場是磁體、電流周圍存在的一種特殊物質(zhì),是客觀存在的是客觀存在的.(2)(2)磁場的強弱由磁場本身決定磁場的強弱由磁場本身決定,與放入其中的電流元的大小無關(guān)與放入其中的電流元的大小無關(guān).(3)(3)磁場既有強弱也有方向磁場既有強弱也有方向,磁場的強弱和方向可用磁感應(yīng)強度來表示磁場的強弱和方向可用磁感應(yīng)強度來表示,也可也可用磁感線定性地表示用磁感線定性地表示.2.2.電流的磁場電流的磁場類類類類型型型型直直直直線電線電線電線電流流流流環(huán)

17、環(huán)環(huán)環(huán)形形形形電電電電流流流流通通通通電電電電螺螺螺螺線線線線管管管管特點特點特點特點無磁極、非勻無磁極、非勻無磁極、非勻無磁極、非勻強強強強且距且距且距且距導(dǎo)線導(dǎo)線導(dǎo)線導(dǎo)線越越越越遠處遠處遠處遠處磁磁磁磁場場場場越弱越弱越弱越弱兩兩兩兩側(cè)側(cè)側(cè)側(cè)等效等效等效等效為為為為小磁小磁小磁小磁針針針針的的的的N N N N極極極極和和和和S S S S極極極極,且離且離且離且離圓環(huán)圓環(huán)圓環(huán)圓環(huán)中心越中心越中心越中心越遠遠遠遠,磁磁磁磁場場場場越弱越弱越弱越弱與條形磁與條形磁與條形磁與條形磁鐵鐵鐵鐵的磁的磁的磁的磁場場場場相似相似相似相似,管內(nèi)管內(nèi)管內(nèi)管內(nèi)為為為為勻勻勻勻強強強強磁磁磁磁場場場場,管外管

18、外管外管外為為為為非勻非勻非勻非勻強強強強磁磁磁磁場場場場安培安培安培安培定定定定則則則則立體立體立體立體圖圖圖圖縱縱縱縱截面截面截面截面圖圖圖圖3.3.磁場的疊加磁場的疊加磁感應(yīng)強度是矢量磁感應(yīng)強度是矢量,計算時與力的計算方法相同計算時與力的計算方法相同,利用平行四邊形定則或正交分利用平行四邊形定則或正交分解法進行合成與分解解法進行合成與分解.【典例典例1 1】(20172017全國全國卷卷,18),18)如圖如圖,在磁感應(yīng)強度大小為在磁感應(yīng)強度大小為B B0 0的勻強磁場中的勻強磁場中,兩兩長直導(dǎo)線長直導(dǎo)線P P和和Q Q垂直于紙面固定放置垂直于紙面固定放置,兩者之間的距離為兩者之間的距離

19、為l.l.在兩導(dǎo)線中均通有方向在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流垂直于紙面向里的電流I I時時,紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為l l的的a a點處的磁感應(yīng)強度為點處的磁感應(yīng)強度為零零.如果讓如果讓P P中的電流反向、其他條件不變中的電流反向、其他條件不變,則則a a點處磁感應(yīng)強度的大小為點處磁感應(yīng)強度的大小為()C C多維訓(xùn)練多維訓(xùn)練1.1.磁場的理解磁場的理解(多選多選)指南針是我國古代四大發(fā)明之一指南針是我國古代四大發(fā)明之一.關(guān)于指南針關(guān)于指南針,下列說下列說法正確的是法正確的是()A.A.指南針可以僅具有一個磁極指南針可以僅具有一個磁極B.B.指南針能夠指向南北指南針

20、能夠指向南北,說明地球具有磁場說明地球具有磁場C.C.指南針的指向會受到附近鐵塊的干擾指南針的指向會受到附近鐵塊的干擾D.D.在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導(dǎo)線在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導(dǎo)線,導(dǎo)線通電時指南針不偏轉(zhuǎn)導(dǎo)線通電時指南針不偏轉(zhuǎn)BCBC解析解析:任何磁體均具有兩個磁極任何磁體均具有兩個磁極,故選項故選項A A錯誤錯誤;指南針之所以能指向南北指南針之所以能指向南北,是因為指南針的兩個磁極受到磁場力的作用是因為指南針的兩個磁極受到磁場力的作用,這說明地球具有磁場這說明地球具有磁場,即選項即選項B B正確正確;放在指南針附近的鐵塊被磁化后放在指南針附近的鐵塊被磁化后,反過來會

21、影響指南針的指向反過來會影響指南針的指向,即選即選項項C C正確正確;通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場對其正下方的指南針有磁場力的作用通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場對其正下方的指南針有磁場力的作用,會會使指南針發(fā)生偏轉(zhuǎn)使指南針發(fā)生偏轉(zhuǎn),故選項故選項D D錯誤錯誤.2.2.導(dǎo)學(xué)號導(dǎo)學(xué)號 58826182 58826182 安培定則的應(yīng)用安培定則的應(yīng)用,磁場的疊加磁場的疊加(2018(2018江西上高縣模擬江西上高縣模擬)(多選多選)有兩根長直導(dǎo)線有兩根長直導(dǎo)線a,ba,b互相平行放置互相平行放置,如圖所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖如圖所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖.在圖在圖中所示的平面內(nèi)中所示的平面內(nèi),O,O點為兩根導(dǎo)線連線的中

22、點點為兩根導(dǎo)線連線的中點,M,N,M,N為兩根導(dǎo)線附近的兩點為兩根導(dǎo)線附近的兩點,它們在它們在兩導(dǎo)線連線的中垂線上兩導(dǎo)線連線的中垂線上,且與且與O O點的距離相等點的距離相等.若兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向相若兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向相同的恒定電流同的恒定電流I,I,則下列說法中正確的是則下列說法中正確的是()A.MA.M點和點和N N點的磁感應(yīng)強度大小相等點的磁感應(yīng)強度大小相等,方向相反方向相反B.B.導(dǎo)線導(dǎo)線a,ba,b互相排斥互相排斥C.C.在線段在線段MNMN上各點的磁感應(yīng)強度都不可能為零上各點的磁感應(yīng)強度都不可能為零D.D.在線段在線段MNMN上只有一點的磁感應(yīng)強度為零上只有一點的磁

23、感應(yīng)強度為零ADAD解解析析:根根據(jù)據(jù)安安培培定定則則判判斷斷得得知知,兩兩根根通通電電導(dǎo)導(dǎo)線線產(chǎn)產(chǎn)生生的的磁磁場場方方向向均均沿沿逆逆時時針針方方向向,由由于于對對稱稱,兩兩根根通通電電導(dǎo)導(dǎo)線線在在M,NM,N兩兩點點產(chǎn)產(chǎn)生生的的磁磁感感應(yīng)應(yīng)強強度度大大小小相相等等,根根據(jù)據(jù)平平行行四四邊邊形形進進行行合合成成得得到到,M,M點點和和N N點點的的磁磁感感應(yīng)應(yīng)強強度度大大小小相相等等,M,M點點磁磁場場方方向向向向下下,N,N點點磁磁場場方方向向向向上上,方方向向相相反反,選選項項A A正正確確;兩兩導(dǎo)導(dǎo)線線通通有有同同向向電電流流,故故相相互互吸吸引引,選選項項B B錯錯誤誤;只只有有當當

24、兩兩根根通通電電導(dǎo)導(dǎo)線線在在同同一一點點產(chǎn)產(chǎn)生生的的磁磁感感應(yīng)應(yīng)強強度度大大小小相相等等、方方向向相相反反時時,合合磁磁感感應(yīng)應(yīng)強強度度才才為為零零,則則知知只只有有O O點點的的磁磁感感應(yīng)應(yīng)強強度度為為零零,選項選項C C錯誤錯誤,D,D正確正確.考點二安培力的分析與計算考點二安培力的分析與計算1.1.在應(yīng)用左手定則判定安培力方向時在應(yīng)用左手定則判定安培力方向時,磁感線方向不一定垂直于電流方向磁感線方向不一定垂直于電流方向,但但安培力方向一定與磁場方向和電流方向垂直安培力方向一定與磁場方向和電流方向垂直,即大拇指一定要垂直于磁場方即大拇指一定要垂直于磁場方向和電流方向決定的平面向和電流方向決

25、定的平面.2.2.應(yīng)用安培力的公式應(yīng)用安培力的公式F=ILBF=ILB時要注意時要注意(1)B(1)B與與I I垂直垂直.(2)L(2)L是有效長度是有效長度.公式公式F=ILBF=ILB中中L L指的是指的是“有效長度有效長度”.當當B B與與I I垂直時垂直時,F,F最大最大,F=ILB;,F=ILB;當當B B與與I I平平行時行時,F=0.,F=0.彎曲導(dǎo)線的有效長度彎曲導(dǎo)線的有效長度L,L,等于連接兩端點線段的長度等于連接兩端點線段的長度.閉合線圈通電后閉合線圈通電后,在勻強磁場中受到的安培力的矢量和為零在勻強磁場中受到的安培力的矢量和為零.【典例典例2 2】如圖所示如圖所示,用粗細

26、均勻的電阻絲折成平面梯形框架用粗細均勻的電阻絲折成平面梯形框架,ab,cdab,cd邊均與邊均與adad邊成邊成6060角角,abab=bcbc=cdcd=L,=L,長度為長度為L L的電阻絲電阻為的電阻絲電阻為r,r,框架與一電動勢為框架與一電動勢為E E、內(nèi)阻為內(nèi)阻為r r的電源相連接的電源相連接,垂直于框架平面有磁感應(yīng)強度為垂直于框架平面有磁感應(yīng)強度為B B的勻強磁場的勻強磁場,則框架則框架受到的安培力的合力大小為受到的安培力的合力大小為()C C核心點撥核心點撥 可分別求出可分別求出ab,bc,cdab,bc,cd段受到的安培力段受到的安培力,然后由平行四邊形定然后由平行四邊形定則求合

27、力則求合力;也可將也可將abcdabcd段等效為長為段等效為長為2L2L的一段直導(dǎo)線的一段直導(dǎo)線,方向與方向與adad平行平行,然后然后求安培力求安培力.方法技巧方法技巧 彎折類導(dǎo)線所受安培力的求法彎折類導(dǎo)線所受安培力的求法(1)(1)分段求安培力分段求安培力,再由力的合成求其合力再由力的合成求其合力.(2)(2)等效法求有效長度等效法求有效長度,其數(shù)值等于處于磁場中的通電導(dǎo)線兩端點間在垂直于其數(shù)值等于處于磁場中的通電導(dǎo)線兩端點間在垂直于磁場方向的距離磁場方向的距離,再用公式求安培力再用公式求安培力.多維訓(xùn)練多維訓(xùn)練1.1.安培力的方向及大小安培力的方向及大小(2014(2014全國全國卷卷,

28、15),15)關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強磁場中關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強磁場中所受的安培力所受的安培力,下列說法正確的是下列說法正確的是()A.A.安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線B.B.安培力的方向總是垂直于磁場的方向安培力的方向總是垂直于磁場的方向C.C.安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角無關(guān)安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角無關(guān)D.D.將直導(dǎo)線從中點折成直角將直導(dǎo)線從中點折成直角,安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话氚才嗔Φ拇笮∫欢ㄗ優(yōu)樵瓉淼囊话隑 B2.2.導(dǎo)導(dǎo)學(xué)學(xué)號號 58826183 58826183 左左手手定定則則的的應(yīng)應(yīng)用用(2017(2017全全國國卷

29、卷,21)(,21)(多多選選)某某同同學(xué)學(xué)自自制制的的簡簡易易電電動動機機示示意意圖圖如如圖圖所所示示.矩矩形形線線圈圈由由一一根根漆漆包包線線繞繞制制而而成成,漆漆包包線線的的兩兩端端分分別別從從線線圈圈的的一一組組對對邊邊的的中中間間位位置置引引出出,并并作作為為線線圈圈的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸.將將線線圈圈架架在在兩兩個個金金屬屬支支架架之之間間,線線圈圈平平面面位位于于豎豎直直面面內(nèi)內(nèi),永永磁磁鐵鐵置置于于線線圈圈下下方方.為為了了使使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動起來電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動起來,該同學(xué)應(yīng)將該同學(xué)應(yīng)將()A.A.左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣

30、漆都刮掉B.B.左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉C.C.左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉,右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉D.D.左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉,右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉ADAD解解析析:為為了了使使電電池池與與兩兩金金屬屬支支架架連連接接后后線線圈圈能能連連續(xù)續(xù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動起起來來,將將左左、右右轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸下下側(cè)側(cè)的的絕絕緣緣漆漆都都刮刮掉掉,這這樣樣當當線線圈圈在在圖圖示示位位置置時時,線線圈圈的的上上下下邊邊受受安安培培力力水水平平而而轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動,轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過過一一周周后后再再次次受受

31、到到同同樣樣的的安安培培力力而而使使其其轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動,選選項項A A正正確確;若若將將左左、右右轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸上上下下兩兩側(cè)側(cè)的的絕絕緣緣漆漆都都刮刮掉掉,則則當當線線圈圈在在圖圖示示位位置置時時,線線圈圈的的上上下下邊邊受受安安培培力力水水平平而而轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動,轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過過半半周周后后再再次次受受到到相相反反方方向向的的安安培培力力而而使使其其停停止止轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動,選選項項B B錯錯誤誤;左左轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸上上側(cè)側(cè)的的絕絕緣緣漆漆刮刮掉掉,右右轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸下下側(cè)側(cè)的的絕絕緣緣漆漆刮刮掉掉,電電路路不不能能接接通通,故故不不能能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)起起來來,選選項項C C錯錯誤誤;若若將將左左轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸上上下下兩兩側(cè)側(cè)的的絕絕緣緣漆漆都都刮刮

32、掉掉,右右轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸下下側(cè)側(cè)的的絕絕緣緣漆漆刮刮掉掉,這這樣樣當當線線圈圈在在圖圖示示位位置置時時,線線圈圈的的上上下下邊邊受受安安培培力力水水平平而而轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動,轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過過半半周周后后電電路路不不導(dǎo)導(dǎo)通通;轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過過一一周周后后再再次次受受到到同同樣樣的的安安培培力力而而使使其其轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動,選選項項D D正確正確.考點三安培力作用下導(dǎo)體運動趨勢的判斷考點三安培力作用下導(dǎo)體運動趨勢的判斷判斷安培力作用下導(dǎo)體運動情況的常用方法判斷安培力作用下導(dǎo)體運動情況的常用方法【典例典例3 3】一個可以自由運動的線圈一個可以自由運動的線圈L L1 1和一個固定的線圈和一個固定的線圈L L2 2互相絕緣垂直放互相絕緣垂直

33、放置置,且兩個線圈的圓心重合且兩個線圈的圓心重合,如圖所示如圖所示.當兩線圈中通以圖示方向的電流時當兩線圈中通以圖示方向的電流時,從左向右看從左向右看,線圈線圈L L1 1將將()A.A.不動不動 B.B.順時針轉(zhuǎn)動順時針轉(zhuǎn)動C.C.逆時針轉(zhuǎn)動逆時針轉(zhuǎn)動 D.D.在紙面內(nèi)平動在紙面內(nèi)平動B B核心點撥核心點撥 左手定則判斷受力方向左手定則判斷受力方向解析解析:法一法一(電流元法電流元法)把線圈把線圈L L1 1沿水平轉(zhuǎn)動軸分成上、下兩部分沿水平轉(zhuǎn)動軸分成上、下兩部分,每一部分每一部分又可以看成無數(shù)段直線電流元又可以看成無數(shù)段直線電流元,電流元處在電流元處在L L2 2產(chǎn)生的磁場中產(chǎn)生的磁場中,

34、根據(jù)安培定則可根據(jù)安培定則可知各電流元所在處的磁場方向向上知各電流元所在處的磁場方向向上,由左手定則可得由左手定則可得,上半部分電流元所受安上半部分電流元所受安培力均指向紙外培力均指向紙外,下半部分電流元所受安培力均指向紙內(nèi)下半部分電流元所受安培力均指向紙內(nèi),因此從左向右看線因此從左向右看線圈圈L L1 1將順時針轉(zhuǎn)動將順時針轉(zhuǎn)動.法二法二(等效法等效法)把線圈把線圈L L1 1等效為小磁針等效為小磁針,該小磁針剛好處于環(huán)形電流該小磁針剛好處于環(huán)形電流I I2 2的中的中心心,小磁針的小磁針的N N極應(yīng)指向該點環(huán)形電流極應(yīng)指向該點環(huán)形電流I I2 2的磁場方向的磁場方向,由安培定則知由安培定則

35、知I I2 2產(chǎn)生的產(chǎn)生的磁場方向在其中心處豎直向上磁場方向在其中心處豎直向上,而而L L1 1等效成小磁針后等效成小磁針后,轉(zhuǎn)動前轉(zhuǎn)動前,N,N極指向紙內(nèi)極指向紙內(nèi),因此小磁針的因此小磁針的N N極應(yīng)由指向紙內(nèi)轉(zhuǎn)為向上極應(yīng)由指向紙內(nèi)轉(zhuǎn)為向上,所以從左向右看所以從左向右看,線圈線圈L L1 1將順時針將順時針轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動.法三法三(結(jié)論法結(jié)論法)環(huán)形電流環(huán)形電流I I1 1,I,I2 2之間不平行之間不平行,則必有相對轉(zhuǎn)動則必有相對轉(zhuǎn)動,直到兩環(huán)形電直到兩環(huán)形電流同向平行為止流同向平行為止,據(jù)此可得據(jù)此可得,從左向右看從左向右看,線圈線圈L L1 1將順時針轉(zhuǎn)動將順時針轉(zhuǎn)動.多維訓(xùn)練多維訓(xùn)練1.1

36、.電流元法和特殊位置法電流元法和特殊位置法 一直導(dǎo)線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管一直導(dǎo)線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方的上方,如圖所示如圖所示,如果直導(dǎo)線可以自由地運動且通以方向為由如果直導(dǎo)線可以自由地運動且通以方向為由a a到到b b的電流的電流,則則導(dǎo)線導(dǎo)線abab受到安培力作用后的運動情況為受到安培力作用后的運動情況為()A.A.從上向下看順時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管從上向下看順時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管B.B.從上向下看順時針轉(zhuǎn)動并遠離螺線管從上向下看順時針轉(zhuǎn)動并遠離螺線管C.C.從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動并遠離螺線管從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動并遠離螺線管D.D.從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線

37、管從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管D D解解析析:判判斷斷導(dǎo)導(dǎo)線線的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動方方向向可可用用電電流流元元法法:如如圖圖所所示示,把把直直線線電電流流等等效效為為aO,OO,ObaO,OO,Ob三三段段(OO(OO段段極極短短)電電流流,由由于于OOOO段段電電流流方方向向與與該該處處的的磁磁場場方方向向相相同同,所所以以不不受受安安培培力力作作用用;aOaO段段電電流流所所在在處處的的磁磁場場方方向向斜斜向向上上,由由左左手手定定則則可可知知其其所所受受安安培培力力方方向向垂垂直直紙紙面面向向外外;ObOb段段電電流流所所在在處處的的磁磁場場方方向向斜斜向向下下,同同理理可可知知其其所所受受

38、安安培培力力方方向向垂垂直直紙紙面面向向里里.再再用用特特殊殊位位置置法法分分析析:當當導(dǎo)導(dǎo)線線轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過過9090與與紙紙面面垂垂直直時時,判判斷斷導(dǎo)導(dǎo)線線所所受受安安培培力力方方向向向向下下.綜綜上上可可知知導(dǎo)導(dǎo)線線將將以以O(shè)OOO段段為為軸軸逆逆時時針針轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動(從從上上向向下下看看)并并靠靠近近通通電電螺螺線線管管,選選項項D D正確正確.2.2.導(dǎo)學(xué)號導(dǎo)學(xué)號 58826184 58826184 轉(zhuǎn)換研究對象法轉(zhuǎn)換研究對象法(多選多選)如圖所示如圖所示,臺秤上放一光滑平臺秤上放一光滑平板板,其左邊固定一擋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一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連

39、接起來,此時臺秤讀此時臺秤讀數(shù)為數(shù)為F F1 1,現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一導(dǎo)體棒現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一導(dǎo)體棒,當導(dǎo)體棒中通以方向如圖當導(dǎo)體棒中通以方向如圖所示的電流后所示的電流后,臺秤讀數(shù)為臺秤讀數(shù)為F F2 2,則以下說法正確的是則以下說法正確的是()A.A.彈簧長度將變長彈簧長度將變長 B.B.彈簧長度將變短彈簧長度將變短C.FC.F1 1FF2 2 D.F D.F1 1FFF2 2,在在水水平平方方向向上上,由由于于FF有有向向左左的的分分力力,磁磁鐵鐵壓壓縮縮彈彈簧簧,所以彈簧長度變短所以彈簧長度變短.考點四安培力作用下導(dǎo)體的平衡與加速考點四安培力作用下導(dǎo)體的平衡與加速安

40、培力作用下導(dǎo)體的平衡與加速問題的解題方法安培力作用下導(dǎo)體的平衡與加速問題的解題方法(1)(1)根據(jù)導(dǎo)體中的電流方向與磁場方向根據(jù)導(dǎo)體中的電流方向與磁場方向,利用左手定則先判斷出安培力的方向利用左手定則先判斷出安培力的方向,然后對導(dǎo)體進行受力分析然后對導(dǎo)體進行受力分析,再結(jié)合力的平衡條件或牛頓第二定律進行求解再結(jié)合力的平衡條件或牛頓第二定律進行求解;(2)(2)事事先先不不能能判判斷斷出出安安培培力力的的方方向向時時的的平平衡衡問問題題.需需要要對對導(dǎo)導(dǎo)體體進進行行受受力力分分析析,然然后后結(jié)結(jié)合合力力的的平平衡衡條條件件確確定定安安培培力力的的方方向向和和大大小小,此此類類試試題題一一般般是是

41、包包括括安安培培力力在在內(nèi)內(nèi)的的三三力力動動態(tài)態(tài)平平衡衡問問題題,解解決決的的辦辦法法通通常常是是“閉閉合合矢矢量量三三角角形形法法”或或“相相似似三三角形法角形法”.【典例典例4 4】(2018(2018江西重點中學(xué)協(xié)作體第二次聯(lián)考江西重點中學(xué)協(xié)作體第二次聯(lián)考)()(多選多選)如圖所示如圖所示,在傾角在傾角=30=30的光滑軌道上的光滑軌道上,質(zhì)量質(zhì)量m=0.1 kgm=0.1 kg的的ABAB桿放在軌道上桿放在軌道上,軌道間距軌道間距l(xiāng)=0.2 m,l=0.2 m,電電流流I=0.5 A.I=0.5 A.當加上垂直于桿當加上垂直于桿ABAB的某一方向的勻強磁場后的某一方向的勻強磁場后,桿桿

42、ABAB處于靜止狀態(tài)處于靜止狀態(tài),則所加磁場的磁感應(yīng)強度可能為則所加磁場的磁感應(yīng)強度可能為()A.1 T A.1 T B.5.5 TB.5.5 T C.4 T C.4 T D.7.5 TD.7.5 TBDBD解析解析:對桿受力分析對桿受力分析,由圖解法求出桿受的安培力的最小值由圖解法求出桿受的安培力的最小值,根據(jù)根據(jù)F=ILBF=ILB求出求出B B的最小值的最小值.金屬導(dǎo)軌光滑金屬導(dǎo)軌光滑,所以沒有摩擦力所以沒有摩擦力,則金屬棒只受重力、支持力和安則金屬棒只受重力、支持力和安培力培力,根據(jù)平衡條件支持力和安培力的合力應(yīng)與重力等大反向根據(jù)平衡條件支持力和安培力的合力應(yīng)與重力等大反向,根據(jù)矢量三

43、角根據(jù)矢量三角形合成法則作出三種情況的合成圖如圖形合成法則作出三種情況的合成圖如圖.由圖可以看出當安培力由圖可以看出當安培力F F與支持力垂與支持力垂直時有最小值直時有最小值F Fminmin=mgsinmgsin,即即B BminminIlIl=mgsinmgsin,解得解得B Bminmin=5 T,=5 T,選項選項B,DB,D正確正確.多維訓(xùn)練多維訓(xùn)練1.1.導(dǎo)體棒在安培力作用下的平衡導(dǎo)體棒在安培力作用下的平衡(2015(2015全國全國卷卷,24),24)如圖如圖,一長為一長為10 cm10 cm的的金屬棒金屬棒abab用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強磁場中用兩個完全相同的彈簧水

44、平地懸掛在勻強磁場中;磁場的磁感應(yīng)強度磁場的磁感應(yīng)強度大小為大小為0.1 T,0.1 T,方向垂直于紙面向里方向垂直于紙面向里;彈簧上端固定彈簧上端固定,下端與金屬棒絕緣下端與金屬棒絕緣.金屬棒金屬棒通過開關(guān)與一電動勢為通過開關(guān)與一電動勢為12 V12 V的電池相連的電池相連,電路總電阻為電路總電阻為2.2.已知開關(guān)斷開時已知開關(guān)斷開時兩彈簧的伸長量均為兩彈簧的伸長量均為0.5 cm;0.5 cm;閉合開關(guān)閉合開關(guān),系統(tǒng)重新平衡后系統(tǒng)重新平衡后,兩彈簧的伸長量與開兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時相比均改變了關(guān)斷開時相比均改變了0.3 cm.0.3 cm.重力加速度大小取重力加速度大小取10 m/s1

45、0 m/s2 2.判斷開關(guān)閉合后金判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向?qū)侔羲馨才嗔Φ姆较?并求出金屬棒的質(zhì)量并求出金屬棒的質(zhì)量.解析解析:依題意依題意,開關(guān)閉合后開關(guān)閉合后,電流方向為從電流方向為從b b到到a,a,由左手定則可知由左手定則可知,金屬棒所金屬棒所受的安培力方向為豎直向下受的安培力方向為豎直向下.開關(guān)斷開時開關(guān)斷開時,兩彈簧各自相對于其原長的伸長量為兩彈簧各自相對于其原長的伸長量為ll1 1=0.5 cm.=0.5 cm.由胡克定由胡克定律和力的平衡條件得律和力的平衡條件得2kl2kl1 1=mg =mg 式中式中,m,m為金屬棒的質(zhì)量為金屬棒的質(zhì)量,k,k是彈簧的勁度系數(shù)是彈

46、簧的勁度系數(shù),g,g是重力加速度的大小是重力加速度的大小.開關(guān)閉合后開關(guān)閉合后,金屬棒所受安培力的大小為金屬棒所受安培力的大小為F=ILB F=ILB 式中式中,I,I是回路電流是回路電流,L,L是金屬棒的長度是金屬棒的長度.兩彈簧各自再伸長了兩彈簧各自再伸長了ll2 2=0.3 cm,=0.3 cm,由胡克定律和力的平衡條件得由胡克定律和力的平衡條件得2k(l2k(l1 1+l+l2 2)=mg+F )=mg+F 由歐姆定律有由歐姆定律有E=IR E=IR 式中式中,E,E是電池的電動勢是電池的電動勢,R,R是電路總電阻是電路總電阻.聯(lián)立聯(lián)立式式,并代入題給數(shù)據(jù)得并代入題給數(shù)據(jù)得m=0.01

47、 kg.m=0.01 kg.答案答案:見解析見解析2.2.安安培培力力作作用用下下導(dǎo)導(dǎo)體體的的加加速速“電電磁磁炮炮”是是利利用用電電磁磁力力對對彈彈體體加加速速的的新新型型武武器器,具具有有速速度度快快、效效率率高高等等優(yōu)優(yōu)點點.如如圖圖是是“電電磁磁炮炮”的的原原理理結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)示示意意圖圖.光光滑滑水水平平加加速速導(dǎo)導(dǎo)軌軌電電阻阻不不計計,軌軌道道寬寬為為L=0.2 L=0.2 m.m.在在導(dǎo)導(dǎo)軌軌間間有有豎豎直直向向上上的的勻勻強強磁磁場場,磁磁感感應(yīng)應(yīng)強強度度B=1B=110102 2 T.“T.“電電磁磁炮炮”彈彈體體總總質(zhì)質(zhì)量量m=0.2 m=0.2 kg,kg,其其中中彈彈體體在在

48、軌軌道道間間的的電電阻阻R=0.4 R=0.4,可可控控電電源源的的內(nèi)內(nèi)阻阻r=0.6 r=0.6,電電源源的的電電壓壓能能自自行行調(diào)調(diào)節(jié)節(jié),以以保保證證“電電磁磁炮炮”勻勻加加速速發(fā)發(fā)射射.在在某某次次試試驗驗發(fā)發(fā)射射時時,電電源源為為加加速速彈彈體體提提供供的的電電流流I=4I=410103 3 A,A,不計空氣阻力不計空氣阻力.求求:解析解析:(1)(1)由安培力公式得由安培力公式得F=ILB=810F=ILB=8104 4 N;N;答案答案:(1)8(1)810104 4 N N(2)20 m(2)20 m(1)(1)彈體所受安培力的大小彈體所受安培力的大小;(2)(2)彈體從靜止加速

49、到彈體從靜止加速到4 km/s,4 km/s,軌道至少要多長軌道至少要多長;答案答案:(3)1.76(3)1.7610106 6 J J(3)(3)彈體從靜止加速到彈體從靜止加速到4 km/s4 km/s過程中過程中,該系統(tǒng)消耗的總能量該系統(tǒng)消耗的總能量.演練提升演練提升 真題體驗真題體驗強化提升強化提升高考模擬高考模擬1.1.地地磁磁場場(2016(2016北北京京卷卷,17),17)中中國國宋宋代代科科學(xué)學(xué)家家沈沈括括在在夢夢溪溪筆筆談?wù)勚兄凶钭钤缭缬浻涊d載了了地地磁磁偏偏角角:“:“以以磁磁石石磨磨針針鋒鋒,則則能能指指南南,然然常常微微偏偏東東,不不全全南南也也.”.”進進一一步步研研

50、究究表表明明,地地球球周周圍圍地地磁磁場場的的磁磁感感線線分分布布示示意意如如圖圖.結(jié)結(jié)合合上上述述材材料料,下下列列說說法法不不正正確的是確的是()A.A.地理南、北極與地磁場的南、北極不重合地理南、北極與地磁場的南、北極不重合B.B.地球內(nèi)部也存在磁場地球內(nèi)部也存在磁場,地磁南極在地理北極附近地磁南極在地理北極附近C.C.地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行D.D.地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用C C解解析析:磁磁偏偏角角的的存存在在說說明明地地理理南南、北北極極與與地地磁磁場場南

51、南、北北極極不不重重合合;地地球球相相當當于于一一個個大大磁磁鐵鐵,地地球球內(nèi)內(nèi)部部也也存存在在磁磁場場,且且地地磁磁南南極極在在地地理理北北極極附附近近;由由于于地地球球磁磁感感線線并并不不是是以以地地心心為為圓圓心心的的圓圓弧弧,地地球球表表面面大大部部分分位位置置的的地地磁磁場場方方向向與與地地面面不不平平行行;地地球球赤赤道道處處地地磁磁場場方方向向沿沿南南北北方方向向,射射向向赤赤道道的的帶帶電電宇宇宙宙射射線線粒粒子子方方向向與與地地磁磁場場方方向向基基本本垂垂直直,帶帶電電宇宇宙宙射射線線粒粒子子必必受受地地磁磁場場的的洛倫茲力作用洛倫茲力作用,故選故選C.C.2.2.左左手手定

52、定則則(2016(2016海海南南卷卷,8)(,8)(多多選選)如如圖圖(a)(a)所所示示,揚揚聲聲器器中中有有一一線線圈圈處處于于磁磁場場中中,當當音音頻頻電電流流信信號號通通過過線線圈圈時時,線線圈圈帶帶動動紙紙盆盆振振動動,發(fā)發(fā)出出聲聲音音.俯俯視視圖圖(b)(b)表表示示處處于于輻輻射射狀狀磁磁場場中中的的線線圈圈(線線圈圈平平面面即即紙紙面面)磁磁場場方方向向如如圖圖中中箭箭頭頭所所示示,在圖在圖(b)(b)中中()A.A.當電流沿順時針方向時當電流沿順時針方向時,線圈所受安培力的方向垂直于紙面向里線圈所受安培力的方向垂直于紙面向里B.B.當電流沿順時針方向時當電流沿順時針方向時,

53、線圈所受安培力的方向垂直于紙面向外線圈所受安培力的方向垂直于紙面向外C.C.當電流沿逆時針方向時當電流沿逆時針方向時,線圈所受安培力的方向垂直于紙面向里線圈所受安培力的方向垂直于紙面向里D.D.當電流沿逆時針方向時當電流沿逆時針方向時,線圈所受安培力的方向垂直于紙面向外線圈所受安培力的方向垂直于紙面向外BCBC解析解析:將環(huán)形導(dǎo)線分割成無限個小段將環(huán)形導(dǎo)線分割成無限個小段,每一小段看成直導(dǎo)線每一小段看成直導(dǎo)線,則根據(jù)左手定則根據(jù)左手定則則,當電流順時針時當電流順時針時,導(dǎo)線所受的安培力垂直紙面向外導(dǎo)線所受的安培力垂直紙面向外,故故A A錯誤錯誤,B,B正確正確;當當電流逆時針時電流逆時針時,根

54、據(jù)左手定則可以知道安培力垂直紙面向里根據(jù)左手定則可以知道安培力垂直紙面向里,選項選項C C正確正確,D,D錯誤錯誤.3.3.磁場的疊加、安培力大小的計算磁場的疊加、安培力大小的計算(2017(2017全國全國卷卷,19)(,19)(多選多選)如圖如圖,三根三根相互平行的固定長直導(dǎo)線相互平行的固定長直導(dǎo)線L L1 1,L,L2 2和和L L3 3兩兩等距兩兩等距,均通有電流均通有電流I,LI,L1 1中電流方向與中電流方向與L L2 2中的相同中的相同,與與L L3 3中的相反中的相反,下列說法正確的是下列說法正確的是()A.LA.L1 1所受磁場作用力的方向與所受磁場作用力的方向與L L2 2

55、,L,L3 3所在平面垂直所在平面垂直B.LB.L3 3所受磁場作用力的方向與所受磁場作用力的方向與L L1 1,L,L2 2所在平面垂直所在平面垂直BCBC4.4.左手定則、力的平衡左手定則、力的平衡(2017(2017湖南懷化三模湖南懷化三模)如圖所示如圖所示,電源電源E,E,導(dǎo)線導(dǎo)線,導(dǎo)電導(dǎo)電細軟繩細軟繩ab,cdab,cd,以及導(dǎo)體棒以及導(dǎo)體棒bcbc構(gòu)成閉合回路構(gòu)成閉合回路,導(dǎo)電細軟繩導(dǎo)電細軟繩ab,cdab,cd的的a a端和端和d d端固定端固定不動不動,加上恰當?shù)拇艌龊蠹由锨‘數(shù)拇艌龊?當導(dǎo)體棒保持靜止時當導(dǎo)體棒保持靜止時,閉合回路中閉合回路中abcdabcd所在平面與所在平面

56、與過過adad的豎直平面成的豎直平面成3030,已知已知adad和和bcbc等長且都在水平面內(nèi)等長且都在水平面內(nèi),導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒bcbc中的電流中的電流I=2 A,I=2 A,導(dǎo)體棒的長度導(dǎo)體棒的長度L=0.5 m,L=0.5 m,導(dǎo)體棒的質(zhì)量導(dǎo)體棒的質(zhì)量m=0.5 m=0.5 kg,gkg,g取取10 m/s10 m/s2 2,以下說法以下說法正確的是正確的是()A.A.磁感應(yīng)強度的最小值為磁感應(yīng)強度的最小值為2.5 T,2.5 T,方向沿方向沿baba所在直線所在直線,由由b b指向指向a aB.B.磁感應(yīng)強度的最小值為磁感應(yīng)強度的最小值為2.5 T,2.5 T,方向沿方向沿abab所在直線

57、所在直線,由由a a指向指向b bA A拓展增分拓展增分磁感應(yīng)強度的測定磁感應(yīng)強度的測定直接測定磁感應(yīng)強度是很困難的直接測定磁感應(yīng)強度是很困難的,但可以通過測量安培力但可以通過測量安培力,或借助天平、電子測或借助天平、電子測力計等儀器利用平衡方法測定力計等儀器利用平衡方法測定.1.1.通過測量安培力測定通過測量安培力測定【示例【示例1 1】圖中虛線框內(nèi)存在一沿水平方向、且與紙面垂直的勻強磁場圖中虛線框內(nèi)存在一沿水平方向、且與紙面垂直的勻強磁場.現(xiàn)現(xiàn)通過測量通電導(dǎo)線在磁場中所受的安培力通過測量通電導(dǎo)線在磁場中所受的安培力,來測量磁場的磁感應(yīng)強度大小來測量磁場的磁感應(yīng)強度大小,并并判定其方向判定其

58、方向,所用部分器材已在圖中給出所用部分器材已在圖中給出,其中其中D D為位于紙面內(nèi)的為位于紙面內(nèi)的U U形金屬框形金屬框,其底邊水平其底邊水平,兩側(cè)邊豎直且等長兩側(cè)邊豎直且等長;E;E為直流電源為直流電源;R;R為電阻箱為電阻箱;為電流表為電流表;S;S為為開關(guān)開關(guān),此外還有細沙、天平、米尺和若干輕質(zhì)導(dǎo)線此外還有細沙、天平、米尺和若干輕質(zhì)導(dǎo)線.(1)(1)在圖中畫線連接成實驗電路圖在圖中畫線連接成實驗電路圖.解析解析:(1)(1)本實驗的原理是本實驗的原理是:通過測量通過測量D D所受的安培力的大小和方向、電流所受的安培力的大小和方向、電流的大小和方向、的大小和方向、D D的底邊長度的底邊長度

59、,根據(jù)根據(jù)F=BIL,F=BIL,測出測出B B的大小和方向的大小和方向;因此把電因此把電流表、電阻箱、開關(guān)、電源和流表、電阻箱、開關(guān)、電源和D D串聯(lián)即可串聯(lián)即可,如圖所示如圖所示.答案答案:(1)(1)圖見解析圖見解析(2)(2)完成下列主要實驗步驟中的填空完成下列主要實驗步驟中的填空:按圖連線按圖連線.保持開關(guān)保持開關(guān)S S斷開斷開,在托盤內(nèi)加入適量細沙在托盤內(nèi)加入適量細沙,使使D D處于平衡狀態(tài)處于平衡狀態(tài);然后用天平稱出細沙質(zhì)然后用天平稱出細沙質(zhì)量量m m1 1.閉合開關(guān)閉合開關(guān)S,S,調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)R R的值使電流大小適當?shù)闹凳闺娏鞔笮∵m當,在托盤內(nèi)重新加入適量細沙在托盤內(nèi)重新加入適量細

60、沙,使使D D;然后讀出然后讀出,并用天平稱出并用天平稱出.用米尺測量用米尺測量.解析解析:(2)(2)根據(jù)步驟根據(jù)步驟可知可知D D的重力的重力G=mG=m1 1g,g,步驟步驟為讓電流流過為讓電流流過D,D,使使D D在重力、安培在重力、安培力和細線的拉力下重新平衡力和細線的拉力下重新平衡,要測出安培力要測出安培力,需要測出拉力需要測出拉力,即用天平稱出重新加入即用天平稱出重新加入細沙的總質(zhì)量細沙的總質(zhì)量;要測出要測出B,B,需要測出電流的大小和需要測出電流的大小和D D的底邊的長度的底邊的長度.答案答案:(2)(2)重新處于平衡狀態(tài)電流表的示數(shù)重新處于平衡狀態(tài)電流表的示數(shù)I I此時細沙的

61、質(zhì)量此時細沙的質(zhì)量m2m2D D的底邊長的底邊長度度l l(3)(3)用測得的物理量和重力加速度用測得的物理量和重力加速度g g表示磁感應(yīng)強度的大小表示磁感應(yīng)強度的大小,可以得出可以得出B=B=.(4)(4)判定磁感應(yīng)強度方向的方法是判定磁感應(yīng)強度方向的方法是:若若,磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向外磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向外;反反之之,磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向里磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向里.(4)(4)由電路圖知電流的方向水平向右由電路圖知電流的方向水平向右,B,B方向若垂直紙面向外方向若垂直紙面向外,則安培力方向則安培力方向為豎直向下為豎直向下,有有F+mF+m1 1g=mg=m2 2g,g,即即m

62、 m2 2mm1 1.答案答案:(3)(4)m(3)(4)m2 2mm1 12.2.用電子測力計測定用電子測力計測定【示示例例2 2】(2013(2013重重慶慶卷卷,7),7)小小明明在在研研究究性性學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)中中設(shè)設(shè)計計了了一一種種可可測測量量磁磁感感應(yīng)應(yīng)強強度度的的實實驗驗,其其裝裝置置如如圖圖所所示示.在在該該實實驗驗中中,磁磁鐵鐵固固定定在在水水平平放放置置的的電電子子測測力力計計上上,此此時時電電子子測測力力計計的的讀讀數(shù)數(shù)為為G G1 1,磁磁鐵鐵兩兩極極之之間間的的磁磁場場可可視視為為水水平平勻勻強強磁磁場場,其其余余區(qū)區(qū)域域磁磁場場不不計計.直直銅銅條條ABAB的的兩兩端端通通

63、過過導(dǎo)導(dǎo)線線與與一一電電阻阻連連接接成成閉閉合合回回路路,總總阻阻值值為為R.R.若若讓讓銅銅條條水水平平且且垂垂直直于于磁磁場場,以以恒恒定定的的速速率率v v在在磁磁場場中中豎豎直直向向下下運運動動,這時電子測力計的讀數(shù)為這時電子測力計的讀數(shù)為G G2 2,銅條在磁場中的長度為銅條在磁場中的長度為L.L.(1)(1)判斷銅條所受安培力的方向判斷銅條所受安培力的方向,G,G1 1和和G G2 2哪個大哪個大?解析解析:(1)(1)銅條勻速向下運動銅條勻速向下運動,由楞次定律可知由楞次定律可知,其所受安培力豎直向上其所受安培力豎直向上.根根據(jù)牛頓第三定律據(jù)牛頓第三定律,銅條對磁鐵的作用力豎直向下銅條對磁鐵的作用力豎直向下,故故G G2 2GG1 1.答案答案:(1)(1)見解析見解析(2)(2)求銅條勻速運動時所受安培力的大小和磁感應(yīng)強度的大小求銅條勻速運動時所受安培力的大小和磁感應(yīng)強度的大小.答案答案:(2)(2)見解析見解析