2020屆高考物理一輪 專題23 磁場的描述 磁場對電流的作用學案 新課標

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1、2020屆高三新課標物理一輪原創(chuàng)精品學案 專題23 磁場的描述 磁場對電流的作用 課時安排：2課時 教學目標：1．掌握電流的磁場、安培定則；了解磁性材料，分子電流假說 2．掌握磁感應強度，磁感線，知道地磁場的特點 3．掌握磁場對通電直導線的作用，安培力，左手定則 4．能夠分析計算通電直導線在復合場中的平衡和運動問題 本講重點：1．磁場對通電直導線的作用，安培力 第一課時 一、考點掃描 （一）知識整合 1．磁極之間的相互作用是通過_______發(fā)生的。磁極在空間產(chǎn)生 ________ ，_______ 對放入其中的磁極有 的作用． 2．奧斯特實驗

2、說明_______________________________________。_________和________ 有密切的聯(lián)系． 3．磁場不僅對永磁體有力的作用，對通電導線也有力的作用。實驗表明，當電流方向相同時， ；當電流方向相反時， 。它們的相互作用也是通過 來傳遞的． 4．法國學者安培注意到 _____ 的磁場與 的磁場很相似，由此受到啟發(fā)，提出了著名的分子電流假說．安培認為，在 _______________________________存在著一種

3、 ——分子電流，分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為 ，它的兩側(cè)是 。 5．我們約定，在磁場中的_________，______________的受力方向,為________的磁場方向。磁感線是在磁場中畫出的一些________________這些______________________________都和_____________方向一致． 6．直線電流的方向跟磁感線方向之間的關系可以用安培定則來判定：用 握住導線，讓______________________________,__________________

4、__________就是磁感線的環(huán)繞方向。研究環(huán)形電流的磁場時，仍可以用安培定則來判定：讓 和 一致, 就是圓環(huán)的軸線上磁感線的方向。螺線管的電流方向跟它內(nèi)部磁感線方向之間的關系，也可以用安培定則來判定：用 _________讓 __跟 _________的方向一致，__________________________就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向。 7．磁場對通電導線的作用力叫做_________，它的大小，若I∥B時，__________；若I∥B時，___

5、_______。 8．安培力的方向跟B、I方向間的關系可以用 _________定則來判斷：伸開左手，使大拇指跟其余四指_______，并且跟手掌在同一個_______內(nèi)，讓磁感線穿過掌心，并使伸開的四指指向______方向，那么，大拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。 （二）重難點闡釋 1．磁感應強度、磁感線的理解 2、安培定則，幾種典型磁場的磁感線 會利用安培定則判斷直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管的磁感線方向；會畫上述電流的磁場的磁感線及條形磁鐵、蹄形磁鐵的磁感線。 安培定則的幾種使用如下圖。 3、磁通量 ⑴ 表達式適用于B與S垂直的情況。 ⑵ 在

6、勻強磁場中，若B與S不垂直，B與S夾角為α，則應把S投影到與B垂直的面上，S與上穿過的磁感線條數(shù)相等，。 4．小磁針的指向 ⑴ 認清小磁針所在的位置，判斷小磁針所在處的磁場方向。 ⑵ 小磁針N極所受磁場力的方向與所在處的磁場方向相同。 二、高考要點精析 （一）對磁感應強度的理解 ☆考點點撥 磁感應強度，注意電流垂直于磁場方向放置。某點的磁感應強度是由磁場本身決定的，與檢驗電流無關。磁感應強度的方向與電流所受力的方向垂直。 【例1】下列關于磁感應強度大小的說法中正確的是（ ） A．通電導線受磁場力大的地方磁感應強度一定大 B．通電導線在磁感應強度大的地方受力一定大

7、 C．放在勻強磁場中各處的通電導線，受力大小和方向處處相同 D．磁感應強度的大小和方向跟放在磁場中的通電導線受力的大小和方向無關 ☆考點精煉 1．下列說法中錯誤的是（ ） A．磁場中某處的磁感應強度大小，就是通以電流I、長為L的一小段導線放在該處時所受磁場力F與I、L的乘積的比值 B．一小段通電導線放在某處不受磁場力作用，則該處一定沒有磁場 C．一小段通電導線放在磁場中A處時受磁場力比放在B處大，則A處磁感應強度比B處的磁感應強度大 D．因為B =F／IL，所以某處磁感應強度的大小與放在該處的通電小段導線IL乘積成反比 2．一根導線長0.2m，通過3A的電流，垂直放入磁

8、場中某處受到的磁場力是6×10-2N，則該處的磁感應強度B的大小是_____T；如果該導線的長度和電流都減小一半，則該處的磁感應強度的大小是_____T。 （二）對安培分子電流假說的理解 ☆考點點撥 安培分子電流假說揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。 （三）安培定則的應用 ☆考點點撥 安培定則用來判斷電流產(chǎn)生磁場的方向。 【例3】一細長的小磁針，放在一螺線管的軸線上，N極在管內(nèi)，S極在管外。若此小磁針可左右自由移動，則當螺線管通以圖所示電流時，小磁針將怎樣移動？ 解析：當螺線管通電后，根據(jù)右手螺旋定則判定出管內(nèi)、外磁感線方向如圖所示，管內(nèi)外a、b兩處磁場

9、方向向右，管內(nèi)b處磁感線分布較密，管處a處磁感線分布較稀。 根據(jù)磁場力的性質(zhì)知：小磁針N極在b處受力方向向右，且作用力較大；小磁針S極在a處受力向左，且作用力較小，因而小磁針所受的磁場力的合力方向向右。 點評：“同名磁極相斥、異名磁極相吸”只適合于磁體間外部相互作用的情形，適用情形存在局限性；而磁場力的性質(zhì)：“磁體N極受力方向與所在處磁場方向相同”對于磁極間內(nèi)部或外部作用總是普遍適用的. ☆考點精煉 3．如圖所示，一束帶電粒子沿水平方向飛過小磁針的上方，并與磁針指向平行，能使小磁針的N極轉(zhuǎn)向讀者，那么這束帶電粒子可能是_______ A．向右飛行的正離子束 B．向左飛行的正離子束

10、 C．向右飛行的負離子束 D．向左飛行的負離子束 第二課時 （五）左手定則判斷安培力的方向 ☆考點點撥 安培力的方向可用左手定則判斷。 【例5】判斷下圖中導線A所受磁場力的方向。 解答： （垂直于紙面向里） ☆考點精煉 4．如圖，兩根靠近的平行直導線通入方向相同的電流時，試分析它們相互間的作用力的方向如何?當AB和CD兩根導線中通過反向電流時，它們間相互作用力的方向又如何? （六）通電導線的運動情況的定性分析 ☆考點點撥 通電導線在磁場中受到安培力的作用，可以平動，也可以轉(zhuǎn)動。定性分析通電導線的

11、運動情況首先要明確導線所在處的磁場方向，然后由左手定則判斷安培力方向。 S N 5．如圖在條形磁鐵N極附近懸掛一個線圈，當線圈中通有逆時針方向的電流時，線圈將向哪個方向偏轉(zhuǎn)？ （七）安培力作用下導體棒的平衡問題 ☆考點點撥 通電導線在重力、安培力等多個力的作用下，處于平衡狀態(tài)。解決此類問題的思路是，以導體棒為研究對象，按照力學中受力分析的方法，逐一分析導體棒所受的各個作用力，然后由平衡條件求解。受力分析時分析安培力的方向是一個難點。有時要將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖。 【例8】如圖所示是一個可以用來測量磁感應強度的裝置：一長方體絕緣容器內(nèi)部高為L，厚為d，左右兩管等高處裝有兩

12、根完全相同的開口向上的管子a、b，上、下兩側(cè)裝有電極C 考點精煉參考答案 1．ABCD 2．0.1T；0.1T 解析：由磁感應強度的定義式 得T=0.1T 當導線的長度和電流都減小一半，磁感應強度的大小不變，仍為0.1T。 6．解析：根據(jù)天平的原理很容易得出安培力F=， 所以F=NBLI= 因此磁感應強度B=。 7．解析：設不通電時，彈簧長為x，則通向右的電流時，有 k(x-Δy)=mg-BIL 通向左的電流時，有 k(x+Δy)=mg+BIL 解得B=kΔy/IL 答案：A 2．關于磁感應強度，下列說法中錯誤的是 A．由B=可知，B與F成正比，與

13、IL成反比 B．由B=可知，一小段通電導體在某處不受磁場力，說明此處一定無磁場 C．通電導線在磁場中受力越大，說明磁場越強 D．磁感應強度的方向就是該處電流受力方向 3．一束電子流沿x軸正方向高速運動，如圖所示，則電子流產(chǎn)生的磁場在z軸上的點P處的方向是 A．沿y軸正方向 B．沿y軸負方向 C．沿z軸正方向 D．沿z軸負方向 4．在地球赤道上空有一小磁針處于水平靜止狀態(tài)，突然發(fā)現(xiàn)小磁針N極向東偏轉(zhuǎn)，由此可知 A．一定是小磁針正東方向上有一條形磁鐵的N極靠近小磁針 B．一定是小磁針正東方向上有一條形磁鐵的S極靠近小磁針 C．可能是小磁針正上方有電子流自南向北水平通過 D

14、．可能是小磁針正上方有電子流自北向南水平通過 7．根據(jù)安培假說的思想，認為磁場是由于電荷運動產(chǎn)生的，這種思想對于地磁場也適用，而目前在地球上并沒有發(fā)現(xiàn)相對于地球定向移動的電荷，那么由此判斷，地球應該（） A．帶負電 B．帶正電 C．不帶電 D．無法確定 9．如圖所示，直導線處于足夠大的勻強磁場中，與磁感線成θ=30°角，導線中通過的電流為I，為了增大導線所受的磁場力，可采取下列四種辦法，其中不正確的是 A．增大電流I B．增加直導線的長度 C．使導線在紙面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)30° D．使導線在紙面內(nèi)逆時針轉(zhuǎn)60° 10．如圖所示，一金屬直桿MN兩端接有導線，懸掛于線圈

15、上方，MN與線圈軸線均處于豎直平面內(nèi)，為使M N垂直紙面向外運動，可以 A．將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負極 B．將b、d端接在電源正極，a、c端接在電源負極 C．將a、d端接在電源正極，b、c端接在電源負極 D．將a、c端接在交流電源的一端，b、d接在交流電源的另一端 13．長為L，重為G的均勻金屬棒一端用細線懸掛，一端擱在桌面上與桌面夾角為α，現(xiàn)垂直細線和棒所在平面加一個磁感應強度為B的勻強磁場，當棒通入如圖所示方向的電流時，細線中正好無拉力。則電流的大小為_______ A. 16．如圖所示，MN、PQ為平行光滑導軌，其電阻忽略不計，與地面成30°角固定．N、Q間接一電阻R′=1.0Ω，M、P端與電池組和開關組成回路，電動勢E=6V，內(nèi)阻r=1.0Ω，導軌區(qū)域加有與兩導軌所在平面垂直的勻強磁場．現(xiàn)將一條質(zhì)量m=40g，電阻R=1.0Ω的金屬導線置于導軌上，并保持導線ab水平．已知導軌間距L=0.1m，當開關S接通后導線ab恰靜止不動．試計算磁感應強度大小。