2024年高考物理专题10磁场学案.docVIP

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专题10磁场

超重点1：磁场的描述磁场对电流的作用

超重点1：磁场的描述磁场对电流的作用

一、磁场、磁感应强度

1．磁场

(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用．

(2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向．

2．磁感应强度

(1)物理意义：描述磁场的强弱和方向．

(2)大小：B＝eq\f(F,IL)(通电导线垂直于磁场)．

(3)方向：小磁针静止时N极的指向．

(4)单位：特斯拉(T)．

3．匀强磁场

(1)定义：磁感应强度的大小到处相等、方向到处相同的磁场称为匀强磁场．

(2)特点：疏密程度相同、方向相同的平行直线．

二、磁感线通电直导线和通电线圈四周磁场的方向

1．磁感线

在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的切线方向跟这点的磁感应强度方向一样．

2．几种常见的磁场

(1)常见磁体的磁场(如图所示)．

(2)电流的磁场

直线电流的磁场

通电螺线管的磁场

环形电流的磁场

特

点

无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场越弱

与条形磁铁的磁场相像，管内为匀强磁场且磁场最强，管外为非匀强磁场

环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场越弱

安培定则

三、安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力

1．安培力的大小

(1)磁场和电流垂直时：F＝BIL.

(2)磁场和电流平行时：F＝0.

2．安培力的方向

左手定则推断：

(1)伸出左手，让拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一个平面内．

(2)让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流方向．

(3)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．

※考点一磁场及安培定则的应用

1．磁场的三点说明

(1)磁感应强度是矢量，其方向与导线所受力的方向垂直；

(2)电流元必需垂直于磁场方向放置，公式B＝eq\f(F,IL)才成立；

(3)磁场中某点的磁感应强度是由磁场本身确定的，与通电导线受力的大小及方向都无关．

2.安培定则的应用

在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”.

因果

磁场

缘由(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

3.磁场叠加问题的一般解题思路

(1)确定磁场场源，如通电导线．

(2)定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向．如图所示为M、N在c点产生的磁场．

(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场．

[题组突破训练]

1．下列各图中，已标出电流I、磁感应强度B的方向，其中符合安培定则的是()

【答案】C

2．(2024·高考全国卷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对里的电流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．假如让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．0 B.eq\f(\r(3),3)B0

C.eq\f(2\r(3),3)B0 D．2B0

【答案】C

【解析】导线P和Q中电流I均向里时，设其在a点产生的磁感应强度大小BP＝BQ＝B1，如图甲所示，则其夹角为60°，它们在a点的合磁场的磁感应强度平行于PQ向右、大小为eq\r(3)B1.又依据题意Ba＝0，则B0＝eq\r(3)B1，且B0平行于PQ向左．若P中电流反向，如图乙所示，则BP反向、大小不变，BQ和BP大小不变，夹角为120°，合磁场的磁感应强度大小为B合＝B1(方向垂直PQ向上、与B0垂直)，a点合磁场的磁感应强度B＝eq\r(B\o\al(2,0)＋B\o\al(2,合))＝eq\f(2\r(3),3)B0，则A、B、D项均错误，C项正确．

※考点二安培力作用下导体运动的推断

1．方法概述

判定通电导体在安培力作用下的运动方向或运动趋势，首先必需弄清晰导体所在位置的磁感线分布状况，再弄清导体中电流方向，然后利用左手定则精确判定导体的受力状况，进而确定导体的运动方向或运动趋势．

2．常用方法

电流元法

分割为电流元eq\o(――→,\s\up7(左手定则))安培力方向―→整段导体所受合力方向―→运动方向

特别位

置法

在特别位置―→安培力方向―→运动方向

等效法

环形电流小磁针

条形磁铁通电螺线管多个环形电流

结论法

同向电流相互吸引，异向电流相互排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势

转换探讨

对象法

定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从