人教版高考物理一轮复习 第9章 磁场 1磁场及其对电流的作用.ppt

第1讲磁场及其对电流的作用

命题点一安培定则和磁场的叠加【要点·融会贯通】1.三种电流的磁场及安培定则:

2.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。

【典例·通法悟道】【典例1】(2017·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.0 B.B0C.B0 D.2B0

【解析】选C。如图所示,P、Q中的电流在a点产生的磁感应强度大小相等,设为B1,由几何关系可知B1=B0

如果让P中的电流反向、其他条件不变时,如图所示,由几何关系可知:a点处磁感应强度的大小为B=B0,故C正确,A、B、D错误。

命题点二导体与磁体间或电流间的相对运动问题【要点·融会贯通】1.判断导体运动情况的基本思路:判断通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势,首先明确导体所在位置的磁感线分布情况,然后利用左手定则判定导体的受力情况,进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向。

2.常用方法:

【典例·通法悟道】【典例2】如图所示,两个完全相同、所在平面互相垂直的导体圆环P、Q中间用绝缘细线连接,通过另一绝缘细线悬挂在天花板上,当P、Q中同时通有图示方向的恒定电流时,关于两线圈的转动(从上向下看)以及细线中张力的变化,下列说法正确的是 ()A.P顺时针转动,Q逆时针转动,转动时P与天花板连接的细线张力不变B.P逆时针转动,Q顺时针转动,转动时两细线张力均不变C.P、Q均不动,P与天花板连接的细线和与Q连接的细线张力均增大D.P不动,Q逆时针转动,转动时P、Q间细线张力不变

【解析】选A。根据安培定则,P产生的磁场的方向垂直于纸面向外,Q产生的磁场水平向右,根据左手定则判断安培力方向,P将顺时针转动,Q逆时针转动;转动后P、Q两环邻近的两点处电流的方向相同,所以两个圆环相互吸引,细线张力减小。由整体法可知,P与天花板连接的细线张力总和等于两环的重力之和,大小不变;故A正确,B、C、D错误。故选A。

命题点三安培力及其作用下的力学综合问题【要点·融会贯通】1.分析导体在磁场中平衡和加速问题的思路:(1)确定要研究的导体。(2)按照已知力→重力→安培力→弹力→摩擦力的顺序,对导体受力分析。(3)分析导体的运动情况。(4)根据平衡条件或牛顿第二定律列式求解。

2.受力分析的注意事项:(1)安培力的方向特点:F⊥B,F⊥I,即F垂直于B和I决定的平面。(2)安培力的大小:应用公式F=BILsinθ计算弯曲导线在匀强磁场中所受安培力的大小时,有效长度L等于曲线两端点的直线长度。(3)视图转换:对于安培力作用下的力学问题,导体棒的受力往往分布在三维空间的不同方向上,这时应利用俯视图、剖面图或侧视图等,变立体图为二维平面图。

【典例·通法悟道】【典例3】(多选)如图所示,间距为0.3m的平行导轨所在平面与水平面之间的夹角为θ,匀强磁场的磁感应强度方向垂直平行导轨斜面向上,大小随时间变化的规律为B=(2+2t)T。将一根长为0.3m、质量为0.2kg的导体棒垂直放置在导轨上,导体棒中通有大小为1A、方向从a向b的电流。t=0和t=2s时刻,导体棒刚好都能处于静止状态。取g=10m/s2。则 ()A.平行导轨斜面倾角θ=30°B.导体棒对平行导轨斜面的压力为1NC.导体棒与平行导轨斜面间的最大静摩擦力为0.6ND.在t=1s时,导体棒所受的摩擦力为0

【解析】选C、D。根据题意知,t=0和t=2s时刻,导体棒恰好能处于静止状态,可知t=0时,导体棒刚好要向下运动,t=2s时,导体棒刚好要向上运动,由左手定则知安培力的方向沿斜面向上,设斜面倾角为θ,根据平衡条件有t=0时:mgsinθ=fm+B0IL;t=2s时:mgsinθ+fm=B2Il;联立得:sinθ=0.6,即θ=37°;fm=0.6N,选项A错误,C正确;导体棒对平行导轨斜面的压力为FN=mgcos37°=1.6N,选项B错误;t=1s时,F安=B1IL=4×1×0.3N=1.2N;mgsinθ=2×0.6N=1.2N;mgsinθ=F安,导体棒所受的摩擦力为零,选项D正确。

【规律方法】分析安培力大小做到“一明、一转、一分析”