2027届高三物理一轮复习课件第11章 第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用

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第1讲　磁场的描述　磁场对电流的作用
考点二　磁场对通电导线的作用力
目 录 索 引
1.磁场(1)基本性质:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有　　　　　的作用。(2)磁体周围、电流周围、运动电荷周围存在磁场。(3)地磁场:地球是一个大磁体;地球的南极大致是地磁的N极。 注意磁偏角问题
3.匀强磁场(1)定义:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场。 理想化模型(2)特点:磁感线疏密程度相同、方向相同。4.磁感线及其特点(1)磁感线:在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的　　　　　　的方向一致。(2)特点①磁感线上某点的　　　　方向就是该点的磁场方向。②磁感线的　　　　定性地表示磁场的强弱。③磁感线是　　　　曲线,没有起点和终点。④磁感线是假想的曲线,客观上不存在。
2.磁场的叠加(1)磁感应强度是矢量,计算时与力的计算方法相同,遵守平行四边形定则,可以用正交分解法进行合成与分解。(2)两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的。
考向一　安培定则的应用典题1 (鲁科版必修第三册第147页第5题改编)请判断下列情境中电流的方向。(1)图甲中,当电流通过导线时,导线下磁针的N极转向纸外。(2)图乙中,当电流通过环形导线时,导线下磁针的N极转向纸外。(3)当电流通过螺线管时,磁针N极的指向如图丙所示。
答案 (1)从右向左　(2)逆时针方向　(3)从左向右看,螺线管中的电流为逆时针方向解析 (1)根据安培定则,用右手握住通电直导线,其余四指指向磁感线的环绕方向(从左向右看,磁场逆时针方向),则大拇指方向即为电流方向,电流方向向左。(2)根据安培定则,大拇指方向为磁场方向(垂直于纸面向外),则其余四指环绕方向即为电流方向,故电流方向为逆时针方向。(3)因为小磁针N极指向电源右端,所以螺线管右端为S极,根据安培定则判断,用右手握住螺线管,大拇指方向指向螺线管N极方向,则其余四指环绕方向即为电流方向,故电源右端为正极,左端为负极,从左向右看,螺线管中的电流方向为逆时针方向。
1.安培力的大小(1)磁场和电流垂直时:F=　　　　。(2)磁场和电流平行时:F=0。2.安培力的方向 垂直于电流与磁场方向决定的平面左手定则判断:(1)伸出左手,让拇指与其余四指　　　　　,并且都在同一个平面内; (2)让磁感线从掌心进入,并使四指指向　　　　　的方向; (3)　　　　所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
考向一　安培力的计算应用安培力公式F=BIlsin θ(其中θ为B与I之间的夹角)时的3点注意:(1)B与I垂直时,F=BIl。(2)B与I平行时,F=0。(3)l是有效长度。弯曲导线的有效长度l,等于连接两端点线段的长度(如图所示);相应的,电流沿该直线由始端流向末端。
考向二　安培力作用下导体运动的判断判断安培力作用下导体的运动情况的5种方法
典题4 [一题多解]一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置,且两个线圈的圆心重合,如图所示。当两线圈中通以图示方向的电流时,从左向右看,线圈L1将(　　)A.不动B.顺时针转动C.逆时针转动D.在纸面内平动
解析 方法一(电流元法):把线圈L1沿水平转动轴分成上、下两部分,每一部分又可以看成无数段直线电流元,电流元处在L2产生的磁场中,根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上,由左手定则可知,上半部分电流元所受安培力方向均指向纸外,下半部分电流元所受安培力方向均指向纸内,因此从左向右看线圈L1将顺时针转动。方法二(等效法):把线圈L1等效为小磁针,该小磁针刚好处于环形电流I2的中心,小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向,由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心处竖直向上,而L1等效成小磁针后,转动前,N极指向纸内,因此小磁针的N极应由指向纸内转为向上,所以从左向右看,线圈L1将顺时针转动。方法三(结论法):环形电流I1、I2不平行,则一定有相对转动,直到两环形电流同向平行为止。据此可得,从左向右看,线圈L1将顺时针转动。
考向三　安培力作用下的平衡和加速问题与安培力有关的平衡、加速等问题,常涉及倾斜导轨、导体棒、电源、电阻等。求解时应变立体图为平面图,如侧视图、剖面图或俯视图等,并画出平面受力分析图,安培力的方向F安⊥B、F安⊥I。如图所示:
典题5 (2025八省联考河南卷)无限长平行直导线a、b每单位长度之间都通过相同的绝缘轻弹簧连接。如图所示,若b水平固定,将a悬挂在弹簧下端,平衡时弹簧的伸长量为Δl,再在两导线内通入大小均为I的电流,方向相反,平衡时弹簧又伸长了Δl。若a水平固定,将b悬挂在弹簧下端,两导线内通入大小均为2I的电流,方向相同,平衡后弹簧的伸长量恰为2Δl。已知通电无限长直导线在其周围产生磁场的磁感应强度大小与导线中电流大小成正比,与距导线的距离成反比。则a、b单位长度的质量比ma∶mb为(　　)A.1∶6B.1∶4C.1∶2D.1∶1
考向四　安培力作用下的力电综合问题安培力做功的特点和实质(1)安培力做功与路径有关,这一点与静电力不同。(2)安培力做功的实质是能量转化:①安培力做正功时,将电源的能量转化为导体的机械能或其他形式的能;②安培力做负功时,将机械能转化为电能或其他形式的能。