2022届高三统考物理人教版一轮复习学案：9.1 磁场及其对电流的作用

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知识点一 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________的作用．
(2)方向：小磁针的________所受磁场力的方向．
2．磁感应强度
(1)物理意义：描述磁场的________和________．
(2)大小：B＝________(通电导线垂直于磁场放置)．
(3)方向：小磁针静止时________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________、方向________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．
知识点二 磁感线 通电直导线和通电线圈周围磁场的方向
1．磁感线及特点
(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________．
2．电流的磁场
知识点三 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
F＝ILBsin θ(其中θ为B与I之间的夹角)
(1)磁场和电流垂直时：F＝________.
(2)磁场和电流平行时：F＝________.
2．安培力的方向
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________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．
思考辨析
(1)磁场是客观存在的，磁感线实际上是不存在的，磁感线上各点的切线方向表示该点的磁场方向．( )
(2)磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致．( )
(3)相邻两条磁感线之间的空白区域磁感应强度为零．( )
(4)将通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零．( )
(5)通电导线在磁感应强度越大的地方所受安培力越大．( )
(6)磁场中某区域的磁感线如图所示，同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小．( )
教材改编
[人教版选修3－1·P94·T1改编]下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是( )
考点一 磁感应强度、磁感线与安培定则
师生共研
题型1|磁感应强度的理解
(1)磁感应强度由磁场本身决定，因此不能根据定义式B＝FIL认为B与F成正比，与IL成反比．
(2)测量磁感应强度时小段通电导线必须垂直磁场放入，如果平行磁场放入，则其所受安培力为零，但不能说该点的磁感应强度为零．
(3)磁感应强度是矢量，其方向为放入其中的小磁针静止时N极的指向．
例1 关于磁感应强度B，下列说法中正确的是( )
A．磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关
B．磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探电流元受到磁场力的方向一致
C．若在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用，该点B为零
D．长度为L、电流为I的导线在磁场中受力为F，则磁感应强度B大于或等于FIL
题型2|磁感线的分布及性质
例2 磁场中某区域的磁感线如图所示，则( )
A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba>Bb
B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，BaI2.a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方．不考虑地磁场的影响，则( )
A．b点处的磁感应强度大小为0
B．d点处的磁感应强度大小为0
C．a点处的磁感应强度方向竖直向下
D．c点处的磁感应强度方向竖直向下
练1 如图所示，在带负电荷的橡胶圆盘附近悬挂一个小磁针．现驱动圆盘绕中心轴高速旋转，小磁针发生偏转．下列说法正确的是( )
A．偏转原因是圆盘周围存在电场
B．偏转原因是圆盘周围产生了磁场
C．仅改变圆盘的转动方向，偏转方向不变
D．仅改变圆盘所带电荷的电性，偏转方向不变
练2 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. 33B0 C. 233B0 D．2B0
考点二 安培力及安培力作用下导体的平衡问题
师生共研
题型1|安培力的分析与计算
1．用公式F＝BIL计算安培力大小时应注意
(1)B与I垂直．
(2)L是有效长度．
①公式F＝BIL中L指的是“有效长度”．当B与I垂直时，F最大，F＝BIL；当B与I平行时，F＝0.
②弯曲导线的有效长度L等于在垂直磁场平面内的投影两端点所连线段的长度(如图所示)，相应的电流方向沿L由始端流向末端．
③闭合线圈通电后，在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零．
2．方向：根据左手定则判断．
例5 如图所示，闭合圆环由一段粗细均匀的电阻丝做成，圆环半径为L，圆心为O，P、Q在圆环上，∠POQ＝90°，圆环处在垂直于圆面的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B.两根导线的一端分别连接P、Q两点，另一端分别与直流电源正、负极相连，已知圆环的电阻为4r，电源的电动势为E，内阻为r4，则圆环受到的安培力的大小为( )
A. 4BEL17r B. 42BEL17r C. BELr D. 2BELr
题型2|安培力作用下导体的平衡
eq \a\vs4\al\c1(,6) [2021·湖南浏阳一中月考](多选)一根重为G的金属棒中通以恒定电流，平放在倾角为30°的光滑斜面上，如图所示为截面图．当匀强磁场的方向与斜面成60°角斜向上时，金属棒处于静止状态，此时金属棒对斜面的压力大小为FN1，保持磁感应强度的大小不变，将磁场的方向顺时针旋转α角时，金属棒再次处于平衡状态，此时金属棒对斜面的压力大小为FN2，则下列说法不正确的是( )
A．金属棒中的电流方向垂直纸面向外
B．金属棒受到的安培力为32G
C．α＝60°
D． FN1FN2＝12
题型3|安培力作用下导体的动态平衡
例7 [2021·河北百校联盟联考]质量均匀分布的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上，其截面如图所示．导体棒中通有大小为I的电流，空间存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场的方向竖直向上．导体棒平衡时，导体棒与圆弧轨道圆心的连线跟竖直方向的夹角为θ(θ