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初中物理电磁感应

答案 C
考点三 安培力的综合应用 考点解读 1.安培力的综合应用,一般有两种情形,一是安培力
作用下导体的平衡和加速;二是与安培力有关的功 能关系问题.安培力的综合应用是高考的热点,题 型有选择题,也有综合性的计算题. 2.处理这类问题,需弄清楚电流所在处的磁场分布情 况.要做好受力分析,搞清物体的受力情况,然后 利用牛顿运动定律或者功能关系求解,在受力分析 时,有时要把立体图转换成平面图,转换时要标明 B的方向,以有利于确定安培力的方向.
思考:在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时, 该点 B 值大小就一定为零吗?
答案 不一定.当 B∥I 时,F 安=0.
课堂探究·突破考点
考点一 安培定则的应用和磁场的叠加 考点解读 1.高考对磁场基本知识的考查,往往同时考查多个方
面,包括对磁感应强度的概念、安培定则的应用、 磁场的叠加和磁感线的理解.难度以中低档题为 主.解题的关键是复习中对基本概念与知识的正确 理解与记忆.
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”.
原因(电流方向) 结果(磁场绕向)
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.磁场的叠加
磁感应强度是矢量,计算时与力的计算方法相同,利
用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解.
特别提醒 两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两
思考:磁感线与电场线有什么相同点与不同点.
答案 相同点:(1)都是假想曲线.(2)疏密表示强弱,切
线表示方向.(3)都有不相交、不相切、不中断的特点.
三、安培力的大小和方向
[基础导引]
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
(C )
[知识梳理] 1.安培力的大小
当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时,F= BILsin θ ,这是一般情况下的安培力的表达式,以 下是两种特殊情况: (1)当磁场与电流 垂直 时,安培力最大,Fmax=BIL. (2)当磁场与电流平行 时,安培力等于零.
()
解析 在题图中,由于条形磁铁的磁感线是从N极出发 到S极,所以可画出磁铁在导线A处的一条磁感线,其 方向是斜向左下方的,导线A中的电流垂直纸面向外, 由左手定则可判断导线A必受斜向右下方的安培力,由 牛顿第三定律可知磁铁所受作用力的方向是斜向左上 方,所以磁铁对斜面的压力减小,即FN1>FN2,同时, 由于导线A比较靠近N极,安培力的方向与斜面的夹角 小于90°,所以对磁铁的作用力有沿斜面向下的分力, 使得弹簧弹力增大,可知弹簧的伸长量增大,所以正 确选项为C.
例 3 如图 6 所示,两平行金属导
轨间的距离 L=0.40 m,金属导
轨所在的平面与水平面夹角 θ=37°,
在导轨所在平面内,分布着磁感应
强度 B=0.50 T、方向垂直于导轨
图6
所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势 E
=4.5 V、内阻 r=0.50 Ω 的直流电源.现把一个质量 m
=0.040 kg 的导体棒 ab 放在金属导轨上,导体棒恰好
图1
3.电流的磁场
直线电流 通电螺线管的 环形电流
的磁场
磁场
的磁场
与 条形 磁铁的 环形电流
无磁极、非
的两 侧
磁场相似,管内
匀强且距 为 匀强 磁场 是 N 极和
特点 导线越远 且磁场 最强 , S 极,且离
处磁场
管外为 非匀强 圆环中心
越弱
越远,磁
磁场
场 越弱
安培 定则
立体 图
横截 面图
4.磁感线的特点 (1)磁感线上某点的 切线 方向就是该点的磁场方向. (2)磁感线的疏密定性地表示磁场的 强弱 ,在磁感线 较密的地方磁场较强 ;在磁感线较疏的地方磁场较 弱. (3)磁感线是闭合 曲线,没有起点和终点.在磁体外部, 从 N 极指向 S 极;在磁体内部,由 S 极指向 N 极. (4)同一磁场的磁感线不 中断 、不 相交 、不相切. (5)磁感线是假想的曲线,客观上不存在. 不同点:电场线不闭合,磁感线为闭合曲线.
跟踪训练2 如图4所示,条形磁铁
放在光滑斜面上,用平行于斜面的
轻弹簧拉住而平衡,A为水平放置
的直导线的截面,导线中无电流时
磁铁对斜面的压力为FN1;当导线中
图4
有垂直纸面向外的电流时,磁铁对斜面的压力为FN2,
则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是
A.FN1<FN2,弹簧的伸长量减小 B.FN1=FN2,弹簧的伸长量减小 C.FN1>FN2,弹簧的伸长量增大 D.FN1>FN2,弹簧的伸长量减小
培力作用下导体的运动. 2.明确磁场的分布和正确运用左手定则进行判断是解
题的关键.
典例剖析 例2 如图3所示,把轻质导线圈 用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近, 磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直 线圈平面.当线圈内通以图中方向
图3
的电流后,线圈的运动情况是( ) A.线圈向左运动 B.线圈向右运动 C.从上往下看顺时针转动 D.从上往下看逆时针转动
2.安培力的方向 (1)安培力: 通电导线 在磁场中受到的力. (2)左手定则:伸开左手,使拇指与其余四指 垂直 , 并且都与手掌在同一个平面内.让磁感线从掌心进 入,并使四指指向电流 的方向,这时拇指 所指的方 向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向. (3)两平行的通电直导线间的安培力:同向电流互 相 吸引 ,异向电流互相 排斥 .
磁感应强度可能为零的点是
()
A.a 点
B.b 点
C.c 点
D.d 点
解析 由于I1>I2,且离导线越远产生的磁场越弱,在a 点I1产生的磁场比I2产生的磁场要强,A错,同理,C 对.I1与I2在b点产生的磁场方向相同,合成后不可能为 零,B错.d点两电流产生的磁场B1、B2不共线,合磁 场不可能为0,D错.

动,选A.也可将左侧条形磁铁等效成环形电流,根据
结论“同向电流相吸引,异向电流相排斥”.也可判
断出线圈向左运动,选A.
答案 A
思维突破 判定安培力作用下导体运动情况的常用
方法
电流元 法
分割为电流元 左手定则 安培力方向 整段导体所受合力 方向 运动方向
特殊位 在特殊位置 安培力方向 运
置法 动方向
[知识梳理]
1.磁场的特性: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.磁场的方向:小磁针静止时 N极 所指的方向.
3.磁感应强度 (1)物理意义:描述磁场的 强弱和方向 . F (2)大小:B= 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 ,简称 特 ,符号: T .
答案 C
思维突破 1.牢记判断电流的磁场的方法——安培定则,并能熟
练应用,建立磁场的立体分布模型. 2.在进行磁感应强度的叠加时,应注意是哪个电流产
生的磁场,磁场方向如何.
跟踪训练1 (2011·新课标全国卷·14)为了解释地球的磁
性,19世纪安培假设:地球的磁场是由绕过地心的轴
的环形电流I引起的.在下列四个图中,正确表示安培
个电流分别独立存在时产生的磁场的磁感应强度叠加而
成的.
典例剖析
例 1 (2011·大纲全国卷·15)如图 2,
两根相互平行的长直导线分别通
有方向相反的电流 I1 和 I2,且
I1>I2;a、b、c、d 为导线某一
图2
横截面所在平面内的四点且 a、b、c 与两导线共面;
b 点在两导线之间,b、d 的连线与导线所在平面垂直,
答案 (1)1.5 A (2)0.30 N (3)0.06 N
思维突破 求解通电导体在磁场中的力学问题的方法: (1)选定研究对象; (2)变三维为二维,画出平面受力分析图,判断安培力的方 向时切忌跟着感觉走,要用左手定则来判断,注意 F 安⊥B、 F 安⊥I; (3)根据力的平衡条件、牛顿第二定律列方程式进行求解.
答案 D
应考能力提升 易错易混辨析
11.导体变速运动时的安培力分析
例4 (2010·四川理综·20改编)如图8所示,
电阻不计的平行金属导轨固定在一
绝缘斜面上,两相同的金属导体棒
a、b垂直于导轨静止放置,且与导
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ图8
4.磁通量 (1)概念:在匀强磁场中,与磁场方向 垂直 的面积S 和磁感应强度B的乘积. (2)公式:Φ= BS . (3)单位:1 Wb= 1 T·m2 .
二、磁感线、通电导体周围的磁场的分布 [知识梳理] 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致. 2.条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布(如图 1 所示)
跟踪训练 3 倾角为 α 的导电轨道
间接有电源,轨道上放有一根静
止的金属杆 ab.现垂直轨道平面向
上加一匀强磁场,如图 7 所示,磁
感应强度 B 逐渐增加的过程中,ab
图7
杆受到的静摩擦力
()
A.逐渐增大
B.逐渐减小
C.先增大后减小
D.先减小后增大
解析 不加磁场时,杆ab是静止的,一定受到沿斜面 向上的静摩擦力.当加上磁场时,根据左手定则判断 出安培力的方向沿斜面向上,开始此力较小,杆ab受 的静摩擦力仍然沿斜面向上,当安培力逐渐增大时, 静摩擦力开始减小直到零.再增大B,杆ab有沿斜面向 上的运动趋势,杆ab受沿斜面向下的静摩擦力且逐渐 增大,所以D正确.
环形电流 小磁针
等效法 条形磁铁 通电螺线管 多个
环形电流
同向电流互相吸引,异向电流 互相排斥;两不平行的直线电 结论法 流相互作用时,有转到平行且 电流方向相同的趋势 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 转换研究对 中所受的安培力,然后由牛顿 象法 第三定律,确定磁体所受电流 磁场的作用力,从而确定磁体 所受合力及运动方向
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