【配套K12】[学习]2018高考物理第一轮复习专题磁场学案鲁科版

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2018高考物理第一轮复习专题牛顿运动定律的应用学案鲁科版

牛顿运动定律的应用【本讲教育信息】一. 教学内容：牛顿运动定律的应用（一）牛顿运动定律在动力学问题中的应用1. 运用牛顿运动定律解决的动力学问题常常可以分为两种类型（两类动力学基本问题）：（1）已知物体的受力情况，要求物体的运动情况。

如物体运动的位移、速度及时间等。

（2）已知物体的运动情况，要求物体的受力情况（求力的大小和方向）。

但不管哪种类型，一般总是先根据已知条件求出物体运动的加速度，然后再由此得出问题的答案。

两类动力学基本问题的解题思路图解如下：2. 应用牛顿运动定律解题的一般步骤（1）认真分析题意，明确已知条件和所求量，搞清所求问题的类型。

（2）选取研究对象.所选取的研究对象可以是一个物体，也可以是几个物体组成的整体。

同一题目，根据题意和解题需要也可以先后选取不同的研究对象。

（3）分析研究对象的受力情况和运动情况。

（4）当研究对象所受的外力不在一条直线上时：如果物体只受两个力，可以用平行四边形定则求其合力；如果物体受力较多，一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力；如果物体做直线运动，一般把各个力分解到沿运动方向和垂直运动的方向上。

（5）根据牛顿第二定律和运动学公式列方程，物体所受的外力、加速度、速度等都可根据规定的正方向按正、负值代入公式，按代数和进行运算。

（6）求解方程，检验结果，必要时对结果进行讨论。

（二）整体法与隔离法1. 整体法：在研究物理问题时，把所研究的对象作为一个整体来处理的方法称为整体法。

采用整体法时不仅可以把几个物体作为整体，也可以把几个物理过程作为一个整体，采用整体法可以避免对整体内部进行繁琐的分析，常常使问题解答更简便、明了。

运用整体法解题的基本步骤：①明确研究的系统或运动的全过程。

②画出系统的受力图和运动全过程的示意图。

③寻找未知量与已知量之间的关系，选择适当的物理规律列方程求解2. 隔离法：把所研究对象从整体中隔离出来进行研究，最终得出结论的方法称为隔离法。

【配套K12】2018年高考物理大一轮复习第9章磁场配套教案

第9章磁场第1节磁场的描述、磁场对电流的作用一、磁场、磁感应强度1．磁场(1)基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁力的作用．(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：描述磁场强弱和方向．(2)定义式：B＝FIL(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，符号T.二、磁感线及几种常见的磁场分布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磁感应强度的方向一致．2．几种常见的磁场(1) 条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图所示)(2)几种电流周围的磁场分布①磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向． ②磁感线的疏密程度表示磁场强弱．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，从S 极指向N 极．④磁感线是假想的曲线，不相交、不中断、不相切．三、安培力的大小和方向1．大小(1)F ＝BIL sin θ(其中θ为B 与I 之间的夹角) (2)磁场和电流垂直时F ＝BIL . (3)磁场和电流平行时F ＝0. 2．方向(1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，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．(2)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．(注意：B和I可以有任意夹角)[自我诊断]1．判断正误(1)小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向．(√)(2)磁场中的一小段通电导体在该处受力为零，此处B一定为零．(×)(3)由定义式B＝FIL可知，电流强度I越大，导线L越长，某点的磁感应强度就越小．(×)(4)磁感线是真实存在的．(×)(5)通电线圈可等效成条形磁铁，它周围的磁感线起始于线圈一端，终止于线圈的另一端．(×)(6)安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直，又跟电流方向垂直．(√)2．(多选)指南针是我国古代四大发明之一．关于指南针，下列说法正确的是( ) A．指南针可以仅具有一个磁极B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰D．在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转解析：选BC.指南针有N、S两个磁极，受到地磁场的作用静止时S极指向南方，A错误，B正确．指南针有磁性，可以与铁块相互吸引，C正确．由奥斯特实验可知，小磁针在通电导线放置位置合适的情况下，会发生偏转，D错误．3．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，B a＞B bB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＜B bC．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小解析：选B.在磁场中，磁感线的疏密表示磁场的强弱，故B a＜B b，A错误，B正确．同一通电导线如果都垂直放入磁场中，则在a处受力一定比b处受力小，但如果导线与磁场平行放置，受力均为0，故C、D均错误．4．关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是( )A．安培力的方向可以不垂直于直导线B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半解析：选B.根据左手定则，安培力垂直于电流和磁感应强度所组成的平面，A错误，B 正确．由安培力公式F＝BIL sin θ(θ为B与I的夹角)可知，C错误．若在垂直于磁感应强度的平面内将直导线折成直角，其有效长度变为原来的22，安培力大小也变为原来的22，D错误．考点一磁场的理解及安培定则1．磁感应强度的三点理解(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N极的受力方向，也是小磁针静止时N极的指向．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”.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．1．指南针是我国古代四大发明之一．当指南针上方有一条水平放置的通电导线时，其N 极指向变为如图实线小磁针所示．则对该导线电流的以下判断正确的是( )A ．可能东西放置，通有由东向西的电流B ．可能东西放置，通有由西向东的电流C ．可能南北放置，通有由北向南的电流D ．可能南北放置，通有由南向北的电流解析：选 C.若导线东西放置，通有由东向西的电流，根据安培定则可知，小磁针所在处合磁场方向将在南北方向上，其不会出现题图所示情况，故选项A 错误．若导线东西放置，通有由西向东的电流，根据安培定则可知，小磁针N 极不偏转，故选项B 错误．若导线南北放置，通有由北向南的电流时，根据安培定则可知，小磁针N 极将顺时针偏转，可转向图中实线所示位置，故选项C 正确．若导线南北放置，通有由南向北的电流，根据安培定则可知，小磁针N 极将逆时针偏转，指向西北方，故选项D 错误．2．(2017·河北廊坊模拟)(多选)无限长通电直导线在周围某一点产生的磁场的磁感应强度B 的大小与电流大小成正比，与导线到这一点的距离成反比，即B ＝kIr(式中k 为常数)．如图所示，两根相距L 的无限长直导线分别通有电流I 和3I .在两根导线的连线上有a 、b 两点，a 点为两根直导线连线的中点，b 点距电流为I 的导线的距离为L .下列说法正确的是( )A ．a 点和b 点的磁感应强度方向相同B ．a 点和b 点的磁感应强度方向相反C ．a 点和b 点的磁感应强度大小比为8∶1D ．a 点和b 点的磁感应强度大小比为16∶1解析：选AD.根据右手螺旋定则，导线周围的磁场的磁感线，是围绕导线形成的同心圆，两导线在a 处的磁感应强度方向都向下，则合磁感应强度方向向下；根据B ＝kIr，电流为3I 导线在b 处的磁感应强度方向向下，而电流为I 导线在b 处的磁感应强度方向向上，因电流为3I 导线在b 处产生的磁场较大，则合磁感应强度方向向下，因此a 点和b 点的磁感应强度方向相同，故A 正确，B 错误．两导线在a 处的磁感应强度大小B 1＝3kI L2＋kI L 2＝k 8IL；两导线在b 处的磁感应强度大小B 2＝3kI 2L －kI L ＝kI2L，则a 点和b 点的磁感应强度大小之比为16∶1，故C 错误，D 正确．3．(2017·江西南昌调研)如图所示，M 、N 和P 是以MN 为直径的半圆弧上的三点，O 为半圆弧的圆心，∠MOP ＝60°，在M 、N 处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O 点的磁感应强度大小为B 1.若将M 处长直导线移至P 处，则O 点的磁感应强度大小为B 2，那么B 2与B 1之比为( )A.3∶1 B ．3∶2 C ．1∶1D ．1∶2解析：选B.如图所示，当通有电流的长直导线在M 、N 两处时，根据安培定则，可知：二者在圆心O 处产生的磁感应强度都为B 1/2；当将M 处长直导线移到P 处时，两直导线在圆心O 处产生的磁感应强度也为B 1/2，做平行四边形，由图中的几何关系，可得B 2B 1＝B 22B 12＝cos 30°＝32，故选项B正确．4．(2017·湖北三市六校联考)如图甲所示，无限长导线均通以恒定电流I .直线部分和坐标轴接近重合，弯曲部分是以坐标原点O 为圆心的相同半径的一段圆弧，已知直线部分在原点O 处不形成磁场，则图乙中O 处磁感应强度和图甲中O 处磁感应强度相同的是( )解析：选A.由题意可知，图甲中O处磁感应强度的大小是其中一段在O点产生的磁感应强度大小的2倍，方向垂直纸面向里；图A中，根据安培定则可知，左上段与右下段的通电导线产生的磁场叠加为零，则剩余的两段通电导线产生的磁感应强度大小是其中一段在O 点的磁感应强度的2倍，且方向垂直纸面向里，故A正确；同理，图B中，四段通电导线在O点产生的磁感应强度是其中一段在O点产生的磁感应强度的4倍，方向垂直纸面向里，故B错误；图C中，右上段与左下段产生磁场叠加为零，则剩余两段产生磁感应强度大小是其中一段在O点产生磁感应强度的2倍，方向垂直纸面向外，故C错误；图D中，四段在O 点产生的磁感应强度是其中一段在O点产生磁感应强度的2倍，方向垂直纸面向外，故D错误．磁感应强度叠加三步骤空间中的磁场通常会是多个磁场的叠加，磁感应强度是矢量，可以通过平行四边形定则进行计算或判断．其步骤如下：(1)确定场源，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．如图中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B.考点二安培力作用下的平衡与加速问题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 ＝BIL sin θ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．考向1：安培力作用下静态平衡问题通电导体在磁场中受安培力和其它力作用而处于静止状态，可根据磁场方向、电流方向结合左手定则判断安培力方向．[典例1] (2016·广东广州三模)(多选)如图所示，质量为m 、长度为L 的直导线用两绝缘细线悬挂于O 、O ′，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x 正方向的电流I ，且导线保持静止时悬线与竖直方向夹角为θ.磁感应强度方向和大小可能为( )A ．z 正向，mgIL tan θB ．y 正向，mg ILC ．z 负向，mg ILtan θD ．沿悬线向上，mg ILsin θ解析本题要注意在受力分析时把立体图变成侧视平面图，然后通过平衡状态的受力分析来确定B 的方向和大小．若B 沿z 正向，则从O 向O ′看，导线受到的安培力F ＝ILB ，方向水平向左，如图甲所示，导线无法平衡，A 错误．若B 沿y 正向，导线受到的安培力竖直向上，如图乙所示．当F T ＝0，且满足ILB ＝mg ，即B ＝mg IL时，导线可以平衡，B 正确．若B 沿z 负向，导线受到的安培力水平向右，如图丙所示．若满足F T sin θ＝ILB ，F T cos θ＝mg ，即B ＝mg tan θIL，导线可以平衡，C 正确．若B 沿悬线向上，导线受到的安培力左斜下方向，如图丁所示，导线无法平衡，D 错误．答案 BC考向2：安培力作用下动态平衡问题此类题目是平衡问题，只是由于磁场大小或方向、电流大小或方向的变化造成安培力变化，与力学中某个力的变化类似的情景．[典例2] (2017·陕西西安模拟)如图所示，长为L 的通电直导体棒放在光滑水平绝缘轨道上，劲度系数为k 的水平轻弹簧一端固定，另一端拴在棒的中点，且与棒垂直，整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为B 的匀强磁场中，弹簧伸长x 时，棒处于静止状态．则( )A ．导体棒中的电流方向从b 流向aB ．导体棒中的电流大小为kxBLC ．若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度，x 变大D ．若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度，x 变大解析由受力平衡可知安培力方向水平向右，由左手定则可知，导体棒中的电流方向从a 流向b ，故A 错误；由于弹簧伸长为x ，根据胡克定律有kx ＝BIL ，可得I ＝kxBL，故B 正确；若只将磁场方向缓慢顺时针或逆时针转过一小角度，则安培力在水平方向上的分力减小，根据力的平衡可得，弹簧弹力变小，导致x 变小，故C 、D 错误．答案 B考向3：安培力作用下加速问题此类题目是导体棒在安培力和其它力作用下合力不再为零，而使导体棒产生加速度，根据受力特点结合牛顿第二定律解题是常用方法．[典例3] 如图所示，PQ 和MN 为水平平行放置的金属导轨，相距1 m ，导体棒ab 跨放在导轨上，棒的质量为m ＝0.2 kg ，棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体的质量M ＝0.3 kg ，棒与导轨的动摩擦因数为μ＝0.5，匀强磁场的磁感应强度B ＝2 T ，方向竖直向下，为了使物体以加速度a ＝3 m/s 2加速上升，应在棒中通入多大的电流？方向如何？(g ＝10 m/s 2)解析导体棒所受的最大静摩擦力大小为f m ＝0.5mg ＝1 N M 的重力为G ＝Mg ＝3 N要使物体加速上升，则安培力方向必须水平向左，则根据左手定则判断得知棒中电流的方向为由a 到b .根据受力分析，由牛顿第二定律有F 安－G －f m ＝(m ＋M )a F 安＝BIL联立得I ＝2.75 A答案 2.75 A 方向由a →b安培力作用下导体的分析技巧(1)安培力作用下导体的平衡问题与力学中的平衡问题分析方法相同，只不过多了安培力，解题的关键是画出受力分析示意图．(2)安培力作用下导体的加速问题与动力学问题分析方法相同，关键是做好受力分析，然后根据牛顿第二定律求出加速度．考点三磁场中导体运动方向的判断1．判定通电导体运动或运动趋势的思路研究对象：通电导线或导体――→明确导体所在位置的磁场分布情况――→利用左手定则导体的受力情况――→确定导体的运动方向或运动趋势的方向 2．几种判定方法环形电流小磁针条形磁铁通电螺线管多个环形电流1. 一个可以自由运动的线圈L 1和一个固定的线圈L 2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L 1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：选B.方法一(电流元法) 把线圈L 1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L 2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，由左手定则可得，上半部分电流元所受安培力均指向纸外，下半部分电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈L 1将顺时针转动．方法二(等效法) 把线圈L 1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I 2的中心，小磁针的N 极应指向该点环形电流I 2的磁场方向，由安培定则知I 2产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而L 1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L 1将顺时针转动．方法三(结论法) 环形电流I 1、I 2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止．据此可得，从左向右看，线圈L 1将顺时针转动．2．如图所示，蹄形磁铁用柔软的细绳悬吊在天花板上，在磁铁两极的正下方固定着一根水平直导线，当直导线中通以向右的电流时( )A．磁铁的N极向纸外、S极向纸内转动，绳子对磁铁的拉力减小B．磁铁的S极向纸外、N极向纸内转动，绳子对磁铁的拉力减小C．磁铁的N极向纸外、S极向纸内转动，绳子对磁铁的拉力增大D．磁铁的S极向纸外、N极向纸内转动，绳子对磁铁的拉力增大解析：选 C.假设磁铁不动，导线运动，根据安培定则可知，通电导线左边的磁场斜向下，而右边的磁场斜向上，那么在导线两侧取两小段，根据左手定则可知，左边一小段所受安培力的方向垂直纸面向里，右侧一小段所受安培力的方向垂直纸面向外，从上往下看，导线顺时针转动．如今导线不动，磁铁运动，根据相对运动，则知磁铁逆时针转动(从上向下看)，即N极向纸外转动，S极向纸内转动．当转动90°时，导线所受的安培力方向竖直向上，根据牛顿第三定律可得磁铁受到导线向下的作用力，故绳子对磁铁的拉力增大，C正确．判断磁场中导体运动趋势的两点注意(1)应用左手定则判定安培力方向时，磁感线穿入手心，大拇指一定要与磁感线方向垂直，四指与电流方向一致但不一定与磁感线方向垂直，这是因为：F一定与B垂直，I不一定与B垂直．(2)导体与导体之间、磁体与磁体之间、磁体与导体之间的作用力和其他作用力一样具有相互性，满足牛顿第三定律．课时规范训练[基础巩固题组]1．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也．”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图．结合上述材料，下列说法不正确的是( )A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用解析：选 C.由题意可知，地理南、北极与地磁场的南、北极不重合，存在磁偏角，A 正确．磁感线是闭合的，再由图可推知地球内部存在磁场，地磁南极在地理北极附近，故B 正确．只有赤道上方附近的磁感线与地面平行，故C错误．射向地球赤道的带电宇宙射线粒子的运动方向与地磁场方向不平行，故地磁场对其有力的作用，这是磁场的基本性质，故D 正确．2．三根平行的长直导体棒分别过正三角形ABC的三个顶点，并与该三角形所在平面垂直，各导体棒中均通有大小相等的电流，方向如图所示．则三角形的中心O处的合磁场方向为( )A．平行于AB，由A指向BB．平行于BC，由B指向CC．平行于CA，由C指向AD．由O指向C解析：选A.如图所示，由右手螺旋定则可知，导体A中电流在O点产生的磁场的磁感应强度方向平行BC，同理，可知导线B、C中电流在O点产生的磁场的磁感应强度的方向分别平行于AC、AB，又由于三根导线中电流大小相等，到O点的距离相等，则它们在O点处产生的磁场的磁感应强度大小相等，再由平行四边形定则，可得O处的合磁场方向为平行于AB，由A指向B，故选项A正确．3．如图所示，AC是一个用长为L的导线弯成的、以O为圆心的四分之一圆弧，将其放置在与平面AOC垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中．当在该导线中通以由C到A，大小为I的恒定电流时，该导线受到的安培力的大小和方向是( )A ．BIL ，平行于OC 向左 B.22BIL π，垂直于AC 的连线指向左下方 C.22BIL π，平行于OC 向右 D ．22BIL ，垂直于AC 的连线指向左下方解析：选B.直导线折成半径为R 的14圆弧形状，在磁场中的有效长度为2R ，又因为L ＝14×2πR ，则安培力F ＝BI ·2R ＝22BIL π.安培力的方向与有效长度的直线AC 垂直，根据左手定则可知，安培力的方向垂直于AC 的连线指向左下方，B 正确．4．如图所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架abcd .其中ab 、cd 边与ad 边夹角均为60°，ab ＝bc ＝cd ＝L ，长度为L 的电阻丝电阻为R 0，框架与一电动势为E 、内阻r ＝R 0的电源相连接，垂直于框架平面有磁感应强度为B 的匀强磁场，则梯形框架abcd 受到的安培力的大小为( )A ．0B ．5BEL 11R 0 C.10BEL 11R 0 D.BEL R 0解析：选C.并联部分的总电阻为R 并＝3R 0·2R 03R 0＋2R 0＝65R 0，电路中的总电流I ＝E R 并＋r，所以线框受到的合外力F ＝BI ·2L ＝10BEL 11R 0，C 正确．5．如图所示，接通开关S 的瞬间，用丝线悬挂于一点、可自由转动的通电直导线AB 将( )A ．A 端向上，B 端向下，悬线张力不变B ．A 端向下，B 端向上，悬线张力不变C ．A 端向纸外，B 端向纸内，悬线张力变小D ．A 端向纸内，B 端向纸外，悬线张力变大解析：选D.当开关S 接通时，由安培定则知导线附近磁感线分布如图，由左手定则判断出通电直导线此时左部受力指向纸内，右部受力指向纸外，导线将转动，转到与磁感线接近垂直时，导线转动的同时，相当于具有向里的电流，则导线受安培力将竖直向下，可知悬线张力变大，故选项D 正确．6．电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，利用这种装置可以把质量为m ＝2.0 g 的弹体(包括金属杆EF 的质量)加速到6 km/s.若这种装置的轨道宽d ＝2 m 、长L ＝100 m 、电流I ＝10 A 、轨道摩擦不计且金属杆EF 与轨道始终垂直并接触良好，则下列有关轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场力的最大功率结果正确的是( )A ．B ＝18 T ，P m ＝1.08×108WB ．B ＝0.6 T ，P m ＝7.2×104 WC ．B ＝0.6 T ，P m ＝3.6×106 WD ．B ＝18 T ，P m ＝2.16×106 W解析：选D.通电金属杆在磁场中受安培力的作用而对弹体加速，由功能关系得BIdL ＝12mv 2m ，代入数值解得B ＝18 T ；当速度最大时磁场力的功率也最大，即P m ＝BIdv m ，代入数值得P m ＝2.16×106W ，故选项D 正确．[综合应用题组]7．质量为m 、长为L 的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上，整个装置处于竖直向上磁感应强度为B 的匀强磁场中，直导体棒中通有恒定电流，平衡时导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成60°角，其截面图如图所示．则下列关于导体棒中电流的分析正确的是( )A ．导体棒中电流垂直纸面向外，大小为I ＝3mg BL B ．导体棒中电流垂直纸面向外，大小为I ＝3mg 3BL C ．导体棒中电流垂直纸面向里，大小为I ＝3mg BL D ．导体棒中电流垂直纸面向里，大小为I ＝3mg 3BL解析：选 C.根据左手定则可知，不管电流方向向里还是向外，安培力的方向只能沿水平方向，再结合导体棒的平衡条件可知，安培力只能水平向右，据此可判断出，导体棒中的电流垂直纸面向里，对导体棒受力分析如图所示，并根据平衡条件可知，F ＝mg tan 60°，又安培力为F ＝BIL ，联立可解得I ＝3mg BL ，故选项C 正确．8．如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上，导轨间距为L ，劲度系数为k 的轻质弹簧上端固定，下端与水平直导体棒ab 相连，弹簧与导轨平面平行并与ab 垂直，直导体棒垂直跨接在两导轨上，空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场．闭合开关K 后导体棒中的电流为I ，导体棒平衡时，弹簧伸长量为x 1；调转图中电源极性，使导体棒中电流反向，导体棒中电流仍为I ，导体棒平衡时弹簧伸长量为x 2.忽略回路中电流产生的磁场，则匀强磁场的磁感应强度B 的大小为( )A.k IL (x 1＋x 2) B.k IL (x 2－x 1) C.k 2IL (x 2＋x 1) D.k 2IL(x 2－x 1) 解析：选D.由平衡条件可得mg sin α＝kx 1＋BIL ；调转图中电源极性使导体棒中电流反向，由平衡条件可得mg sin α＋BIL ＝kx 2，联立解得B ＝k 2IL(x 2－x 1)．选项D 正确． 9．(多选)如右图所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直斜面放置一根长为L 、质量为m 的直导体棒，当通以图示方向电流I 时，欲使导体棒静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强磁场，当外加匀强磁场的磁感应强度B 的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中，下列说法中正确的是( )A ．此过程中磁感应强度B 逐渐增大B ．此过程中磁感应强度B 先减小后增大C ．此过程中磁感应强度B 的最小值为mg sin αIL D ．此过程中磁感应强度B 的最大值为mg tan αIL解析：选AC. 导体棒受重力、支持力、安培力作用而处于平衡状态，当外加匀强磁场的磁感应强度B 的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中，安培力由沿斜面向上转至竖直向上，导体棒受力的动态变化如图所示，则由图知安培力逐渐增大，即此过程中磁感应强度B 逐渐增大，A 对、B 错；刚开始安培力F 最小，有sin α＝F mg ，所以此过程中磁感应强度B 的最小值为mg sin αIL，C 对；最后安培力最大，有F ＝mg ，即此过程中磁感应强度B 的最大值为mg IL，D 错．10．如图所示，一长为10 cm 的金属棒ab 用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁。

2018版高中物理第5章磁场第1节磁场学案鲁科版选修

第1节磁场[先填空]1．我国古代的磁应用(1)磁石古人认为磁石吸铁如同慈母召子，故又把磁石称为慈石．(2)磁极古人发现，不管形状如何，任何磁体都有两个磁极．(3)指南针指南针是我国古代四大发明之一，由原来的“司南”发展而来，它的发明对促进人类航海事业起了重大作用．2．磁场(1)定义：磁体或电流周围存在的一种特殊物质．(2)基本性质：对放入其中的磁极或电流(或运动电荷)产生力的作用．(3)产生：①磁体周围存在磁场；②电流周围存在磁场——电流的磁效应(1820年丹麦物理学家奥斯特首先发现)．(4)磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．[再判断]1．任何磁体都有两个磁极．(√)2．同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．(√)3．磁场看不见，摸不着，实际不存在．(×)[后思考]指南针的发明有什么重要作用．【提示】指南针具有指南北方向的特性，为人类远行提供了帮助，促进了人类文明的传播，也使航海事业得到发展．[合作探讨]电荷与电荷之间的相互作用是通过电场发生的探讨1：磁体与磁体间相互作用是如何发生的？【提示】磁体磁体．探讨2：磁体与通电导体间相互作用是如何发生的？【提示】磁体通电导体．[核心点击]1．磁场的客观性磁场是磁体和电流周围存在的一种特殊物质，它虽然看不见、摸不着，但它能够对放入其中的磁极、电流产生力的作用，它是客观存在的．2．磁场的存在形式磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，不是以微粒的形式存在，而是以场的形式存在．3．磁场的基本性质磁极与磁极之间，磁极与电流之间，电流与电流之间都是通过磁场相互作用的．4．电流的磁场1820年丹麦物理学家奥斯特首先发现：电流周围存在磁场——电流的磁效应．1．关于磁场，下列说法正确的是( )A．磁极与磁极之间是直接发生作用的B．磁场是看不见、摸不着、实际不存在而由人们假想出来的一种物质C．磁场是客观存在的一种特殊物质D．磁场的存在与否取决于人的思想，想其有则有，想其无则无【解析】磁体或电流周围存在一种特殊物质，能够传递磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间的相互作用，这种特殊的物质叫做磁场．磁场的基本性质是对放入其中的磁极或电流能产生力的作用，它的存在是不以人的主观思想而改变的，是一种客观物质的存在，C 正确．【答案】 C2．实验表明：磁体能吸引一元硬币，对这种现象解释正确的是( ) A ．硬币一定是铁做的，因为磁体能吸引铁 B ．硬币一定是铝做的，因为磁体能吸引铝 C ．磁体的磁性越强，能吸引的物质种类越多 D ．硬币中含有磁性材料，磁化后能被吸引【解析】一元硬币为钢芯镀镍，钢和镍都是磁性材料，放在磁体的磁场中能够被磁化，因而能够被磁体吸引，故D 正确．【答案】D电场和磁场的区别[先填空] 1．地磁场地球本身是一个大磁体，它的N 极位于地理南极附近，S 极位于地理北极附近．地磁场被称为地球生命的“保护伞”．2．磁偏角地磁场的两极与地理的两极并不重合．水平放在地面上的可以自由转动的小磁针的指向与正南北方向之间的夹角叫磁偏角．图511[再判断]1．磁场的基本性质是对处在磁场中的磁极或电流有力的作用．(√)2．地理的南北极与地磁的南北极并不重合，地磁的北极在地理北极附近．(×)[后思考]看围棋讲座时会发现，棋子在竖直放置的棋盘上可以移动，但不会掉下来，你知道这是为什么吗？【提示】这是因为棋子和棋盘都是由磁性材料做成的，它们之间存在着磁力，从而使棋子和棋盘之间存在着弹力，使棋子受到一个与重力平衡的向上的静摩擦力，所以棋子不会掉下来．[合作探讨]指南针是我国古代四大发明之一，它对促进人类航海事业的发展产生了巨大的影响．指南针为什么指南？图512【提示】地球表面磁场的方向由南指向北，水平放置的小磁针在地磁场作用下静止时，北极(N极)总是指向北，南极(S极)总是指向南．[核心点击]地球磁场特点地磁场与条形磁体的磁场相似，主要有三个特点：图5131．地球本身就是一个大磁体，地磁场的N极在地理南极附近，地磁场的S极在地理北极附近．2．在赤道平面上，距离地球表面等高的各点，磁场强弱程度相同，且方向水平向北．3．在北半球，地磁场的方向斜向下指向地面；在南半球，地磁场的方向斜向上背离地面．地磁场B的水平分量(B x)总是从地球南极指向北极；而竖直分量(B y)则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下，如图513所示．3．关于地磁场，下列叙述正确的是( )A．地磁两极和地理两极完全重合B．我们用指南针确定方向，指南的一端是指南针的北极C．地磁北极与地理南极重合D．地磁北极在地理南极附近【解析】地球是一个大磁体，地磁北极(N极)在地理南极附近，地磁南极(S极)在地理北极附近，并不重合；指南针指南的一端应该是指南针的南极(S极)．故选项D正确．【答案】 D4．地球是一个大磁体：①在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地球的北极；②地磁场的北极在地理南极附近；③赤道附近地磁场的方向和地面平行；④北半球地磁场方向相对地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的．以上关于地磁场的描述正确的是( )【导学号：34022028】A．①②④B．②③④C．①⑤D．②③【解析】本题考查地磁场的特点与分布，地磁场与条形磁铁的磁场相似，主要有三个特点：(1)地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近，如图所示．(2)地磁场(B)的水平分量(B x)总是从地理南极指向地理北极，而竖直分量(B y)则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下．(3)在赤道平面上，距离地球表面相等的各点，磁场强弱相同，且方向水平向北．【答案】 D5．如图514所示，假设将一个小磁针放在地球的北极点上，那么小磁针的N极将( )图514A．指北B．指南C．竖直向上D．竖直向下【解析】我们已经知道地球的地理北极点上可以近似地认为是地磁的南极，根据磁体的同性相斥，异性相吸，所以小磁针的N极将竖直向下，故选D.【答案】 D地磁场的特点(1)地磁南北极与地理南北极相反，但二者并不重合．(2)地磁场的分布与条形磁铁周围的磁场分布相似．(3)在要求不是很精确的情况下，可以认为地磁的两极与地理的两极重合．。

[配套K12]2018高考物理第一轮复习专题交变电流学案鲁科版

交变电流【本讲教育信息】一. 教学内容：交变电流本章的知识点（一）本章要点及高考展望1. 本章是电磁感应现象的一个具体应用，是前一章的延续。

但复习时要抓住中性面这一关键位置，把握住交变电流有效值的意义，理解和区分瞬时值、峰值和有效值。

2. 对于理想变压器问题，应从电磁感应的本质、电压比、电流比和能量的观点等几个方面正确理解。

3. 本章内容在近几年高考中综合程度较低，难度中等或中等偏下，但要注意它与力学知识相联系的综合型题目。

二. 重点、难点解析上述发电机产生的电流按正弦规律变化，因此叫做正弦式电流．规律：t sin m ωε=ε t sin I i m ω=其中：ωεnBS m =，R r I mm +=ε．图12. 中性面的特点⑴线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零 ⑵线圈转动一周，二次经过中性面，内部的电流方向改变二次3. 分清瞬时值、峰值和有效值⑴瞬时值：t E e m ωsin =，随时间而变化⑵峰值：ωnBS E m =，与线圈形状以及从哪个位置开始计时无关 ⑶有效值：根据电流的热效应定义的。

m mE E E 707.02≈=注意：①通常电器上标注的额定电压（电流、功率）均是有效值②凡是与热效应有关的量以及电表的测量值均是有效值（如保险丝的熔断电流）⑷平均值是交流图象中波形与横轴（t 轴）所围的面积跟时间的比值，一般用来计算交变电流通过导体横截面时的电量。

4. 深入理解理想变压器的工作方式及几个重要公式⑴工作方式：变压器在正常工作时，其输出电压决定于输入电压，而其输入功率决定于输出功率。

⑵功率关系：出入＝P P ⑶电压关系：2121n n U U = ⑷电流关系：单个副线圈1221n n I I = 多个副线圈 ++=332211I n I n I n5. 分清远距离输电中输出电压与线路上损失的电压：输出电压为两根输电线的两始端之间的电压，线路上损失的电压是每一根输电线始末两端之间的电压之和；输送功率一定时，提高输电电压，降低输电电流，可以减少输电损耗。

高考物理一轮复习第九章磁场第1节磁场对电流的作用教案鲁科版-鲁科版高三全册物理教案

第九章磁场[全国卷考情分析]——供老师参考第1节磁场对电流的作用教材梳理·自主预习知识梳理一、磁场的基本性质及常见磁场1.磁场的基本性质磁场对处于其中的磁体和运动电荷有磁场力的作用.2.匀强磁场(1)定义:在磁场的某个区域内,如果各点的磁感应强度大小和方向都相同,这个区域的磁场叫做匀强磁场.(2)特点:磁感线是一组平行且等距的直线.3.地磁场(1)地磁的N 极在地理南极附近,S极在地理北极附近.(2)在赤道平面上,距离地球表面高度相等的各点,磁感应强度相等,且方向水平向北.4.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非匀强磁场,且距导线越远处磁场越弱与条形磁铁的磁场相似,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,磁场越弱安培定则立体图横截面图二、磁感应强度磁感线1.磁感线及其特点(1)磁感线:在磁场中画出一些有方向的假想曲线,在磁感线上,任意一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同,都代表磁场中该点小磁针北极受力的方向.(2)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.③磁感线是闭合曲线,没有起点和终点.④磁感线是假想的曲线,客观上不存在.2.磁感应强度(1)物理意义:描述磁场的强弱和方向.(2)大小:穿过垂直于磁感线的单位面积的磁感线条数.(3)方向:小磁针的N极所受磁场力的方向,也就是小磁针静止时N极的指向.(4)单位:特斯拉,符号T.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=IlB.(2)磁场和电流平行时:F=0.2.安培力的方向左手定则判断:(1)伸开左手,让拇指与其余四指垂直,并与手掌在同一平面内.(2)让磁感线垂直穿过手心,四指指向电流方向.(3)拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的受力方向.小题检测1.思考判断(1)磁场是客观存在的,磁感线实际上是不存在的.( √)(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)磁场中某点磁感应强度的大小,跟放在该点的试探电流元的情况无关.( √)(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)1820年,丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转,称为电流的磁效应.( √)2.(2019·山东德州模拟)指南针是我国古代的四大发明之一.当指南针静止时,其N极指向如图中虚线(南北向)所示,若某一条件下该指南针静止时N极指向如图实线(N极指向北偏东)所示.则以下判断正确的是( C)A.可能在指南针上面有一导线东西放置,通有由东向西的电流B.可能在指南针上面有一导线东西放置,通有由西向东的电流C.可能在指南针上面有一导线南北放置,通有由北向南的电流D.可能在指南针上面有一导线南北放置,通有由南向北的电流解析:若指南针静止时N极指向北偏东方向,则有一指向东的磁场,由安培定则知,可能在指南针上面有一导线南北放置,通有由北向南的电流,故C正确.3.(2019·四川成都一诊)如图,水平放置的两根等高固定长直导线的截面图,O点是两导线连线的中点,a,b是过O点的竖直线上与O点距离相等的两点,两导线中通有大小相等、方向相反的恒定电流.下列说法正确的是( C)A.两导线之间存在相互吸引的安培力B.O点的磁感应强度为零C.O点的磁感应强度方向竖直向下D.a,b两点的磁感应强度大小相等、方向相反解析:同向电流相互吸引,异向电流相互排斥,A错误;两根导线中的电流在O点的磁感应强度方向都是竖直向下的,不为零,B错误,C正确;根据磁场的叠加原理可知,a,b两点磁感应强度大小相等、方向相同,D错误.4.(2019·河南南阳联考)如图所示,长为L、质量为m的导体棒ab置于倾角为θ的光滑斜面上.导体棒与斜面的水平底边始终平行.已知导体棒通以从b向a的电流,电流为I,重力加速度为g.匀强磁场方向竖直向上,为使导体棒静止在斜面上,求磁感应强度B的大小.解析:导体棒受力如图所示,由平衡条件得F=mgtan θ,且F=ILB.联立解得B=mgtan θ.ILtan θ答案:mgIL考点研析·感悟提升考点一安培定则的应用及磁场叠加1.安培定则的应用在运用安培定则时应分清“因”和“果”,电流是“因”,磁场是“果”,既可以由“因”判断“果”,也可以由“果”追溯“因”.2.磁场的叠加磁感应强度为矢量,合成与分解遵循平行四边形定则.[例1](2019·云南玉溪月考)如图所示,a,b是两根垂直纸面的通有等值电流的直导线,两导线外有一点P,P点到a,b距离相等,要使P点的磁场方向向右,则a,b中电流的方向为( C)A.都垂直纸面向外B.都垂直纸面向里C.a中电流方向垂直纸面向外,b中垂直纸面向里D.a中电流方向垂直纸面向里,b中垂直纸面向外解析:若a,b中电流方向均垂直纸面向外,根据安培定则判断可知,a在P处产生的磁场的方向垂直于aP连线向上,b在P处产生的磁场的方向垂直于bP连线向上,根据平行四边形定则进行合成,P点的磁感应强度方向竖直向上,故A错误;若a,b中电流方向均垂直纸面向里,同理可知,P点的磁感应强度方向竖直向下,故B错误;若a中电流方向垂直纸面向外,b中垂直纸面向里,同理可知,P点的磁感应强度方向水平向右,故C正确;若a中电流方向垂直纸面向里,b中垂直纸面向外,同理可知,P点的磁感应强度方向水平向左,故D错误.[针对训练](2019·湖北八校二模)如图所示,A,B,C,D,E是圆周上等间距的五个点,在这些点上各固定一根垂直于纸面的通电导体棒,A点处的通电导体棒中的电流垂直于纸面向里,其余各点处的通电导体棒中的电流均垂直于纸面向外,所有通电导体棒中的电流大小均为I.已知A点处的通电导体棒在圆心O点处产生的磁感应强度大小为B0,则五根通电导体棒在圆心O处产生的磁感应强度大小为( D)A.B000 D.2B0解析:若A点处通电导体棒中电流方向也是垂直纸面向外,由对称性可知O点处磁感应强度为零,此时其余四点处的通电导体棒在O点处产生的合磁感应强度大小为B0,方向与此时A点处通电导体棒在O点处产生的磁感应强度方向相反,将A点处通电导体棒中的电流方向反向,那么其在O点处产生的磁感应强度与其余四点处通电导体棒在O点处产生的磁感应强度大小相等,方向相同,所以五根通电导体棒在圆心O处产生的磁感应强度大小为2B0,选项D正确.考点二安培力作用下导体运动趋势的判断1.在应用左手定则判定安培力方向时,磁感线方向不一定垂直于电流方向,但安培力的方向一定与磁场方向和电流方向垂直,即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面.2.用公式F=IlB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当B与I垂直时,F最大,F=IlB;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零.3.判定安培力作用下导体运动情况的常用方法电流元法将整段导体分割为电流元安培力方向→整段导体所受合力方向→运动方向特殊位置法在特殊位置→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互相吸引,异向电流互相排斥;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研究对象法例如,在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时,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,从而确定磁体所受合力及运动方向[例2](2019·河北保定一模)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( B)A.不动B.顺时针转动C.逆时针转动D.在纸面内平动解析: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,由左手定则可得,上半部分电流元所受安培力均指向纸外,下半部分电流元所受安培力均指向纸内,因此从左向右看线圈L1将顺时针转动.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.法三(结论法) 环形电流I1,I2之间不平行,则必有相对转动,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.1.(电流元法+特殊位置法)(2019·山东济南一模)如图所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方,导线可以自由转动,当导线通入图示方向电流I时,导线的运动情况是(从上往下看)( A)A.顺时针方向转动,同时下降B.顺时针方向转动,同时上升C.逆时针方向转动,同时下降D.逆时针方向转动,同时上升解析:如图(甲)所示,把直线电流等效为无数小段,中间的点为O点,选择O点左侧S极右上方的一小段为研究对象,该处的磁场方向指向左下方,由左手定则判断,该小段受到的安培力的方向垂直纸面向里,在O点左侧的各段电流元都受到垂直纸面向里的安培力,把各段电流元受到的力合成,则O点左侧导线受到垂直纸面向里的安培力;同理可判断,O点右侧的导线受到垂直纸面向外的安培力.因此,由上向下看,导线沿顺时针方向转动,然后再分析导线转过90°时的情形,如图(乙)所示,此时导线中的电流垂直纸面向外,根据左手定则判断得安培力方向向下,故A正确.2.(转换研究对象法)如图所示,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N1;当导线中有垂直纸面向外的电流时,磁铁对斜面的压力为N2,则下列关于磁铁对斜面的压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是( C)A.N1<N2,弹簧的伸长量减小B.N1=N2,弹簧的伸长量减小C.N1>N2,弹簧的伸长量增大D.N1>N2,弹簧的伸长量减小解析: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,如图所示.导线A中的电流垂直纸面向外时,由左手定则可判断导线A必受斜向右下方的安培力F,由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力F′的方向是斜向左上方,所以磁铁对斜面的压力减小,即N1>N2,同时,F′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,故C正确.考点三安培力作用下导体的平衡与加速1.与安培力有关的力学问题与其他力学问题一样,受力分析是关键.利用左手定则正确分析安培力的方向,用安培力公式正确求解其大小,根据平衡条件或牛顿第二定律列方程求解.2.将三维图转换为二维平面图,即通过画俯视图、剖面图、侧视图等,将立体图转换为平面受力图.[例3](2019·安徽江淮十校联考)如图所示,质量m=0.5 kg 的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°、宽度L=1 m的光滑绝缘框架上,磁场方向垂直框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内).右侧回路中,电源的电动势E=8 V、内阻r=1 Ω,额定功率为8 W、额定电压为4 V 的电动机M正常工作.取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度大小g=10 m/s2,则磁场的磁感应强度大小为( C)A.2 TB.1.73 TC.1.5 TD.1 T解析:电动机M正常工作时的电流I1=PU=2 A,电源内阻上的电压U′=E-U=8 V-4 V=4 V,根据欧姆定律得干路中的电流I=Ur=4 A,通过导体棒的电流I2=I-I1=2 A,导体棒受力平衡,有BI2L=mgsin 37°,得B=1.5 T,选项C正确.1.(安培力作用下导体的平衡)(2019·河南师大附中一模)(多选)在倾角θ=30°的光滑导体滑轨的上端接入一个电动势E=3 V,内阻r=0.1 Ω 的电源,滑轨间距l=10 cm,将一个质量m=30 g,电阻R=0.4 Ω的金属棒水平放置在滑轨上.若滑轨周围加一匀强磁场,当闭合开关S后,金属棒刚好静止在滑轨上,如图所示,则磁感应强度的大小和方向是( AC )A.磁感应强度有最小值0.25 T,方向垂直斜面向下B.磁感应强度有最小值0.5 T,方向垂直斜面向上C.磁感应强度有可能值0.5 T,方向水平向右D.磁感应强度有可能值0.25 T,方向水平向左解析:由题意知,电路中的电流I=E r R+=6 A,对金属棒受力分析可知,当安培力沿斜面向上时,安培力最小,此时F 安=mgsin θ=0.15 N,当安培力最小,且磁感应强度方向与电流方向相互垂直时,磁感应强度最小,为B min =F Il 安=0.25 T,磁感应强度的方向为垂直斜面向下,A 项正确,B项错误;当安培力竖直向上、大小等于金属棒的重力时,金属棒也可静止,此时磁感应强度B=mg Il=0.5 T,方向水平向右,C 项正确,D 项错误. 2.(加速问题)(2019·吉林延边期末)在与水平方向成θ角的倾斜光滑导轨上放一质量为m 的导体棒ab(导轨宽度为l,导轨和棒的电阻不计),电源电动势为E,内电阻为r,定值电阻阻值为R,整个装置放在磁感应强度为B 的匀强磁场中,磁场方向竖直向下,如图所示.(1)求释放瞬间导体棒所受安培力的大小和方向.(2)求导体棒由静止释放瞬间的加速度的大小.解析:(1)由闭合电路欧姆定律有I=E r R+ 导体棒受到的安培力 F=BlE R r +,方向水平向右. (2)以导体棒为研究对象,受力情况如图根据牛顿第二定律有mgsin θ-Fcos θ=ma解得 a=()sin cos ()mg R r BlE m R r θθ+-+.答案:(1)BlER r+,方向水平向右(2)()sin cos()mg R r BlEm R rθθ+-+1.(2019·全国Ⅰ卷,17)如图,等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成,固定于匀强磁场中,线框平面与磁感应强度方向垂直,线框顶点M,N与直流电源两端相接,已知导体棒MN 受到的安培力大小为F,则线框LMN受到的安培力的大小为( B)A.2FB.1.5FC.0.5FD.0解析:设每根导体棒的电阻为R,长度为l,则上、下两并联电路的电阻之比为R1∶R2=2R∶R=2∶1,根据欧姆定律可知,电流之比为I1∶I2=1∶2.上支路两导体受安培力的有效长度为l,根据安培力计算公式F=IlB,上下两支路所受安培力之比为F1∶F2=I1∶I2=1∶2,又F2=F,则F1=0.5F,根据左手定则可知,两个安培力的方向相同,故线框LMN所受的安培力大小为1.5F,故B正确.2.(2018·全国Ⅱ卷,20)(多选)如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1,L2,L1中的电流方向向左,L2中的电流方向向上;L1的正上方有a,b两点,它们相对于L2对称.整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为B0,方向垂直于纸面向外.已知a,b两点的磁感应强度大小分别为13B0和12B0,方向也垂直于纸面向外.则( AC)A.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为712B0B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为112B0C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为112B0D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为712B0解析:原磁场、电流的磁场方向如图所示,由题意知在b点:12B0=B0-B1+B2在a点:13B0=B0-B1-B2由上述两式解得B 1=712B 0,B 2=112B 0,选项A,C 正确. 3.(2017·全国Ⅲ卷,18)如图,在磁感应强度大小为B 0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( C )B 0B 0 D.2B 0 解析:由题意知P,Q 在a 点产生的磁感应强度的大小相等,设为B 1,两B 1的合磁感应强度为B 合,由在a 点的磁感应强度为零得,B 合和匀强磁场的磁感应强度B 0大小相等,方向相反,即B 合=B 0,如图(甲)所示,由几何关系得B 1=2cos30B ︒合B 0.P 中电流反向,P,Q 在a 点的合磁感应强度B 合′,如图(乙)所示,由几何关系得B 合′=B 1B 0, 所以当P 电流反向后在a 点的磁感应强度0,选项C 正确. 4.(2019·四川成都检测)(多选)如图所示,质量为m 的通电直导线用一绝缘轻绳悬挂,电流方向垂直于纸面向里,匀强磁场平行于纸面,导线处于静止状态,轻绳与竖直方向的夹角为30°.以下说法中正确的是( BD )A.安培力的大小可能等于4mg ,此时磁场的方向是唯一的 B.安培力的大小可能等于2mg ,此时磁场的方向是唯一的 C.安培力的大小可能等于mg,此时磁场的方向是唯一的D.安培力的大小可能等于2mg,此时磁场的方向是唯一的解析:对通电直导线受力分析,受重力、安培力和轻绳的拉力,根据平衡条件,当安培力方向与轻绳垂直且向上时,安培力最小,如图所示,F=IlB=mgsin 30°=12mg,根据左手定则可知,磁感线方向沿悬线向上,故此时磁场方向是唯一的;再分析受力分析图,由力的三角形定则可知,当mg≥F>12mg时,有两个解;当F>mg时,有唯一解;当F<12mg时,无解,故A,C错误,B,D正确.。

5.1《磁场》学案(鲁科版选修3-1).doc

第一节磁场学案【学习目标】1、了解简单的磁现象，了解磁性材料2、认识磁场，知道在磁体周围存在着磁场3、知道地球是一个大磁体，了解地磁场的存在，并能用于解释一些奇妙的现象4、会用小磁针来检测磁场的存在并判断磁场的方向【自主预习】—磁现象：♦物体有吸引铁一类物质的性质叫—♦具有磁性的物体叫♦磁体上磁性最强的部分叫（对条形磁铁来说，其磁极在两端。

我们把两个磁极分别叫北（N）级和南（S）级。

将条形磁铁悬挂起来（演示），静止时其指向地理北极的叫北级，指向地理南极的叫南级。

词性很弱的叫中性区）♦同名磁极异名磁极变无磁性物体为有磁性物体变有磁性物体为无磁性物体叫退磁.2、磁场：①磁体周围存在磁场,磁场是物质存在的另一种形式，是一种客观存在。

由于小磁针的指南指北性表明地球也会对磁针产生磁力，所以说明地球是一个大磁体.②地球也是一个大磁体，周围存在着地磁场。

【典型例题】例1、A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C（包括支架）的总质量为M； B为铁片，质量为m,整个装置用软绳悬挂于0点，当电磁铁通电，铁片被P 吸引上升的过程中，软绳上的拉力F大小为（）A. F=MgB. F＜（M+m）g B. 厂C. F=（M 十m）gD. F＞（M 十m）g例2.随着“神舟”六号载人飞船成功巡天，华夏儿女的下一个目标是登上月球，关于月球上的物理现象和规律，同学们提出了很多问题和猜想，有关月球有无磁场，同学们提出了自已的猜想和检验猜想的实验方案：（1）取一小磁针用细线悬挂在月球表面附近，如果它静止时指向某一方向，则可表明月球周围存在磁场。

（2）小磁针静止时，它的N极指向就是“月磁”的北极。

你认为这个实验方案中有没有需要改进或改正的地方，如有请改进或改正。

解析.（1）应做多次实验，观察小磁针是否总是指向某一个方向。

（2）小磁针静止时，它的N极指向就是“月磁”的南极。

【达标训练】一、选择题1＞铁棒A能吸引小磁针，铁棒B能排斥小磁针，若将铁棒A靠近铁棒B,则（）A. A、B一定互相吸引B. A、B一定互相排斥C. A^ B之间可能无磁场力作用D. A、B可能互相吸引，也可能互相排斥2、以下说法中正确的是（）A. 磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的B. 电流与电流之间的相互作用是通过电场产生的C. 磁极与电流间的相互作用是通过电场和磁场而共同产生的3、关于地磁场，下列说法正确的是（）A. 地球是一个巨大的磁体，地磁N极在地理南极附近，S极在地理北极附近B. 地磁场在地表附近某处，有两个分量，水平分量指向地理北极附近，竖直分量一定竖直向下C. 若指南针放在地心，则它的N极指向地球北极D. 若指南针放在地心，则它的N极指向地球南极二、填空题4、磁场是磁极、电流周围存在的一种,其基本性质是对放入其中的、有力的作用，磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，都是通过发生的。

2018山东科技版物理高考第一轮复习——匀速圆周运动、万有引力定律 (学案)

2018山东科技版物理高考第一轮复习——匀速圆周运动、万有引力定律（学案）（2）大小：ω＝φ/t（rad／s）3. 周期T，频率f：做圆周运动的物体一周所用的时间叫周期.做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数，叫做频率，也叫转速.4. v、ω、T、f的关系T＝1/f，ω＝2π/T=2πf，v＝2πr/T＝2πrf=ωr.T、f、ω三个量中任一个确定，其余两个也就确定了. 但v还和半径r有关.5. 向心加速度（1）物理意义：描述线速度方向改变的快慢（2）大小：a=v2/r=ω2r=4π2f2r=4π2r/T2=ωv，（3）方向：总是指向圆心，方向时刻在变化. 不论a的大小是否变化，a都是个变加速度。

（4）注意：a与r是成正比还是反比，要看前提条件，若ω相同，a与r成正比；若v相同，a与r成反比；若是r相同，a与ω2成正比，与v2也成正比.6. 向心力（1）作用：产生向心加速度，只改变线速度的方向，不改变速度的大小. 因此，向心力对做圆周运动的物体不做功.（2）大小：F＝ma＝mv2/r＝mω2r=m4π2f2r=m4π2r/T2=mωv（3）方向：总是沿半径指向圆心，时刻在变化. 即向心力是个变力.说明：向心力是按效果命名的力，不是某种性质的力，因此，向心力可以由某一个力提供，也可以由几个力的合力提供，要根据物体受力的实际情况判定。

二、匀速圆周运动1. 特点：线速度的大小恒定，角速度、周期和频率都是恒定不变的，向心加速度和向心力的大小也都是恒定不变的。

2. 性质：是速度大小不变而速度方向时刻在变的变速曲线运动，并且是加速度大小不变、方向时刻变化的变加速曲线运动。

3. 加速度和向心力：由于匀速圆周运动仅是速度方向变化而速度大小不变，故仅存在向心加速度，因此向心力就是做匀速圆周运动的物体所受外力的合力。

4. 质点做匀速圆周运动的条件：合外力大小不变，方向始终与速度方向垂直且指向圆心。

三、变速圆周运动（非匀速圆周运动）变速圆周运动的物体，不仅线速度大小、方向时刻在改变，而且加速度的大小、方向也时刻在改变，是变加速曲线运动（注：匀速圆周运动也是变加速运动）。

2018版高中物理第5章磁场第2节用磁感线描述磁场学案鲁科版选修3-1

第2节用磁感线描述磁场指的方向，就是该点的磁场方向．3．在磁感线上任意一点的切线方向跟该点的磁场方向相同；磁感线是闭合曲线，磁感线分布越密的地方，磁场越强，磁感线分布越疏的地方，磁场越弱．在磁体外部磁感线上箭头的方向由N极出发回到S极，磁体内部磁感线是从S极到N极．[再判断]1．磁感线从磁体N极出发，到S极终止．(×)2．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的．(×)3．磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．(√)[后思考]磁体内部和磁体外部磁感线的方向是怎样的？【提示】磁体外部磁感线方向从N极指向S极，磁体内部磁感线方向从S极指向N 极．[合作探讨]把条形磁铁置于一块水平玻璃板下方，在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑．铁屑在磁场中被磁化为一个个小磁针，轻轻敲击玻璃板．图521探讨1：细铁屑有规律排列的原因？【提示】磁场对细铁屑有力的作用．探讨2：画磁感线的依据是什么？【提示】依据细铁屑的分布规律．[核心点击]磁感线与电场线的比较1．关于磁感线与电场线的描述，下列说法正确的是( ) A．电场线起止于电荷，磁感线起止于磁极B．电场线一定不闭合，磁感线一定是闭合的C．磁感线是小磁针在磁场力作用下的运动轨迹D．沿磁感线方向磁场逐渐减弱【解析】磁感线没有起点也没有终点，是闭合的曲线；静电场中的电场线不是闭合曲线，始于正电荷(或无穷远)，止于负电荷(或无穷远处)．选项B正确．【答案】 B2．如图中绘出了磁铁的磁感线及其旁边小磁针静止时所指的方向(小磁针黑色端表示N 极)，其中正确的是( )【解析】小磁针静止时N极所指的方向与磁场方向相同，故选项A正确．磁体外部磁场方向应从N极指向S极，故选项B、C、D错误．【答案】 A3．(多选)磁场中某区域的磁感线如图522所示，则( )【导学号：34022029】图522A．a点磁场比b点的强B．a点的磁场比b点的弱C．a处没有磁感线，但该处仍有磁场D．a处没有磁感线，所以不存在磁场【解析】由图中可知b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，故A错，B对，磁感线是用来描述磁场的，而又不可能在存在磁场的区域内全部画磁感线，那样将会与不画磁感线产生相同的效果，故D错，C对．【答案】BC磁感线特点(1)磁感线是为了形象地描述磁场而假想的曲线；(2)磁感线的疏密程度表示磁场的强弱；(3)磁感线上某点的切线方向规定为该处磁场的方向；(4)磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线．[先填空]1．直线电流的磁场(1)磁感线是围绕电流的一圈圈的同心圆．磁感线分布安培定则图523(2)安培定则：用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向．2．环形电流的磁场安培定则：右手弯曲的四指表示环形电流的方向，则伸直的拇指所指的方向是环形导线中心轴线处的磁感线方向(如图524所示)．图5243．通电螺线管的磁场安培定则：用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向与电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，也就是说拇指指向通电螺线管的北极(如图525所示)．图525[再判断]1．通电螺线管的磁场分布类似于条形磁铁．(√)2．伸直的大姆指所指的方向是电流的方向．(×)3．如图双线绕成的螺线管，螺线管内部无磁场．(√)[后思考]通电直导线与通电螺线管应用右手螺旋定则来判定磁感线的方向，那么在这两种情况下，大拇指与四指所代表的指向意义相同吗？【提示】不相同．在判定通电直导线磁感线的方向时，大拇指指向电流的方向，四指的指向代表磁感线的方向．在判定通电螺线管磁感线时，四指指向电流的环绕方向，大拇指指向代表螺线管内部磁感线的方向．[合作探讨]如图526所示是电路没接通时两个小磁针的指向．图526探讨1：接通后，两个小磁针的N极指向一致吗？【提示】不一致．探讨2：同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引的规律在螺线管内部适用吗？【提示】不适用．[核心点击]1．常见的三种电流磁感线分布2.说明图中的“×”号表示磁场方向垂直纸面向里，“·”号表示磁场方向垂直纸面向外．4．如图527所示为磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈，当在线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时( )图527A．小磁针N极向里转B．小磁针N极向外转C．小磁针在纸面内向左摆动D．小磁针在纸面内向右摆动【解析】由于线圈中电流沿顺时针方向，根据安培定则可以确定，线圈内部轴线上磁感线方向垂直于纸面向里．而小磁针N极受力方向和磁感线方向相同，故小磁针N极向里转．【答案】 A5.(多选)如图528所示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的S极向纸内偏转．则这束带电粒子可能是( )图528A．向右飞行的正离子束B．向左飞行的正离子束C．向右飞行的负离子束D．向左飞行的负离子束【解析】小磁针N极的指向即是磁针所在处的磁场方向．题中磁针S极向纸内偏转，说明离子束下方的磁场方向由纸内指向纸外．由安培定则可判定由离子束的定向运动所产生的电流方向由右向左，故若为正离子，则应是自右向左运动，若为负离子，则应是自左向右运动．【答案】BC6．如图529所示，直流电源跟一个线圈连接成闭合回路，线圈的上方和右侧各有一个可以自由转动的小磁针，由图得出的结论正确的是( )【导学号：34022030】图529A．小磁针的c端为N极，电源的a端为正极B．小磁针的c端为N极，电源的a端为负极C．小磁针的d端为N极，电源的a端为正极D．小磁针的d端为N极，电源的a端为负极【解析】根据小磁针的N极方向可以确定通电线圈外部上方磁场的方向，然后应用安培定则确定线圈中的电流方向，从而判断电源的a端为负极，同时判断d为N极．正确答案是D.【答案】 D判断磁场方向的四种方法1．根据磁感线分布情况判断，磁感线上某点的切线方向即为该点的磁场方向．2．根据小磁针静止时的指向判断，小磁针静止时N极的指向即为该点的磁场方向．3．根据安培定则判断电流的磁场方向，若磁场是由电流产生的，则可以根据安培定则进行判断．4．根据磁体的磁极判断，在磁体外部的磁场方向由N极指向S极，在磁体内部的磁场方向由S极指向N极．。

2018版高考物理(新课标)一轮复习教师用书：第八章磁场第1讲磁场的描述磁场对电流的作用含答案

第八章磁场【研透全国卷】从近几年高考试题来看，高考对本章内容的考查，重点考查安培力、洛伦兹力以及带电粒子在磁场（或复合场)中的运动问题.对安培力、洛伦兹力的考查多以选择题的形式出现;对带电粒子的运动问题多以综合计算题的形式出现，一般综合考查受力分析、动力学关系、功能关系、圆周运动、平抛运动等知识，难度较大，分值较高.预测在2018年高考中仍将以带电粒子在有界磁场、组合场、复合场中运动的综合分析为重点，出现大型综合题的几率较大.磁场中的运动洛伦兹力、洛伦兹力的方向Ⅰ计算三、带电粒子在组合场、叠加场中的运动洛伦兹力的公式Ⅱ选择、计算带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ质谱仪和回旋加速器Ⅰ第1讲磁场的描述磁场对电流的作用知识点一磁场磁感应强度磁感线1。

磁场（1）基本特性:磁场对处于其中的磁体、电流和有力的作用。

（2）方向：小磁针的N极所受磁场力的方向，或自由小磁针静止时的指向。

2.磁感应强度(1）定义式：B＝(通电导线垂直于磁场)。

（2)方向：小磁针静止时的指向.（3)磁感应强度是反映磁场性质的物理量，由磁场本身决定,是用法定义的.3。

磁感线(1）引入：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上每一点的方向跟这点的磁感应强度方向一致。

(2)特点:磁感线的特点与电场线的特点类似，主要区别在于磁感线是的曲线.(3）条形磁铁和蹄形磁铁的磁场（如图所示）答案:1。

（1)运动电荷(2）N极2。

(1)错误!（2)N极（3)比值3。

(1)切线（2）闭合知识点二电流的磁场右手螺旋定则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、非匀与磁环形电流的两强,且距导线越远处磁场铁的磁场相似,管内为磁场且磁场，管外为磁场侧是N极和S极，且离圆环中心越远,磁场安培定则立体图横截面图知识点三安培力的大小和方向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（1)用左手定则判定:伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向的方向,这时所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。

[K12学习]2018版高三物理一轮复习专题9 磁场(含2015年高考真题)

专题9 磁场1.（15江苏卷）如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长NM相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是答案：A解析：因为在磁场中受安培力的导体的有效长度(A)最大，所以选A.2．（15海南卷）如图，a是竖直平面P上的一点，P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a 点.在电子经过a点的瞬间.条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向（）A．向上 B.向下 C.向左 D.向右答案：A解析：条形磁铁的磁感线方向在a点为垂直P向外，粒子在条形磁铁的磁场中向右运动，所以根据左手定则可得电子受到的洛伦兹力方向向上，A正确.3.（15重庆卷）题1图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子的经迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里.以下判断可能正确的是A.a、b为β粒子的经迹B. a、b为γ粒子的经迹C. c、d为α粒子的经迹D. c、d 为β粒子的经迹答案：D解析：γ射线是不带电的光子流，在磁场中不偏转，故选项B错误.α粒子为氦核带正电，由左手定则知受到向上的洛伦兹力向上偏转，故选项A、C错误；β粒子是带负电的电子流，应向下偏转，选项D正确.4.（15重庆卷）音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机.题7图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为L ，匝数为n ，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B ，区域外的磁场忽略不计.线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等.某时刻线圈中电流从P 流向Ｑ，大小为I ．（１）求此时线圈所受安培力的大小和方向.（２）若此时线圈水平向右运动的速度大小为v ，求安培力的功率．解析：（1）线圈的右边受到磁场的安培力，共有n 条边，故F=nBIL,由左手定则，电流向外，磁场向下，安培力水平向右（2）安培力的瞬时功率为P=Fv=nBILv5.（15重庆卷）题9图为某种离子加速器的设计方案.两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场.其中MN 和M N ''是间距为h 的两平行极板，其上分别有正对的两个小孔O 和O '，O N =ON=d ''，P 为靶点，O P=kd '（k 为大于1的整数）.极板间存在方向向上的匀强电场，两极板间电压为U .质量为m 、带电量为q 的正离子从O 点由静止开始加速，经O '进入磁场区域.当离子打到极板上O N ''区域（含N '点）或外壳上时将会被吸收.两虚线之间的区域无电场和磁场存在，离子可匀速穿过.忽略相对论效应和离子所受的重力.求：（1）离子经过电场仅加速一次后能打到P 点所需的磁感应强度大小；（2）能使离子打到P 点的磁感应强度的所有可能值；（3）打到P 点的能量最大的离子在磁场中运动的时间和在电场中运动的时间.解析：（1）离子经电场加速，由动能定理：212qU mv =，可得v =磁场中做匀速圆周运动，2v qvB m r=刚好打在P 点，轨迹为半圆，由几何关系可知2kd r =联立解得B =（2）若磁感应强度较大，设离子经过一次加速后若速度较小，圆周运动半径较小，不能直接打在P 点，而做圆周运动到达N '右端，再匀速直线到下端磁场，将重新回到O 点重新加速，直到打在P 点.设共加速了n 次，有：212n nqU mv =2nn nv qv B m r =且2n kd r =解得：B =，要求离子第一次加速后不能打在板上，有12d r >，且2112qU mv =，2111v qv B m r =解得：2n k <故加速次数n 为正整数最大取21n k =-即B =2(1,2,3,,1)n k =-（3）加速次数最多的离子速度最大，取21n k =-，离子在磁场中做n-1个完整的匀速圆周运动和半个圆周打到P 点. 由匀速圆周运动22r mT v qBππ==2=(1)2T t n T -+=磁电场中一共加速n 次，可等效成连续的匀加速直线运动.由运动学公式221(1)2k h at -=电qUa mh=可得：=t 电6.（15新课标2卷）指南针是我国古代四大发明之一.关于指南针，下列说明正确的是 A. 指南针可以仅具有一个磁极B. 指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转答案：BC解析：指南针不可以仅具有一个磁极，故A 错误；指南针能够指向南北，说明地球具有磁场，故B 正确；当附近的铁块磁化时，指南针的指向会受到附近铁块的干扰，故C 正确；根据安培定则，在指南针正上方附近沿指针方向放置一根导线，导线通电时会产生磁场，指南针会偏转与导线垂直，故D 错误.7.（15新课标2卷）有两个匀强磁场区域I 和 II ，I 中的磁感应强度是II 中的k 倍，两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动.与I 中运动的电子相比，II 中的电子 A. 运动轨迹的半径是I 中的k 倍 B. 加速度的大小是I 中的k 倍 C. 做圆周运动的周期是I 中的k 倍 D. 做圆周运动的角速度是I 中的k 倍答案：AC解析：电子在磁场中做匀速圆周运动时，向心力由洛伦兹力提供：r mv qvB 2=，解得：qBmvr =，因为I 中的磁感应强度是II 中的k 倍，所以，II 中的电子运动轨迹的半径是I 中的k 倍，故A 正确；加速度mqvBa =，加速度大小是I 中的1/k 倍，故B 错误；由周期公式：qBmT π2=，得II 中的电子做圆周运动的周期是I 中的k 倍，故C 正确；角速度mqBT ==πω2，II 中的电子做圆周运动的角速度是I 中的1/k 倍，D 错误 8.（15新课标1卷）两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行.一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子（不计重力），从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的A ．轨道半径减小，角速度增大B ．轨道半径减小，角速度减小C ．轨道半径增大，角速度增大D ．轨道半径增大，角速度减小答案：D解析：由于磁场方向与速度方向垂直，粒子只受到洛伦兹力作用，即2v qvB m R=，轨道半径mvR qB=，洛伦兹力不做功，从较强到较弱磁场区域后，速度大小不变，但磁感应强度变小，轨道半径变大，根据角速度vRω=可判断角速度变小，选项D 正确. 9.（15广东卷）在同一匀强磁场中，α粒子（He 42）和质子（H 21）做匀速圆周运动，若它们的动量大小相等，则α粒子和质子A ．运动半径之比是2∶1B ．运动周期之比是2∶1C ．运动速度大小之比是4∶1D ．受到的洛伦兹力之比是2∶1 答案：B解析：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，根据洛伦兹力大小计算公式和向心力公式有：qvB ＝r v m 2，解得其运动半径为：r ＝qBmv ，由题意可知，m αv α＝m H v H ，所以有：H αr r ＝αH q q ＝21，H αv v ＝αH m m ＝41，H αf f 洛洛＝αH H αm mq q ⋅＝21故选项A 、C 、D 错误；根据匀速圆周运动参量间关系有：T ＝v r π2，解得：T ＝qB m π2，所以有：H αT T ＝αH H αq qm m ⋅＝12，故选项B 正确.。

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磁场【本讲教育信息】一. 教学内容：磁场［本章的知识点］（一）描述磁场的基本概念1. 磁场具有物质性、方向性，最基本的性质是对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。

磁现象的电本质是由于电荷的运动。

2. 磁感应强度是从力的角度描述磁场性质的物理量，是矢量。

⑴定义式：ILFB =⑵B 的方向与磁场的方向一致，即小磁针N 极所受磁场力的方向。

⑶若有数个磁场互相叠加，则合磁场中某点的B 应根据矢量合成法则来确定。

3. 磁感线是用来形象描述磁场强弱和方向的一些假想曲线。

几种典型磁场的磁感线分布具有立体性和对称性的特点。

匀强磁场中的磁感线是平行等距的直线。

4. 磁通量表示穿过磁场中某一面积的磁感线条数。

在匀强磁场中，垂直穿过面积S 的磁通量为BS =Φ。

（二）磁场对电流的作用1. 磁场对电流的作用力也叫安培力，大小为BIl F =。

在应用时要注意： ⑴B 与l 垂直； ⑵l 是有效长度；⑶B 并非一定为匀强磁场，但它应该是l 所在处的磁感应强度。

2. 安培力的方向由左手定则判定，安培力垂直于电流方向和磁场方向决定的平面，B 和I 可以有任意的夹角。

3. 安培力做功的实质：起传递能量的作用，将电源的能量传递给通电导线，而磁场本身并不提供能量，这个特点与静摩擦力做功相似。

（三）磁场对运动电荷的作用 1. 洛仑兹力大小：当电荷的运动速度B v ⊥时，qvB F =；当电荷的运动速度v ∥B 时，F ＝0。

方向：由左手定则判定。

当运动电荷为负电荷时，相当于正电荷反向运动，仍可用安培力方向的判断方法进行判断。

特点：洛仑兹力对运动电荷不做功。

2. 带电粒子在匀强磁场中的运动物理情景：带电粒子以速度垂直射入匀强磁场。

受力情况：只受洛仑兹力作用（带电粒子重力忽略不计）。

运动情况：带电粒子在与B 垂直的平面内做匀速圆周运动。

洛仑兹力F 提供向心力。

圆周运动的半径qB mv R =，运动周期qB mv R T ππ22==。

（四）带电粒子在复合场中的运动1. 复合场是指电场、磁场和重力场并存的场。

2. 复合场中各种场的特点：⑴电场力和重力做功与路径无关。

⑵磁场对运动电荷不做功。

3. 处理复合场中运动的三个软科学观点：⑴动力学观点：包括牛顿三大定律和运动学规律。

⑵动量观点：动量定理和动量守恒定律。

⑶能量观点：包括动能定理和能量守恒定律。

对于单个物体的讨论，宜用两大定理。

涉及时间优先考虑动量定理；涉及位移优先考虑动能定理。

对于多个物体组成的系统的讨论，则优先考虑两大定律，涉及到加速度的力学问题必定用牛顿第二定律，必要时还要用运动学公式。

［本章的疑难点辨析］【典型例题】（一）磁通量的大小比较与磁通量的变化例题1. 如图所示，a、b为两同心圆线圈，且线圈平面均垂直于条形磁铁，a的半径大于b，两线圈中的磁通量较大的是线圈___________。

解析：b 部分学生由于对所有磁感线均通过磁铁内部形成闭合曲线理解不深，容易出错。

例题2. 磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右，一面积为S的线圈abcd如图所示放置，平面abcd与竖直面成θ角。

将abcd绕ad轴转180º角，则穿过线圈的磁通量的变化量为（ C ）A. 0B. 2BSC. 2BSc osθD. 2BSs inθ解析：部分学生由于不理解关于穿过一个面的磁通量正负的规定而出现错误。

（二）等效分析法在空间问题中的应用例题3. 一个可自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个圆线圈的圆心重合，当两线圈都通过如图所示的电流时，则从左向右看，线圈L1将（ C ）A. 不动B. 顺时针转动C. 逆时针转动D. 向纸外平动解析：本题可把L 1、L 2等效成两个条形磁铁，利用同名磁极相斥，异名磁极相吸，即可判断出L 1将逆时针转动。

（三）安培力作用下的平衡问题例题4. 一劲度系数为k 的轻质弹簧，下端挂有一匝数为n 的矩形线框abcd ，bc 边长为l 。

线框的下半部处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向与线框平面垂直，在图中垂直于纸面向里。

线框中通以电流I ，方向如图所示。

开始时线框处于平衡状态。

令磁场反向，磁感应强度的大小仍为B ，线框达到新的平衡。

在此过程中线框位移的大小x ＝__________，方向_____________。

解析：knIBl2，向下。

本题为静力学与安培力综合，把安培力看成静力学中按性质来命名的一个力进行受力分析，是本题解答的基本思路。

例题5. 如图所示，两平行光滑导轨相距为20cm ，金属棒MN 质量为10g ，电阻R ＝8Ω，匀强磁场的磁感应强度B 的方向竖直向下，大小为0.8T ，电源电动势为10V ，内阻为1Ω。

当开关S 闭合时，MN 处于平衡状态时变阻器R 1多大？（已知θ＝45º）解析：R 1＝7Ω。

本题考查的知识点有三个：安培力的大小和方向、闭合电路欧姆定律、物体受力平衡。

关键在于画出通电导线受力的平面图。

（四）洛仑兹力作用下的匀速圆周运动（有界磁场）例题6. 如图所示，一束电子（电量为e ）以速度v 垂直射入磁感应强度为B ，宽度为d 的匀强磁场中，穿过磁场后速度方向与电子原来入射方向的夹角为30º，则电子的质量是_________，穿过磁场的时间___________。

解析：v3d;v edB 2π。

求解本题的关键是找出圆心位置，确定半径。

（五）洛仑兹力作用下的多解问题例题7. 如图所示，在某装置中有一匀强磁场，磁感应强度为B ，方向垂直于Oxy 所在的纸面向外。

某时刻在x ＝l 0，y ＝0处，一质子沿y 轴的负方向进入磁场；同一时刻，在x ＝－l 0，y ＝0处，一个α粒子进入磁场，速度方向与磁场垂直。

不考虑质子与α粒子的相互作用。

设质子的质量为m 、电量为e 。

⑴如果质子经过坐标原点O ，它的速度为多大？⑵如果粒子与质子在坐标原点相遇，粒子的速度应为何值？方向如何？解析：⑴m eBl v p 20=；⑵meBl v 420=α，方向有两个，与＋x 方向间夹角分别为41πθ=、432πθ=出现多解问题的因素是：⑴带电性质的不明确；⑵磁场方向的不明确；⑶临界状态的不唯一；⑷运动的重复性。

（六）复合场中的带电粒子的运动⑴不考虑带电粒子重力的情况：例题8. 如图所示，在x 轴上方有垂直于xy 平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B ；在x 轴下方有沿y 轴负方向的匀强电场，场强为E 。

一质量为m 、电量为－q 的粒子从坐标原点O 沿着y 轴正方向射出，射出之后，第三次到达x 轴时，它与点O 的距离为L ，求此粒子射出时的速度v 和运动的总路程s （重力不计）。

解析：m qBL v 4=；mELqB L s 162122+=π。

求解本题的关键在于从分析带电粒子受力情况、运动情况入手，判断、描绘出带电粒子的运动图景。

⑵考虑带电粒子重力时的直线运动：例9. 空间存在水平方向互相正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度E ＝103N/C ，磁感应强度B ＝1T ，方向如图所示。

有一个质量m ＝2.0×10－6kg 、带正电荷q ＝2.0×10－6C 的微粒在空间作直线运动，试求其速度的大小和方向（g 取10m/s 2）解析：v ＝20m/s ，与电场方向成60º角斜向上作匀速直线运动。

⑶考虑带电粒子重力时的圆周运动：例题10. 如图所示，在真空中同时存在着相互正交的匀强电场和匀强磁场，且电场方向竖直向下，有甲、乙两个带电微粒，甲带负电，电量为q 1，恰好静止于A 点；乙也带负电，电量为q 2，正在过A 点的竖直平面内做半径为r 的匀速圆周运动；运动中乙与甲发生碰撞并粘在一起，试分析它们以后的运动。

解析：匀速圆周运动，轨道半径为r q q q r 211'+=（七）几种近代物理实验装置速度选择器：如图所示，在正交的电场和磁场中，由qE ＝qvB 得BEv =，即经过速度选择器后的粒子，其质量、电量、电性可能会有不同，但运动速度相同，即均做匀速直线运动。

速度选择器常作为仪器的一个单元。

质谱仪：经速度选择器的各种带电粒子，射入偏转磁场B ’，不同电性、不同荷质比的粒子就会沉积在不同的地方。

例题11. 如图所示是质谱仪工作原理图。

质谱仪由离子源O 、加速电场U 、速度选择器E 和B 1、偏转磁场B 2和核乳胶片组成。

试问：⑴怎样测定同位素荷质比？⑵怎样用质谱仪确定同位素种数和含量？解析：⑴dB B Em q 212； ⑵由于不同荷质比的同位素离子打在乳胶片上的位置不同，即d 不同，根据胶片上谱线的条数就可确定同位素的种数，根据谱线的强弱可判断出同位素含量的多少。

例题12. 如图所示，有a 、b 、c 、d 四个离子，它们带等量同种电荷，质量不等，其质量关系为m a ＝m b ＜m c ＝m d ，以不等的速率v a ＜v b ＝v c ＜v d 进入速度选拔器后，有两种离子从速度选拔器中射出，进入B 2磁场，由此可判定（ A ）A. 射向P 1的是a 离子B. 射向P 2的是b 离子C. 射向A 1的是c 离子D. 射向A 2的是d 离子磁流体发电机：如图所示，等离子体射入匀强磁场中，受洛仑兹力作用而发生偏转，使两极板带正、负电，两极电压稳定时，U ＝Bdv 0例题13. 如图所示是等离子体发电机示意图。

磁感应强度B ＝0.5T ，两极间的距离为d ＝20cm ，要使输出电压为220V ，则等离子体的速度为________，a 是电源的_______极。

解析：2200m/s ；正。

【配套K12】[学习]2018高考物理第一轮复习 专题 磁场学案 鲁科版

2018高考物理第一轮复习 专题 牛顿运动定律的应用学案 鲁科版