2017_2018学年高中物理第2章电流与磁场章末分层突破教师用书教科版选修1_1

第2章 电流与磁场
[自我校对]
①闭合
②F Il
③BS
④左手
⑤垂直
⑥BIl
⑦0
⑧左手
⑨v
⑩磁通量
⑪n ΔΦΔt
⑫Blv
1
(1)磁感线是假想的，用来对磁场进行直观描述的曲线．它并不是客观存在的．
(2)磁感线是封闭曲线．在磁体的外部由N极到S极．在磁体的内部由S极到N极．
(3)磁感线的疏密表示磁场的强弱．某点附近磁感线较密，表示该点的磁场较强，反之较弱．
(4)磁感线的切线方向(曲线上某点的切线方向)表示该点的磁场方向．亦即静止的小磁针的N极在该点所指的方向．任何两条磁感线不会相交．
(5)磁感线不是带电粒子在磁场中的运动轨迹．
2．安培定则
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”的关系，在判定直线电流的磁场方向时，大拇指指“原因”——电流方向，四指指“结果”——磁感线绕向；在判定环形电流磁场方向时，四指指“原因”——电流绕向，大拇指指“结果”——环内沿中心轴线的磁感线方向．
根据图2­1中标出的磁场方向，指出通电导线中电流的方向．
图2­1
【解析】由安培定则可判定：甲图中电流方向由b到a，乙图中电流方向由a到b，
丙图中电流方向由a 到b .
【答案】 见解析
12．磁通量表示穿过某一面积的磁感线条数．对于匀强磁场Φ＝BS ，其中S 是垂直于磁场方向上的面积，若平面不与磁场方向垂直，则要求出它在垂直于磁场方向上的投影面积，不能用上式计算．
3．磁通量是标量，其正负不表示大小，只表示与规定正方向相同或相反．若磁感线沿相反方向通过同一平面，且正向磁感线条数为Φ1，反向磁感线条数为Φ2，则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和)，即Φ＝Φ1－Φ2.
4．磁感应强度越强，穿过某一面积磁感线的条数越多，磁通量就越大；反之就越小．判断磁通量的变化，一般是根据穿过某一面积的磁感线的多少去判断的．
如图2­2所示，一夹角为45°的三角形，以水平向右、大小为1 m/s 的速度进入一个匀强磁场，磁感应强度为B ＝0.1 T ，求4 s 后通过三角形的磁通量．(设三角形足够大)
图2­2
【解析】 计算磁通量时磁感应强度应乘以有磁场通过的有效面积S ＝12
(v ·t )2. 所以Φ＝B ·12(vt )2＝＝0.1×12
×12×42 Wb ＝0.8 Wb.
【答案】 0.8 Wb
1
2．求的是整个回路的感应电动势，整个回路的感应电动势为零时，其回路中某段导体的感应电动势不一定为零
3．由于是整个回路的感应电动势，因此电源部分不容易确定，一般把整个线圈当成电源
4．感应电动势大小决定于穿过回路的磁通量的变化率ΔΦΔt
，而与磁通量Φ，磁通量的
变化量ΔΦ的大小没有必然的联系．
5．磁通量的变化率ΔΦΔt
，是Φ ­t 图像上某点切线的斜率． 6．若ΔΦΔt
恒定，则E 不变．
如图2­3所示，一个50匝的线圈的两端跟R ＝99 Ω的电阻相连接，置于竖直
向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是20 cm 2
，电阻为1 Ω，磁感应强度以100 T/s 的变化率均匀减小．这一过程中通过电阻R 的电流是多少？
图2­3
【解析】 由法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生的感应电动势为
E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB Δt
S ＝50×100×20×10－4 V ＝10 V ，根据闭合电路欧姆定律，感应电流大小为I ＝E
R ＋r ＝1099＋1 A ＝0.1 A. 【答案】 0.1 A
物体只是多受到一个安培力或洛伦兹力，解决问题的程序和思维方法与力学中相同．正确解决问题的前提仍是进行受力分析、运动分析，在此基础上再选用力学知识、规律做出判断，或列出方程求解．
在倾角为30°的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L ，质量为m 的直导体棒，一匀强磁场垂直于斜面向上，如图2­4所示，当导体棒内通有垂直于纸面向里的电流I 时，导体棒恰好静止在斜面上，求磁感应强度大小为多少？
图2­4 【解析】 分析导体棒受力，因导体棒恰好静止在斜面上，所以有：F 安＝G sin θ，即 BIL ＝mg sin θ＝1
2
mg ，
所以B＝mg
2IL
.
【答案】mg 2IL
磁场中的许多题目都是空间问题，所以要选择合适的剖面画出平面受力图，根据研究对象所处的状态列出方程.
1．关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是( )
A．磁感线只能形象地描述各点磁场的方向
B．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的
C．磁感线是磁场中客观存在的线
D．磁感线总是从磁体的北极出发到南极终止
【解析】磁感线既能形象地描述各点磁场的方向，又能用其疏密程度表示磁场的强弱，A错；磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，B对；磁感线不是磁场中客观存在的线，是为了研究磁场方便而人为引入的，C错；磁感线在磁体的外部从磁体的北极指向南极，在磁体的内部从磁体的南极指向北极，D错．
【答案】 B
2.(多选)一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方，并与磁针指向平行，能使磁针的S 极转向纸内，如图2­5所示，那么这束带电粒子可能是( )
图2­5
A．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】若S极向里偏转，则相当于小磁针上方有自右向左的电流，所以有向左飞行的正离子束或向右飞行的负离子束，因为负离子向右运动，就等效于正离子向左运动．【答案】BC
3.如图2­6所示，把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以在空间自由运动，当导线通以图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)( )
【导学号：18792027】
图2­6
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】电流元受力分析法：把直线电流等效为OA、OB两段电流元，如图甲所示，根据左手定则可知两段电流元所受安培力方向相反(OA电流元受力指向纸面外，OB电流元受力指向纸面里)．可见，从上往下看时，导线将逆时针转动．
特殊位置分析法：取导线逆时针转过90°后的特殊位置来分析，如图乙所示，根据左手定则判断出其受安培力方向向下，故导线在逆时针转动的同时，向下运动，所以正确答案为C.
【答案】 C
4.如图2­7所示，a为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物块，a、b叠放在粗糙的水平地面上，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场．现用恒力F拉b物块，使a、b一起无相对滑动地向左加速运动，那么，在加速运动阶段，a、b间的摩擦力的方向及大小变化情况为( )
【导学号：18792028】
图2­7
A．向左，增大
B．向左，减小
C．向左，不变
D．先向左后向右，先减小后增加
【解析】 随着速度的增加，a 受到向下的洛伦兹力不断加大，整体对地面的压力也就不断变大，使得滑动摩擦力不断变大，从而加速度减小．而a 的加速度是由b 对a 的静摩擦力提供，由加速度的方向与合外力方向相同可知，b 对a 的静摩擦力向左，由于整体的加速度在减小，故a 的加速度也在减小，从而合外力减小，即静摩擦力减小．
【答案】 B
5．一面积为S ＝4×10－2m 2、匝数n ＝100的线圈放在匀强磁场中，磁感线垂直于线圈平
面，磁感应强度随时间的变化率为ΔB Δt
＝2 T/s.穿过线圈的磁通量的变化率是多少？线圈中产生的感应电动势是多少？
【解析】 穿过线圈的磁通量的变化率
ΔΦΔt ＝ΔB Δt
·S ＝2×4×10－2Wb/s ＝8×10－2Wb/s ， 由法拉第电磁感应定律得E ＝n ΔΦΔt
＝100×8×10－2V ＝8 V. 【答案】 8×10－2Wb/s 8 V。