在線高二物理

在線高二物理，平時(shí)在學(xué)校也要認(rèn)真學(xué)習(xí)，補(bǔ)課只是輔助作用。

最新高二必修物理磁場及其對電流的作用知識(shí)點(diǎn)

聰明出于勤奮，天才在于積累。我們要振作精神，下苦功學(xué)習(xí)。

【高考目標(biāo)導(dǎo)航】

考綱點(diǎn)擊熱點(diǎn)提示

磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線

通電電流導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向

安培力、安培力的方向

勻場磁場中的安培力

洛倫茲力、洛倫茲力方向

洛倫茲力公式

帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)

質(zhì)譜儀和回旋加速器

說明：(1)安培力的計(jì)算只限于電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直的情形

(2)洛倫茲力的計(jì)算只限于速度與磁場方向垂直的情形1.考查磁場的基本概念，如磁感線、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量等，一般以選擇題的形式出現(xiàn)

2.結(jié)合左手定則分析解決通電導(dǎo)體在磁場中的平衡，運(yùn)動(dòng)類問題，以非選擇題的形式考查居多

3.帶電粒子在勻場磁場中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，確定其圓心、半徑、運(yùn)動(dòng)軌跡等

4.帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題，以及分析解決電磁式電表、電流天平、粒子速度選擇器、磁流體發(fā)電機(jī)、質(zhì)譜儀、回旋加速器、霍爾效應(yīng)、電磁流量計(jì)等磁場知識(shí)在生活和科技方面的應(yīng)用問題，幾乎是每年高考考查的重點(diǎn)，常以計(jì)算題的形式出現(xiàn)。

【考綱知識(shí)梳理】

磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度

磁場：

(1)基本特性：對放入磁場中的(磁極、電流、運(yùn)動(dòng)的電荷)有力的作用，它們的相互作用通過磁場發(fā)生。

(2)方向：磁場中任一點(diǎn)小磁針北極(N極)的受力方向(小磁針靜止時(shí)N的指向)為該處的磁場方向。

2、磁感應(yīng)強(qiáng)度：

(1)表示磁場強(qiáng)弱的物理量

(2)大小：B=F/IL

(3)方向：;是小磁針靜止時(shí)N極的指向

3、 磁通量

(1)概念：磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直磁場方向的面積S的乘積叫穿過這個(gè)面積的磁通量，φ=BxS

(2)單位：1wb=1T?m2

4、安培分子環(huán)型電流假說：分子、原子等物質(zhì)的微粒內(nèi)部存在一種環(huán)形電流，叫分子電流。這種環(huán)形電流使得每個(gè)物質(zhì)微粒成為一個(gè)很小的磁體。這就是安培分子電流假說。

二、磁感線及幾種常見的磁場分布

1、磁感線：磁場中人為地畫出一系列曲線，曲線的切線方向表示該位置的磁場方向，曲線的疏密能定性地表示磁場的強(qiáng)弱，這一系列曲線稱為磁感線。

2、幾種常見的磁場分布

(1)

(2)地磁場

三、安培力的大小和方向

1、安培力的大小：

(1)在勻強(qiáng)磁場中，在通電直導(dǎo)線與磁場方向垂直的情況下,電流所受的安培力F安等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I和導(dǎo)線長度 L三者的乘積. F安=BIL 通電導(dǎo)線方向與磁場方向成θ;角時(shí),F安=BILsinθ;

(2)當(dāng)I⊥B時(shí)(θ;=90°),Fmax=BIL;

(3)當(dāng)I∥B時(shí)(θ;= 0°),Fmin= 0 ;

2、安培力的方向

(1)左手定則：

伸開左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向電流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向.

(2)安培力方向的特點(diǎn)：

總是垂直于B和I所決定的平面，即F安⊥B且F安⊥I(但B、L不一定垂直)。

①已知B和I的方向，可用左手定則唯一確定F安的方向;

②已知B 和F安的方向，當(dāng)導(dǎo)線的位置確定時(shí)，可唯一確定I的方向;

③已知I和F安的方向，不能唯一確定B的方向;

四、磁電式電流表工作原理

由于這種磁場的方向總是沿著徑向均勻地分布的，在距軸線等距離處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小總是相等的，這樣不管線圈轉(zhuǎn)到什么位置，線圈平面總是跟它所在位置的磁感線平行，I與指針偏角θ;成正比，I 越大指針偏角越大，因而電流表可以量出電流I的大小，且刻度是均勻的，當(dāng)線圈中的電流方向改變時(shí)，安培力的方向隨著改變，指針偏轉(zhuǎn)方向也隨著改變，又可知道被測電流的方向。

【要點(diǎn)名師透析】

一、對磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解

1.磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映磁場性質(zhì)的物理量，是用比值法定義的.

2.勻強(qiáng)磁場：磁感應(yīng)強(qiáng)度處處相同，磁感線是一組平行且等間距的直線.

【例1】關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說法正確的是( )

A.一小段通電導(dǎo)線放在B為零的位置，那么它受到的磁場力也一定為零

B.通電導(dǎo)線所受的磁場力為零，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度也一定為零

C.放置在磁場中1 m長的通電導(dǎo)線，通過1 A的電流，受到的磁場力為1 N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度就是 1 T

D.磁場中某處的B的方向跟電流在該處受到的磁場力F的方向相同

【答案】選A.

【詳解】根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，A選項(xiàng)對.B選項(xiàng)通電導(dǎo)線(電流I)與磁場方向平行時(shí)，磁場力為零，磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，B選項(xiàng)錯(cuò). C選項(xiàng)只有通電導(dǎo)線(電流I)與磁場方向垂直時(shí)，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小才為1 T，C選項(xiàng)錯(cuò). D選項(xiàng)B與F方向一定垂直，D選項(xiàng)錯(cuò).

二、通電導(dǎo)體在安培力作用下運(yùn)動(dòng)的判斷

判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢，首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁場分布情況，然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況，進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢的方向.現(xiàn)對五種常用的方法列表如下：

【例2】如圖所示，把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以自由移動(dòng).當(dāng)導(dǎo)線中通有如圖所示方向的電流I時(shí)，試判斷導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況.

【詳解】(1)根據(jù)如圖所示的導(dǎo)線所處的特殊位置判斷其運(yùn)動(dòng)情況.將導(dǎo)線AB從N、S極的中間O分成兩段，由左手定則可得AO段所受安培力的方向垂直于紙面向外，BO段所受安培力的方向垂直于紙面向里，可見從上向下看，導(dǎo)線AB將繞O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).

(2)根據(jù)導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90°時(shí)的特殊位置判斷其上下運(yùn)動(dòng)情況.如圖所示，導(dǎo)線AB此時(shí)所受安培力方向豎直向下，導(dǎo)線將向下運(yùn)動(dòng).

(3)由上述兩個(gè)特殊位置的判斷可知，當(dāng)導(dǎo)線不在上述的特殊位置時(shí)，所受安培力使AB逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)還要向下運(yùn)動(dòng).

三、與安培力有關(guān)的力學(xué)綜合問題

1.安培力的大小

安培力常用公式F=BIL，要求兩兩垂直，應(yīng)用時(shí)要滿足：

(1)B與L垂直;

(2)L是有效長度，即垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的長度;如彎曲導(dǎo)線的有效長度L等于兩端點(diǎn)所連直線的長度(如圖所示)，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端.因?yàn)槿我庑螤畹拈]合線圈，其有效長度為零，所以閉合線圈通電后在勻強(qiáng)磁場中，受到的安培力的矢量和為零.

2.通電導(dǎo)線在磁場中的平衡和加速問題的分析思路

(1)選定研究對象;

(2)變?nèi)S為二維，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖，其中安培力的方向要注意F安 ⊥ B、F安⊥I.

(3)列平衡方程或牛頓第二定律的方程式進(jìn)行求解.

3.安培力做功的特點(diǎn)和實(shí)質(zhì)

(1)安培力做功與路徑有關(guān)，不像重力、電場力做功與路徑無關(guān).

(2)安培力做功的實(shí)質(zhì)：起傳遞能量的作用.

①安培力做正功：是將電源的能量傳遞給通電導(dǎo)線后轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的動(dòng)能或轉(zhuǎn)化為其他形式的能.

②安培力做負(fù)功：是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能后儲(chǔ)存起來或轉(zhuǎn)化為其他形式的能.

【例3】(2011?泉州模擬)(14分)如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.40 m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ;=37°，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50 T，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場.金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢E=4.5 V、內(nèi)阻r=0.50 Ω的直流電源.現(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m=0.040 kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止.導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R0=2.5 Ω，金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，g取10 m/s2.已知sin37°=0.60,cos37°=0.80，求：

(1)通過導(dǎo)體棒的電流;

(2)導(dǎo)體棒受到的安培力大小;

(3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力.

【答案】(1)1.5 A (2)0.30 N (3)0.06 N，方向沿斜面向下

【詳解】(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律 (4分)

(2)導(dǎo)體棒受到的安培力F安=BIL=0.30 N (4分)

(3)將重力正交分解，設(shè)導(dǎo)體棒所受重力沿斜面的分力為F1，則F1=mgsin37°=0.24 N (2分)

所以F1解得Ff=0.06 N，方向沿斜面向下 (2分)

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