高考物理磁场及磁场对电流的作用考点总结(编辑修改稿)

高考物理磁场及磁场对电流的作用考点总结(编辑修改稿)内容摘要：

根质 量 m＝ kg的金属棒 ab，它与框架的动摩擦因数 μ＝ ，整个装置放在磁感应强度 B＝ T、垂直框架向上的匀强磁场中．当调节滑动变阻器 R的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上。 (框架与棒的电阻不计， g取 10 m/s2) 图 8－ 1－ 9所 [思路点拨 ] 解答本题应抓住以下关键点： (1)画出截面图． (2)受力分析．结合静摩擦力的大小和方向特点，确定安培力的临界值． (3)由电路知识及安培力公式求出 R. [解题样板 ] (1)当变阻器 R取值较小 时， I较大，安培力 F较大，会使金属 棒产生沿框架上滑的趋势，因此， 框架对棒的摩擦力沿框架向下，如图 8－ 1－ 10所示． 金属棒刚好不上滑时满足平衡条件 图 8－ 1－ 10 B L－ μmgcosθ－ mgsinθ＝ 0， ┄┄┄┄┄┄┄ (4分 ) 得 R1＝ ＝ Ω.┄┄┄┄┄┄┄┄┄ (2分 ) (2)当变阻器 R取值较大时， I较小，安培力 F较小，在金属棒重力分力 mgsinθ的作用 下，使棒有沿框架下滑的趋势，框架对 棒的摩擦力沿框架向上，如图 8－ 1－ 11所示． 金属棒刚好不下滑时满足平衡条件 图 8－ 1－ 11 B L＋ μmgcosθ－ mgsinθ＝ 0， ┄┄┄┄┄┄┄ (4分 ) 得 R2＝ ＝ Ω┄┄┄┄┄┄┄┄┄ (2分 ) 所以 R的取值范围应为 Ω≤R≤ Ω.┄┄┄┄┄ (2分 ) [答案 ] Ω≤R≤ Ω 有关安培力的平衡问题往往涉及到三维立体空间问题，处理问题时，画出截面受力图，变三维为二维便可变难为易，迅速求解． 1．关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是 ( ) A．磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，它每 一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致 B．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场 一样，也是一种客观存在的特殊物质 C．磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止 D．磁感线就是细铁屑连成的曲线 解析： 磁感线是为了描述磁场而假想的线，是闭合曲线，故 C、 D错误．磁感线的疏密反映磁场的强弱，曲线上某点的切线方向为该点磁场的方向，故 A正确．磁场是在磁体和电流周围客观存在的物质，故 B项正确． 答案： AB 2． 19世纪 20年代，以塞贝克 (数学家 )为代表的科学家已认识 到温度差会引起电流，安培考虑到地球自转造成了太阳照 射后正面与背面的温度差从而提出如下假设：地球磁场是 由绕地球的环形电流引起的．该假设中的电流方向是 ( ) A．由西向东垂直磁子午线 B．由东向西垂直磁子午线 C．由南向北沿磁子午线 D．由赤道向两极沿磁子午线 解析： 如图所示，考虑地球的自转方向， 利用安培定则，可以判断地磁场是由东 向西的环形电流产生的，故 B正确， 其余选项错误． 答案： B 3． (2020海南高考 )一根容易形变的弹性导线，两端固定． 导线中通有电流，方向如图 8－ 1－ 12中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是 ( ) 图 8－ 1－ 12 解析： 用左手定则可判断出 A中导线所受安培力为零， B中导线所受安培力垂直于纸面向里， C、 D中所受安培力向右，导线受力 以后的弯曲方向应与受力方向一致，故 D正确． 答案： D 4．如图 8－ 1－ 13所示，在条形磁铁 S极附近悬挂一个圆形 线圈，线圈平面与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中通以如图所示方向的电流时，线圈将 ( ) A．向磁铁平移 B．远离磁铁平移 C．边转动边向左摆动 D．边转动边向右摆动 图 8－ 1－ 13 解析： 线圈所处位置的磁场方向如 图所示，由左手定则可判断线圈左 半部分向纸外转动，右半部分向纸 里转动，通电圆环可看成小磁针，转动后其左边为 N极，所以线圈与磁铁相互吸引向左摆动，故选 C. 答案： C 5．如图 8－ 1－ 14所示，通电直导线 ab质量为 m，水平地放 置在倾角为 θ的光滑导轨上，导轨宽度为 L，通以图示方向的电流，电流为 I，要求导线 ab静止在斜面上． (1)若磁场的方向竖直向上，则磁感应强度为多大。 (2)若要求磁感应强度最小，则磁感应强度大小和方向应如何。 图 8－ 1－ 14 解析： (1)若磁场方向竖直向上，从 a向 b观察，导线受力情况如图甲所示． 由平衡条件得 在水平方向上： F－ FNsinθ＝ 0 在竖直方向上： mg－ FNcosθ＝ 0 其中 F＝ BIL，联立可解得： B＝ (2)若要求磁感应强度最小，则一方面应使磁场 方向与通电导线垂直，另一方面应调整磁场方 向使与重力、支持力合力相平衡的安培力最小． 如图乙所示．由力的矢量三角形讨论可知， 当安培力方向与支持力垂直时，安培力最小， 对应磁感应强度最小，设其值为 Bmin，则： BminIL＝ mgsinθ， Bmin＝ 根据左手定则知，该磁场方向垂直于斜面向上． 答案： (1) (2) ，方向垂直于斜面向上 一、洛伦兹力 1．定义： 磁场对 的作用力． 2． 洛伦兹力的方向 左手定则：伸开左手，使大拇指与其余 垂直，并且都与同一平面内，让磁感线从掌心 进入 ，并使四指指向为正电荷运动的方向，这时， 所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向． 运动电荷 四个手指 拇指 3． 洛伦兹力的 大小 (1)v∥ B时，洛伦兹力 . (2)v⊥ B时，洛伦兹力 F＝ . (3)v与 B的夹角为 θ时，洛伦兹力 F＝ . F＝ 0 Bqv qvBsinθ 1．利用左手定则判断洛伦兹力的方向时，应特别注意正、 负电荷的区别． 2．由于洛伦兹力始终与速度垂直，因此，它永不做功． 二、带电粒子在匀强磁场中的运动状态 1．若 v∥ B，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做 运动． 2．若 v⊥ B，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁 感线的平面内以入射速度 v做 运动． 匀速直线 匀速圆周 带电粒子在磁场中运动的周期与其速度无关，带电粒子在磁场中运动的时间 t＝ ，其中 θ为半径绕过的圆心角． 1．洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的作用力，而安 培力是整个通电导体在磁场中受到的作用力，安培力是导体中所有形成电流的定向移动电荷受到的洛伦兹力的宏观表现． 2．由安培力公式 F＝ BIL推导洛伦兹力表达式 (磁场与导线方 向垂直 ) 如图 8－ 2－ 1所示，设有一段长度 为 L的通电导线，横截面积为 S，单 位体积中含有的自由电荷数为 n， 每个自由电荷的电荷量为 q，定向 图 8－ 2－ 1 移动的平均速度为 v，垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中． 导线中的电流为 I＝ nqvS 导线所受安培力 F安 ＝ ILB＝ nqvSLB 这段导线中含有的运动电荷数为 nLS 所以 F洛 ＝ ＝ qvB. 1．有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是 ( ) A．通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力。