发布时间 : 星期四 文章2019届高考物理一轮复习教案：第九章磁场 word文档可编辑含答案解析更新完毕开始阅读
C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶3 D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为3∶3∶1
解析：选BC 由安培定则可判断出L2在L1处产生的磁场(B21)方向垂直L1和L2的连线竖直向上，L3在L1处产生的磁场(B31)方向垂直L1和L3的连线指向右下方，根据磁场叠加原理，L3和L2在L1处产生的合磁场(B
合1
)方向如图1
所示，根据左手定则可判断出L1所受磁场作用力的方向与L2和L3所在平面平行，选项A错误；同理，如图2所示，可判断出L3所受磁场(B合3)作用力的方向(竖直向上)与L1、L2所在平面垂直，选项B正确；同理，如图3所示，设一根长直导线在另一根导线处产生的磁场的磁感应强度大小为B，根据几何知识可知，B合1＝B，B合2＝B，B合3＝3B，由安培力公式F＝BIL可知L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶3，选项C正确，D错误。
突破点(三) 判定安培力作用下导体的运动
1．判定导体运动情况的基本思路
判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场磁感线分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向。
2．五种常用判定方法
电流元法 特殊位置法 等效法 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 在特殊位置―→安培力方向―→运动方向 环形电流条形磁铁小磁针 通电螺线管多个环形电流 左手定则
结论法 同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；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 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，可先分析电转换研究对象法 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
[典例] 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，
A．不动 C．逆时针转动 (一)方法选择
(1)如果通电导体为环形电流，则选用等效法较简单。
(2)如果只是判断两个通电导体之间的相互作用情况，可选用结论法。 (3)如果通电导体为直导线，则可选用电流元法和特殊位置法。 (二)方法应用
基础解法：(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
B．顺时针转动 D．在纸面内平动
垂直放置，且两个线圈的线圈L1将( )
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。
能力解法一：(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。
能力解法二：(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。
[集训冲关]
1.[结论法]如图所示，一通电金属环固定在绝缘的水平面上，在自由转动且可在水平方向自由移动的竖直金属棒，中点O与金属环在环与金属棒中通有图中所示方向的电流时，则( )
A．金属棒始终静止不动
B．金属棒的上半部分向纸面外转，下半部分向纸面里转，同时靠近金属环 C．金属棒的上半部分向纸面里转，下半部分向纸面外转，同时靠近金属环 D．金属棒的上半部分向纸面里转，下半部分向纸面外转，同时远离金属环
解析：选B 由通电金属环产生的磁场特点可知，其在金属棒的上半部分产生有水平向左的磁场分量，由左手定则可判断金属棒上半部分受到方向向外的安培力，故向纸面外转；同理可判断金属棒的下半部分向纸面里转。当金属棒
开始转动到转至水平面时，由同向电流相吸，反向电流相斥可知，金属棒在靠近金属环，B正确。 2．[特殊位置法](2018·成都检测)一直导线平行于通电螺线管的轴线放置所示，如果直导线可以自由地运动且通以由a到b的电流，则关于导线ab受下列说法正确的是( )
A．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管 B．从上向下看顺时针转动并远离螺线管 C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管 D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管
解析：选D 由安培定则可判定通电螺线管产生的磁场方向，流元，由左手定则可判定两电流元所受安培力的方向，Oa向纸外，下看导线逆时针转动，当转过90°时再用左手定则可判定导线所受时针转动的同时还要靠近螺线管，D对。
3.[转换研究对象法][多选]如图所示，台秤上放一光滑平板，其左簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1，现在磁铁上方棒，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为F2，则以下
A．弹簧长度将变长 C．F1>F2
B．弹簧长度将变短 D．F1 边固定一挡板，一轻质弹中心偏左位置固定一导体说法正确的是( ) 导线等效为Oa、Ob两电Ob向纸里，所以从上向磁场力向下，即导线在逆在螺线管的上方，如图磁场力后的运动情况，其左端放置一可绕中点O同一水平面内，当在金属 解析：选BC 如图甲所示，导体棒处的磁场方向指向右上方，根据左手定则可知，导体棒受到的安培力方向垂直于磁场方向指向右下方，根据牛顿第三定律，对条形磁铁受力分析，如图乙所示，所以FN1>FN2，即台秤示数F1>F2，在水平方向上，由于F′有向左的分力，磁铁压缩弹簧，所以弹簧长度变短。 突破点(四) 安培力作用下的平衡、加速问题 1．安培力 公式F＝BIL中安培力、磁感应强度和电流两两垂直，且L是通电导线的有效长度。 2．通电导线在磁场中的平衡和加速问题的分析思路 (1)选定研究对象。 (2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F 安 ⊥I；如图所示。 (3)列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解。 [典例] (2015·全国卷Ⅰ)如图，一长为10 cm的金属棒ab用两个悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电关断开时两弹簧的伸长量为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两 完全相同的弹簧水平地向里；弹簧上端固定，下路总电阻为 2 Ω。已知开弹簧的伸长量与开关断 开时相比均改变了0.3 cm。重力加速度大小取10 m/s2。判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量。 [解析] 依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下。 开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了Δl1＝0.5 cm。由胡克定律和力的平衡条件得 2kΔl1＝mg① 式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小。 开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为 F＝BIL② 式中，I是回路电流，L是金属棒的长度。两弹簧各自再伸长了Δl2＝0.3 cm，由胡克定律和力的平衡条件得 2k(Δl1＋Δl2)＝mg＋F③ 由欧姆定律有 E＝IR④ 式中，E是电池的电动势，R是电路总电阻。 联立①②③④式，并代入题给数据得 m＝0.01 kg。⑤ [答案] 安培力的方向竖直向下，金属棒的质量为0.01 kg [易错提醒] (1)本题中安培力的方向易判断错误。 (2)开关闭合后，弹簧的伸长量为(0.5＋0.3)cm，不是0.3 cm或(0.5－0.3)cm。 (3)金属棒所受弹簧的弹力为2kx而不是kx。 [集训冲关] 1．(2018·青岛期末)一通电直导体棒用两根绝缘轻质细线悬挂在天花板上，静止在水平位置(如正面图)。现在通电导 体棒所处位置加上匀强磁场，使导体棒能够静止在偏离竖直方向θ角(如侧面图)的位置。如果所加磁场的强弱不同，则磁场方向的范围是(以下选项中各图均是在侧面图的平面内画出的，磁感应强度的大小未按比例画)( ) 解析：选C 要使导体棒能够静止在偏离竖直方向θ角(如侧面图)的位置，则安培力的范围是由竖直向上顺时针转到沿细线向下，可以竖直向上，但不能沿细线向下。再由左手定则可知磁感应强度的方向是由水平向右顺时针转到垂直于细线向下，但不能沿垂直于细线向下。所以C图正确。 2.(2018·晋中摸底)如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为L，处于匀强磁场内，匀强磁场当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡，然后使电流反向，大中增加质量为m的砝码，才能使两臂再次达到新的平衡。 (1)若线圈串联一个电阻R连接到电压为U的稳定电源上，已知线圈电流I时，请用题给的物理量符号表示出电阻R的大小。 (2)请用重力加速度g和n、m、L、I导出B的表达式。 E解析：(1)根据闭合电路欧姆定律可得I＝ R＋rU 解得R＝I－r。 (2)根据平衡条件有：mg＝2nBIL 得B＝ mg 。 2nIL 电阻为r，当线圈中通过感应强度，它的右臂挂着的方向与线圈平面垂直。小不变，这时需要在左盘 Umg 答案：(1)I－r (2)B＝ 2nIL 综合问题——练转换思维 安培力和重力、弹力、摩擦力一样，会使通电导体在磁场中平衡、转动、加速，也会涉及做功问题。解答时一般