20xx届高三物理一轮复习全案:3.1磁场及其描述(选修3-1)
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1.磁场、磁感应强度、磁感线
2.通电电流导线和通电线圈周围磁场的方向
3.安培力、安培力的方向
4.匀场磁场中的安培力
5.洛伦兹力、洛伦兹力方向
6.洛伦兹力公式
7.带电粒子在匀强磁场中的运动
8.质谱仪和回旋加速器
说明:(1)安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形
(2)洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形
1.考查磁场的基本概念,如磁感线、磁感应强度、磁通量等,一般以选择题的形式出现
2.结合左手定则分析解决通电导体在磁场中的平衡,运动类问题,以非选择题的形式考查居多
3.带电粒子在匀场磁场中的匀速圆周运动,确定其圆心、半径、运动轨迹等
4.带电粒子在复合场中的运动问题,以及分析解决电磁式电表、电流天平、粒子速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器、霍尔效应、电磁流量计等磁场知识在生活和科技方面的应用问题,几乎是每年高考考查的重点,常以计算题的形式出现。
【考纲知识梳理】
一、磁场磁感应强度
1、磁场:
(1)基本特性:对放入磁场中的(磁极、电流、运动的电荷)有力的作用,它们的相互作用通过磁场发生。
(2)方向:磁场中任一点小磁针北极(N极)的受力方向(小磁针静止时N的指向)为该处的磁场方向。
2、磁感应强度:
(1)表示磁场强弱的物理量
(2)大小:B=F/IL
(3)方向:;是小磁针静止时N极的指向
3、磁通量
(1)概念:磁感应强度B与垂直磁场方1m长的通电导线,通过1A的电流,受到的磁场力为1N,则该处的磁感应强度就是1T
D、磁场中某处的B的方向跟电流在该处受到磁场力F的方向相同
解析:A选项根据磁感应强度的定义A选项对。
B选项通电导线(电流I)与磁场平行时,磁场力为零。B7.(09年宁夏卷)16.医生做某些特殊手术时,利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构成,磁极间的磁场是均匀的。使用时,两电极a、b均与血管壁接触,两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直,如图所示。由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动,电极a、b之间会有微小电势差。在达到平衡时,血管内部的电场可看作是匀强电场,血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中,两触点的距离为3.0mm,血管壁的厚度可忽略,两触点间的电势差为160V,磁感应强度的大小为0.040T。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为(A)
A.1.3m/s,a正、b负B.2.7m/s,a正、b负
C.1.3m/s,a负、b正D.2.7m/s,a负、b正
【考点精题精练】1下列关于电场和磁场的说法中正确的是()(A)电场线和磁感线都是封闭曲线(B)电场线和磁感线都是不封闭曲线(C)通电导线在磁场中一定受到磁场力的作用(D)电荷在电场中一定受到电场力的作用
答案:D2如图所示,在长直导线中有稳恒电流I通过,导线正下方电子以初速度v平行于电流的方向射入,则电子将()A.沿路径a运动,轨迹半径是圆B.沿路径a运动,轨迹半径越来越大C.沿路径a运动,轨迹半径越来越小D.沿路径b运动,轨迹半径越来越小
答案:B3关于电场和磁场的概念,以下说法正确的是()A.电荷放入电场中某区域内的任意位置,电荷受到的电场力都相同,则该区域内的电场不一定是匀强电场B.放入电场中某位置的电荷受到的电场力不为零,则该位置的电场强度一定不为零C.电荷在磁场中某位置受到的磁场力为零,则该位置的磁感应强度一定为零D.一小段通电导体在磁场中某位置受到的磁场力为零,则该位置的磁感应强度一定为零
答案:B4匀强磁场中放入一通电导线,长10cm,电流为5A,所受安培力为0.5N,则磁感应强度大小可能为()
A.1TB.0.01TC.0.25TD.2T
答案:AD5如图所示为一个质量为m、带电量为+q的圆环,可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动,细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中。现给圆环向右初速度v0,在以后的运动过程中,圆环克服摩擦力所做的功可能为:A.0B.C.D.无法确定
答案:ABC6如右图所示,在一匀强磁场中一U型导体框abcd,线框处于水平面内,磁场与线框平面垂直,R为一电阻,ef为垂直于ab的一根导体杆,它可以在ab、cd上无摩擦地滑动,杆ef及线框中导体的电阻都可不计。开始时,给ef一个向右的初速度,则()A.ef将减速向右运动,但不是匀减速B.ef将匀速向右运动,最后停止C.ef将匀速向右运动D.ef将做往复运动
答案:A(提示:ef所受安培力阻碍其向右运动,而目是变力。)
7如图6所示,直角三角形通电闭合线圈ABC处于匀强磁场中,磁场垂直纸面向里,则线圈所受磁场力的合力为()
A、大小为零;B、方向竖直向上
C、方向竖直向下;D、方向垂直纸面向里。
答案:A
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第二节用磁感线描述磁场一名优秀的教师在教学方面无论做什么事都有计划和准备,作为高中教师就要精心准备好合适的教案。教案可以让学生们能够更好的找到学习的乐趣,帮助高中教师缓解教学的压力,提高教学质量。高中教案的内容要写些什么更好呢?以下是小编为大家精心整理的“第3节 电场及其描述”,但愿对您的学习工作带来帮助。
第3节电场及其描述
预习目标
1、了解电场,了解场是一种物质.场和实物是物质存在的不同形式.电场存在于电荷周围,电荷通过电场这种物质间接对另一电荷施加静电力的作用.
2、理解电场强度,会计算电场强度.理解其矢量性与叠加性,但不要求作复杂的叠加运算.
3、知道电场线的物理意义.会用电场线描述电场的强弱和方向,了解点电荷电场和匀强电场等几种电场线的分布特征.
本节重点
理解电场强度,会计算电场强度
预习过程
一、电场
1、在铁架台上挂一个轻质小球,如何才能使悬线偏离竖直方向一定的夹角?
2、在铁架台上挂一个带电的轻质小球,让其在在另一个带电小球(摩擦带电)的作用下偏转一定的角度.小球受几个力作用?两个带电小球并没有接触,是什么物质起到间接的作用使得小球呈现偏角?
3、用电场来解释库仑定律?
4、电场的基本性质?
二、电场强度
1、同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同,这是什么因素造成的?
2、试探电荷和场源电荷
3、电场强度
4、电场强度是矢量,怎样表示电场的方向呢?
三、点电荷的场强
场源电荷Q与试探电荷q相距为r,则它们相互间的库仑力F==,所以电荷q处的电场强度E=。其大小方向
使用条件
四、场强的叠加
1、电场强度叠加原理?
例题在真空中有两个点电荷Q1=+3.0×10-8C和Q2=-3.0×10-8C,它们相距0.1m,求电场中A点的场强.A点与两个点电荷的距离相等,r=0.1m
五、电场线与匀强电场
1、电场线的定义以及基本性质?
2、匀强电场定义以及性质?
巩固练习
1.图表示电荷A和电荷B通过电场传递相互作用力。针对这个情形,正确的是()
A.电荷B受电场力的作用,自身也激发电场
B.撤去B,电荷A激发的电场就不存在了
C.电荷A所处的电场和电荷B所处的电场是不同的
D.电荷A和电荷B都可以激发电场,而且它们还可以叠加成一个新的电场
2.关于电场,下列说法正确的是()
A.电场虽然没有质量,但仍然是一种客观存在的特殊物质形态
B.我们虽然不能用手触摸到电场的存在,却可以用试探电荷去探测它的存在和强弱
C.电场既可以存在于绝缘体中,也可以存在于导体中
D.在真空中,电荷无法激发电场
3.为了测量电荷+Q在A点激发的电场强度,放入试探电荷q,测出q的受力FA,则()
A.试探电荷q只能带正电
B.如果q的电量较大,足以影响到Q的分布状况,则q不能作为试探电荷
C.如果在A点换上试探电荷q′,测得受力为FA′,会有=的结论成立
D.将试探电荷q移到离Q更远的一点B,会有=的结论成立
4.对于场强,本节出现了E=和E=k两个公式,你认为下列认识正确的是()
A.q表示场中的试探电荷、Q表示场源电荷
B.E随q的增大而减小,随Q的增大而增大
C.第一个公式适用于包括点电荷在内的所有场源的电场求场强,且E的方向和F一致
D.从第二个公式看,拿走Q后,E就不存在了
5.真空中两个点电荷A和B,相距20cm,A的电量QA=+4.0×1010C。已知A对B的吸引力F=5.4×108N,则B在A处激发电场的场强大小为N/C,如果将A电荷拿走,B在A点产生电场的场强大小会(填“变大”、“变小”或“不变”)。如果A仍在原处,则A电荷在B点激发电场的场强大小为N/C,方向是。
6.关于电场线,下列说法正确的是()。
A.电场线上每一点的切线方向都和该点场强方向一致
B.没有画电场线的地方,场强肯定为零
C.每一根电场线都是封闭曲线
D.除非遇到电荷,电场线永不间断
参考答案
1.ACD;2.ABC;3.BC;4.AD;5.135,不变,90,A→B6.AD
20xx高考物理重要考点整理:磁场的描述磁场对电流的作用
考点32磁场的描述磁场对电流的作用
考点名片
考点细研究:本考点命题要点:(1)磁场、磁感应强度、磁感线;(2)通电直导线及通电线圈周围磁场的判定和叠加;(3)安培力、安培力的方向、安培力作用下的动力学分析。其中考查到的如:20xx年北京高考第17题、20xx年全国卷第24题、20xx年江苏高考第4题、20xx年重庆高考第7题、20xx年全国卷第18题、20xx年全国卷第15题、20xx年四川高考第6题、20xx年山东高考第16题、20xx年浙江高考第20题、20xx年上海高考第11题、20xx年安徽高考第15题等。
备考正能量:对本考点的考查主要有:由安培定则判定磁场的方向及磁场的叠加、与电磁感应结合分析导体棒在安培力作用下的运动。选择题多考查磁场的基本概念及右手定则,难度一般较小;计算题难度中等偏上或较大。预计今后高考形式依然为选择题和计算题。
一、基础与经典
1.关于磁感应强度,下列说法中正确的是()
A.若长为L、通有电流为I的导体在某处受到的磁场力为F,则该处的磁感应强度必为
B.由B=知,B与F成正比,与IL成反比
C.由B=知,若一小段通电导体在某处不受磁场力,则说明该处一定无磁场
D.磁感应强度的方向就是小磁针北极所受磁场力的方向
答案D
解析磁场中某点的磁感应强度B是客观存在的,与是否放置通电导体无关,故C错误;磁感应强度B是磁场本身的性质,公式B=只是定义式,不是决定式,B错误;只有当电流I与磁感应强度垂直时B=才成立,A错误。
2.一段通电直导线,长度为l,电流为I,放在同一个匀强磁场中,导线和磁场的相对位置有如图所示的四种情况,通电导线所受到的安培力的大小情况将是()
A.丙和丁的情况下,导线所受到的安培力都大于甲的情况
B.乙的情况下,导线不受力
C.乙、丙的情况下,导线都不受力
D.甲、乙、丁的情况下,导线所受安培力大小都相等
答案B
解析乙的情况下,由于I与B同向,通电导线不受安培力作用,B正确;甲、丙、丁三种情况下,l、I与B三者大小相同且方向总是相互垂直的,所以安培力的大小相同,A、C、D错误。
3.两圆环A、B同心放置且半径RARB,将一条形磁铁置于两环圆心处且与圆环平面垂直,如图所示,则穿过A、B两圆环的磁通量的大小关系为()
A.ΦAΦBB.ΦA=ΦB
C.ΦAΦBD.无法确定
答案C
解析从定性的角度看:穿过某一面的磁感线的条数可反映这个面的磁通量的大小,但正向穿过的磁感线与反向穿过的磁感线要相互消弱,由条形磁铁的磁感线的分布可知,其在内部由S极指向N极,在外部由N极指向S极,可见A圆环正反相消的更多,所以ΦAΦB,即C正确。
4.如图,两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、o、b在M、N的连线上,o为MN的中点,c、d位于MN的中垂线上,且a、b、c、d到o点的距离均相等。关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是()
A.o点处的磁感应强度为零
B.a、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相反
C.c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同
D.a、c两点处磁感应强度的方向不同
答案C
解析由安培定则可画出各点的磁感应强度如图,可判断出o点处的磁感应强度方向竖直向下,不为零;a、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,选项A、B错误。c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,选项C正确。a、c两点处磁感应强度的方向相同都是竖直向下,选项D错误。
5.如图所示,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。ab、bc和cd段的长度均为L,且abc=bcd=135°。流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示。判断导线abcd所受到的磁场的作用力的合力,下列说法正确的是()
A.方向沿纸面向上,大小为(+1)ILB
B.方向沿纸面向上,大小为(-1)ILB
C.方向沿纸面向下,大小为(+1)ILB
D.方向沿纸面向下,大小为(-1)ILB
答案A
解析将导线分为三段直导线,根据左手定则分别判断出安培力的方向,根据F=BIL计算出安培力的大小,再求合力。导线所受合力F=BIL+2BILsin45°=(+1)BIL或导线abcd的有效长度Lad=(+1)L,故F=BILad=(+1)BIL,故选A。
6.(多选)如图所示,质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′,并处于匀强磁场中。导线中通以沿x轴正方向的电流I,悬线与竖直方向的夹角为θ,且导线保持静止,则磁感应强度的方向和大小可能为()
A.z轴正向,tanθB.y轴正向,
C.z轴负向,tanθD.沿悬线向上,sinθ
答案BC
解析当匀强磁场的方向沿y轴正方向时,由左手定则判断可知,安培力方向竖直向上,则BIL=mg,解得B=,故B正确;当匀强磁场的方向沿z轴负方向时,由左手定则判断可知,安培力沿水平方向,逆着电流方向看,受力分析如图甲所示,其中安培力F安=BIL,则BIL=mgtanθ,解得B=tanθ,故C正确。当匀强磁场方向沿z轴正方向时,受力如图乙所示,不可能平衡,故A选项错误;当匀强磁场方向沿悬线向上时,受力如图丙所示,不可能平衡,故D选项错误。
7.(多选)图中装置可演示磁场对通电导线的作用。电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨,L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆。当电磁铁线圈两端a、b,导轨两端e、f,分别接到两个不同的直流电源上时,L便在导轨上滑动。下列说法正确的是()
A.若a接正极,b接负极,e接正极,f接负极,则L向右滑动
B.若a接正极,b接负极,e接负极,f接正极,则L向右滑动
C.若a接负极,b接正极,e接正极,f接负极,则L向左滑动
D.若a接负极,b接正极,e接负极,f接正极,则L向左滑动
答案BD
解析若a接正极,b接负极,根据安培定则,两磁极之间产生方向向上的磁场,e接正极,f接负极,用左手定则可判断L向左滑动,选项A错误、B正确;同理,若a接负极,b接正极,根据安培定则,两磁极之间产生方向向下的磁场,e接正极,f接负极,用左手定则可判断L向右滑动,选项C错误、D正确。
8.电视机显像管的偏转线圈示意图如图所示,某时刻电流方向如图所示。则环心O处的磁场方向()
A.向下
B.向上
C.垂直纸面向里
D.垂直纸面向外
答案A
解析对于左右两个螺线管,由安培定则可以确定O点磁场,如右图,所以环心O处的磁场方向向下,即A选项正确。
9.(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,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()
A.安培力的大小可能等于,此时磁场的可能方向是唯一的
B.安培力的大小可能等于,此时磁场的可能方向是唯一的
C.安培力的大小可能等于mg,此时磁场的可能方向是唯一的
D.安培力的大小可能等于2mg,此时磁场的可能方向是唯一的
答案BD
解析对导体棒受力分析,受重力、安培力和细线拉力,根据平衡条件,当安培力与线垂直向上时,安培力最小,如图所示:FA=BIL=mgsin30°=mg,根据左手定则,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≥FAmg时,有2解;当FAmg时,有1解;当FA0,I为电流强度,r为距导线的距离。在水平长直导线MN正下方,矩形线圈abcd通以逆时针方向的恒定电流,被两根等长的轻质绝缘细线静止地悬挂,如图所示。开始时MN内不通电流,此时两细线内的张力均为T0。当MN通以强度为I1的电流时,两细线内的张力均减小为T1,当MN内电流强度为I2时,两细线内的张力均大于T0。
(1)分别指出强度为I1、I2的电流的方向;
(2)求MN分别通以强度为I1和I2的电流时,线框受到的安培力F1与F2大小之比。
答案(1)I1的方向向左,I2的方向向右(2)
解析(1)根据同向电流相互吸引,异向电流相互排斥,且距离导线越近,相互作用力越大,可知,I1的方向向左,I2的方向向右。
(2)当MN中的电流强度为I时,线圈受到的安培力大小为F,其中Fab=BabiL=iL,Fcd=BcdiL=iL,
所以F=Fab-Fcd,即F=kIiL,
式中r1、r2分别为ab、cd与MN的间距,i为线圈中的电流,L为ab、cd的长度。=。
文章来源:http://m.jab88.com/j/15559.html
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