2024届高考物理二轮复习导学案：专题08磁场第01讲 磁场的基本性质 安培力

HKA　　　 　　 　　　 高三物理二轮复习导学案 编号 ER－023 微专题08 磁 场 第1讲 磁场的基本性质　安培力 2024 .03. 16 1. 理解磁场的基本性质，掌握磁场的叠加方法； 2. 掌握安培力的大小计算方法，并能进行实际应用。 考向1 磁场叠加问题 [例1] 中空的圆筒形导体中的电流所产生的磁场，会对其载流粒子施加洛伦兹力，可用于设计能提供安全核能且燃料不虞匮乏的核融合反应器。如图所示为筒壁很薄、截面圆半径为R的铝制长直圆筒，电流I平行于圆筒轴线稳定流动，均匀通过筒壁各截面，筒壁可看作n条完全相同且平行的均匀分布的长直载流导线，每条导线中的电流均为i=I/n，n比1大得多。已知通电电流为i的长直导线在距离r处激发的磁感应强度B=ki/r，其中k为常数。下列说法正确的是（　　） A．圆筒内部各处的磁感应强度均不为0 B．圆筒外部各处的磁感应强度方向与筒壁垂直 C．每条导线受到的安培力方向都垂直筒壁向内 D．若电流I变为原来的2倍，每条导线受到的安培力也变为原来的2倍 考向2 安培力作用下的平衡问题 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． [例2] 电磁泵在目前的生产、科技中得到了广泛应用.如图所示，泵体是一个长方体，边长为L1，两侧端面是边长为L2的正方形；流经泵体内的液体密度为，在泵头通入导电剂后液体的电导率为（电阻率的倒数），泵体所在处有方向垂直向外的磁场B，把泵体的上下两表面接在电压为U（内阻不计）的电源上.则（ ） A．泵体上表面应接电源负极 B．通过泵体的电流I = UL2 C．仅将磁场方向反向，电磁泵仍能正常工作 D．增大液体的电导率可获得更大的抽液高度 考向3 安培力作用下的动力学和能量问题 求解安培力作用下的动力学问题的一般思路： [例3] （2023·北京·统考高考真题）2022年，我国阶段性建成并成功运行了“电磁撬”，创造了大质量电磁推进技术的世界最高速度纪录。一种两级导轨式电磁推进的原理如图所示。两平行长直金属导轨固定在水平面，导轨间垂直安放金属棒。金属棒可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨接触良好，电流从一导轨流入，经过金属棒，再从另一导轨流回，图中电源未画出。导轨电流在两导轨间产生的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度B与电流i的关系式为（k为常量）。金属棒被该磁场力推动。当金属棒由第一级区域进入第二级区域时，回路中的电流由I变为。已知两导轨内侧间距为L，每一级区域中金属棒被推进的距离均为s，金属棒的质量为m。则下列说法错误的是（ ） A.金属棒经过第一级区域时受到安培力的大小为； B. 金属棒经过第一级区域时受到安培力的大小为2 C.金属棒经过第一、二级区域的加速度大小之比为1：4； D.金属棒从静止开始经过两级区域推进后的速度大小 一、磁场叠加问题的解题思路 1. 确定磁场场源，如通电导线。 2. 定位空间中需求解磁场的点，确定各个场源在这一点产生磁场的磁感应强度的大小和方向。 3. 应用平行四边形定则进行合成。 二、安培力大小和方向（如右图） 1.同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。 2.求解磁场对通电导体作用力的注意事项 （1）掌握安培力公式：F＝BIL(I⊥B，且L指有效长度)。 （2）用准“两个定则” ①对电流的磁场用安培定则(右手螺旋定则)，并注意磁场的叠加性。 ②对通电导线在磁场中所受的安培力用左手定则。 （3）明确两个常用的等效模型 ①变曲为直：图甲所示通电导线，在计算安培力的大小和判断方向时均可等效为ac直线电流。 ②化电为磁：环形电流可等效为小磁针，通电螺线管可等效为条形磁铁，如图乙。 1．(2023·江苏省学业水平考试模拟)已知通电直导线在其延长线上产生的磁感应强度大小为零，通电圆形导线在其圆心处产生的磁感应强度大小与电流大小成正比，与圆形导线的半径成反比，即B＝k，k为比例系数。现有两段四分之一圆弧导线和两段直导线组成的闭合回路如图所示，O为两段圆弧的共同圆心，大、小圆弧的半径分别为r大和r小，回路中通有电流I，则圆心O处磁感应强度的大小和方向分别为(　　) A．kI(－)，垂直纸面向外 B．kI(＋)，垂直纸面向里 C.(－)，垂直纸面向外 D.(＋)，垂直纸面向里 2．（2024·广东佛山·统考一模）如图甲为一款网红魔术玩具——磁力“永动机”，小钢球放入漏斗后从中间小