2025届高三物理一轮复习导学案：第35讲 磁场及其对电流的作用

第35讲磁场及其对电流的作用导学提纲
课程标准：
能列举磁现象在生产生活中的应用；通过实验，认识磁场，了解磁感应强度，会用磁感线描述磁场；知道磁场对电流的作用．
命题趋势：
高考对本章的考查以选择题和计算题为主。命题热点侧重于磁场的叠加。应对策略，掌握磁场的性质及安培力和洛伦兹力的特点。(2)熟悉电流的磁场，了解安培力的应用。
学习目标：　
知道几种常见的磁场（条形、蹄形，直线电流、环形电流、通电螺线管）及磁感线分布的情况和特点；会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向；会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关问题；会用安培力公式F=BIL解答有关问题；会用磁感应强度的定义式进行有关计算；会进行磁场的叠加．
基础感知(思＼议)：
一、研读课本(必修三第13第1、2节和选择性必修二第1章第1节) ，绘制本单元知识网络树状图．
二、(思＼议)
1、磁场的基本性质是什么？磁感应强度物理意义、大小、方向、单位、决定因素如何？
2、磁感线有哪些特点？请画出并分析匀强磁场、地磁场、直线电流磁场、环形电流磁场磁感线的分布情况和特征？
3、安培力的大小方向如何计算和判断？
深化认知：
1、(来源课本必修三106页情景)如图两根相互平行的长直导线分别通有大小和方向均相同的电流，、、、为导线某一横截面所在平面内的四点，且、、与两导线共线，点与两导线的距离相等，且ac=bc；、的连线与导线所在平面垂直，则下列说法中正确的是（　　）
A．、两点处的磁感应强度方向相同 B．、两点处的磁感应强度大小相等
C．、两点的磁感应强度均为零 D．、两点的磁感应强度方向均向下
2、(来源课本必修二4页情景)如图所示，金属棒ab质量为m，通过电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面夹角为，ab静止于宽为L的水平导轨上．下列说法正确的是（ ）
A．金属棒受到的支持力大小为 B．金属棒受到的摩擦力大小为
C．若只改变电流方向，金属棒受到的摩擦力将增大 D．若只增大磁感应强度B，金属棒对导轨的压力将减小
题型剖析
一、磁场叠加问题
1、两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与O′Q在一条直线上，PO′与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为(　　)
A．B、0 B．0、2B C．2B、2B D．B、B
2、如图所示为六根与水平面平行的导线的横截面示意图，导线分布在正六边形的六个角，导线所通电流方向已在图中标出。已知每条导线在O点磁感应强度大小为B0，则正六边形中心O处磁感应强度的大小和方向(　　)
A．大小为零 B．大小2B0，方向沿x轴负方向
C．大小4B0，方向沿x轴正方向 D．大小4B0，方向沿y轴正方向
二、安培力作用下的平衡和加速问题
3、如图，光滑斜面上放置一根通有恒定电流的导体棒，空间有垂直斜面向上的匀强磁场B，导体棒处于静止状态。现将匀强磁场的方向沿图示方向缓慢旋转到水平方向，为了使导体棒始终保持静止状态，匀强磁场的磁感应强度应同步(　　)
A．增大　　　　 B．减小
C．先增大后减小 D．先减小后增大
4、如图所示，在倾角为θ＝37°的斜面上固定有平行金属导轨，现在导轨上垂直导轨放置一质量为m＝20 g的金属棒ab，接入电路的长度l＝1 m，整个装置处于垂直导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B＝0.8 T，导轨与电动势为E＝12 V、内阻为r＝1 Ω的电源连接，金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，金属棒和导轨电阻不计，现闭合开关S，发现滑动变阻器接入电路阻值为0时，金属棒不能静止。
(1)判断金属棒所受的安培力方向；
(2)求使金属棒在导轨上保持静止时，滑动变阻器接入电路的最小阻值R1和最大阻值R2。
5、如图所示，一劲度系数为k的轻质弹簧，下面挂有匝数为n的矩形线框abcd，bc边长为l，线框的下半部分处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与线框平面垂直(在图中垂直于纸面向里)，线框中通以电流I，方向如图所示，开始时线框处于平衡状态。令磁场反向，磁感应强度的大小仍为B，线框达到新的平衡，则在此过程中线框位移的大小Δx及方向是(　　)
A．，方向向上 B．，方向向下
C．，方向向上 D．，方向向下
6、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B＝ki(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2I。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。求：
(1)金属棒经过第一级区域时受到安培力的大小F；
(2)金属棒经过第一、二级区域的加速度大小之比a1∶a2；
(3)金属棒从静止开始经过两级区域推进后的速度大小v。
真题欣赏：
1、如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为B0和B0，方向也垂直于纸面向外。则（　　）　　
A．流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0
B．流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0
C．流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0
D．流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0
2、所图所示，匝数N=100、截面积s=1.0×10-2m2、电阻r=0.15Ω的线圈内有方向垂直于线圈平面向上的随时间均匀增加的匀强磁场B1，其变化率k=0.80T/s．线圈通过开关S连接两根相互平行、间距d=0.20m的竖直导轨，下端连接阻值R=0.50Ω的电阻．一根阻值也为0.50Ω、质量m=1.0×10-2kg的导体棒ab搁置在等高的挡条上．在竖直导轨间的区域仅有垂直纸面的不随时间变化的匀强磁场B2．接通开关S后，棒对挡条的压力恰好为零．假设棒始终与导轨垂直，且与导轨接触良好，不计摩擦阻力和导轨电阻．
（1）求磁感应强度B2的大小，并指出磁场方向；
（2）断开开关S后撤去挡条，棒开始下滑，经t=0.25s后下降了h=0.29m，求此过程棒上产生的热量．
请发散思维，提出发现和积累的问题
深化认知参考答案：
1、B 2、D
题型剖析参考答案：
1、B　 2、D　 3、A　 4、　(1)平行于斜面向上　(2)47 Ω　239 Ω
5、B　 6、(1)kI2L　(2)1∶4　(3)
真题欣赏参考答案：
1、AC 2、（1）0.50T，垂直纸面向外（2）