高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 第1單元 磁場的描述 磁場對電流的作用課件.ppt

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,必考部分,第八章 磁場,,第1單元 磁場的描述 磁場對電流的作用,網(wǎng)控基礎(chǔ)點 提煉命題源,一、磁場、磁感應(yīng)強度 1．磁場 (1)基本特性：磁場對處于其中的磁體、電流和________有________的作用． (2)方向：小磁針的N極所受磁場力的方向，或自由小磁針靜止時________的指向． (3)磁體與磁體之間、磁體與電流之間、電流與電流之間的相互作用是通過________發(fā)生的． (1)運動電荷 力 (2)N極 (3)磁場,讀讀教材,2．(1)強弱 方向 (3)靜止 N極 3.(1)相等 相同,二、磁感線、電流的磁場 1．磁感線 (1)磁感線：在磁場中畫出一些有方向的曲線，使曲線上各點的________跟這點的磁感應(yīng)強度方向一致． (2)磁感線的________表示磁場的強弱，磁感線切線的方向表示該點磁場的方向． (1)切線方向 (2)疏密,2．常見磁體的磁場分布規(guī)律 (1)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場,,(2)地磁場 ①地磁場的N極在地理南極附近，S極在地理北極附近，磁感線分布如圖所示． ②地磁場B的水平分量(Bx)總是從地球南極指向北極；而豎直分量(By)則南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下． ③在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點，磁場強弱相同，且方向水平向北．,,3．電流的磁場 越弱 S N 越弱,三、磁場對電流的作用——安培力 1．安培力的方向 (1)左手定則：伸開左手，讓拇指與其余四個手指________，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向________的方向，這時________所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向． (2)安培力的方向特點：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于______________決定的平面． (3)兩平行的通電直導(dǎo)線間的安培力：同向電流互相________，異向電流互相________． (1)垂直 電流 拇指 (2)電流和磁場 (3)吸引 排斥,2．安培力的大小 當(dāng)磁感應(yīng)強度B的方向與導(dǎo)線電流方向成θ角時，F(xiàn)＝________，這是一般情況下的安培力的表達式，以下是兩種特殊情況： (1)當(dāng)磁場與電流________時，安培力最大，F(xiàn)max＝________. (2)當(dāng)磁場與電流________時，安培力等于零． ILBsin θ 垂直 ILB 平行,練練基礎(chǔ),┃題組一┃ 磁場、磁感應(yīng)強度,解析：磁感應(yīng)強度是磁場本身的性質(zhì)，與放入磁場中的導(dǎo)體的電流或受力大小F無關(guān)，A錯誤；磁感應(yīng)強度B是矢量，其方向與F總是垂直的，電流方向與F也總是垂直的，B、C錯誤；在確定的磁場中，某一點的磁感應(yīng)強度B是確定的，由磁場本身決定，與其他外來的一切因素?zé)o關(guān)，D正確．,2．有a、b、c、d四個小磁針，分別放置在通電螺線管的附近和內(nèi)部，如圖所示．其中小磁針的指向正確的是( ) A．a(chǎn) B．b C．c D．d,,3．(多選)在xOy平面中有一通電直導(dǎo)線與Ox、Oy軸相交，導(dǎo)線中電流方向如圖所示．該區(qū)域有勻強磁場，通電直導(dǎo)線所受磁場力的方向與Oz軸的正方向相同．該磁場的方向可能是( ) A．沿z軸正方向 B．沿y軸負方向 C．沿x軸負方向 D．沿z軸負方向,┃題組二┃ 安培力的大小和方向,,解析：由左手定則可判斷磁場方向與xOy平面平行，可能沿y軸負方向，也可能沿x軸負方向，選項B、C正確．,4．(2015渭南質(zhì)檢)如圖所示，長方形線框abcd通有電流I，放在直線電流I′附近，以下關(guān)于線框四個邊所受安培力的說法正確的是( ) A．線框只有兩個邊受力，合力向左 B．線框只有兩個邊受力，合力向右 C．線框四個邊都受力，合力向左 D．線框四個邊都受力，合力向右,解析：直線電流產(chǎn)生磁場，通電線框處在磁場中，四條邊都受安培力，其中ab和cd邊所受安培力等大反向，合力為零；ad和bc邊所受安培力方向相反，F(xiàn)adFbc，所以C正確．,,5．關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強磁場中所受的安培力，下列說法正確的是( ) A．安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線 B．安培力的方向總是垂直于磁場的方向 C．安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角無關(guān) D．將直導(dǎo)線從中點折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话?,1．磁場是客觀存在的特殊物質(zhì)，磁感線是形象描述磁場而假想的曲線． 2．磁場方向、磁感應(yīng)強度方向、磁感線的切線方向是相同的，都是小磁針N極的受力方向． 3．磁感線是閉合曲線，任意兩條磁感線不相交、不相切、不中斷． 4．電流在磁場中不一定受安培力，而電荷在電場中一定受電場力．,小思考 微總結(jié),研細核心點 練透經(jīng)典題,1．安培定則的“因”和“果” 2．磁場的疊加 磁感應(yīng)強度是矢量，多個通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場疊加時，合磁場的磁感應(yīng)強度等于各場源單獨存在時在該點磁感應(yīng)強度的矢量和．,考點一 安培定則的應(yīng)用及磁場疊加,[試題調(diào)研],,[解題探究] 1．直線電流的磁場在空間某處的磁感應(yīng)強度與哪些因素有關(guān)？ 提示：與電流的大小以及該點到電流的距離有關(guān)．在電流相同的情況下，只與距離有關(guān)． 2．分析a點磁感應(yīng)強度的大小和方向． 提示：靠近a點的兩個電流在a點的磁感強度大小相等，方向相反，相互抵消，相當(dāng)于只有遠離a點的電流產(chǎn)生磁場． [解析] 由于通過三條導(dǎo)線的電流大小相等，結(jié)合右手定則可判斷出三條導(dǎo)線在a、b處產(chǎn)生的合磁感應(yīng)強度垂直紙面向外，在c處垂直紙面向里，且B1＝B2B3，故選項A、C正確． [答案] AC,本題考查磁場的疊加和安培定則的應(yīng)用，解決此類問題應(yīng)注意以下幾點： (1)根據(jù)安培定則確定通電導(dǎo)線周圍磁感線的方向． (2)磁場中每一點磁感應(yīng)強度的方向為該點磁感線的切線方向． (3)磁感應(yīng)強度是矢量，疊加時遵循矢量合成法則．,名師歸納點題破疑,1－1.(2015石家莊一模)在實驗精度要求不高的情況下，可利用羅盤來測量電流產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強度，具體做法是：在一根南北方向放置的直導(dǎo)線的正下方10 cm處放一個羅盤．導(dǎo)線沒有通電時，羅盤的指針(小磁針的N極)指向北方；當(dāng)給導(dǎo)線通入電流時，發(fā)現(xiàn)羅盤的指針偏轉(zhuǎn)一定角度，根據(jù)偏轉(zhuǎn)角度即可測定電流磁場的磁感應(yīng)強度．現(xiàn)已測出此地的地磁場水平分量B＝5.010－5 T，通電后羅盤指針停在北偏東60的位置，如圖所示．由此測出該通電直導(dǎo)線在其正下方10 cm 處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強度大小為( ),[類題練熟],A．5.010－5 T B．1.010－4 T C．8.6610－5 T D．7.0710－5 T,,,1－2.如圖所示，兩根相互平行的長直導(dǎo)線過紙面上的M、N兩點，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流．a(chǎn)、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點的距離均相等．關(guān)于以上幾點處的磁場，下列說法正確的是( ) A．O點處的磁感應(yīng)強度為零 B．a(chǎn)、b兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相反 C．c、d兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同 D．a(chǎn)、c兩點處磁感應(yīng)強度的方向不同,解析：根據(jù)安培定則判斷磁場方向，再結(jié)合矢量的合成知識求解．根據(jù)安培定則判斷：兩直線電流在O點產(chǎn)生的磁場方向均垂直于MN向下，O點的磁感應(yīng)強度不為零，故A選項錯誤；a、b兩點的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同，故B選項錯誤；根據(jù)對稱性，c、d兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同，故C選項正確；a、c兩點的磁感應(yīng)強度方向相同，故D選項錯誤．,1．基本思路 判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運動或運動趨勢，首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁場磁感線分布情況，然后利用左手定則準確判定導(dǎo)體的受力情況，進而確定導(dǎo)體的運動方向或運動趨勢的方向．,考點二 安培力作用下通電導(dǎo)體運動方向的判定,2．常用方法,[調(diào)研2] 如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心，且垂直于線圈平面，當(dāng)線圈中通入如圖所示方向的電流后，線圈的運動情況是( ) A．線圈向左運動 B．線圈向右運動 C．從上往下看順時針轉(zhuǎn)動 D．從上往下看逆時針轉(zhuǎn)動 [解析] 方法一：電流元法．把圓形線圈分成很多小段，每一小段可以看做一段直線電流，取其中的上下兩小段分析，其截面圖和所受安培力的情況如圖甲所示，根據(jù)對稱性可知，線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運動，選項A正確．,[試題調(diào)研],,方法二：等效法．將環(huán)形電流等效為磁鐵．根據(jù)安培定則，通電線圈相當(dāng)于左側(cè)為S極、右側(cè)為N極的磁鐵，如圖乙所示．根據(jù)異名磁極相互吸引，條形磁鐵與等效磁鐵之間是吸引力，即通電線圈受條形磁鐵的作用力向左，故線圈向左運動，選項A正確． [答案] A,,分析通電導(dǎo)線在安培力作用下的運動問題，首先要明確通電導(dǎo)線所在處的磁場方向，然后用左手定則確定通電導(dǎo)線所受安培力的方向．切記安培力垂直于通電導(dǎo)線和磁場方向決定的平面，注重各種判斷法的靈活運用．,名師歸納點題破疑,2－1.如圖所示，把一通電導(dǎo)線放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以自由移動．當(dāng)導(dǎo)線通過電流I時，如果只考慮安培力的作用，則從上往下看，導(dǎo)線的運動情況是( ) A．順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降 B．順時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升 C．逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降 D．逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升,[類題練熟],解析：第一步：電流元法 把直線電流等效為OA、OB兩段電流元，蹄形磁鐵磁感線分布以及兩段電流元所受安培力方向相反，如圖甲所示．可見從上往下看時，導(dǎo)線將逆時針方向轉(zhuǎn)動． 第二步：特殊位置法 取導(dǎo)線逆時針轉(zhuǎn)過90的特殊位置來分析，如圖b所示．根據(jù)左手定則可判斷安培力方向向下，故導(dǎo)線在逆時針轉(zhuǎn)動的同時向下運動．,,2－2.直導(dǎo)線ab與線圈所在的平面垂直且隔有一小段距離，其中直導(dǎo)線固定，線圈可自由運動，當(dāng)通過如圖所示的電流方向時(同時通電)，從左向右看，線圈將( ) A．不動 B．順時針轉(zhuǎn)動，同時向右平移 C．順時針轉(zhuǎn)動，同時向左平移 D．逆時針轉(zhuǎn)動，同時向右平移,,解析：根據(jù)安培定則知，直線電流在左側(cè)點的磁場方向豎直向下，與等高點電流方向平行，所以左側(cè)的等高點不受安培力，同理，右側(cè)的等高點也不受安培力．取線圈上下位置一微元研究，上邊微元電流方向向上，直線電流在此處位置產(chǎn)生的磁場方向為左上方，根據(jù)左手定則，上邊微元受到的安培力垂直紙面向外；下邊微元電流方向也向上，直線電流在此處位置產(chǎn)生的磁場方向為右上方，根據(jù)左手定則，下邊微元所受安培力垂直紙面向里，所以圓形線圈將以等高線的直徑為軸順時針轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動的過程中右側(cè)的電流受到的安培力方向向左，所以線圈會同時向左運動．,安培力作用下的平衡問題解題的基本思路和力學(xué)問題一樣，先取研究對象進行受力分析，然后根據(jù)題中平衡條件列式求解．具體求解應(yīng)注意： 1．安培力的大小 (1)當(dāng)通電導(dǎo)體和磁場方向垂直時，F(xiàn)＝ILB． (2)當(dāng)通電導(dǎo)體和磁場方向平行時，F(xiàn)＝0. (3)當(dāng)通電導(dǎo)體和磁場方向的夾角為θ時，F(xiàn)＝ILBsin θ. 2．安培力的方向 (1)安培力的方向由左手定則確定． (2)F⊥B，同時F⊥I，即F垂直于B和I決定的平面，但I和B不一定垂直．,考點三 安培力作用下的平衡問題,[試題調(diào)研],磁感應(yīng)強度B是描述磁場性質(zhì)的重要物理量，測定磁感應(yīng)強度也有許多常用的方法，如電流天平法、利用霍爾效應(yīng)測定磁感應(yīng)強度(見本章熱點專題)這都要根據(jù)磁場的性質(zhì)(或效應(yīng))去測量．,名師歸納點題破疑,3－1.在水平面上放一條形磁鐵，用輕質(zhì)彈簧將磁鐵和固定擋板連接起來，彈簧處于自然長度．現(xiàn)在磁鐵左上方位置固定一導(dǎo)體棒，如圖所示，當(dāng)導(dǎo)體棒中通以垂直紙面向里的電流I時，磁鐵恰能靜止在原來位置；現(xiàn)將通過導(dǎo)體棒的電流緩慢增大為2I，則以下說法正確的是( ) A．磁鐵向左移動，穩(wěn)定后導(dǎo)體棒處在磁鐵正中位置的上方 B．磁鐵向左移動，穩(wěn)定后導(dǎo)體棒仍在磁鐵靠左端位置的上方 C．磁鐵向右移動，穩(wěn)定后導(dǎo)體棒仍處在磁鐵靠左端位置的上方 D．磁鐵仍靜止不動,[類題練熟],,解析：當(dāng)導(dǎo)體棒中通以垂直紙面向里的電流I時，導(dǎo)體棒受到的安培力和磁鐵的受力如圖所示，此時地面靜摩擦力最大．若將通過導(dǎo)體棒的電流增大為2I，安培力將增大，地面支持力FN＝mg－FAsin θ減小，最大靜摩擦力減小，同時安培力水平向左的分量FAx＝FAcos θ增大，因此合力向左，磁鐵向左移動，C、D錯誤；在磁鐵向左移動時，θ增大，F(xiàn)Ax＝FAcos θ減小，同時彈簧被壓縮，產(chǎn)生向右的彈力，向左的合力減小，合力減小到0時，F(xiàn)Ax＝FAcos θ仍然向左，因此θ90，穩(wěn)定后導(dǎo)體棒仍在磁鐵靠左端位置的上方，A錯誤，B正確．,,,用圖形轉(zhuǎn)化法解決與安培力有關(guān)的力電綜合問題,[思想方法技巧(十一)] [名師點睛] 在三維空間對物體受力分析時，無法準確畫出其受力情況，在解決此類問題時，可將三維立體圖轉(zhuǎn)化為二維平面圖，即通過畫俯視圖、剖面圖或側(cè)視圖等，可較清晰地明確物體受力情況，畫出受力分析圖．,[經(jīng)典范例] 如圖所示，有一阻值不計、質(zhì)量為m的金屬棒ab可在兩條軌道上滑動，軌道寬為L，軌道平面與水平面間的夾角為θ，置于垂直軌道平面向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B．金屬棒與軌道間的最大靜摩擦力為重力的k倍，回路中電源電動勢為E，內(nèi)阻不計，軌道電阻也不計．問：滑動變阻器滑片在什么阻值范圍內(nèi)，金屬棒恰能靜止在軌道上？,,[解題指導(dǎo)] 金屬棒靜止在斜面上，相對運動趨勢不確定．當(dāng)滑動變阻器阻值減小時，電流變大，安培力沿斜面向上增加，當(dāng)剛要發(fā)生相對運動時，靜摩擦力達到最大值，此時滑動變阻器阻值有最小值，反之，有最大值．,[答案] 見解析,,求解通電導(dǎo)體在磁場中的力學(xué)問題的方法 (1)選定研究對象； (2)變?nèi)S為二維，畫出平面受力分析圖，判斷安培力的方向時切忌跟著感覺走，一定要用左手定則來判斷，注意F安⊥B、F安⊥I； (3)根據(jù)力的平衡條件、牛頓第二定律列方程進行求解．,多維思考技法提煉,,答案：2.5 A,,,