（人教通用版）2020高考物理第9章第1讲磁场及其对电流的作用课件.pptx

磁 场,第 九 章,考 试 说 明,第1讲 磁场及其对电流的作用,知识梳理自测,1磁场 (1)定义：磁场是_、_周围存在的一种特殊物质。 (2)基本性质：磁场对处于其中的_、_和_有磁场力的作用。 (3)方向：小磁针的_所受磁场力的方向。 2磁感应强度 (1)定义式：_(通电导线垂直于磁场)。 (2)方向：小磁针静止时_的指向。,知识点1,磁场、磁感应强度,磁体,电流,磁体,电流,运动电荷,N极,N极,1磁感线：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的_方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。 2安培定则： (1)通电直导线：右手握住导线，让_所指的方向与电流方向一致，_所指的方向就是磁感线环绕的方向。 (2)环绕电流：让右手_与环形电流的方向一致，_所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向。,知识点2,磁感线与安培定则,切线,伸直的拇指,弯曲的四指,弯曲的四指,伸直的拇指 电流,如图，分别表示通电直导线、环形电流、通电线圈周围的磁场，表示_的方向，表示_的方向。,磁场,垂直,1安培力的方向：左手定则 (1)伸出左手，让拇指与其余四指_，并且都在同一个平面内。 (2)让磁感线从掌心进入，并使_指向电流方向。 (3)_所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。,知识点3,安培力的大小与方向,垂直,如图，表示_的方向，表示_的方向，表示_的方向。,四指,拇指,电流,磁场,安培力,2安培力的大小：F_(为磁场方向与电流方向的夹角) (1)当磁场与电流垂直时，F_。 (2)当磁场与电流平行时，F_。,BILsin,BIL,0,思考：(1)磁场中的一小段通电导体在该处受力为零，此处B一定为零吗？ (2)利用左手定则判断两平行的通电(同向、异向)直导线间的安培力是引力还是斥力？ 答案 (1)不一定 (2)同向相吸、异向相斥,思维诊断： (1)同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，与此类似，同向电流相互排斥，异向电流相互吸引。 ( ) (2)安培力F、磁感应强度B、电流I三者方向总是相互垂直。 ( ) (3)安培力计算公式FBIl的成立条件是磁感应强度B垂直于电流I，即BI。 ( ) (4)磁铁的磁场和电流的磁场本质上是不同的。 ( ) (5)磁感应强度是一个矢量，表示通电导线所受安培力的方向。 ( ) (6)地磁的N极在地球南极附近，赤道表面附近的地磁场可近似认为平行地面向北。 ( ) (7)安培力只能对导体做正功。 ( ), ,A,2(2018安徽六安舒城一中模拟)中国宋代科学家沈括在梦溪笔谈中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示。结合上述材料，下列说法不正确的是( ),A地理南、北极与地磁场的南、北极不重合 B地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近 C地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 D形成地磁场的原因可能是带负电的地球自转引起的,C,解析 由于存在地磁偏角，所以地理南、北极与地磁南、北极不重合，A正确；地球可看成磁体，地磁的南极在地理北极附近，B正确；磁场是闭合的曲线，地球磁场从南极附近出发，从北极附近进入地球，组成闭合曲线，不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行，C错误；地球自转方向自西向东，地球的南极是地磁场的北极，由安培定则可知，地球带负电，D正确。,3(2018江苏东台检测)磁场中某区域的磁感线如图所示，则 ( ) A同一通电导线放在a处受到的磁场力一定比放在b处受的磁场力大 B同一通电导线放在a处受到的磁场力一定比放在b处受到的磁场力小 Ca、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBb,C,解析 a处的磁感线比b处稀疏，则a点的磁感应强度比b点的小，所以BaBb，故C正确，D错误；当将同一通电导线放入磁场中，由于受到放置角度的限制，当通电导线垂直磁场时，受到的磁场力最大，平行磁场时受到的磁场力为零，故虽然BaBb，但是无法比较通电导线受到的磁场力的大小，故A、B错误。,4(2018上海青浦区一模)通电导体棒水平放置在光滑绝缘斜面上，整个装置处在匀强磁场中，在以下四种情况中导体棒可能保持静止状态的是 ( ),D,解析 题图A中导体棒受重力、竖直向下的安培力、垂直于斜面斜向上的支持力，合力不可能为零，导体棒不可能静止，A错误；除重力、支持力外，题图B中导体棒受水平向左的安培力，合力不可能为零，导体棒不可能静止，B错误；除重力、支持力外，题图C中导体棒受沿斜面向下的安培力，合力不可能为零，导体棒不可能静止，C错误；除重力、支持力外，题图D中导体棒受沿斜面向上的安培力，合力可能为零，导体棒可能静止，D正确。,核心考点突破,1电流的磁场,考点一,安培定则的应用和磁场的叠加,(2018湖南衡阳质检)三根长直导线垂直于纸面放置，通以大小相同、方向如图所示的电流，且abadac。导线c在a点的磁感应强度大小为B，则a点处的合磁感应强度大小为 ( ),例 1,D,规律总结： 高考常考的三类磁场 (1)电流表内部永磁体及铁心产生的磁场。,(2)通电环形螺线管中部磁场分布。 其中甲图中绝大部分磁场被束缚在铁心中，环形螺线管左、右半部相当于两个螺线管，且根据安培定则，相当于两个螺线管N、S极首尾相连；乙图环形螺线管左、右半部也相当于两个螺线管，且根据安培定则，相当于两个螺线管N极对N极，S极对S极的并联，磁场被迫在螺线管中部形成了闭合曲线，中部可近似看成匀强磁场。,(3)地磁场。 地球的磁场与条形磁铁的磁场相似： 地磁场的S极在地理北极附近，地磁场的N极在地理的南极附近； 将地磁场B沿地球表面，及垂直于地球表面两方向分解，得到磁场的两个分量B，B，无论在北半球还是南半球B总是从地理上的南极指向地理上的北级，在北半球B垂直于地表指向下，在南半球B垂直于地表向上。,(2018河南周口期末)(多选)如图甲所示，一长直导线沿南北方向水平放置，在导线下方有一静止的灵敏小磁针。现在导线中通以图甲所示的恒定电流，测得小磁针偏离南北方向的角度的正切值tan与小磁针离开导线的距离之间的关系如图乙所示。若该处地磁场的水平分量为B0，则下列判断中正确的是 ( ),类题演练 1 ,AC,1判断方向 (1)磁场和电流方向不垂直时，将磁感应强度沿电流和垂直电流方向分解，再用左手定则判定垂直分量作用的安培力。 (2)不论磁场和电流方向是否垂直，安培力总是垂直于磁场和电流方向所决定的平面。 (3)两平行的直线电流作用时，同向电流吸引，异向电流排斥。,考点二,安培力的判断与计算,2计算大小 (1)有效长度法：公式FBIL中的L是有效长度，弯曲导线的有效长度等于连接两端点线段的长度。相应的电流沿L由始端流向末端，如图所示。 (2)电流元法：将导线分割成无限个小电流元，每一小段看成直导线，再按直线电流判断和计算。,(2018陕西省西安地区八校联考)半径为R的环形金属圆线圈位于水平面上，共有n匝，处于某一匀强磁场中，如图所示，图中虚线与圆线圈的中轴线重合，虚线左侧区域充满磁场(圆线圈的一半在磁场内)，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于水平面向下。当线圈中通以大小为I的电流时，线圈受到的安培力的大小为 ( ) AnBIR BnBIR C2nBIR D2nBIR 解析 磁场与线圈垂直，每匝线圈在磁场中的有效长度为2R，所受安培力为2BIR，故n匝线圈所受安培力为2nBIR，D项正确。,例 2,D,(2018浙江嘉兴模拟)如图所示，电源、开关、软导线和导体棒ab构成一闭合电路，导体棒ab静止在U形铁芯的两板之间，棒在开关闭合后仍在原位置保持静止状态。则按图示视角 ( ) A铁芯上板为N极 B导体棒对下板的压力变大 C导体棒受到垂直于棒向左的安培力 D导体棒对下板有垂直于棒向右的静摩擦力,类题演练 2 ,D,解析 根据线圈的绕向和安培定则可以判断，铁芯下板是N极，上板是S极，故导体棒ab所在位置的磁场方向向上，A错误；导体棒ab的电流方向为ab，根据左手定则可以判断，导体棒受到的安培力方向向右，所以导体棒对下板的压力不变，由于导体棒静止，因此导体棒受到下板向左的静摩擦力，根据牛顿第三定律可知，导体棒对下板有垂直于棒向右的静摩擦力，B、C错误，D正确。,1通电导体棒在磁场中的平衡问题是一种常见的力学综合模型，该模型一般由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成。这类题目的难点是题图具有立体性，各力的方向不易确定。因此解题时一定要先把立体图转化成平面图，通过受力分析建立各力的平衡关系，如图所示。,考点三,安培力作用下导体的平衡与加速,2安培力作用下的加速问题与动力学问题一样，关键是做好受力分析，然后根据牛顿第二定律求出加速度，最后利用运动学公式求解或结合动能定理、能量守恒和转化来求解。,(2018河北承德联校联考)如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，金属棒ab两端由等长轻质软导线水平悬挂，平衡时两导线与水平面的夹角均为(90)。缓慢调节滑动变阻器的滑片位置以改变通过棒中的电流I，则下列四幅图象中，能正确反映与I的变化规律的是 ( ),例 3,A,类题演练 3 ,D,阶段培优微专题,通电导体运动趋势的五种判定方法 1通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势的判定步骤：首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况，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常用判断方法 (1)电流元法：把整段弯曲导线分为多段直线电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向。 (2)特殊位置法：通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时，判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向。,(3)等效法：环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流。然后根据同极相斥、异极相吸判断相互作用情况。 (4)结论法：两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，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。 (5)转换研究对象法：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时，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后根据牛顿第三定律，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。,一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图所示的电流时，从左向右看，线圈L1将 ( ) A不动 B顺时针转动 C逆时针转动 D向纸面内平动,例 4,B,解析 方法一：等效分析法。把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流L2的中心，通电后，小磁针的N极应指向该环形电流L2的磁场方向，由安培定则知L2产生的磁场方向在其中心竖直向上，而L1等效成小磁针，其N极应由纸里转为向上，所以从左向右看顺时针转动。 方法二：利用结论法(凡转动，必靠近)。环形电流L1、L2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L1的转动方向应是：从左向右看顺时针转动。 方法三：直线电流元法。把线圈L1沿转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数直线电流元，电流元处在L2产生的磁场中，据安培定则可知各电流元所在磁场方向向上，据左手定则可得，上部电流元所受安培力均指向纸外，下部电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈L1顺时针转动。,如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放置在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向的电流时，导线的运动情况是(从上往下看) ( ) A顺时针方向转动，同时下降 B顺时针方向转动，同时上升 C逆时针方向转动，同时下降 D逆时针方向转动，同时上升,类题演练 4 ,A,解析 如图甲所示，把直线电流等效为无数小段，中间的点为O点，选择在O点左侧S极右上方的一小段为研究对象，该处的磁场方向指向左下方，由左手定则判断，该小段受到的安培力的方向垂直纸面向里，在O点左侧的各段电流元都受到垂直纸面向里的安培力，把各段电流元受到的力合成，则O点左侧导线受到垂直纸面向里的安培力；同理判断出O点右侧的电流受到垂直纸面向外的安培力。因此，由上向下看，导线沿顺时针方向转动。,分析导线转过90时的情形。如图乙所示，导线中的电流向外，由左手定则可知，导线受到向下的安培力。由以上分析可知，导线在顺时针转动的同时向下运动。A正确。,(2018陕西渭南检测)如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为N1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线，电流方向如图，当加上电流后，台秤读数为N2，则以下说法正确的是 ( ) AN1N2，弹簧长度将变长 BN1N2，弹簧长度将变短 CN1N2，弹簧长度将变长 DN1N2，弹簧长度将变短,类题演练 5 ,B,解析 磁铁外部的磁感线方向是从N极到S极，因为通电导线在磁铁上方中心偏左位置，所以此处的磁感线斜向右上方，电流方向垂直于纸面向里，由左手定则可知，通电导线受到的磁铁的安培力方向斜向右下方，通电导线是固定不动的，根据物体间力的作用是相互的，通电导线对磁铁的反作用力方向斜向左上方，将此力在水平方向和竖直方向上进行分解，因此光滑平板对磁铁的支持力减小，由于在水平方向产生向左的分力，所以弹簧被压缩，弹