高考物理总复习精品课件81磁场磁场对电流的作用共62

1、第八章 磁 场,高考备考导航,第一节 磁场 磁场对电流的作用,一、磁场、磁感应强度和磁通量 问题导引 为了描述电场的强弱，引入了电场强度的概念，试探电荷所受电场力与试探电荷，电荷的比值为电荷所在处的电场强度，那么我们应用什么物理量描述磁场的强弱？如何定义该物理量？,知识梳理 1磁场 (1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有 的作用 (2)方向：小磁针的 所受磁场力的方向，或自由小磁针静止时北极的指向 2磁感应强度 (1)物理意义：描述磁场的 和 ,磁场力,N极,强弱,方向,(3)方向：小磁针静止时 的指向 (4)单位：特斯拉，符号T，1 T 3磁通量 (1)概念：在磁感应强度为B

2、的匀强磁场中，有一个与磁场方向 的平面，面积为S，B和S的 ，叫做穿过这个面积的磁通量 (2)公式： (3)单位：韦伯，符号Wb，1 Wb1 Tm2.,N极,1 N/(Am),垂直,乘积,BS,自主检测 1关于磁感应强度B，下列说法中正确的是 A磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关 B磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致 C通过某一平面的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零 D磁感应强度的方向就是小磁针北极受力的方向,解析磁感应强度是磁场本身的属性，与试探电流元的情况无关，A错误；磁感应强度的方向规定为小磁针N极所受磁场力的方向，与放在该处电流元受力方向

3、垂直，B错误、D正确；当某一平面与磁场方向平行时，虽然通过该平面的磁通量为零，但磁感应强度却不为零，C正确 答案CD,二、磁感线和电流的磁场 问题导引 电流与电流之间、电流与磁极之间的相互作用都是通过磁场产生的那么电流周围的磁场如何分布的？如何判断电流周围的磁场方向？ 答案判断电流周围的磁场方向可以利用安培定则，也叫右手螺旋定则,知识梳理 1磁感线：在磁场中画出一些有方向的曲线，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，这样的曲线叫磁感线 2磁感线的特点 (1)磁感线上某点的 方向就是该点的磁场方向 (2)磁感线的疏密定性地表示磁场的 ，在磁感线较密的地方磁场较强；在磁感线较疏的地

4、方磁场较_,切线,切线,强弱,弱,(3)磁感线是 曲线，没有起点和终点，在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极 (4)同一磁场的磁感线不 、不 、不相切 (5)磁感线是假想的曲线，客观上不存在 3几种常见磁场的磁感线 (1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图811) 图811,闭合,中断,相交,(2)地磁场 图812 地磁场的N极在地球 附近，S极在地球 附近，磁感线分布如图812所示,南极,北极,地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球 指向 ，而竖直分量(By)则南北半球相反，在南半球垂直地面_，在北半球垂直地面 在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁场强弱 ，且方向水平 ,

5、北极,南极,向上,向下,相等,向北,(3)电流的磁场,越弱,条形,匀强,越弱,自主检测 2如图813所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向 图813,答案,三、安培力 问题导引 在图814中，标出了磁场B的方向、通电直导线中电流I的方向、以及通电直导线所受磁场力F的方向，其中正确的是 图814 答案C,知识梳理 1安培力的方向 (1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内让磁感线从_进入，并使四指指向 的方向，这时 所指的方向就是通电导线在磁场中所受 的方向 (2)安培力方向的

6、特点：FB，FI，即F垂直于_决定的平面,掌心,电流,拇指,安培力,B、I,2安培力的大小 (1)当磁感应强度B的方向与导线方向成角时，F_； (2)当磁场和电流垂直时，安培力_，为F ； (3)当磁场和电流平行时，安培力 ,BILsin_,BIL,最大,等于零,自主检测 3如图815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)垂直线段ab、bc和cd的长度均为L，且abcbcd135.流经导线的电流为I，方向如图815中箭头所示导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力 图815,答案A,1在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“

7、果”在判定直线电流的磁场方向时，大拇指指“原因”电流方向，四指指“结果”磁场绕向；在判定环形电流的磁场方向时，四指指“原因”电流绕向，大拇指指“结果”环内沿中心轴线的磁感线方向,考点一 平均速度与瞬时速度,2磁场的叠加：磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解 (2012大纲全国理综)如图816所示，两根相互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,AO点处的磁感

8、应强度为零 Ba、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反 Cc、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同 Da、c两点处磁感应强度的方向不同,图816,思路点拨先由安培定则判断两个电流分别独立存在时产生的磁场的磁感应强度方向，再由矢量的叠加原理判断合磁感应强度的方向,自主解答根据安培定则可知M、N导线中的电流在O点产生的磁场方向均垂直于MN连线且由Od，故O处的磁感应强度不为零，选项A错误；由于M、N两导线中电流大小相等，根据对称性知BaBb，磁感应强度方向均垂直于MN连线，方向相同，选项B错误；c、d关于O点对称，M、N两导线中的电流在c、d两点产生的磁感应强度的矢量和相等且方向均为cd，选项

9、C正确；由于a、b、c、d四点磁感应强度方向均相同，选项D错误 答案C,特别提醒解决此类问题应注意以下几点 (1)根据安培定则确定通电导线周围磁感线的方向 (2)磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向 (3)磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时，合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和,1如图817所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1 T的匀强磁场中，在以导线截面的中心为圆心、r为半径的圆周上有A、B、C、D四个点已知A点的磁感应强度为0，则下列叙述正确的是,图817,突破训练,答案AB,(1)判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必

10、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现对五种常用的方法列表如下：,考点二安培力作用下导体运动方向的判定,(2)在应用左手定则判定安培力方向时，磁感线方向不一定垂直于电流方向，但安培力方向一定与磁场方向和电流方向垂直，即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面 如图818所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面当线圈内通以图中方向的电流后，线圈的运动情况是,图818,A线圈向左运动 B线圈向右运动 C从上往下看顺时针转动 D从上往下看逆时针转动 解析解法一电流元法 首

11、先将圆形线圈分成很多小段，每一段可看作一直线电流元，取其中上、下两小段分析，其截面图和受安培力情况如图甲所示根据对称性可知，线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动，只有选项A正确，,解法二等效法 将环形电流等效成小磁针，如图乙所示，根据异名磁极相吸引知，线圈将向左运动，选A.也可将左侧条形磁铁等效成环形电流，根据结论“同向电流相吸引，异向电流相排斥”，也可判断出线圈向左运动，选A. 答案A,2如图819所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，

12、则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是 图819,突破训练,AFN1FN2，弹簧的伸长量增大 DFN1FN2，弹簧的伸长量减小 解析采用“转换研究对象法”：由于条形磁铁的磁感线是从N极出发到S极，所以可画出磁铁在导线A处的一条磁感线，此处磁感应强度方向斜向左下方，如图，导线A中的电流垂直纸面向外，由左手定则可判断导线A必受斜向右下方的安培力，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力的方向是斜向左上方，所以磁,铁对斜面的压力减小，FN1FN2.同时，由于导线A比较靠近N极，安培力的方向与斜面的夹角小于90，所以电流对磁铁的作用力有沿斜面向下的分力，使得弹簧弹力增大，可知弹簧的伸长量增大，所以正确选

13、项为C. 答案C,1安培力的大小 安培力常用公式FBIL，要求两两垂直，应用时要满足： (1)B与L垂直； (2)L是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度,考点三与安培力有关的力学综合问题,图8110,如弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度(如图8110所示)，相应的电流方向沿L由始端流向末端因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，所以闭合线圈通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和为零 2通电导线在磁场中的平衡和加速问题的分析思路 (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； (3)列平衡方程或牛顿

14、第二定律的方程式进行求解,(10分)如图8111所示，两平行金属导轨间的距离L0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角37，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B0.50 T，方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场金属导轨的一端接有电动势E4.5 V、内阻r0.50 的直流电源现把一个质量m0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R02.5 ，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2.已知sin 370.60，cos 370.80，求：,(1)通过导体棒的电流； (2)导体棒受到的安培力大小和方向； (3)导体棒受到的

15、摩擦力,图8111,审题指导 1审读题干，获取有用信息 磁场方向垂直于导轨所在平面，磁感应强度 B0.50 T. 导体棒恰好静止，导体棒所受外力的合力为零 2分析设问，确定解题方案 根据闭合电路欧姆定律计算通过导体棒的电流 利用安培力公式计算导体棒所受安培力 分析导体棒受力，根据平衡条件计算摩擦力,答案(1)1.5 A(2)0.30 N，平行于导轨向上 (3)0.06 N，方向沿导轨向下,规律总结 (1)解决有关通电导体在磁场中的平衡问题，关键是受力分析，只不过比纯力学中的平衡问题要多考虑一个安培力 (2)画好辅助图(如斜面)、标明辅助方向(如B的方向、I的方向等)是画好受力分析图的关键 (3

16、)由于安培力、电流I、磁感应强度B的方向之间涉及到三维空间，所以在受力分析时要善于把立体图转化成平面图,3(2014四川省名校检测)如图8112所示，质量为M，长为L的直导线通有垂直纸面向外的电流I，被一绝缘线拴着并处在匀强磁场中，导线能静止在倾角为的光滑斜面上，则磁感应强度的大小和方向可能是,突破训练,图8112,A大小为Mgtan /IL，方向垂直斜面向上 B大小为Mgsin /IL，方向垂直纸面向里 C大小为Mg/IL，方向水平向右 D大小为Mg/IL，方向沿斜面向下,答案BC,随堂演练 1(2014黄冈模拟)已知地磁场的水平分量为B，利用这一值可以测定某一弱磁场的磁感应强度，如图811

17、3所示为测定通电线圈中央一点的磁感应强度，实验方法：先将未通电线圈平面固定于南北方向竖直平面内，中央放一枚小磁针，N极指向北方；给线圈通电，此时小磁针N极指北偏东角后静止，由此可以确定线圈中电流方向(由东向西看)与线圈中央的合磁感应强度分别为,图8113,答案C,2在图8114所示电路中，电池均相同，当开关S分别置于a、b两处时，导致MM与NN之间的安培力的大小分别为fa、fb，可判断两段导线 图8114 A相互吸引，fafb B相互排斥，fafb C相互吸引，fafb D相互排斥，fafb,解析无论开关置于a还是置于b，两导线中通过的都是反向电流，相互间作用力为斥力，A、C错误开关置于位置b时电路中电流较大，导线间相互作用力也较大，故D正确 答案D,3(2014南开中学月考)如图8115所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为.如果仅改变下列某一个条件，角的相应变化情况是 图8115,A棒中的电流变大，角变大 B两悬线等长变短，角变小 C金属棒质量变大，角变大 D磁感应强度变大，角变小,解析金属棒MN受力分析及其侧视图如图所示，由平衡条件可知F安mgtan ，而F安BIL，即BILmgtan ，则I，m，B，故A正确，C、D错误角与悬线长度无关，B错误 答案A,4如图8116所示，在a、b、c