高考物理总复习专题九第1讲磁场磁场对电流的作用配套课件

1、专题九 磁场,第1讲,磁场 磁场对电流的作用,考点 1 磁场的基本概念,1.磁场,磁体,通电导线,运动电荷,北,北,(1)定义：存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特 殊形态的物质. (2)基本特性：磁场对处于其中的_、_和 _有磁场力的作用. (3)方向：在磁场中任一点，小磁针_极受力的方向，即 小磁针静止时_极所指的方向，就是该点的磁场方向. (4)磁现象的电本质：磁体的磁场和电流的磁场都是由电荷 的运动产生的.,2.磁感应强度 (1)定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安 培力 F安 跟电流 I 和导线长度 L 的乘积的比值叫磁感应强度.,(2)定义式：_.,(3)方向：就

2、是磁场的方向，即小磁针静止时北极所指的方,向，也是过该点的磁感线的_方向.,切线,(4)磁感应强度是矢量，可描述磁场的强弱和方向.,(5)单位：特斯拉，简称特，国际符号是 T,1 T,3.磁感线,强弱,闭合,N,S,S,N,(1)磁感线是在磁场中画出的一些有方向的曲线. (2)磁感线的分布可以形象地表示出磁场的强弱和方向，磁 感线的密疏表示磁场的_，磁感线上某点的_方 向就是该点的磁场方向. (3)磁感线是永不相交的_曲线：在磁体外部，从 _极指向_极；在磁体内部，由_极指向_极. (4)注意：熟记条形磁体、蹄形磁体、直线电流、环形电流、 通电螺线管的磁感线分布状况.,切线,4.磁通量,(1)

3、定义：设在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有一个面积 为 S 且与磁场方向垂直的平面，磁感应强度 B 与面积 S 的乘积， 叫做穿过这个平面的磁通量，简称磁通.,(2)意义：穿过某一面积的磁感线条数的多少.,场方向的平面(中性面)上投影的大小，是 S 所在平面的法线方 向与磁场方向的夹角.,(3)定义式：BScos ，式中Scos 为面积S在垂直于磁,(4)磁通量是标量，但是有正负，其正负表示与规定的正方向(如平面法线的方向)是相同还是相反.若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁感线条数为1，反向磁感线条数为2，则总磁通量12. (5)单位：韦伯，符号是Wb.1 Wb1 Tm2.,5.匀强磁

4、场：磁感应强度大小处处_、方向处 处_的磁场称为匀强磁场.距离很近的两个异名磁 极之间的磁场、通电螺线管内部的磁场(边缘部分除外)以及平 行板电容器间的磁场，都可以认为是匀强磁场.,相等,相同,【自主检测】 1.取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图 9-1-1(a) 所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为 I 的电流时，测 得螺线管内中部的磁感应强度大小为 B，若将另一根长导线对 折后绕成如图(b)所示的螺线管，并通以电流强度也为 I 的电流,),时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为( 图 9-1-1,A.0,B.0.5B,C.B,D.2B,解析：在图(b)中，由于两根导线中的电流方

5、向相反，产生 的磁场相互抵消，所以在(b)中螺线管内中部的磁感应强度大小 为零，故 B、C、D 错误，A 正确.,答案：A,考点 2 电流的磁效应 磁场对电流的作用,1.电流的磁效应：奥斯特发现了电流的磁效应，即电流周 围存在磁场，可用安培定则(即右手螺旋定则)判断电流的磁场 方向.,2.磁场对电流的作用,(1)安培力的大小：当IB时(90)，FmaxBIL；当IB时(0)，Fmin0；当通电导线方向与磁场方向成角时，F安BILsin .,(2)特点：不仅与 B、I、L 有关，还与夹角有关；L 是有效 长度，不一定是导线的实际长度.弯曲导线的有效长度 L 等于两 端点所连直线的长度，所以任意形

6、状的闭合线圈的有效长度 L 0.,(3)安培力的方向：安培力的方向既与磁场方向垂直，又与 电流的方向垂直，即 F 总是垂直于 B 和 I 所确定的平面，可以 用左手定则来判定.,右手螺旋定则与左手定则的比较,【自主检测】 2.(2013 年长沙一模)欧姆在探索通过导体的电流和电压、 电阻关系时，因无电源和电流表，他利用金属在冷水和热水中 产生电动势代替电源，用小磁针的偏转检测电源，具体做法是 在地磁场作用下，在水平静止的小磁针上方平行于小磁针水平 放置一直导线，当该导线中通有电流时，小磁针会发生偏转； 当通过该导线电流为 I 时，小磁针偏转了 30，问当他发现小磁 针偏转了 60，通过该直导线

7、的电流为直导线在某点产生的磁场,与通过直导线的电流成正比(,),A.2I,B.3I,C.I,D.无法确定,解析：当通过电流为 I，根据题意可知：地磁场、电流形成,磁场、合磁场之间的关系为,答案：B,当夹角为30时，有：B1kIB地tan 30 当夹角为60时，有B2kI1B地tan 60 由解得I13I，故A、C、D错误，B正确.故选B.,考点 3 涉及安培力的力学问题,1.通电导线在安培力作用下运动情况的判定方法 (1)画出通电导线所在处的磁感线方向.,(2)用左手定则判断各段通电导线所受安培力的方向. (3)确定导线的运动情况.,2.安培力作用下导线受力运动问题的处理步骤 (1)正确画出导

8、线受力的投影平面图(或侧视图).,(2)结合物体的平衡条件、牛顿运动定律、欧姆定律等进行,分析解答.,3.物体在安培力作用下运动的分析方法,(1)电流元受力分析法：即把整段电流等效为很多段直流电 流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向， 从而判断出整段电流所受合力方向，最后确定运动方向. (2)特殊值分析法：把电流或磁体转到一个便于分析的特殊 位置(如转过 90)后再判断所受安培力方向，从而确定运动方向. (3)等效分析法：环形电流可以等效成条形磁体，条形磁体 也可以等效成环形电流，通电螺线管可等效成很多的环形电流. (4)推论分析法：两电流相互平行时无转动趋势，方向相同 相互吸

9、引，方向相反相互排斥；两电流不平行时有转动趋势.,涉及安培力的力学问题属于电磁学与动力学相 结合的问题，关键是画出导体的受力平面图.,【自主检测】 3.(2014 年汕头一模)如图 9-1-2 所示是磁电式电流表的结 构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布，线圈中 a、b 两条导线长均为 l，通以图示方向的电流 I，两条导线所在处的,磁感应强度大小均为 B.则(,) 图 9-1-2,A.该磁场是匀强磁场,B.线圈平面总与磁场方向垂直 C.线圈将逆时针方向转动,D.a、b 导线受到的安培力大小总为 IlB 答案：D,热点 1 磁感应强度的矢量性,磁感应强度是矢量，运算遵循矢量运算法则平行四边

10、,形定则.,【例 1】(2013 年盐城二模)如图 9-1-3 所示，两根互相平行 的通电长直导线 A、B 垂直于纸面放置，电流相同.OO是 AB,),连线的中垂线，沿 OO方向磁感应强度的大小( 图 9-1-3,A.逐渐变大 C.先变小后变大,B.逐渐变小 D.先变大后变小,思路导引：根据安培定则判断两根导线在 O、O两点产 生的磁场方向，根据平行四边形定则，进行合成，确定大小和 方向的关系.在线段 OO 上只有 O 点的磁感应强度为零. 解析：根据安培定则判断得知，两根通电导线产生的磁场 方向均沿顺时针方向，两根通电导线在 OO某点产生的磁感 应强度大小叠加而成，根据平行四边形定则进行合成

11、得到，O 点的磁感应强度为零，由 O 向 O移动，磁感应强度先变大后 变小.故 A、B、C 错误，D 正确.,答案：D,方法技巧：本题考查了安培定则及矢量的合成方法，特别 应注意磁场的空间性，注意培养空间想象能力.掌握安培定则和 平行四边定则的综合应用.,【触类旁通】 1.如图 9-1-4 所示，两根水平放置且相互平行的长直导线分 别通有方向相反的电流 I1 与 I2.与两导线垂直的一平面内有 a、b、 c、d 四点，a、b、c 在两导线的水平连线上且间距相等，b 是两,) 图 9-1-4,导线连线中点，b、d 连线与两导线连线垂直.则( A.I2 受到的磁场力水平向左 B.I1 与 I2 产

12、生的磁场有可能相同 C.b、d 两点磁感应强度的方向必定竖 直向下 D.a 点和 c 点位置的磁感应强度不可能为零,答案：B,解析：电流I1在I2处的磁场方向竖直向下，根据左手定则可知I2受的安培力的方向水平向右，故A错误；当电流I1与I2的大小相等时，则在b处的磁场大小相等，方向相同，即磁场相同，故B正确；不论电流大小如何，b点的磁感应强度的方向是竖直向下，而d点磁感应强度的方向，只有当电流大小相等时，才一定竖直向下，故C错误；当电流I2的大小比电流I1的大时，则a点的磁感应强度可能为零，当电流I2的大小比电流I1的小时，则c点的磁感应强度可能为零，故D错误.,热点 2 安培力作用下的平衡或

13、加速运动模型,在高考中，通电导体在磁场中所受安培力的实际应用问题， 联系现代科学技术和现实生活的试题越来越多，比如：电磁驱 动、电磁炮等都在近几年高考中出现过.,通电导体在磁场中平衡或加速运动问题的处理方法和纯力,学问题一样，只是多了一个安培力.,解决这类问题的思路方法：,(1)受力分析时安培力的方向千万不可跟着感觉走，牢记安 培力方向，既和磁感应强度方向垂直又和电流方向垂直.,(2)画出导体的受力分析平面图.,(3)平衡问题中有静摩擦力的情况下，要把握住静摩擦力的 大小、方向随安培力的变化而变化的特点，并能从动态分析中 找出静摩擦力转折的临界点(最大值、零值、方向变化点). (4)很多综合问

14、题中往往通过电流 I 联系恒定电流的知识.,【例 2】(2013 年上海长宁区二模)长为 L 的通电直导线放 在倾角为的光滑斜面上，并处在磁感应强度为 B 的匀强磁场 中，如图 9-1-5 所示，当 B 方向竖直向上，电流为 I1 时导体处 于平衡状态，若 B 方向改为垂直斜面向上，则电流为 I2 时导体,图 9-1-5,审题突破：通电导线在磁场中受到安培力作用，由公式 F BIL 求出安培力大小，由左手定则来确定安培力的方向.其方 向与磁场及电流构成的平面垂直.,解析：若磁场方向竖直向上，则安培力水平向右.,图 9-1-6,由平衡条件可得：mgtan BI1L,若磁场方向垂直于斜面向上，则安

15、培力沿斜面向上.,图 9-1-7,答案：B,方法技巧：磁场、电流、安培力的方向涉及到三维空间， 所以在分析解决有关安培力问题时，要善于分析情景，建立正 确的物理模型，将立体图从不同的侧面转化为平面图进行分析.,由平衡条件可得：mgsinBI2L，则I1I21cos，故选B.,【触类旁通】 2.(双选)如图 9-1-8 所示，质量为 m、长为 L 的直导线用两 绝缘细线悬挂于 O、O，并处于匀强磁场中.当导线中通以沿 x 正方向的电流 I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为,.则磁感应强度方向和大小可能为(,),图 9-1-8,答案：BC,热点 3 磁通量计算中的易错点,磁通量表示穿过磁场中

16、某个面的磁感线条数，BS，其 中 S 跟磁场方向垂直，若不垂直，则需取平面在垂直于磁场方 向上的投影面积，若穿过某个面有方向相反的磁场，则实际的 磁通量为相反方向的磁感线抵消以后所剩余的磁通量.,【例 3】(双选，2011 年广州模拟)彼此绝缘、相互垂直的两 根通电直导线与闭合线圈共面，图中穿过线圈的磁通量可能为,零的是(,),A,B,C,D,易错提醒：没有掌握磁通量为相反方向的磁感线抵消以后 的净条数，导致了判断错误.,答案：AB,方法技巧：解决本题的关键会用安培定则判断磁场的方向，,以及知道当有多个磁场时，此时磁通量为净磁通量.,正确解析：根据安培定则，电流I1在线圈内磁场方向是垂直纸面向里，I2在线圈内磁场方向是垂直纸面向外，所以磁通量可能为零，故A正确.根据安培定则，电流I1在线圈内磁场方向是垂直纸面向外，I2在线圈内磁场方向是垂直纸面向里，所以磁通量可能为零，故B正确.根据安培定则，电流I1在线圈内磁场方向是垂直纸面向里，I2在线圈内磁场方向是垂直纸面向里，所以磁通量不可能为零，故C错误.根据安培定则，电流I1在线圈内磁场方向是垂直纸面向外，I2在线圈内磁场方