【优化探究】高考物理一轮复习 第8章第1单元随堂课件

第八章磁场一、磁场、磁感应强度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．2．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场．磁场力北极强弱和方向(3)方向：小磁针静止时

的指向．北极二、磁感线及几种常见的磁场分布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．几种常见的磁场(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图)切线(2)几种电流周围的磁场分布(3)匀强磁场：在磁场的某些区域内，磁感线为

的平行线，如下图所示．等间距(4)地磁场①地磁场的N极在地球

附近，南极S极在地球

附近，磁感线分布如图所示．②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，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度

相等且方向水平平行．北极南极北极大小[温馨提示](1)只有在同一个图中才能根据磁感线的疏密来判定磁场的强弱．(2)应用安培定则判断直线电流的磁场方向和判断环形电流的磁场方向时，四指、大拇指指向的意义正好相反．三、安培力的大小和方向1．安培力的大小(如图所示)(1)F＝

(2)磁场和电流垂直时：F＝

(3)磁场和电流平行时：F＝2．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．让磁感线从掌心进入，并使四指指向

,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受

BILsinθBIL.0电流的方向安培力的方向．(2)安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于

决定的平面．[温馨提示]安培力的方向垂直于磁感应强度B和电流I所决定的平面，但磁感应强度与电流不一定垂直．四、磁电式电流表1．基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之间的．2．工作原理弹簧如右图所示，磁场的方向总沿着

均匀辐射地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是

的，保证B的大小不发生变化，且安培力的方向与线圈．当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，线圈转动，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就

，螺旋弹簧的形变也就

I与指针偏角θ成正比，表盘刻度(选填“均匀”、“不均匀”)．所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小．垂直越大越大．均匀半径BI相等3．优、缺点：优点是

高，能测出很弱的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱．灵敏度对磁感应强度度的理解1．磁感应强强度是用比值值法定义的，，其大小由磁磁场本身的性性质决定，与与放入的直导导线的电流I的大小、导线线的长短L的大小无关．．2．由定义式式B＝计计算B时，通电导线线必须垂直于于磁场；若通通电导线平行行放入磁场，，则不受安培培力，但不能能说该处磁感感应强度为零零．3．匀强磁场场：磁感应强强度大小和方方向处处相同同，磁感线互互相平行且等等距．4．磁感应强强度B与电场强度E的比较[重点提示](1)电场强强度的方向和和电荷受力方方向相同或相相反，而磁感感应强度的方方向和电流元元受力方向垂垂直．(2)电荷在在电场中一定定受静电力作作用，而电流流在磁场中不不一定受安培培力．三根平行的直直导线，分别垂直地通通过一个等腰腰直角三角形形的三个顶点点，如右图所所示，现使每每条通电导线线在斜边中点点O所产生的磁感感应强度的大大小均为B，则该处的磁磁感应强度的的大小和方向向如何？[思路点拨][听课记录]根据安培定则则，I1与I3在O点处产生的磁磁感应强度方方向相同，I2在O点处产生的磁磁感应强度的的方向与B1(B3)垂直，如图图所示．又知B1、B2、B3的大小均为B，根据矢量运运算定则可知知O点的磁感应强强度大小为：：BO＝＝＝B其方向在三角角形平面内与与斜边夹角θ＝arctan2.1．如图所示示，四条竖直放置置的长直导线线，它们的截截面在一边长长为a的正方形的四四个顶点A、B、C、D上，当都通以以如图所示的的电流I时(地理方位位东、南、西西、北如图所所示)，则正正方形中心的的磁感应强度度方向是()A．水平向东东B．水平向南南C．水平向西西D．水平向北北解析：由安培定则分分析出各导线线电流在O点产生的磁场场方向：A和C的磁场沿OD方向，B、D的磁场方向沿沿OC方向，根据磁磁场叠加原理理知，合磁场场方向沿∠DOC的角平分线向向东．答案：A对磁通量的理理解1．Φ＝B·S的含义：Φ＝BS只适用于磁感感应强度B与面积S垂直的情况．．当S与垂直于B的平面间的夹夹角为θ时，则有Φ＝BScosθ.可理解为Φ＝B(Scosθ)，即Φ等于B与S在垂直于B方向上分量的的乘积；也可可理解为Φ＝(Bcosθ)S，即Φ等于B在垂直于S方向上的分量量与S的乘积．如图图甲所示．2．面积S的含义义：S不一定定是某某个线线圈的的真正正面积积，而而是线线圈在在磁场场范围围内的的面积积．如如图乙乙所示示，S应为线线圈面面积的的一半半．3．多匝匝线线圈圈的的磁磁通通量量：：多匝匝线线圈圈内内磁磁通通量量的的大大小小与与线线圈圈匝匝数数无无关关，，因因为为不不论论线线圈圈匝匝数数多多少少，，穿穿过过线线圈圈的的磁磁感感线线条条数数相相同同，，而而磁磁感感线线条条数数可可表表示示磁磁通通量量的的大大小小．．4．．合合磁磁通通量量求求法法若某某个个平平面面内内有有不不同同方方向向和和强强弱弱的的磁磁场场共共同同存存在在．．当当计计算算穿穿过过这这个个面面的的磁磁通通量量时时，，先先规规定定某某个个方方向向的的磁磁通通量量为为正正，，反反方方向向的的磁磁通通量量为为负负，，平平[重点提提示](1)磁磁通量是是标量，，其正、、负值仅仅表示磁磁感线是是正向还还是反向向穿过线线圈平面面．(2)同一一线圈平平面，如如果正向向穿过平平面的磁磁感线条条数与反反向穿过过平面的的条数一一样多，，则Φ＝0.如图，矩矩形线圈圈有N匝，面积积大小为为S，放在水水平面内内，加一一个竖直直向下的的范围较较大的匀匀强磁场场，磁感感应强度度为B，则穿过过平面的的磁通量量是多少少？若使使线圈绕绕ab边转过60°，，则穿过过线圈平平面的磁磁通量是是多少？？若线圈圈绕ab边转过180°°，则穿穿过线圈圈的磁通通量改变变了多少少？[思路点点拨]解决此题题应把握握以下两两点：(1)明明确磁感感线方向向与线圈圈平面的的角度关关系．(2)求求解磁通通量变化化时应考考虑磁感感线正穿穿和反穿穿的情况况．[听课记记录]由磁通量量的定义义可知：：Φ1＝BS绕ab边转过60°后后的磁通通量为Φ2＝BScos60°＝BS绕ab边转过180°后的磁通通量为：Φ3＝－BS磁通量的改变2.如图有一一正方形线圈圈边长为10cm，与与水平面夹角角为37°，，匀强磁场竖竖直向下，已已知通过线圈圈平面的磁通通量为0.04Wb，，则匀强磁场场的磁感应强强度B为多少？如果果线圈的匝数数变为原来的的N倍，则其磁通通量变为多少少？为什么？？答案：5T0.04Wb原因见解解析安培力作用下下通电导体运运动方向的判判定1．基本思路路判定通电导体体在安培力作作用下的运动动或运动趋势势，首先必须须弄清楚导体体所在位置的的磁场磁感线线分布情况，，然后利用左左手定则准确确判定导体的的受力情况，，进而确定导导体的运动方方向或运动趋趋势的方向．．2．常用方法法[重点提示](1)在应用用左手定则时时，磁感线不不一定垂直穿穿过手心，但但四指一定指指向电流方向向，大拇指一一定要垂直于于磁场方向和和电流方向决决定的平面．．(2)某些导导体在安培力力作用下可能能会出现平动动与转动同时时发生的情况况，这时就可可以应用特殊殊位置法．如图所示，把把一重力不计计的通电直导导线水平放在在蹄形磁铁磁磁极的正上方方，导线可以以自由转动，，当导线通入入图示方向电电流I时，导线的的运动情况况是(从上上往下看)()A．顺时针针方向转动动，同时下下降B．顺时针针方向转动动，同时上上升C．逆时针针方向转动动，同时下下降D．逆时针针方向转动动，同时上上升[思路点拨拨]解答本题时时可按以下下思路分析析：[听课记录录](1)电流流元法：把把直线电流流等效为AO′、O′O、OB三段(O′O段极短)电电流元，由由于O′O段电流方向向与该处磁磁场方向相相反，所以以不受安培培力作用；；AO′段电流元所所在处的磁磁场方向倾倾斜向上，，根据左手手定则可知知其所受安安培力方向向垂直纸面面向外；OB段电流元所所在处的磁磁场方向倾倾斜向下，，同理可知知其所受安安培力方向向垂直纸面面向里，综综上可知导导线将以OO′段为轴顺时时针转动(俯视)．．(2)特殊殊位置法：：用导线转转过90°°的特殊位位置来分析析，根据左左手定则判判得安培力力的方向向向下，故导导线在顺时时针转动的的同时向下下运动．[答案]A3.如图所所示，把轻轻质导线圈圈用绝缘细细线悬挂在在磁铁N极极附近，磁磁铁的轴线线穿过线圈圈的圆心，，且垂直于于线圈平面面，当线圈圈中通入如如图所示方方向的电流流后，线圈圈的运动情情况是()A．．线线圈圈向向左左运运动动B．．线线圈圈向向右右运运动动C．．从从上上往往下下看看顺顺时时针针转转动动D．．从从上上往往下下看看逆逆时时针针转转动动解析析：：方法法一一：：电电流流元元法法．．首首先先将将圆圆形形线线圈圈分分成成很很多多小小段段，，每每一一段段可可看看做做一一直直线线电电流流，，取取其其中中上上、、下下两两小小段段分分析析，，其其截截面面图图和和受受安安培培力力情情况况如如图图甲甲所所示示．．根根据据对对称称性性可可知知，，线线圈圈所所受受安安培培力力的的合合力力水水平平向向左左，，故故线线圈圈向向左左运运动动．．选选项项A正正确确．．方法法二二：：等等效效法法．．将将环环形形电电流流等等效效成成一一条条形形磁磁铁铁，，如如图图乙乙所所示示，，据异异名名磁磁极极相相吸吸引引知知，，线线圈圈将将向向左左运运动动，，选选A.也也可可将将左左侧侧条条形形磁磁铁铁等等效效成成一一环环形形电电流流，，根根据据结结论论“同向向电电流流相相吸吸引引，，异异向向电电流流相相排排斥斥”，也也可可判判断断出出线线圈圈向向左左运运动动，，选选A.答案：A安培力的的大小和和做功情情况分析析1．安培培力公式式的说明明(1)可可把安培培力公式式写为F＝Bsinθ·IL(θ为B与I方向夹角角)，即即相当于于只有与与L垂直的磁磁感应强强度的分分量对电电流产生生安培力力．(2)L是有效长长度，即即为在垂垂直磁感感应强度度方向的的投影长长度．2．通电电导线在在安培力力作用下下的平衡衡和加速速运动(1)确确定研究究对象，，对研究究对象进进行受力力分析．．(2)画画出受力力平面图图．(3)依依据平衡衡条件或或牛顿第第二定律律列方程程．3．安培培力做功功的实质质：能量量的转化化(1)安安培力做做正功：：是将电电源的电电能转化化为导线线的动能能或转化化为其他他形式的的能．(2)安安培力做做负功：：是将其其他形式式的能转转化为电电能后或或储存或或转化为为其他形形式的能能．[重点提提示](1)对对导线进进行受力力分析时时，注意意将三维维立体图图转变为为二维平平面图画画受力图图．(2)通通电导线线在磁场场中的平平衡及加加速运动动问题的的处理方方法与纯纯力学问问题一样样，无非非是有安安培力参参与作用用．(11分分)在倾角θ＝30°°的斜面面上，固固定一金金属框，，宽l＝0.25m，接入入电动势势E＝12V、内内阻不计计的电池池．垂直直框面放放有一根根质量m＝0.2kg的金属属棒ab，它与框框架的动动摩擦因因数μ＝.整个个装置放放在磁感感应强度度B＝0.8T，，垂直框框面向上上的匀强强磁场中中(如图图所示)．当调调节滑动动变阻器器R的阻值在在什么范范围内时时，可使使金属棒棒静止在在框架上上？(框框架与棒棒的电阻阻不计，，g取10m/s2)[思路点点拨]先根据闭闭合电路路欧姆定定律求出出电流I，进而求求出安培培力．当当F安>mgsinθ时，f静沿导轨轨向下下，当当F安<mgsinθ时，Ff静沿导轨轨向上上，最最后由由力的的平衡衡条件件列式式求解解．[听课课记录录]金属棒棒受到到四个个力作作用：：重力力mg，垂直直框面面向上上的支支持力力FN，沿框框面向向上的的安培培力F安，沿框框面的的静摩摩擦力力f静．金属棒棒静止止在框框架上上时，，摩擦擦力f静的方向向可能能沿框框面向向上，，也可可能向向下，，需分分两种种情况况考虑虑．当当变阻阻器R取值较较大时时，I较小，，安培培力F较小，，在金金属棒棒重力力分力力mgsinθ作用下棒有有沿框架下下滑趋势，，框架对棒棒的摩擦力力沿框面向向上，受力[答案]1.4ΩΩ≤R≤8.2ΩΩ1．关于磁磁感应强度度，正确的的说法是()A．根据据定义B＝F/IL，磁场中中某点的的磁感应应强度B与F成正比，，与I成反比B．B是矢量，，方向与与F的方向一一致C．B是矢量，，方向与与F的方向相相反D．在确确定的磁磁场中，，同一点点的B是确定的的，不同同点的B可能不同同，磁感感线密的的地方B大些，磁磁感线疏疏的地方方B小些解析：磁感应强强度是磁磁场本身身的性质质，与磁磁场中该该点的电电流I或受力大大小F无关，A不正确确．由左左手定则则，F的方向与与B的方向总是垂垂直的，既不不与B一致，也不与与B相反，B、C不正确．在在确定的磁场场中，同一点点的B是确定的，不不同点的B可能不同，磁磁感线密的地地方B大些，磁感线线疏的地方B小些，D正确确答案：D2.(2011年榆林模模拟)如图所所示，环形金金属软弹簧套套在条形磁铁铁的中心位置置．若将弹簧簧沿半径向外外拉，使其面面积增大，则则穿过弹簧所所包围面积的的磁通量将()A．增大B．减小小C．不变D．无法法确定如何变变化解析：穿过弹簧所围围面积的磁通通量应为合磁磁通量，磁铁铁内部由S极极指向N极的的磁通量不变变，而其外部部由N极指向向S极的磁通通量随面积的的增大而增大大，故合磁通通量减小，选选B.答案：B3．某同学画画的表示磁场场B、电流I和安培力F相互关系的图图如图所示，，其中正确的的是()解析：根据左