【优化方案】高考物理总复习 第11章第一节 磁场的描述 磁场对电流的作用课件 大纲

第一节磁场的描述磁场对电流的作用第一节磁场的描述磁场对电流的作用基础知识梳理课堂互动讲练经典题型探究知能优化演练基础知识梳理一、磁场、磁感线1．磁场(1)基本性质：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N极所受磁场力的方向．2．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．磁力切线3．安培分子电流假说安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流——分子电流．分子电流使每个物质微粒都成为微小的_______，它的两侧相当于磁极(如图11－1－1所示)．磁体图11－1－1二、几种常见的磁场及安培定则1．条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图11－1－2所示)图11－1－22．几种电流周围的磁场分布直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场特点无磁极、非匀强且距导线越远磁场______与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场_____，管外为非匀强磁场环形电流的两侧是N极和S极且离圆环中心越远，磁场______越弱最强越弱直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场安培定则立体图直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场横截面图纵截面图3.匀强磁场：在磁场的某些区域内，磁感线为_________的平行线，如图11－1－3所示．等间距图11－1－34．地磁场(1)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11－1－4所示．南极北极图11－1－4(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球______指向_______，而竖直分量量(By)则南北相反，，在南半球垂垂直地面向上上，在北半球球垂直地面向向下．(3)在赤道平面上上，距离地球球表面高度相相等的各点，，磁感应强度度_______，且方向水平平______．南极北极相等向北名师点拨：(1)任何一条磁感感线都是闭合合的曲线，在在磁体外部，，磁感线从N极到S极；在磁体内内部，从S极到N极．(2)只有在同一个个图中才能根根据磁感线的的疏密来判定定磁场的强弱弱．强弱方向特(T)矢量大小方向四、安培力1．大小：(如图11－1－5)(1)F＝BILsinθ.(其中θ为B与I之间的夹角)(2)磁场和电流垂垂直时F＝_____.(3)磁场和电流平平行时F＝0.BIL图11－1－52．方向(1)用左手定则判判定：伸开左左手，使大拇拇指与其余四四个手指垂直直，并且都跟跟手掌在同一一个平面内，，把手放入磁磁场中，让磁磁感线垂直穿穿入手心，并并使伸开的四四指指向______的方向，那么么，大______所指的方向就就是通电导线线在磁场中所所受安培力的的方向．(2)安培力的方向向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I决定的的平面面．(注意：：B和I可以有有任意意夹角角)电流拇指五、磁磁电式式电流流表1．磁场场特点点(1)方向：：沿______均匀辐辐射地地分布布．(2)大小：：在距距轴线线等距距离处处的磁磁感应应强度度大小小______．径向相等图11－1－62．安培培力的的特点点(1)方向：：安培培力的的方向向与线线圈平平面______．(2)大小：：安培培力的的大小小与通通过的的电流流成______．3．表盘盘刻度度特点点由于导导线在在安培培力作作用下下带动动线圈圈转动动，螺螺旋弹弹簧变变形，，反抗抗线圈圈的转转动，，电流流越大大，安安培力力越大大，形形变就就______，所以以指针针偏角角与通通过线线圈的的电流流I成______，表盘盘刻度度______．垂直正比越大正比均匀课堂互动讲练3．匀强强磁场场：磁磁感应应强度度大小小和方方向处处处相相同，，磁感感线互互相平平行且且间距距相等等．特别提提醒：：(1)电场强强度的的方向向和电电荷受受力方方向相相同或或相反反，而而磁感感应强强度的的方向向和电电流元元受力力方向向垂直直．(2)电荷在在电场场中一一定受受静电电力作作用，，而电电流在在磁场场中不不一定定受安安培力力．1.关于磁磁感应应强度度B，下列列说法法中正正确的的是()A．磁场场中某某点B的大小小，跟跟放在在该点点的试试探电电流元元的情情况有有关B．磁场场中某某点B的方向向，跟跟放在在该点点的试试探电电流元元所受受磁场场力方方向一一致C．在磁磁场中中某点点的试试探电电流元元不受受磁场场力作作用时时，该该点的的B值大小小为零零D．在磁磁场中中磁感感线越越密集集的地地方，，磁感感应强强度越越大即时应用二、通通电导导体在在安培培力作作用下下运动动的判判断判定通通电导导体在在安培培力作作用下下的运运动或或运动动趋势势，首首先必必须弄弄清楚楚导体体所在在位置置的磁磁场分分布情情况，，然后后利用用左手手定则则准确确判定定导体体的受受力情情况，，进而而确定定导体体的运运动方方向或或运动动趋势势的方方向．．现对对几种种常用用的方方法列列表比比较如如下：：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，反过来等效也成立．然后根据同极相斥、异极相吸判断相互作用情况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，然后由牛顿第三定律，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特别提醒：：(1)安培力的方方向与磁感感应强度的的方向垂直直，而不是是相同或相相反，这跟跟电场力与与电场强度度方向之间间的关系是是不同的．．(2)某些导体在在安培力作作用下可能能会出现平平动与转动动同时发生生的情况．．2．(2011年徐州模拟拟)如图11－1－7所示，把轻轻质导线圈圈用绝缘细细线悬挂在在磁铁N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方向的的电流后，，线圈的运运动情况是是()A．线圈向左左运动B．线圈向右右运动C．从上往下下看顺时针针转动D．从上往下下看逆时针针转动即时应用图11－1－7解析：选A.法一：电流流元法．首首先将圆形形线圈分成成很多小段段，每一段段可看作一一直线电流流，取其中中上、下两两小段分析析，其截面面图和受安安培力情况况如图11－1－8甲所示．根根据对称性性可知，线线圈所受安安培力的合合力水平向向左，故线线圈向左运运动．只有有选项A正确．法二：等效效法．将环环形电流等等效成一条条形磁铁，，如图乙所所示，据异异名磁极相相吸引知，，线圈将向向左运动，，选A.也可将左侧侧条形磁铁铁等效成一一环形电流流，根据结结论“同向向电流相吸吸引，异向向电流相排排斥”．也也可判断出出线圈向左左运动，选选A.三、安培力力公式F＝BIL的说明1．B是与L垂直或与L垂直的分量量．2．L是有效长度度．3．B并非一定是是匀强磁场场，但一定定是导线所所在处的磁磁感应强度度．如图11－1－8甲所示．折折线abc中通入电流流I，ab＝bc＝L，折线所在在平面与匀匀强磁场磁磁感应强度度B垂直．abc受安培力等等效于ac(通有a→c的电流I)所受的安培培力，即F＝BI·L，方向同样样由等效电电流ac判断为在纸纸面内垂直直于ac斜向上．同同理推知：：(1)如图乙所示示，半圆形形通电导线线受安培力力F＝BI·2R；(2)如图丙所示示闭合的通通电导线框框受安培力力F＝0.图11－1－83．(2009年高考全国国卷Ⅰ)如图11－1－9所示，一段段导线abcd位于磁感应应强度大小小为B的匀强磁场场中，且与与磁场方向向(垂直于纸面面向里)垂直．线段段ab、bc和cd的长度均为为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的的电流为I，方向如图图中箭头所所示．导线线段abcd所受到的磁磁场的作用用力的合力力()即时应用图11－1－9经典题型探究磁场的叠加题型一(2011年山东青岛岛模拟)三根平行的的长直通电电导线，分分别通过一一个等腰直直角三角形形的三个顶顶点且与三三角形所在在平面垂直直，如图11－1－10所示．现在在使每根通通电导线在在斜边中点点O处所产生的的磁感应强强度大小均均为B，则下列说说法中正确确的是()例1图11－1－10图11－1－11【答案】BD(2011年长沙市一一中月考)通有电流的的导线L1、L2处在同一平平面(纸面)内，L1是固定的，，L2可绕垂直纸纸面的固定定转轴O转动(O为L2的中心)，各自的电电流方向如如图11－1－12所示．下列列哪种情况况将会发生生()A．因L2不受磁场力力的作用，，故L2不动B．因L2上、下两部部分所受的的磁场力平平衡，故L2不动C．L2绕轴O按顺时针方方向转动D．L2绕轴O按逆时针方方向转动题型二安培力作用下物体运动方向的判断例2图11－1－12【解析】由右手螺螺旋定则则可知导导线L1上方的磁磁场的方方向为垂垂直纸面面向外，，且离导导线L1的距离越越远的地地方，磁磁场越弱弱，导线线L2上的每一一小部分分受到的的安培力力方向水水平向右右，由于于O点的下方方磁场较较强，则则安培力力较大，，因此L2绕固定转轴O按逆时针方向向转动，D正确．【答案】D(满分样板10分)(2011年北京东城区区检测)如图11－1－13所示，在倾角角为θ＝30°的斜面上，固固定一宽L＝0.25m的平行金属导导轨，在导轨轨上端接入电电源和滑动变变阻器R.电源电动势E＝12V，内阻r＝1Ω，一质量m＝20g的金属棒ab与两导轨垂直直并接触良好好．整个装置置处于磁感应应强度B＝0.80T、垂直于斜面面向上的匀强强磁场中(导轨与金属棒棒的电阻不计计)．金属导轨是是光滑的，取取g＝10m/s2，要保持金属属棒在导轨上上静止，求：：题型三安培力作用下物体的平衡例3(1)金属棒所受到到的安培力大大