2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修2 第1章安培力与洛伦兹力单元复习课件

磁场单元复习磁场的产生在磁体周围存在磁场一、磁场：磁场的产生2、电流周围存在磁场磁场：直线电流周围的磁场-----奥斯特实验环形电流周围的磁场通电螺线管周围的磁场1、磁体周围存在磁场二、安培分子电流假说在原子、分子等物质微粒内部,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磁体,它相当于两个磁极NS磁体被磁化分子电流磁场磁体的周围存在磁场电流周围存在磁场—奥斯特实验运动的电荷周围存在磁场—罗兰实验安培分子环流假说所有磁场均产生于运动电荷.--磁现象的电本质三、磁化现象如果每个微小的磁体的取向大致相同,整个物体对外就显示磁性.一个原来不具有磁性的物体,在磁场中它具的磁性,这种现象叫磁化.NS磁性材料顺磁性物质抗磁性物质铁磁性物质被磁化后磁性的强弱很弱很弱很强被磁化后的磁场方向使外磁场稍有增强使外磁场稍有减弱使外磁场大增强外磁场撤去以后磁性几乎完全消失磁性几乎完全消失剩余一部分磁性典型代表物质锰、铬、铝等鉍、铜、银、惰性气体等金属磁性材料,包括铁、钴、镍及其合金等；铁氧体

磁性材料的应用软磁材料：收音机的天线磁棒、录音磁头、记忆元件、变压器等.硬磁材料：磁电式仪表、扬声器、话简、永磁电动机等.第二部分:磁感线NS一.磁感线(1).磁感线是用来形象描绘磁场的一些列线(2).磁感线是不存在的(3).对磁体的磁感线,在磁体的外部是从N出发到S进入(4).磁感线一定是闭合的曲线(5).磁感线某点的切向方向为该点小磁针N的指向,即为该点的磁场方向(6).磁感线越密的地方磁感应强度越大1、磁体的磁感线NSNS2、电流的磁感线二、电流的磁场方向的判断

1：直线电流的磁场.

---安培定则

2：环形电流的磁场.

---安培定则

---右手螺旋定则

3：通电螺线管的磁场.

---右手螺旋定则1、直线电流的磁场方向的判断安培定则—右手螺旋定则2、环形电流的磁场方向的判断安培定则—右手螺旋定则3、通电螺线管的磁场方向的判断安培定则—右手螺旋定则例：在图中,当电流逆时针通过圆环导体时,在导体中央的小磁针的N极将指向_________指向读者例.如图所示,一小磁针静止在通电螺线管的内部,请分别标出通电螺线管和小磁针的南北极.SNNS磁感应强度的定义式B的大小与F、IL均无关导线一定要垂直放置在磁场中单位：特斯拉(1T=1N/A·m)地磁场：0.3×10-4～0.7×10-4T磁场方向总是与F的方向垂直,由左手定则进行判断.第三部分：磁感应强度和磁通量ILFB=１、磁感应强度

磁通量：穿过某一面积磁感线的条数(用Φ表示)

大小：Φ=BS(S为垂直于磁场的面积)

标量：没有方向,它只是条数,但有正负

单位：韦伯(Wb)磁通密度：B=Φ/S

--------磁感应强度又叫磁通密度

--------垂直穿过1m2面积的磁感线条数．

1T=1Wb/m2.在匀强磁场中,当B与S的夹角为α时,有Φ=BSsinα.2、磁通量穿过两面积的磁通量相等吗？

２Ｒ

R穿过两面积的磁通量相等吗？两面积内的磁通量相等吗？BBSSα例:如图所示,在水平虚线上方有磁感强度为2B,方向水平向右的匀强磁场,水平虚线下方有磁感强度为B,方向水平向左的匀强磁场.边长为l的正方形线圈放置在两个磁场中,线圈平面与水平面成α角,线圈处于两磁场中的部分面积相等,则穿过线圈平面的磁通量大小为多少?例2、如图所示,大圆导线环A中通有电流I,方向如图.另在导线环所在的平面画了一个圆B,它的一半面积在A环内,一半面积在A环外.则圆B内的磁通量下列说法正确的是：（A）圆B内的磁通量垂直纸面向外（B）圆B内的磁通量垂直纸面向里（C）圆B内的磁通量为零（D）条件不足,无法判断BA答案：B安培力：磁场对电流的作用力----安培力(磁场力)

(1).当电流与磁场垂直时,安培力的大小：

F＝BIL第四部分：安培力××××××××××××××××××××××××××××××FI1、安培力的大小F=ILBSinα不受力受力最大受力abbcb图中安培力如何计算？2、安培力方向的判断：安培力的方向－－左手定则伸开左手,使大姆指跟其余四指

垂直,并且都跟手掌在一个平面

内,把手放入磁场中,让磁感线

穿过手心,并使伸开的四指指向

电流的方向,那么大姆指所指的

方向就是通电导线所受的安培力

方向.

FBIIα3.通电导体在安培力作用下的运动

情况的分析方法：

(1).电流元分析法

(2).特殊位置法

(3).等效法

(4).推论法

方法：

电流元分析法：【例】如图11-2-7所示,把一重力不计的通电导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由转动,当导线通入图示方向电流I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；A特殊位置法：能力·思维·方法【解析】本题主要用电流元法和特殊位置法,即在N、S上方,均在电流上选取一段微小电流,分析其受力,以确定导线的转动,再将电流转到特殊位置时再确定其平动.【解题回顾】定性判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动问题：主要方法：(1)电流元法；(2)特殊位置法；(3)等效法(有时将线圈等效成小磁针)；NNSS等效分析法L2L1电流之间的相互作用磁场：反相电流相互排斥同相电流相互吸引推论法通以如图所示的电流弹簧会发生什么现象？第五部分：

有关安培力的定性

分析和定量计算例1：如图所示的条形磁铁放置在水平桌面上,它的中央正方固定一条直导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直线面向外的电流,磁铁仍然静止的桌面上,则：（）A．磁铁对桌面压力减小,

它仍不受桌面摩擦力作用

B．磁铁对桌面压力增大,

它要受桌面摩擦力作用

C．磁铁对桌面压力增大,

它仍不受桌面摩擦力作用

D．磁铁对桌面压力减小,

它要受桌面摩擦力作用答案：A

例2：一圆形线圈,半径为r,通以电流强度为I的电流,放在光滑水平面上,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向竖直向下,如图所示（俯视图）,则线圈截面上张力大小为：（）

A．2BIrB．0.5BIr

C．BIrD．不能求解C例3：磁场具有能量,磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度,其值为B2/2μ,式中B是磁感强度,μ是磁导率,在空气中μ为一已知常数.为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感强度B,一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P,再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离Δl,并测出拉力F,如图所示.因为F所作的功等于

间隙中磁场的能量,所以

由此可得磁感强度B与F、

A之间的关系为B＝

.例:画出通电导体ab所受的磁场力的方向如图所示,电源的电动势E=2V,r=0.5Ω竖直导轨电阻可忽略,金属棒的质量m=0.1kg,R=0.5Ω,它与导轨动摩擦系数为0.4,有效长度为0.2,靠在导轨外面,为使金属棒不动,我们施一与纸面夹角为300且与导轨垂直向里的磁场,求:此磁场是斜向上还是斜向下?Ｂ的范围是多少?mgNf行吗？mgNf行吗？还有什么情况？mgNfmgNf例4：如图所示,空间有匀强磁场,将一导线OA放在xoy平面上通以电流I,导线与ox轴夹角为45°,AO导线受到安培力的方向沿z轴的负方向.若将此导线改放在oz轴上并通以沿zo方向的电流,这时导线受安培力的方向沿x轴正方向,则磁场方向为：（）

A．沿x轴正方向

B．沿y轴正方向

C．沿z轴正方向

D．与AO不垂直BD

例5：如图,相距20cm的两根光滑平行铜导轨,导轨平面倾角为θ=370,上面放着质量为80g的金属杆ab,整个装置放在B=0.2T的匀强磁场中.(1)若磁场方向竖直向下,要使金属杆静止在导轨上,必须通以多大的电流.(2)若磁场方向垂直斜面向下,要使金属杆静止在导轨上,必须通以多大的电流.能力·思维·方法【解析】此类问题的共性是先画出侧视图,并进行受力分析.如图所示由平衡条件得(1)F=BIL=mgtanθI=mgtanθ/BL=15A(2)当磁场垂直斜面向下时F=BIL=mgsinθI=mgsinθ/BL=12A

【解题回顾】要明确在该题中最后结果并不是很重要,相比而言,此题中的处理问题的方法却是重点,即要先以侧视的方式画出受力图,切记.例6：如图所示,有一金属棒ab,质量为m=5g,电阻R=1Ω,可以无摩擦地在两条平行导轨上滑行.导轨间距离为d=10cm,电阻不计.导轨平面与水平面的夹角θ=30°,整个装置放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中,

磁场方向竖直向上.电源的

电动势E=2V,内电阻

r=0.1Ω,试求变阻器取值

是多少时,可使金属棒静止

在导轨上.

例7:如图所示,粗细均匀的金属杆长为0.5m,质量为10g,悬挂在两根轻质绝缘弹簧下端,并处于垂直纸面向外的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.49T.弹簧的劲度系数k=9.8N/m.试求弹簧不伸长时,通入金属杆中的电流大小和方向?要使金属杆下降落1cm后能够静止下来,通入金属杆中的电流大小和方

向?要使金属杆上升1cm后静

止,则通入的电流大小和方向

又如何?例8:在磁感应强度B=0.08T,方向竖直向下的匀强磁场中,一根长l1=20cm,质量m=24g的金属横杆水平地悬挂在两根长均为24cm的轻细导线上,电路中通以图示的电流,电流强度保持在2.5A,横杆在悬线偏离竖直位置

θ=300处时由静止开始摆

下,求横杆通过最低点

的瞬时速度大小.延伸·拓展例9:如图所示,两根平行光滑轨道水平放置,相互间隔d=0.1m,质量为m=3g的金属棒置于轨道一端.匀强磁场B=0.1T,方向竖直向下,轨道平面距地面高度h=0.8m,当接通开关S时,金属棒由于受磁场力作用而被水平抛出,落地点水平距离s=2m,求接通S瞬间,通过金属棒的电量.Bhs【解析】此题导体运动的过程实际上分为两个,一是加速度过程,此过程中牵涉到安培力的问题；二是平抛运动.而问题的关键在两种运动连结点上的速度,此速度可以说是承上启下.

先由平抛运动确定其平抛初速度：

h=gt２/2、s=vt解得：v=5m/s

而该速度亦为水平加速的末速此后的问题可用动量定理来求解：即：BILt=mv且q=It=mv/BL=1.5C

【解题回顾】对于短时间内的打击或冲击问题是动量定理最应当优先考虑的,而在此题中似乎并无电量问题,但有电流,电流与电量的关系中恰好有时间关系,即要考虑力的时间作用效果,综合上述内容,故考虑用动量定理.第六部分：安培力矩与电流表的工作原理磁力矩◎NSabI◎NSaIb·右视：前视：磁力矩◎NS·前视：I磁力矩◎NS·前视：aIb磁力矩◎NS·前视：I磁力矩◎NS·前视：I磁力矩·1.线圈在匀强磁场中任意位置,其合外力为零2.在线圈平行于磁场时,其磁力矩最大；垂直于磁场时磁力矩最小并为零.一般位置磁力矩M=nBIScosθ3.磁力矩的大小只跟面积有关,与线圈形状无关4.磁力矩的大小与转动轴的位置无关5.其中θ是线圈平面与磁场的夹角1、磁力矩2、电流表的工作原理·电流表的工作原理1.辐向磁场使得线圈在任意位置所受的磁力矩总是：

M=nBIS与转动的角度无关,只跟电流强度成正比2.螺旋弹簧的扭转力矩与转动角成正比3.电流表的指针的偏转角度与电流强度成正比.因此电流表的刻度是均匀的.例1：一矩形线圈通电框abcd,可绕其中心轴OO′转动,它处在与OO′垂直的匀强磁场中,如图所示,在磁场作用下开始转动,后静止在平衡位置,则平衡后：A.线框都不受磁场力的作用B.线框四边受到指向线框外部

的磁场作用力,但合力为零C.线框四边受到指向线框内部

的磁场作用力,但合力为零D.线框的一对边受到指向线框

外部的磁场作用力,另一对边受到指向线框内部磁场作用力,但合力为零答案：B例2.通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内,电流的方向如图所示,ab边与MN平行,关于MN的磁场对线框的作用,下列叙述正确的是A.线框有两条边所受的安培力

方向相同B.线框有两条边所受的安培

力大小相等C.线框所受安培力的合力朝左D.cd所受安培力对ab边的力矩

不为零答案：C例3.如图所示的天平可用来测定磁感应强度,天平的右臂下面挂一个矩形线圈,宽为L,共N匝,线圈的下部悬挂在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面,当线圈中通有电流I（方向如图）时,在天平两边加上质量为m1、m2的砝码,天平平衡,当电流反向大小不变时,右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡,由此可知：A.磁感应强度的方向垂直纸面向里,

大小为(m1-m2)g/NILB.磁感应强度的方向垂直纸面向里,

大小为mg/2NILC.磁感应强度的方向垂直纸面向外,

大小为（m1-m2）g/NILD.磁感应强度方向垂直纸面向外,

大小为mg/2NIL答案：B例4：设电流计中的磁场为均匀幅向分布的磁场,下图中abcd表示的是电流计中的通电线圈,ab=dc=1cm,ad=bc=0.9cm,共50匝,线圈两边所在位置的磁感应强度为0.5T,已知线圈每偏转1°,弹簧产生的阻碍线圈偏转的力矩为2.5×10-8N·m(1)当线圈中电流为0.6mA时,

指针将转过多少度？(2)如果指针的最大偏转角为

90°,则这只电流计量程

是多少？(3)当指针偏转角为40°时,

通入线圈的电流多大？答案：(1)54°(2)1mA(3)0.44mA例5.矩形导线框接在电压稳定的电路中,且与磁感线平行地放在匀强磁场中,此时它受到的磁力矩为M,要使线框受到的磁力矩变为1/2.可以采用的措施是：

A.将匝数减少一半

B.将长宽均减少一半

C.将线框转过30°角

D.将线框转过60°角答案：BD例6.如图所示,一位于xy平面内的矩形通电线框只能绕ox轴转动,线圈的4个边分别与x、y轴平行,线圈中电流方向如图,当空间加上如下所述的哪种磁场线圈会转动起来：

A.方向沿x轴的恒定磁场

B.方向沿y轴的恒定磁场