高中物理电磁感应选修3-1第8章第1讲磁场.ppt

1、第8章磁场,2014高考导航,第1讲磁场的描述磁场对电流的作用,本节目录,基础再现对点自测,知能演练轻巧夺冠,考点探究讲练互动,技法提炼思维升华,要点透析直击高考,知识清单,磁场力,N极,特斯拉,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(如图所示),切线,(2)几种电流周围的磁场分布,特别提示：同一个图中可以根据磁感线的疏密判定磁场的强弱；没有画出磁感线的地方并不表示该处没有磁场存在.,三、安培力的大小和方向 1. 大小 (1)FBILsin(其中为B与I之间的夹角)

2、(2)磁场和电流垂直时F_. (3)磁场和电流平行时F0. 2.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_的方向，这时_所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向 (2)安培力的方向特点：FB，FI，即F垂直于B和I决定的平面(注意：B和I可以有任意夹角),BIL,电流,拇指,热身体验 1.关于磁感应强度，下列说法正确的是() A一小段通电导线放在B为零的位置，那么它受到的磁场力也一定为零 B通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度也一定为零 C放置在磁场中1 m长的通电导线，通过1 A的电流，受到的磁场

3、力为1 N，则该处的磁感应强度就是1 T D磁场中某处的B的方向跟电流在该处受到的磁场力F的方向相同,22.(2011高考新课标全国卷)为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是(),23.通电螺线管内有一在磁场力作用下处于静止的小磁针,磁针指向如图所示，则() A螺线管的P端为N极，a接电源的正极 B螺线管的P端为N极，a接电源的负极 C螺线管的P端为S极，a接电源的正极 D螺线管的P端为S极，a接电源的负极,31.如图所示四种情况中，匀强磁场磁感应强度大小相等,载流导体长度相同，通过的电流也相同，导体

4、受到的磁场力最大的是() A甲、丁B甲、丙 C乙、丁 D乙、丙,32.(2012高考海南卷改编)图中装置可演示磁场对通电导线的作用.电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨,L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆.当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动下列说法正确的是(),A若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动 B若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向左滑动 C若a接负极，b极正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动 D若a接负极，b极正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动,热身体验答案与解析 1.解析：选A.

5、根据磁感应强度的定义,A选项对通电导线(电流I)与磁场方向平行时,磁场力为零,磁感应强度不为零,B选项错只有通电导线(电流I)与磁场方向垂直时，该处磁感应强度大小才为1 T，C选项错B与F方向一定垂直，D选项错 21.解析：选B.电场线和磁感线都是假想的线，都不能相交,故B错 22.解析：选B.由于地磁场的北极在地球的南极附近，由安培定则可知,安培假设中环形电流方向如B图所示，故A、C、D错，B正确,23.解析：选B.由磁针N极指向判断管内磁场方向向左，P端为N极，由安培定则判定螺线管中的电流方向ba，则a端接电源负极，故B正确 31.解析：选C.BI时受磁场力最大，故乙、丁图中最大,故C正确

6、 32.解析：选D.若a接正极，b接负极，电磁铁磁极间磁场方向向上，e接正极，f接负极，由左手定则判定金属杆受安培力向左,则L向左滑动,A项错误，同理判定D项正确,B、C项错误,一、安培定则的应用和磁场的叠加 1安培定则的应用 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“果”.,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 特别提醒：两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场的磁感应强度叠加而成的.,二、通电导体在安培力作用下运动的判断 判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚

7、导体所在位置的磁场分布情况，然后利用左手定则判定导体的受力方向，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向现对几种常用的方法列表比较如下：,即时应用2 (2013徐州模拟)如图所示，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示方向的电流后，线圈的运动情况是() 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：选A.法一：电流元法.首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

8、确,法二：等效法将环形电流等效成小磁针，如图乙所示，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.,三、安培力的计算及力学综合问题 1安培力的大小 计算安培力常用公式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；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

9、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)列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解 3安培力做功与能量转换 (1)安培力做正功：是将电源的能量传递给通电导线后转化为导线的动能或转化为其他形式的能 (2)安培力做负功：是将其他形式的能转化为电能后储存起来或转化为其他形式的能,即时应用3如图，长为2l的直导线折成边长相等、夹角为60的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为() A0B0.5BIl CBI

10、l D2BIl 解析：选C.该导线受安培力的有效长度为l，所以该导线受到的安培力的大小为FBIl，C正确,AO点处的磁感应强度为零 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 【思路点拨】先根据安培定则确定两电流在各点产生的磁场方向，再根据B与距离的关系，判断各点两个分磁感应强度的大小关系，然后根据矢量合成法则确定合磁感应强度的大小关系,【解析】由安培定则可以判断通电导线产生的磁场的磁感线如图所示，由磁场的叠加原理可知C项正确 【答案】C 【规律总结】(1)直流电流在周围产生的磁场强弱与该点到导线的距离有关，距

11、离越大，磁感应强度B越小； (2)磁场叠加遵守平行四边形定则,考点2安培力作用下导体的平衡问题 (2013泉州模拟)如图所示，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，在导轨所在区域内，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m0.04 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 sin370.60，cos370.80，求： (1)导体棒受

12、到的安培力大小； (2)导体棒受到的摩擦力,【答案】见解析 【方法总结】有关安培力的平衡问题往往涉及到三维立体空间问题，处理相关安培力问题时，画出导体棒的横截面受力图，变三维为二维便可变难为易，迅速解题,跟踪训练 (2012高考天津卷)如图所示，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 () 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：选A.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,易错辨析把速度为零的状态误认为平衡状态 【范例】 如图所示，质量为m50 g，长l10 cm的铜棒，用长度也为l的两根轻软导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中，