高考物理人教一輪配套課件8.1磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用

1、第八章 磁 場(chǎng),1.對(duì)本章的重要概念，如磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線、磁通量、安培力、洛倫茲力等要深刻理解、準(zhǔn)確掌握。同時(shí)注意與電場(chǎng)進(jìn)行類比學(xué)習(xí)、類比記憶。 2.對(duì)各種磁場(chǎng)分布圖如：條形磁鐵的磁場(chǎng)、蹄形磁鐵的磁場(chǎng)、同名磁極靠近區(qū)域的磁場(chǎng)、異名磁極靠近區(qū)域的磁場(chǎng)、通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)、通電螺線管的磁場(chǎng)、環(huán)形電流的磁場(chǎng)等，要從立體圖、橫截面圖、縱截面等不同角度識(shí)記且能夠根據(jù)問(wèn)題需要準(zhǔn)確畫出。 3.針對(duì)安培定則、左手定則以及下一章中的右手定則易混的特點(diǎn)，復(fù)習(xí)時(shí)可通過(guò)比較、區(qū)別、反復(fù)練習(xí)的方法，從而達(dá)到準(zhǔn)確應(yīng)用。 4.對(duì)安培力的復(fù)習(xí)，不但要明確其大小、方向，還要學(xué)會(huì)用“電流元法”、“特殊位置法”、“等效分析法”

2、等方法。分析具體問(wèn)題將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖進(jìn)行受力分析，是解決涉及到安培力的綜合問(wèn)題的有效途徑。 5.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是本章的重點(diǎn)。涉及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題要按定圓心、畫軌跡、求半徑的方法根據(jù)幾何關(guān)系和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程求解。 6.本章知識(shí)與生產(chǎn)、生活、現(xiàn)代科技聯(lián)系密切，如帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)與質(zhì)譜儀、回旋加速器、粒子速度選擇器、等離子體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)等相聯(lián)系，可以設(shè)計(jì)一些生產(chǎn)、生活中對(duì)這些知識(shí)應(yīng)用的原型，讓學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析，提高學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。,1.磁場(chǎng)的基本特性：磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有 的作用。其方向是小磁針的 所受磁場(chǎng)力的方

3、向或小磁針靜止時(shí)北極的指向。磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式：B （公式適用條件：通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)）。 2.安培力的大?。?）F 。 （2）磁場(chǎng)和電流垂直時(shí)：F 。 （3）磁場(chǎng)和電流平行時(shí)：F 。 3.安培力的方向 （1）用安培力的方向由 判定。 （2）安培力的方向特點(diǎn)： FB，F(xiàn)I，即F垂直于 決定的平面。,BIL,左手定則,FI/L,學(xué)案1 磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用,磁場(chǎng)力,北極（N極）,0,B和I,BILsin,考點(diǎn) 1 磁場(chǎng),幾種電流周圍的磁場(chǎng)分布,電荷定向移動(dòng)形成電流，當(dāng)電子沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于通以沿負(fù)y方向的電流，根據(jù)安培定則可得，在zOy平面內(nèi)的y軸上方，磁場(chǎng)方向是垂直于zOy平面指向x軸

4、的負(fù)方向。故只有B正確。,例1 如圖8-1-1所示，有一束電子正在y軸上向y軸正方 向移動(dòng)，則在z軸上某點(diǎn)A處的磁場(chǎng)方向應(yīng)是( ) A.沿x軸的正方向 B.沿x軸的負(fù)方向 C.沿z軸的正方向 D.沿z軸的負(fù)方向,B,圖8-1-1,1.如圖8-1-2所示，水平直導(dǎo)線ab通有 向右的電流I，置于導(dǎo)線正下方的小 磁針S極將( ) A.向紙外偏轉(zhuǎn) B.向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn) C.在紙面內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90 D.不動(dòng),A,圖8-1-2,由安培定則知，導(dǎo)線ab下方磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，故小磁針S極將向紙外偏轉(zhuǎn)。,考點(diǎn) 2 磁場(chǎng)的描述,1.磁感應(yīng)強(qiáng)度 (1)物理意義：描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。 (2)大?。築FI/L(通電導(dǎo)線

5、垂直于磁場(chǎng))。 (3)方向：小磁針靜止時(shí)N極的指向。 (4)單位：國(guó)際單位制中的單位是特斯拉(T)。 2.勻強(qiáng)磁場(chǎng) (1)定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等、方向處處相同的磁場(chǎng)稱為勻強(qiáng)磁場(chǎng)。 (2)特點(diǎn)：勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的磁感線是疏密程度相同的、方向相同的平行直線。,磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場(chǎng)強(qiáng)度E的比較：,導(dǎo)線M、N產(chǎn)生的磁場(chǎng)在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向都向下，不能為零，A錯(cuò)誤；a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，B錯(cuò)誤；c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，C正確；c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同，都向下，D錯(cuò)誤。,例2 2012年高考全國(guó)理綜卷如圖8-1-3，兩根互相平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線過(guò)紙面上的M、N

6、兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流。a、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點(diǎn)，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點(diǎn)的距離均相等。關(guān)于以 上幾點(diǎn)處的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是( ) A.O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 B.a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反 C.c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同 D.a、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同,圖8-1-3,C,2. 關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，下列說(shuō)法中正確的是( ) A.磁場(chǎng)中某點(diǎn)B的大小，跟放在該點(diǎn)的試探電流元的情況有關(guān) B.磁場(chǎng)中某點(diǎn)B的方向，跟放在該點(diǎn)的試探電流元所受磁場(chǎng)力 的方向一致 C.在磁場(chǎng)中某點(diǎn)的試探電流元不受

7、磁場(chǎng)力作用時(shí)，該點(diǎn)B值大 小為零 D.在磁場(chǎng)中磁感線越密集的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大,D,磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場(chǎng)本身的屬性，在磁場(chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為一恒量，其大小可由BFI/L計(jì)算，與試探電流元的F、I、L的情況無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向規(guī)定為小磁針N極受磁場(chǎng)力的方向，與放在該處電流元的受力方向垂直，B錯(cuò)誤；當(dāng)試探電流元的方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，雖電流元受磁場(chǎng)力為零，但磁感應(yīng)強(qiáng)度卻不為零，C錯(cuò)誤；磁感線的疏密是根據(jù)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱畫出的。磁感線越密集的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，磁感線越稀疏的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度越小，故D正確。,考點(diǎn) 3 安培力,1.安培力的大小 安培力的公式F=BILsin (1)磁場(chǎng)和電流垂直

8、時(shí)：FBIL。 (2)磁場(chǎng)和電流平行時(shí)：F0。 2.安培力的方向 (1)用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)。讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。 (2)安培力的方向特點(diǎn)：FB，F(xiàn)I，即F垂直于B和I決定的平面。 3.與安培力有關(guān)的力學(xué)的綜合問(wèn)題 “與安培力有關(guān)的通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的加速或平衡問(wèn)題”已成為高考的熱點(diǎn)，這類問(wèn)題的求解方法如下： （1）選定研究對(duì)象； （2）變?nèi)S為二維，畫出平面受力分析圖，其中安培力的方向切忌跟著感覺走，要用左手定則來(lái)判斷，注意F安B、F安I。 （3）列平衡方程

9、、牛頓第二定律的方程式進(jìn)行求解。,思路點(diǎn)撥： 安培力作用下的平衡問(wèn)題關(guān)鍵要搞清磁感應(yīng)強(qiáng)度方向、電流方向、安培力方向之間的關(guān)系畫出側(cè)視圖，在同一平面內(nèi)作好受力分析圖。,例3 如圖8-1-4所示，在傾角=30的斜面 上，固定一金屬框架，寬L=0.25 m，接入電 動(dòng)勢(shì)E=12 V、內(nèi)阻不計(jì)的電池。在框架上 放有一根質(zhì)量m=0.2 kg的金屬棒ab，它與框 架的動(dòng)摩擦因數(shù) = ，整個(gè)裝置放在磁 感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8 T、 垂直框架向上的勻強(qiáng)磁 場(chǎng)中。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值在什么范 圍內(nèi)時(shí)，可使金屬棒靜止在框架上？框架與 棒的電阻不計(jì)，取g=10 m/s2。,圖8-1-4,(1)當(dāng)變阻器R取值較小時(shí)，

10、I較大，安 培力F較大，會(huì)使金屬棒產(chǎn)生沿框架上滑的趨勢(shì)， 因此，框架對(duì)棒的摩擦力沿框架向下，如圖8-1-5甲 所示。金屬棒剛好不上滑時(shí)滿足平衡條件 B(E/R1)L-mgcos-mgsin=0， R1=BEL/mg(sin+cos)=1.6 。 (2)當(dāng)變阻器R取值較大時(shí)，I較小，安培力F較 小，在金屬棒重力分力mgsin作用下，使棒有沿框 架下滑的趨勢(shì)，框架對(duì)棒的摩擦力沿框架向上，如 圖8-1-5乙所示。 金屬棒剛好不下滑時(shí)滿足平衡條件 B(E/R2)L+mgcos-mgsin=0，得 R2=BEL/mg(sin-cos)= 0.8120.25/0.210(0.5- ) =4.8 所以R的取

11、值范圍應(yīng)為1.6 R4.8 。,方法點(diǎn)撥： 有關(guān)安培力的平衡問(wèn)題往往涉及到三維立體空間問(wèn)題，處理相關(guān)安培力問(wèn)題時(shí)，畫出導(dǎo)體棒的橫截面受力圖，變?nèi)S為二維便可變難為易，迅速解題。,圖8-1-5,3. 2012年高考天津理綜卷如圖8-1-6所示，金屬棒MN 兩端由等長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁 場(chǎng)中，棒中通以由M向N的電流，平衡時(shí)兩懸線與豎直方 向夾角均為。如果僅改變下列某一個(gè)條件，角的相應(yīng) 變化情況是( ) A.棒中的電流變大，角變大 B.兩懸線等長(zhǎng)變短，角變小 C.金屬棒質(zhì)量變大，角變大 D.磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，角變小,水平的直線電流在豎直磁場(chǎng)中受到水平的安培力而偏轉(zhuǎn)，與豎直方向形成

12、夾角，此時(shí)它受拉力、重力和安培力而達(dá)到平衡，根據(jù)平衡條件有tan=F安/mg=BIL/mg，所以棒中的電流增大，角度變大；兩懸線變短，不影響平衡狀態(tài)，角度不變；金屬棒質(zhì)量變大，角度變??；磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，角度變大，故A正確。,圖8-1-6,A,1.有一小段通電導(dǎo)線，長(zhǎng)為1 cm，電流強(qiáng)度5 A，把它置于磁場(chǎng)中，受到的磁場(chǎng)力為0.1 N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定是( ) A.B=2 T B.B2 T C.B2 T D.以上情況均可能,當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，Bmin=F/IL=0.1/5110-2 T=2 T，故B2 T，選項(xiàng)C正確。,C,3.如圖8-1-7所示，一段導(dǎo)線abcd位

13、于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且與磁場(chǎng)方向(垂直于紙面向里)垂直。線段ab、bc和cd的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，且abcbcd135。流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示。導(dǎo)線段abcd所受到的磁場(chǎng)的作用力的合力( ) A.方向沿紙面向上，大小為( 1)ILB B.方向沿紙面向上，大小為( 1)ILB C.方向沿紙面向下，大小為( 1)ILB D.方向沿紙面向下，大小為( 1)ILB,A,圖8-1-7,ab、bc、cd所受安培力的大小 均為FBIL，bc邊所受安培力的方向垂直于bc向上，ab、cd邊所受安培力的方向如圖所示，由幾何關(guān)系可知ab與cd邊所受安培力方向之間的夾角為90，合 力大小F BI

14、L，方向垂直于bc邊向上， 且與bc邊所受安培力在一條直線上，因此 abcd所受磁場(chǎng)的作用力的合力為F合F F( 1)ILB，方向沿紙面垂直bc向上。,3.如圖8-1-8所示，水平桌面上放置一根條形磁鐵，磁鐵中央正上方用絕緣彈簧懸掛一水平直導(dǎo)線，并與磁鐵垂直。當(dāng)直導(dǎo)線通入如圖8-1-8所示方向的電流時(shí)，可以判斷出( ) A.彈簧的拉力增大，條形磁鐵對(duì)桌面的壓力減小 B.彈簧的拉力減小，條形磁鐵對(duì)桌面的壓力減小 C.彈簧的拉力增大，條形磁鐵對(duì)桌面的壓力增大 D.彈簧的拉力減小，條形磁鐵對(duì)桌面的壓力增大,A,圖8-1-8,如圖所示，畫出直導(dǎo)線附近的條形磁鐵的磁感線，由左手定則，直導(dǎo)線受向下的安培力，由力的作用是相互的，條形磁鐵受向上的作用力。故A正確。,4.圖8-1-9為一電流表的原理示意圖。質(zhì)量為m的勻 質(zhì)細(xì)金屬棒MN的中心處通過(guò)一絕緣掛鉤與一豎直 懸掛的彈簧相連，彈簧勁度系數(shù)為k。在矩形區(qū)域 abcd內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂 直紙面向外。與MN的右端N連接的一絕緣輕指針 可指示標(biāo)尺上的讀數(shù)，MN的長(zhǎng)度大于ab。當(dāng)MN中 沒有電流通過(guò)且處于平衡狀態(tài)時(shí)，MN與矩形區(qū)域 的cd邊重合；當(dāng)MN中有電流通過(guò)時(shí)，指