《高考物理大一轮复习第八章磁场第1讲磁场及其对电流的作用课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理大一轮复习第八章磁场第1讲磁场及其对电流的作用课件（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1讲 磁场及其对电流的作用,第八章 磁 场,考试标准,内容索引,过好双基关 回扣基础知识 训练基础题目,研透命题点 细研考纲和真题 分析突破命题点,课时作业 限时训练 练规范 练速度,过好双基关,一、磁场和磁感应强度 1.磁场 (1)磁场：存在于 周围或电流周围的一种客观存在的特殊物质.磁体和磁体之间、磁体和通电导体之间、通电导体和通电导体间的相互作用都是通过 发生的. (2)基本性质：对放入其中的磁体或 有力的作用. (3)方向：小磁针 所受磁场力的方向. 小磁针静止时N极的指向. (4)地磁场：地球磁体的N极(北极)位于地理 附近，地球磁体的S极(南极)位于地理北极附近.,磁体,磁场,通
2、电导体,N极,南极,2.磁感应强度 (1)定义式：B (通电导线垂直于磁场). (2)方向：小磁针静止时 的指向.,N极,自测1 关于磁场，下列说法正确的是 A.磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质 B.无论在何处，小磁针的指向就是磁场的方向 C.地球是一个大磁体，地磁场的N极在地理的北极附近 D.磁极与磁极、磁极与电流之间的相互作用是通过磁场发生的， 而电流与电流之间的相互作用是通过电场发生的,答案,二、几种常见的磁场 1.常见磁体的磁场(如图1),图1,2.电流的磁场,自测2 图2中四图为电流产生磁场的分布图，正确的分布图是,答案,图2,A. B. C. D.,三、通电导线在磁场中受到的力
3、 1.安培力的大小 (1)磁场和电流垂直时，F . (2)磁场和电流平行时：F0. 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 的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受 的方向. (2)安培力的方向特点：FB，FI，即F垂直于 决定的平面.,BIL,电流,安培力,B和I,自测3 在赤道上，地磁场可以看做是沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场，磁感应强度是5105 T.如果赤道上有一条沿东西方向的直导线，长40 m，载有20 A的电流，地磁场对这根导线的作用力大小是 A.4108 N B.2.5
4、105 N C.9104 N D.4102 N,答案,研透命题点,命题点一 安培定则和磁感应强度的叠加,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及通电螺线管的磁场时应分清“因”和“果”.,2.磁场的叠加 磁感应强度为矢量，合成与分解遵循平行四边形定则.,例1 (2017浙江4月选考9)如图3所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反、大小相等的电流，a、b两点位于导线所在的 平面内.则 A.b点的磁感应强度为零 B.ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里 C.cd导线受到的安培力方向向右 D.同时改变两导线的电流方向，cd导线受到的安培力方向不变,图3,答案,解析,解
5、析 根据右手定则可知b处的两处分磁场方向均为垂直纸面向外，磁感应强度不为零，所以选项A错误； ef在a处的磁场垂直纸面向外，所以选项B错误； 根据左手定则可判断，方向相反的两个电流互相排斥，cd导线受到的安培力向左，所以选项C错误； 不管电流方向如何，只要电流方向相反，就互相排斥，选项D正确.,解析 同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，它们之间的力是作用力与反作用力，大小相等，故弯曲情况相同.,答案,解析,变式1 (2017“七彩阳光”联考)为了研究两条相互平行的通电导线间相互作用力与电流之间的关系，某同学用如图4所示的装置进行实验，其中两条导线及所用弹簧均完全相同，则下列选项中符合实验结果的
6、是,图4,解析 金属环带负电，按题图所示的方向旋转，则金属环的电流方向与旋转方向相反.由右手螺旋定则可知磁极的方向：左端N极，右端S极.因此小磁针最后静止时N极沿轴线向左.故C正确，A、B、D错误.,解析,答案,变式2 如图5所示，带负电的金属环绕轴OO以角速度匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后静止时 A.N极竖直向上 B.N极竖直向下 C.N极沿轴线向左 D.N极沿轴线向右,图5,例2 有两根长直导线a、b互相平行放置，如图6所示为垂直于导线的截面图.在图中所示的平面内，O点为两根导线连线的中点，M、N为两根导线附近的两点，它们在两导线连线的中垂线上，且与O点的距离相等.若两导线中通有大小
7、相等、方向相同的恒定电流I，则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是 A.M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同 B.M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反 C.在线段MN中点O处的磁感应强度最大 D.在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零,图6,答案,解析,解析 根据安培定则，作出两电流在M、N点的磁场方向如图所示，两根导线分别在M点和N点产生的磁感应强度大小相等，根据平行四边形定则可得BN垂直于MN向上，BM垂直于MN向下，且BNBM，选项A错误，B正确；,a、b在O点产生的磁感应强度大小相等，方向相反，所以线段MN中点O处的磁感应强度为零，选项C、D错误.,变式3 如图7所
8、示，两根平行长直导线相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定电流；a、b、c是导线所在平面内的三点，左侧导线与它们的距离分别为 、l和3l.关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是 A.a处的磁感应强度大小比c处的小 B.b、c两处的磁感应强度大小相等 C.a、c两处的磁感应强度方向相同 D.b处的磁感应强度为零,图7,答案,解析,解析 a、c两点的磁感应强度是两导线电流产生的合磁感应强度，由于a点比c点距离两导线较近，所以a点的磁感应强度比c点的大，A错误； 根据安培定则知，a、c两处磁感应强度方向相反，C错误； b点位于两导线中间，两导线在b点产生的磁场大小相等、方向相反，合磁感应强度为零
9、，c处磁感应强度不为零，D正确，B错误.,命题点二 安培力的分析和计算,1.安培力的大小应用公式FBIL计算(当磁场方向和电流方向垂直时)，但要注意L是导线的有效长度，B是导线所在处的磁感应强度值.在实际应用中，导线可能不是直导线、磁场在导线处的磁感应强度也不相同，需要进行有效转化，如找等效长度、微分为电流元、转换研究对象等. 2.安培力的方向根据左手定则判断.,例3 (2016湖州市联考)如图8所示，AC是一个用长为L的导线弯成的、以O为圆心的四分之一圆弧，将其放置在与平面AOC垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中.当在该导线中通以由C到A、大小为I的恒定电流时，该导线受到的安培力大小和方向是,
10、图8,答案,解析,变式4 (2016浙江10月学考10)如图9所示，把一根通电的硬直导线ab用轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导线中的电流方向由a向b.闭合开关S瞬间，导线a端所受安培力的方向是 A.向上 B.向下 C.垂直纸面向外 D.垂直纸面向里,答案,图9,解析 根据安培定则可知，开关闭合后，螺线管右端为N极.根据左手定则可知，a端受力应垂直纸面向里，选项D正确.,解析,变式5 如图10甲所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音.俯视图乙表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面)，磁场方向如图中箭头所示，在图乙中,图10,A.当电流沿顺时针方
11、向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里 B.当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外 C.当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向平行于纸面 D.当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外,答案,解析,解析 将线圈看做由无数小段直导线组成，由左手定则可以判断，当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外，选项B正确，A错误； 当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里，选项C、D错误.,变式6 如图11所示，五根平行的长直导体棒分别过竖直平面内的正方形的四个顶点和中心，并和该正方形平面垂直，各导体棒 中均通有大小相等的电流，方向如图所
12、示，则中心处的导 体棒受到其余四根导体棒的磁场力的合力方向是 A.竖直向上 B.竖直向下 C.水平向左 D.水平向右,答案,解析,图11,解析 由右手螺旋定则和矢量合成法则知，位于正方形四个顶点处的导体棒在正方形中心处的合磁场方向竖直向下，故由左手定则可知中间导体棒受到作用力的合力水平向左，C正确.,命题点三 安培力与动力学综合问题,1.根据导体中的电流方向与磁场方向，利用左手定则先判断出安培力的方向，然后对导体进行受力分析. 2.判断导体在磁场中相对运动常用方法： (1)电流元法；(2)特殊位置法；(3)等效法；(4)结论法；(5)转换研究对象法. 3.将立体图形平面化、把电磁学问题力学化，
13、应用平衡条件或牛顿运动定律是解决有关安培力的动力学问题的关键.,考向1 安培力作用下的平衡问题 例4 如图12所示，在匀强磁场区域中有一光滑斜面体，在斜面体上放置一根长为L、质量为m的导线，当通以如图方向的电流后，导线恰好能保持静止，则磁感应强度B满足,答案,解析,图12,解析 磁场垂直纸面向外和向里时，由于电流与磁场方向平行，安培力为零，故不可能平衡，选项B错误； 磁场方向竖直向上时，根据左手定则，安培力水平向右，导线还受到重力和支持力(支持力可能为零)，三个力(支持力为零时是两个力)不可能平衡，故选项A错误； 磁场方向沿斜面向上时，安培力垂直斜面向上，则重力、支持力(支持力可能为零)和安培
14、力也不可能平衡，选项C错误； 磁场方向竖直向下时，安培力水平向左，与重力、支持力平衡，有ILBmgtan ，解得B 故选项D正确.,变式7 如图13所示，长为L的通电直导体棒放在光滑水平绝缘轨道上，劲度系数为k的水平轻弹簧一端固定，另一端拴在棒的中点，且与棒垂直，整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，弹簧伸长x，棒处于静止状态.则 A.导体棒中的电流方向从b流向a B.导体棒中的电流大小为 C.若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度，x变大 D.若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度，x变大,答案,图13,解析,解析 由受力平衡可知安培力方向水平向右，由左手定则可知，导体棒中的电流
15、方向从a流向b，故A错误； 由于弹簧伸长为x，根据胡克定律及平衡条件，有kxBIL，可得I 故B正确； 若只将磁场方向缓慢顺时针或逆时针转过一小角度，则安培力在水平方向上的分力减小，根据力的平衡可得，弹簧弹力变小，导致x变小，故C、D错误.,考向2 安培力作用下的运动问题 例5 如图14甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒.从t0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为Im，图甲中I所示方向为电流正方向.则关于金属棒的说法错误的是 A.一直向右移动 B.速度随时间周期性变化 C.受到的安培
16、力随时间周期性变化 D.受到的安培力在一个周期内做正功,答案,解析,图14,受到的安培力在一个周期内做功为零，选项D错误.,端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连.电源负极与金属杆上端相连，与电源正极连接的导线插入水银中.从上往下看，金属杆 A.向左摆动 B.向右摆动 C.顺时针转动 D.逆时针转动,变式8 (2016浙江4月选考9)法拉第电动机原理如图15所示.条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，N极向上.一根金属杆斜插在水银中，杆的上,答案,解析,解析 根据左手定则可知，导电金属杆所受安培力将会使其逆时针转动，D对.,图15,变式9 (2017嘉兴市期末)把一根通电的硬直导线ab放在磁场中，电流方向由a向b，导线所在区域的磁感线呈弧形，方向如图16所示.若导线可以在空中自由移动和转动，
