高考物理江苏专用大一轮复习精讲课件第八章磁场1

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1、第1课时磁场的描述及安培力,知 识 梳 理 知识点一、磁场、磁感应强度 1磁场 (1)基本特性：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 所受磁场力的方向。,磁场力,N极,强弱,方向,N极,3匀强磁场 (1)定义：磁感应强度的大小 、方向 的磁场称为匀强磁场。 (2)特点：疏密程度相同、方向相同的平行直线。,处处相等,处处相同,知识点二、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场 的方向 1磁感线 在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的 方向跟这点的磁感应强度方向一致。 2几种常见的磁场 (1)常见磁体的磁场,切线,(2)电流的磁场,知识点三、磁通量 1概念：在磁感

2、应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向 的面积S与B的乘积。 2公式： 。 3单位：1 Wb 。 4公式的适用条件 (1)匀强磁场； (2)磁感线的方向与平面垂直，即BS。,BS,垂直,1 Tm2,知识点四、安培力 1安培力的大小 当磁感应强度B的方向与导线方向成角时，F 。这是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况： (1)磁场和电流垂直时：F 。 (2)磁场和电流平行时：F0。,BILsin,BIL,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

3、的方向。 (2)安培力的方向特点：FB，FI，即F垂直于 决定的平面。,电流,安培力,B和I,思维深化 判断正误，正确的画“”，错误的画“”。 (1)奥斯特发现了电流可以产生磁场。 () (2)磁感线是客观存在的，磁感线上各点的切线方向表示该点的磁场方向。 () (3)通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零。 (),(4)磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致。 () 答案(1)(2)(3)(4),题 组 自 测 题组一磁感线与磁感应强度的理解 1(多选)下列说法中正确的是 () A磁感线可以表示磁场的方向和强弱 B磁感线从磁体的N极出发，终止

4、于磁体的S极 C磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场 D放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的N极一定指向通电螺线管的S极,解析磁感线能够用来表示磁场的强弱和方向，A正确；磁感线是闭合的曲线，不是终止于S极，B错；磁铁和电流均能产生磁场，C正确；小磁针的N极指向应根据磁感线的切线方向进行判断，小磁针的N极在螺线管内部应指向通电螺线管的N极，D错。 答案AC,题组二安培定则、左手定则的理解与应用 2在如图所示的四幅图中，正确标明通电导线所受安培力F方向的是 (),解析根据左手定则可知：A、B、C图中安培力方向应向下，D图中安培力垂直于电流和磁场向纸外，故正确答案为B。 答案B,3

5、. (多选)如图1所示，在方框中有一能产生磁场的装置，现在在方框右边放一通电直导线(电流方向如箭头方向)，发现通电导线受到向右的作用力，则方框中放置的装置可能是 () 图1,解析由左手定则可知方框内装置产生的磁场在通电导线处的方向应向外，根据安培定则可知，选项C、D满足要求。 答案CD,题组三磁通量的理解 4(多选)关于磁通量，正确的说法有 () A磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量 B磁感应强度大，磁通量不一定大 C把某线圈放在磁场中的M、N两点，若放在M处的磁通量比在N处的大，则M处的磁感应强度一定比N处大 D在匀强磁场中，a线圈面积比b线圈面积大，但穿过a线圈的磁通量不一定比穿过b线圈的

6、大,解析磁通量有大小、正负，但它是标量，选项A错；磁通量的大小与磁场、线圈的面积及磁场与线圈的夹角有关，所以磁通量大，磁感强度不一定大，选项B、D正确，C错误。 答案BD,题组四安培力公式(FBIl)的应用 5在赤道上，地磁场可以看作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 () A4108 N B2.5105 N C9104 N D4102 N,解析磁场方向是南北方向，电流方向是东西方向，它们相互垂直，可以利用公式FBIL来计算此安培力的大小，其大小为FBIL510520

7、40 N4102 N。 答案D,6.如图2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的大小和方向是 () 图2,考点一安培定则的应用和磁场的叠加 1安培定则的使用 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行定则。,【例1】 2015苏、锡、常、镇四市高三 教学情况调研(二)如图3所示，无限长导 线，均通以恒定电流I。直线部分和坐标 轴接近重合，弯曲部分是以坐标原点O为 圆心的相同半径的一段圆弧，已知直线部 分在原点O处不形成磁场，则下图

8、中O处磁 感应强度和图3中O处磁感应强度相同的是(),图3,解析由题意可知，图3中O处磁感应强度的大小是其中一段在O点的磁场大小2倍，方向垂直纸面向里；A图中根据右手螺旋定则可知，左上段与右下段的通电导线产生的磁场叠加为零，则剩余的两段通电导线产生的磁场大小是其中一段的在O点磁场的2倍，且方向垂直纸面向里，故A正确；B图中同理，四段通电导线在O点的磁场是其中一段在O点的磁场的4倍，方向是垂直纸面向里，故B错误；C图中由上分析可知，右上段与左下段产生磁场叠加为零，则剩余两段产生磁场大小是其中一段在O点产生磁场的2倍，方向垂直纸面向外，故C错误；D图中与C选项分析相同，四段在O点的磁场是其中一段在

9、O点产生磁场的2倍，方向垂直纸面向外，故D错误。 答案A,求解有关磁感应强度问题的关键 (1)磁感应强度由磁场本身决定。 (2)合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和(满足平行四边形定则)。 (3)牢记判断电流的磁场的方法安培定则，并能熟练应用，建立磁场的立体分布模型。,【变式训练】 1. (多选)(2013海南卷，9)三条在同一平面(纸面) 内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线 中通过的电流均为I，方向如图4所示。a、b和 c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上， 且到相应顶点的距离相等。将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3，下列说法正确的是(),图4,AB1B2

10、B3 BB1B2B3 Ca和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里 Da处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里 解析由于通过三条导线的电流大小相等，结合右手螺旋定则可判断出三条导线在a、b处产生的合磁感应强度垂直纸面向外，在c处垂直纸面向里，且B1B2B3，故选项A、C正确。 答案AC,考点二安培力的分析与计算 1计算安培力公式FBIL，应用时要注意： (1)B与L垂直； (2)L是有效长度 公式FILB中L指的是“有效长度”。当B与I垂直时，F最大，FILB；当B与I平行时，F0。 弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点线段的长度(如图5所示)；相应的电流沿L

11、由始端流向末端。 图5 2方向：根据左手定则判断。,【例2】(2014新课标全国卷，15)关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是 () A安培力的方向可以不垂直于直导线 B安培力的方向总是垂直于磁场的方向 C安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关 D将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半,【变式训练】 2.如图6所示，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 () 图6 A0 B0.5BIl CBIl D2BIl,解析导线有

12、效长度为2lsin 30l，所以该V形通电导线受到的安培力大小为BIl，选C。 答案C,考点三安培力作用下导体的平衡问题 【例3】如图7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 () 图7,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,(1)金属棒MN处于平衡状态，所受合力为零。 (2)沿MN方向看，画出MN的受力图 (3)利用平衡条件列出平衡方程：BIlmgtan 。,1求解安培力作用下导体棒平衡问题的基

13、本思路,2求解关键 (1)电磁问题力学化。 (2)立体图形平面化。,【变式训练】 3(2014南昌市调研考试)水平面上有U形导轨NM、PQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电源，现垂直于导轨搁一根质量为m的金属棒ab，棒与导轨间的动摩擦因数为(滑动摩擦力略小于最大静摩擦力)，通过棒的电流强度为I，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于金属棒ab，与垂直导轨平面的方向夹角为，如图8所示，金属棒处于静止状态，重力加速度为g，则金属棒所受的摩擦力大小为 (),图8 ABILsin BBILcos C(mgBILsin ) D(mgBILcos ),解析金属棒处于静止状态，其合

14、力为零，对其进行受力分析，如图 所示，在水平方向有BILcos Ff0， FfBILcos ，选项B正确，选项A、C、D错误。 答案B,考点四安培力作用下导体运动情况的判定 常用方法,【例4】一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图9所示，如果直导线可以自由地运动且通以由a到b的电流，则关于导线ab受磁场力后的运动情况，下列说法正确的是 () 图9,A从上向下看顺时针转动并靠近螺线管 B从上向下看顺时针转动并远离螺线管 C从上向下看逆时针转动并远离螺线管 D从上向下看逆时针转动并靠近螺线管,解析方法一：电流元法 由安培定则可判定通电螺线管产生 的磁场方向，导线等效为Oa、Ob 两

15、电流元，由左手定则可判定两电 流元所受安培力的方向，如图所示， 所以从上向下看导线逆时针转动， 当转过90时再用左手定则可判定导线所受磁场力向下，即导线在逆时针转动的同时还要靠近螺线管，D对。,方法二：结论法 结论1：两电流相互平行时无转动趋势，电流方向相同时相互吸引，电流方向相反时相互排斥。 结论2：两电流不平行时，将发生转动，有转到两电流相互平行且方向相同的趋势。 通电螺线管上部离导线近，所以只考虑这部分电流与导线的作用，此时螺线管相当于垂直纸面向里的直导线，由结论2可知导线ab受磁场力后(从上向下看)逆时针转动并靠近螺线管，D对。 答案D,【变式训练】 4(多选)如图10所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为F2，则以下说法正确的 () 图10,A弹簧长度将变长 B弹簧长度将变短 CF1F2 DF1F2 解析如图甲所示，导体棒处的磁场方向指向右上方，根据左手定则可知，导体棒受到的安培力方向垂直于磁场方向指向右下方，根据牛顿第三定律，对条形磁铁受力分析，如图乙所示，所以FN1FN2即台秤示数F1F2，在水平方向上，由于F有向左的分力，磁铁压缩弹簧，所以弹簧长度变短。,答案BC,