《高中物理 第八章磁场课件 鲁科版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第八章磁场课件 鲁科版选修3-1（83页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1节磁场的描述磁场对电流的作用,一、磁场的性质 1. 物质存在：磁场是存在于磁体、_和运动电荷周围的一种特殊物质 2. 基本性质：磁场对放入磁场中的磁体、电流和运动电荷有_的作用 3. 方向：磁场中某点的磁场方向为该点小磁针_所受磁场力的方向 二、磁场的描述 1. 磁感应强度 (1)意义：描述磁场_的物理量 (2)定义：B_，式中通电直导线I与磁场方向垂直 (3)方向：小磁针静止时_所指的方向 (4)单位： _，符号T,1 T1 N/Am. (5)决定因素：由磁场本身决定，与I、L和F的大小均无关,2. 磁感线：在磁场中人为地画出一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的_的方向一致，磁
2、感线的疏密程度表示磁场的_，这样的曲线叫做磁感线. 三、常见的磁场 1. 条形磁铁和蹄形磁铁的磁场,条形磁铁蹄形磁铁,2. 地磁场,地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，主要特 点：(1)地磁场的_在地理南极附近， _在地理北极附近，如图所示 (2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地理_指向_；而竖直分量(By)则南、北半球相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下 (3)在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁场强弱_，且方向水平向_ 3. 匀强磁场：若某个区域里磁感应强度大小处处_，方向_，那么该区域的磁场叫匀强磁场，匀强磁场中的磁感线是_的直线如通电螺线管内部的磁场，两个平行放置且距
3、离很近的异名磁极之间的磁场都可认为是匀强磁场,4. 几种常见电流周围的磁场分布,5. 磁通量 (1)定义：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的_叫做穿过这个面的磁通量. (2)公式：_BSsin ，为S与B夹角 (3)单位：_，符号Wb.1 Wb1 Tm2.,四、磁场对电流的作用 1. 安培力的大小 安培力F_，如图所示，为B与I的夹角,(1)当B与I垂直时：安培力最大，FBIL. (2)当B与I平行时：安培力最小，F0. 2. 安培力的方向 (1)判定方法左手定则 左手定则：伸开左手，使拇指跟其余四个手指_，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线从_进入，并使_指向电流的方向，这时_所指的方向
4、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_于B和I决定的平面(注意：B和I可以有任意夹角),3. 磁电式电流表,线圈如图放置，磁场方向总沿着_均匀辐射地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是_的，线圈在安培力及螺旋弹簧弹力作用下平衡，线圈转过的角度与所通过的电流成正比,对磁感强度及磁感线的理解,1. 对磁感应强度的理解 (1)磁感应强度由磁场本身决定，跟在该位置放入的导线长度L、电流I的大小及受到磁场的作用力均无关，与是否放通电导线也无关绝对不能根据公式B F/IL 认为B与F成正比，与IL成反比 (2)由公式B F/IL计算B时，通电导线必须垂直于
5、磁场放入，如果小段通电导线平行放入磁场，其所受安培力F为零，但该处磁感应强度B不为零 (3)磁感应强度的方向不是通电导线所受磁场作用力的方向，而是与受到的作用力的方向垂直,3. 磁感应强度B与电场强度E的比较,3. 对磁感线的理解 (1)磁感线的特点 磁感线是为了形象地描述磁场而人为假设的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线. 磁感线在磁体(螺线管)外部由N极到S极，内部由S极到N极，是闭合曲线 磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线较密的地方磁场较强，磁感线较疏的地方磁场较弱 磁感线上任何一点的切线方向，都跟该点的磁场(磁感应强度)方向一致 磁感线不能相交，也不能相切,(2)磁感线和电场线的比
6、较,(2010聊城测试)根据磁感应强度的定义式BF/IL，下列说法中正确的是() A. 在磁场中某确定位置，B与F成正比，与I、L的乘积成反比 B. 一小段能通电直导线在空间某处受磁场力F0，那么该处的B一定为零 C. 磁场中某处的B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向相同 D. 一小段通电直导线放在B为零的位置，那么它受到磁场力F也一定为零,【点拨】正确理解磁感应强度(由磁场本身决定)和安培力(FBILsin )的决定因素,【解析】磁感应强度是表征磁场强弱的物理量，磁场中的某点的磁感应强度是一个确定的值，它由磁场本身决定的，与磁场中是否有通电导体，及导体的长度，电流强度的大小，以及磁场作用力的
7、大小无关，A错误若电流方向与磁场方向在一条直线上，通电导体将不受到磁场力的作用，因此在某处磁场力为零，并不能说明该处的磁感应强度为零，B错误通电导体受到磁场力的方向垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，C错误通电导体处在一个没有磁场的空间，当然不受磁场力的作用，D正确 【答案】D,1. 在磁感应强度为B0，竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直纸面向里，如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中(),A. c、d两点的磁感应强度大小相等 B. a、b两点的磁感应强度大小相等 C. c点的磁感应强度的值最小 D. b点的磁感应强度的值最大,【解
8、析】由右手定则判断电流产生的磁场情况，所求磁感应强度为两磁场的矢量和在c点电流产生的磁场方向与B0反向，故合磁感应强度最小在a点两者同向，合磁感应强度最大，在b、d两点，两者互相垂直，故合磁感应强度大小相等. 因此只有C项正确. 【答案】C,判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动,要判定通电导体在安培力作用下的运动，首先必须清楚导体所在位置的磁场分布情况，然后才能结合左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向 现对几种常用的方法列表比较如下：,如图所示，把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线通过电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)(),A. 顺时针方向
9、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,【解析】解法一，电流元受力分析法：把直线电流等效为AO、BO两段电流元，蹄形磁铁磁感线分布以及两段电流元受安培力方向如图所示可见电线将逆时针转动 解法二，特殊位置分析法：选导线转动90的特殊位置(如图的虚线位置)来分析，判定安培力方向向下故导线在逆时针转动的同时向下运动，所以C正确 【答案】C,(2010晋江高三月考)如图所示，把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面当线圈内通过如图所示的电流时，线圈将怎样运动,【解析】解法一等效分析法：把环形电
10、流等效成图(a)所示的条形磁铁，可见两条磁铁只是相互吸引而没有转动，即线圈内磁铁平移 解法二结论分析法：把条形磁铁等效成图(b)所示的环形电流，由图可见两电流方向相同，故两环形电流没有转动，只是相互吸引，即线圈将向磁铁平移,【答案】见解析,安培力的应用,1. 安培力的大小 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等于两端点所连线段的长度(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 (3)B并非一定是匀
11、强磁场，但一定是导线所在处的磁感应强度值 2. 通电导线在磁场中的平衡和加速 (1)选定研究对象； (2)变三维为二维，画出平面受力分析图，其中安培力的方向要用左手定则来判断，注意F安B、F安I; (3)根据力的平衡条件、牛顿第二定律列方程式进行求解,质量为m、长度为L的导体棒MN静止于水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成角斜向下，如图所示，求棒MN受到的支持力和摩擦力,【解析】求解此题容易犯的错误是认为磁感应强度B与棒MN斜交成角实际上尽管磁感线与平面成角，但磁场方向与棒MN仍是垂直的由左手定则判断安培力的方向时，要注意安培力的方向既垂直于电流方向又垂直
12、于磁场方向， 即垂直于电流方向和磁场方向所决定的平面，棒MN受力分析如图所示 由平衡条件有水平方向：fFsin ， 竖直方向：NFcos mg，且FBIL， 从而得fBILsin ，NBILcos mg. 【答案】BILcos mgBILsin ,点睛笔记 (1)解决有关通电导体在磁场中的平衡问题的关键是受力分析，只不过比纯力学中的平衡问题要多考虑一个安培力. (2)画好辅助图(如斜面)，标明辅助方向(如B的方向、I的方向等)是画好受力分析图的关键. (3)由于安培力、电流I、磁感应强度B的方向之间涉及到三维空间，所以在受力分析时要善于把立体图转化为平面图.,3. (2010上海高考卷)如图所
13、示，长为2L的直导线拆成边长相等，夹角为60的V型，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型通电导线受到的安培力大小为 () A. 0B. 0.5BILC. BILD. 2BIL,【解析】本题考查安培力大小的计算，导线有效长度为2Lsin 30L，所以该V型通电导线受到的安培力大小为BIL，C正确 【答案】C,在本章知识应用的过程中，运用安培定则、左手定则判断磁场方向和载流导线受力情况时易出现错误，运用几何知识时出现错误，不善于分析多过程的物理问题,如图甲所示，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与磁场垂直，现
14、给导线中通以垂直于纸面向外的电流，则下列说法正确的是 (),A. 磁铁对桌面的压力减小 B. 磁铁对桌面的压力增大 C. 磁铁对桌面的压力不变 D. 以上说法都不可能,【错解】磁铁吸引导线而使磁铁、导线对桌面有压力，选B. 【正解】在选择研究对象进行受力分析时出现问题，也没有用牛顿第三定律来分析导线对磁铁的反作用力作用到哪里 通电导线置于条形磁铁上方使通电导线置于磁场中如图乙所示，由左手定则判断通电导线受到向下的安培力作用，同时由牛顿第三定律可知，磁铁对通电导线有向下作用的同时，通电导线对磁铁有反作用力，作用在磁铁上，方向向上，如图丙所示对磁铁做受力分析，由于磁铁始终静止，无通电导线时Nmg，
15、有通电导线后NFmg，NmgF，磁铁对桌面压力减小，选项A正确,【答案】A,第2节磁场对运动电荷的作用,一、洛伦兹力 1. 定义：磁场对_的作用力 2. 大小：洛伦兹力F_， 其中为v与B的夹角.,3. 方向：F、v、B三者的关系满足_定则. 4. 特点：洛伦兹力的方向与点电荷_方向和_方向都垂直，故洛伦兹力永不做功,二、带电粒子在匀强磁场中的运动 1. 带电粒子以平行于磁场的速度进入匀强磁场时，粒子不受洛仑兹力作用而做_运动 2. 带电粒子以垂直于磁场的速度进入匀强磁场时，粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动，其运动所需的向心力全部由_提供 (1)基本公式 做圆周运动的向心力
16、由洛伦兹力提供：qvBmv2/R.,(2)导出公式,其中周期T、频率f和角速度仅由磁感应强度B和粒子的比荷决定，与速度v无关,自我校对 一、1. 运动电荷2. Bqvsin 0Bqv3. 左手4. 运动磁场 二、1. 匀速直线2. 洛伦兹力,洛伦兹力的理解,1. 洛伦兹力方向的特点 (1)洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面 (2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化,2. 洛伦兹力与电场力的比较,带电量为q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是() A. 只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同 B. 如果把q
