《浙江省义乌三中高三物理《8.1磁场及其对电流的作用》复习课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浙江省义乌三中高三物理《8.1磁场及其对电流的作用》复习课件（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第八章 磁 场 第 1 课时 磁场及其对电流的作用 课前考点自清 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 2 磁感应强度 ( 1) 物理意义：描述磁场的 ( 2) 大小： B ( 通电导线垂直于磁场 ) ( 3) 方向：小磁针静止时 的指向 磁场力 强弱和方向 极 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 几种电流周围的磁场分布特点 直线电流的磁场 通电螺线管的磁场 环形电流的磁场 特点 无磁极、非匀强且距导线
2、越远处磁场 与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场 ，管外为非匀强磁场 环形电流的两 侧是 N 极和 S 极且离圆环中心越远，磁场 越弱 切线 最强 越弱 3. 磁感线的特点 ( 1) 磁感线上某点的 方向就是该点的磁场方向 ( 2) 磁感线的疏密定性地表示磁场的 ，在磁感线较密的地方磁场较 ；在磁感线较疏的地方磁场较 ( 3) 磁感线是 曲线，没有起点和终点在磁体外部，从 N 极指向 S 极；在磁体内部，由 S 极指向 N 极 ( 4) 同一磁场的磁感线不 、不 、不相切 ( 5) 磁感线是假想的曲线，客观上不存在 切线 强弱 强 弱 闭合 中断 相交 三、安培力的大小和方向 1 安培力
3、的大小 磁场和电流方向垂直时： F . 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 ，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受 ( 2) 安培力方向的特点： F B ， F I ，即 F 垂直于 决定的平面 流的方向 安培力的方向 核心考点突破 考点一 安培定则的应用和磁场的叠加 【问题展示】 请判断图 1 中电流的磁场方向，并说明磁感线的分布特点 图 1 【归纳提炼】 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 ” . 原因 ( 电流方向 )
4、结果 ( 磁场绕向 ) 直线电流的磁场 大拇指 四指 环形电流的磁场 四指 大拇指 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 【高考佐证 1 】 ( 2008 宁夏理综 14) 在等边三角形的三个顶 点 a 、 b 、 c 处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图 2 所示过 c 点的导线所受安培力的方向 ( ) 图 2 A 与 平行，竖直向上 B 与 平行，竖直向下 C 与 垂直，指向左边 D 与
5、垂直，指向右边 解析 由安培定则可知，在 a 、 b 两点的导线中的电流所产生的磁场中，过 c 点的磁感线分别是以 a 、 b 为圆心的圆，如图所示分别作出它们在 c 点产生的磁感应强度 圆的切线方向 ) ，并作出其合磁感应强度 B a 由几何知识可知，合磁感应强度 B 的方向竖直向下，再由左手定则可判定过 c 点的导线所受安培力的方向与 垂直，指向左边故 C 选项正确 答案 C 考点二 安培力的大小及其做功情况的分析 1 安培力公式的说明 安培力公式写为 F B I L ，适用条件为磁场与电流方向垂直 2 如图 3 所示，当导线中通有大小为 I 的电流时，导线段 的受力大小如何计算？ 图 3
6、 总结 弯曲导线的有效长度 L 等于在垂直磁场平面内的投影两端点所连线段的长度 ( 如图 3 所示 ) ，相应的电流方向沿 L 由始端流向末端即 F B I L 有效 3 通电导线在安培力作用下的平衡和加速运动 ( 1) 确定研究对象，对研究对象进行受力分析 ( 2) 画出受力平面图 ( 3) 依据平衡条件或牛顿第二定律列方程 4 安培力做功的实质：能量的转化 ( 1) 安培力做正功：是将电源的电能转化为导线的 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 后或储存或转化为其他形式的能 特别提醒 ( 1) 对导线进行受力分析时，注意将三维立体图转变为二维平面图后
7、再画受力分析图 ( 2) 通电导线在磁场中的平衡及加速运动问题的处理方法与纯力学问题一样，无非是有安培力参与作用 【高考佐证 2 】 ( 2009 全国 ) 如图 4 所示，一段导线 d 位 于磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中，且与磁场方向 ( 垂直于纸面向里 ) 垂直线段 长度均为 L ，且 bc d 135 . 流经导线的电流为 I ，方向如图中箭头所示导线段 d 所受到的磁场的作用力的合力 ( ) 图 4 A 方向沿纸面向上，大小为 ( 2 1) I L B B 方向沿纸面向上，大小为 ( 2 1) I L B C 方向沿纸面向下，大小为 ( 2 1) I L B D 方向沿纸面向下，
8、大小为 ( 2 1) I L B 解析 将导线分为三段直导线，根据左手定则分别判断出安培力的方向，根据 F B I L 计算出安培力的大小，再求合力导线所受合力 F B I L 2 B I L s 45 ( 2 1) I L B ，方向沿纸面向上 答案 A 题型互动探究 题型一 通电导体在安培力作用下运动方向的判断 例 1 如图 5 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 中方向的电流后，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 图 5 解析 解法一 电
9、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 培力情况如右图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 正确 解法二 等效法将环形电流等效成小磁 针，如下图所示，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. 答案 A 答题技巧 等效法在电流磁场中的应用 等效法的实质是在效果相同的情况下，将较为复杂的实际问题变换为简单的熟悉问题，以便突出主要因素，抓住它的本质，找出其中规律 例如等效
10、合力、等效电路、等效重力场都是等效法的典型应用 后根据磁极间相互作用，能够快速得到答案 . 即学即练 1 如图 6 所示，用细橡皮筋悬挂一轻 质线圈，置于一固定直导线上方，线圈可 以自由运动当给两者通以图示电流时， 线圈将 ( ) A 靠近直导线，两者仍在同一竖直平面内 B 远离直导线，两者仍在同一竖直平面内 C 靠近直导线，同时旋转 90 D 远离直导线，同时旋转 90 图 6 解析 由安培定则知，通电直导线在线圈处产 生的磁场垂直于纸面向外为了判定通电线圈 在这一磁场内的受力方向，不妨将它分成足够 多的等份来处理，这样每一小段便可看作是一 小段通电直导线结合左手定则可判定出各段 受力皆背离
11、圆心，如右图所示但由于直线电流的磁场不均匀，靠近直导线的部分磁场较强，因而线圈靠近直导线的部分受力较大考虑对称性特点，将各段受力合成时，合力方向一定竖直向下，这样线圈必定靠近直导线，并仍处于同一竖直平面内 答案 A 题型二 安培力作用下导体的平衡问题 例 2 如图 7 所示，两平行金属导轨间的距离 L m ，金属导轨所在的平面与水平面 夹角 37 ，在导轨所在平面内，分布着 磁感应强度 B 、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 E 、内阻 r 的直流电源现把一个质量 m 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 金属
12、导轨电阻不计， g 取 10 m /si n 37 c 37 求： ( 1) 通过导体棒的电流； ( 2) 导体棒受到的安培力大小； ( 3) 导体棒受到的摩擦力 图 7 解析 ( 1 ) 根据闭合电路欧姆定律得 I r 1 . 5 A ( 2 ) 导体棒受到的安培力 F 安 B I L 0 . 3 0 N ( 3 ) 对导体棒受力分析如右图， 将重力正交分解 mg si n 3 7 0 . 2 4 N 相互排斥， 相互吸引， 相互排斥， 解法一 由题图可知，无论电键是置于 a 还是 b M 和 N N ，由安培定则知 M N 处产生的磁场为 垂直板平面向上，由左手定则可知 受到的力向外即这两
13、段导线相互排斥；电键置于 a 、b 两处时，置 b 处的电流较大，所以有 正确 解法二 同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，所以 A 、C 错误，再有开关置于 b 处时有两个电池，它的电压较大、电流较大，相互作用力也较大，所以 B 错误， D 正确 答案 D 4 在倾角 3 0 的斜面上，固定一金属框 架，宽 l 0 . 2 5 m ，接入电动势 E 1 2 V 、 内阻不计的电源在框架上放有一根水平 的、质量 m 0 . 2 k g 的金属棒 它与框 架的动摩擦因数为 36，整个装置放在 磁感应强度 B 0 . 8 T 的垂直框面向上的匀强磁场中 ( 如图11 所示 ) 当调节滑动变阻器 R 的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？ ( 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，框架与棒的电阻不计， g 1 0 m / 图 11 解析 金属棒静止在框架上时，摩擦力的方向可能沿框面向上，也可能沿框面向下，需分两种情况考虑 当滑动变阻器
