《高考物理精品课件（沪科） 第8章第一节》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理精品课件（沪科） 第8章第一节（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一节磁场的描述、磁场对电流的第一节磁场的描述、磁场对电流的作用作用 课堂互动讲练课堂互动讲练经典题型探究经典题型探究知能优化演练知能优化演练第第一一节节磁磁场场的的描描述述、磁磁场场对对电电流流的的作作用用基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理一、磁一、磁场场及其描述及其描述1定定义义：磁：磁场场是磁体、是磁体、电电流周流周围围存在的一种存在的一种特殊特殊_2方向：磁方向：磁场场中任一点小磁中任一点小磁针针_极所受磁极所受磁场场力的方向力的方向为该为该点的磁点的磁场场方向方向3磁磁场场的基本性的基本性质质：磁：磁场对场对放入其中的磁体、放入其中的磁体、电电流和运流和运动电动电荷都有
2、磁荷都有磁场场力的作用力的作用4磁感磁感应应强强度度(1)物理意物理意义义：描述磁：描述磁场场_的物理量的物理量(2)方向：小磁方向：小磁针针静止静止时时_极所指的方向极所指的方向物质物质强弱强弱NN(4)单位：单位：_，符号，符号T,1 T_5磁感线：在磁场中人为地画出一系列曲线，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使曲线上每一点的切线方向都跟这点的_的方向一致，这样的曲线就叫做磁的方向一致，这样的曲线就叫做磁感线磁感线的疏密程度表示磁场的感线磁感线的疏密程度表示磁场的_特别提示：特别提示：磁场方向、磁感应强度方向、磁感磁场方向、磁感应强度方向、磁感线切线
3、方向、小磁针静止时线切线方向、小磁针静止时N极所指的方向是极所指的方向是一致的一致的特斯拉特斯拉1 N/(Am)磁感磁感应应强强度度强强弱弱二、几种常见的磁场二、几种常见的磁场1条形磁铁和蹄形磁铁的磁场条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图如图811)图图8112匀强磁场：物理学中，把磁感线的间距匀强磁场：物理学中，把磁感线的间距_、相互相互_且指向相同的磁场叫做匀强磁场且指向相同的磁场叫做匀强磁场3电流的磁场和安培定则电流的磁场和安培定则(1)直线电流的磁场：右手握住直导线，直线电流的磁场：右手握住直导线，_方向与电流的方向一致，方向与电流的方向一致，_所指的方所指的方向就是磁感线的环绕方向向就是磁
4、感线的环绕方向(2)通过螺线管的磁场：右手握住通电螺线管，通过螺线管的磁场：右手握住通电螺线管，_方向跟电流方向一致，方向跟电流方向一致，_所指的方向所指的方向为通电螺线管内部的磁感线方向为通电螺线管内部的磁感线方向相等相等平行平行大姆指大姆指则弯曲四指则弯曲四指四指四指大姆指大姆指4地磁场地磁场地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个：特点有三个：(1)地磁场的地磁场的_在地理南极附近，在地理南极附近，_在地在地理北极附近理北极附近(2)地磁场地磁场B的水平分量的水平分量(Bx)总是从地理总是从地理_指向指向_；而竖直分量；而竖直分量(By)则南
5、、北半球相则南、北半球相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下地面向下N极极S极极南极南极北极北极(3)在赤道平面上，距离地球表面高度相等在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁场强弱的各点，磁场强弱_，且方向水平向，且方向水平向_相同相同北北三、安培力的大小和方向三、安培力的大小和方向1.安培力的大小安培力的大小如图如图812所示：所示：(1)F_.(2)磁场和电流垂直时：磁场和电流垂直时：_.(3)磁场和电流平行时：磁场和电流平行时：F0.图图812BILsinFBIL2. 安培力的方向安培力的方向(1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其
6、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，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受电导线在磁场中所受_(2)安培力的方向特点：安培力的方向特点：FB，FI，即，即F垂垂直于直于_决定的平面决定的平面电电流的方向流的方向安培力的方向安培力的方向B、I思考感悟思考感悟磁感应强度磁感应强度B的方向是小磁针的方向是小磁针N极受力方向，极受力方向，通电导线在磁场中受力方向与磁感应强度的通电导线在磁场中受力方向与磁感应强度的方向一致吗
7、？方向一致吗？提示：提示：虽然磁感应强度虽然磁感应强度B的方向是小磁针的方向是小磁针N极受力方向，但通电导线在磁场中受力方向极受力方向，但通电导线在磁场中受力方向与小磁针受力方向不同，而是与磁感应强度与小磁针受力方向不同，而是与磁感应强度方向垂直方向垂直四、磁电式电流表四、磁电式电流表1基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之间的间的_2.工作原理工作原理图图813线圈线圈如图如图813所示，磁场的方向总沿着所示，磁场的方向总沿着_均匀辐射地分布，在距轴线等距离处均匀辐射地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是的磁感应强度的大小总是_的，保证的，保证B的大的大
8、小不发生变化，且安培力的方向与线圈小不发生变化，且安培力的方向与线圈_当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，线圈转动，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，线圈转动，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就电流越大，安培力就_，螺旋弹簧的形变也，螺旋弹簧的形变也就就_I与指针偏角与指针偏角成正比，表盘刻度成正比，表盘刻度_(选填选填“均匀均匀”、“不均匀不均匀”)所以，从线圈偏转所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小的角度就能判断通过电流的大小半径方向半径方向相等相等垂直垂直越大越大越大越大均匀均匀3优、缺点：优点是优、缺点：优点是_高，能测出很
9、高，能测出很弱的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通弱的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱过的电流很弱精确度精确度课堂互动讲练课堂互动讲练一、对磁感线的理解及判定一、对磁感线的理解及判定1磁感线的特点磁感线的特点(1)磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线(2)磁感线在磁体磁感线在磁体(螺线管螺线管)外部由外部由N极到极到S极，内极，内部由部由S极到极到N极，是闭合曲线极，是闭合曲线(3)磁感线的疏密表示磁场的强弱磁感线较密磁感线的疏密表示磁场的强弱磁感线较密的地方磁场较
10、强，磁感线较疏的地方磁场较弱的地方磁场较强，磁感线较疏的地方磁场较弱(4)磁感线上任何一点的切线方向，都跟该磁感线上任何一点的切线方向，都跟该点的磁场点的磁场(磁感应强度磁感应强度)方向一致方向一致(5)磁感线不能相交，也不能相切磁感线不能相交，也不能相切2几种电流周围磁场的比较几种电流周围磁场的比较3.磁感线和电场线的比较磁感线和电场线的比较【名师点睛名师点睛】虽然磁感线和电场线的疏密虽然磁感线和电场线的疏密都能形象地表示相应场的强弱，但应注意：都能形象地表示相应场的强弱，但应注意：(1)只有在同一个图中才能根据磁感线或电只有在同一个图中才能根据磁感线或电场线的疏密判定各处相应场的强弱场线的
11、疏密判定各处相应场的强弱(2)没有画出磁感线或电场线的地方并不表没有画出磁感线或电场线的地方并不表示那里没有磁场或电场存在示那里没有磁场或电场存在即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1. (2011年镇江模拟年镇江模拟)如图如图814所示，若所示，若一束电子沿一束电子沿y轴正方向移动，则在轴正方向移动，则在z轴上某点轴上某点A的磁场方向应该是的磁场方向应该是()图图814A沿沿x轴的正向轴的正向B沿沿x轴的负向轴的负向C沿沿z轴的正向轴的正向D沿沿z轴的负向轴的负向解析：解析：选选B.电子沿电子沿y轴正方向移动，相当于轴正方向移动，相当于电流方向沿电流方向沿y轴负方向，根据
12、安培定则可判轴负方向，根据安培定则可判断在断在z轴上轴上A点的磁场方向应沿点的磁场方向应沿x轴负方向轴负方向3磁感应强度的方向不是通电导线所受磁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场作用力的方向，而是与受到的作用力的方向垂直向垂直4磁感应强度磁感应强度B与电场强度与电场强度E的比较的比较【名师点睛名师点睛】由上表可以看出，磁感应强由上表可以看出，磁感应强度和电场强度有很多相似之处，但更应注意度和电场强度有很多相似之处，但更应注意两者的区别：电场强度的方向和电荷受力方两者的区别：电场强度的方向和电荷受力方向相同或相反，而磁感应强度的方向和电流向相同或相反，而磁
13、感应强度的方向和电流受力方向垂直受力方向垂直即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2.如图如图815所示，两个完全相同的通电圆所示，两个完全相同的通电圆环环A、B，圆心，圆心O重合、圆面相互垂直的放置，重合、圆面相互垂直的放置，通电电流相同，电流方向如图所示，设每个通电电流相同，电流方向如图所示，设每个圆环在其圆心圆环在其圆心O处独立产生的磁感应强度都为处独立产生的磁感应强度都为B0，则，则O处的磁感应强度大小为处的磁感应强度大小为()图图815三、安培力作用下通电导体运动方向的判定三、安培力作用下通电导体运动方向的判定1基本思路基本思路判定通电导体在安培力作用下的运动或运动
14、判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场磁感线分布情况，然后利用左手定则准确判磁感线分布情况，然后利用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定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向向或运动趋势的方向2常用方法常用方法【名师点睛名师点睛】(1)在应用左手定则时，磁感在应用左手定则时，磁感线不一定垂直穿过手心，但四指一定指向电线不一定垂直穿过手心，但四指一定指向电流方向，大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向，大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面流方向决定的平面(2)某些导体在安培力作用
15、下可能会出现平动某些导体在安培力作用下可能会出现平动与转动同时发生的情况，这时就可以应用特与转动同时发生的情况，这时就可以应用特殊位置法殊位置法即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)3.如图如图816所示，把一重力不计的通电直所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是时，导线的运动情况是(从上往下看从上往下看)()图图816A顺时针方向转动，同时下降顺时针方向转动，同时下降B顺时针方向转动，同时上升顺时针方向转动，同时上升C
16、逆时针方向转动，同时下降逆时针方向转动，同时下降D逆时针方向转动，同时上升逆时针方向转动，同时上升解析：解析：选选A.判断导线的转动方向可用电流元判断导线的转动方向可用电流元法：把直线电流等效为法：把直线电流等效为AO、OO、OB三段三段(OO段极短段极短)电流元，由于电流元，由于OO段电流方向与段电流方向与该处磁场方向相反，所以不受安培力作用；该处磁场方向相反，所以不受安培力作用；AO段电流元所在处的磁场方向斜向上，根段电流元所在处的磁场方向斜向上，根据左手定则可知其所受安培力方向垂直纸面据左手定则可知其所受安培力方向垂直纸面向外；向外；OB段电流元所在处的磁场方向斜向下，段电流元所在处的磁
17、场方向斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直纸面向里，同理可知其所受安培力方向垂直纸面向里，综上可知其导线将以综上可知其导线将以OO段为轴顺时针转动段为轴顺时针转动(俯视俯视)判断导线的升降情况可用特殊位置判断导线的升降情况可用特殊位置法：用导线转过法：用导线转过90的特殊位置来分析，的特殊位置来分析，根据左手定则判得安培力的方向向下，故导根据左手定则判得安培力的方向向下，故导线在顺时针转动的同时向下运动此题还可线在顺时针转动的同时向下运动此题还可应用应用“转换研究对象法转换研究对象法”即假设导体固定不动，即假设导体固定不动，判断出蹄形磁铁的判断出蹄形磁铁的N、S极受力方向，从而极受力方向，从而
18、确定蹄形磁铁的转动方向，再根据具体情况，确定蹄形磁铁的转动方向，再根据具体情况，把结论反过来即可把结论反过来即可经典题型探究经典题型探究题型一题型一安培力作用下导体棒安培力作用下导体棒的平衡的平衡图图817例例例例1 1【思路点拨思路点拨】先根据闭合电路欧姆定律求先根据闭合电路欧姆定律求出电流出电流I，进而求出安培力当，进而求出安培力当F安安mgsin时，时，f静静沿导轨向下，当沿导轨向下，当F安安mgsin时，时，f静静沿沿导轨向上，最后由力的平衡条件列式求解导轨向上，最后由力的平衡条件列式求解解题样板解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！规范步骤，该得的分一分不丢！图图818金属棒受到四个力
19、作用：重力金属棒受到四个力作用：重力mg，垂直框，垂直框面向上的支持力面向上的支持力N，沿框面向上的安培力，沿框面向上的安培力F安安，沿框面的静摩擦力沿框面的静摩擦力f静静金属棒静止在框架上金属棒静止在框架上时，时，f静静的方向可能沿框面向上，也可能向下，的方向可能沿框面向上，也可能向下，需分两种情况考虑需分两种情况考虑当变阻器当变阻器R取值较大时，取值较大时，I较小，安培力较小，安培力F安安较小，在金属棒重力的分力较小，在金属棒重力的分力mgsin作用下棒作用下棒有沿框架下滑的趋势，框架对棒的摩擦力沿有沿框架下滑的趋势，框架对棒的摩擦力沿框面向上，受力如图框面向上，受力如图818所示金属棒所
20、示金属棒刚好不下滑时满足平衡条件刚好不下滑时满足平衡条件当变阻器当变阻器R取值较小时，取值较小时，I较大，安培力较大，安培力F安安较大，会使金属棒产生沿框面上滑的趋势较大，会使金属棒产生沿框面上滑的趋势因此，框架对棒的摩擦力沿框面向下，受力因此，框架对棒的摩擦力沿框面向下，受力如图如图819所示金属棒刚好不上滑时满所示金属棒刚好不上滑时满足平衡条件：足平衡条件：【答案答案】1.4 R8.2 【规律总结规律总结】(1)解决有关通电导体在磁场中解决有关通电导体在磁场中的平衡问题，关键是受力分析，只不过比纯力的平衡问题，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学中的平衡问题要多考
21、虑一个安培力(2)画好辅助图画好辅助图(如斜面如斜面)，标明辅助方向，标明辅助方向(如如B的的方向、方向、I的方向等的方向等)是画好受力分析图的关键是画好受力分析图的关键(3)由于安培力、电流由于安培力、电流I、磁感应强度、磁感应强度B的方向之的方向之间涉及到三维空间，所以在受力分析时要善于间涉及到三维空间，所以在受力分析时要善于把立体图转化成平面图把立体图转化成平面图 如图如图8110所示，一段导线所示，一段导线abcd位于位于磁感应强度大小为磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场的匀强磁场中，且与磁场方向方向(垂直于纸面向里垂直于纸面向里)垂直线段垂直线段ab、bc和和cd的长度均为的长
22、度均为L，且，且abcbcd135.流经流经导线的电流为导线的电流为I，方向如图中箭头所示求导，方向如图中箭头所示求导线段线段abcd所受到的磁场的作用力的合力所受到的磁场的作用力的合力题型二题型二安培力的确定安培力的确定例例例例2 2图图8110图图8111【解析解析】对非直线通电导线受安培力的确对非直线通电导线受安培力的确定，可分段处理，由左手定则判断定，可分段处理，由左手定则判断ab、bc、cd受安培力的方向如图受安培力的方向如图8111所示由对所示由对称知识称知识ab边和边和cd边的安培力在水平方向的合边的安培力在水平方向的合力为零故导线所受安培力方向向上力为零故导线所受安培力方向向上【题后反思题后反思】公式公式FBIL中中L是有效长度，是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度如弯曲导线即垂直磁感应强度方向的长度如弯曲导线的有效长度的有效长度L等于两端点所连直线的长度，等于两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿相应的电流方向沿L由始端流向末端由始端流向末端同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
