2013版高中物理一轮复习课件：8-1磁场及磁场对通电导线的作用.ppt

考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 第1讲 磁场及磁场对通电导线的作用 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 磁场场 (1)基本特性：磁场对处场对处 于其中的磁体、电电流和运动电动电 荷 有_的作用 (2)方向：小磁针针的_所受磁场场力的方向 磁感应应强度 (1)物理意义义：描述磁场场的_和_ (2)大小：B (通电导线电导线 垂直于磁场场) (3)方向：小磁针针静止时时_的指向 (4)单单位：特斯拉(T) 磁场场、磁感应应强度、磁通量 (考纲纲要求 ) 2 1. 磁场场力 N极 强弱方向 N极 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 匀强磁场场 (1)定义义：磁感应应强度的大小 _、方向_ 的磁场场称为为匀强磁场场 (2)特点 匀强磁场场中的磁感线线是疏密 程度相同的、方向相同的平 行直线线 磁通量 (1)概念：在磁感应应强度为为B的匀强磁场场中，与磁场场方向 _的面积积S与B的乘积积 (2)公式：_. (3)单单位：1 Wb_. 3 4 处处处处 相等处处处处 相同 垂直 BS 1 Tm2 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 磁感线线 (1)磁感线线：在磁场场中画出一些有方向的曲线线，使曲线线上 各点的_方向跟这这点的磁感应应强度方向一致 (2)条形磁铁铁和蹄形磁铁铁的磁场场磁感线线分布 磁感线线 通电电直导线导线 和通电线电线 圈周围围磁场场的方 向 (考纲纲要求) 1 切线线 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 2几种电电流的磁场场分布 直线电线电 流的磁场场 通电电螺线线管 的磁场场 环环形电电流的磁场场 特点 无磁极、非匀强 、且距导线导线 越远远 处处磁场场_ 与条形磁铁铁的 磁场场相似，管 内为为匀强磁场场 ，管外为为非匀 强磁场场 环环形电电流的两侧侧 是N极与S极，且 离圆环圆环 中心越远远 ，磁场场_ 安培 定则则 越弱 越弱 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 直线电线电 流的磁场场 通电电螺线线 管的磁场场 环环形电电流的磁 场场 立体图图 横截 面图图 纵纵截 面图图 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 安培力的大小 (1)磁场场和电电流垂直时时：F_. (2)磁场场和电电流平行时时：F0. 安培力的方向 (1)用左手定则则判定：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让磁感线线从掌心进进 入，并使四指指向_，这时这时 拇指所指的方向就是 通电导线电导线 在磁场场中所受_ (2)安培力的方向特点：FB，FI，即F垂直于_决 定的平面 安培力、安培力的方向 (考纲纲要求) 匀强磁场场中的安培力 (考纲纲要求) 2 1. BIL 电电流的方向 安培力的方向 B和I 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 (2011长长春高三检测检测 )关于电场线电场线 和磁感线线的说说法正确的 是 ( ) A电场线电场线 和磁感线线都是利用疏密表示场场的强弱的 B电场线电场线 是客观观存在的，而磁感线线是不存在的 C静电场电场 的电场线电场线 是不闭闭合的，而磁感线线是闭闭合的曲 线线 D电场线电场线 和磁感线线都可能相交 答案 AC 1 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 (2011杭州高三检测检测 )如图图811所示， 通电电直导线导线 右边边有一个矩形线线框，线线框 平面与直导线导线 共面，若使线线框逐渐远渐远 离( 平动动)通电导线电导线 ，则则穿过线过线 框的磁通量将 图图811 2 ( ) A逐渐渐增大 B逐渐渐减小 C保持不变变 D不能确定 解析 离导线导线 越远远，电电流产产生的磁场场越弱，穿过线过线 圈的 磁感线线条数越少，磁通量逐渐渐减小，故只有B正确 答案 B 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 关于磁感应应强度，下列说说法正确的是 ( ) A一小段通电导线电导线 放在B为为零的位置，那么它受到的磁 场场力也一定为为零 B通电导线电导线 所受的磁场场力为为零，该处该处 的磁感应应强度也 一 定为为零 C放置在磁场场中1 m长长的通电导线电导线 ，通过过1 A的电电流， 受 到的磁场场力为为1 N，则该处则该处 的磁感应应强度就是1 T D磁场场中某处处的B的方向跟电电流在该处该处 受到的磁场场力F 的 方向相同 解析 根据磁感应应强度的定义义，A选项对选项对 通电导线电导线 (电电 流I)与磁场场方向平行时时，磁场场力为为零，磁感应应强度不为为 零，B选项错选项错 只有通电导线电导线 (电电流I)与磁场场方向垂直时时 ，该处该处 磁感应应强度大小才为为1 T，C选项错选项错 B与F方向一 定垂直，D选项错选项错 答案 A 3 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 (2012武汉汉模拟拟)如图图812所示，正方形线线 圈abcd位于纸纸面内，边长为边长为 L，匝数为为N，过过 ab中点和cd中点的连线连线 OO恰好位于垂直纸纸面 向里的匀强磁场场的右边边界上，磁感应应强度为为B ，则则穿过线过线 圈的磁通量为为 ( ) 图图812 4 答案 A 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 在匀强磁场场中某处处P放一个长长度为为L20 cm，通电电电电 流I 0.5 A的直导线导线 ，测测得它受到的最大磁场场力F1.0 N， 其方向竖竖直向上，现现将该该通电导线电导线 从磁场场中撤走，则则P 处处磁感应应强度为为 ( ) A零 B10 T，方向竖竖直向上 C0.1 T，方向竖竖直向上 D10 T，方向肯定不是竖竖直向上 5 答案 D 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 通电电矩形线线框abcd与长长直通电导线电导线 MN在 同一平面内，如图图813所示，ab边边与 MN平行关于MN的磁场对线场对线 框的作用 力，下列说说法正确的是 ( ) A线线框有两条边边所受的安培力方向相同 B线线框有两条边边所受的安培力大小相等 C线线框所受的安培力的合力方向向左 D线线框所受的安培力的合力方向向右 图图813 6 解析 由安培定则则可知导线导线 MN在线线框处处所产产生的磁场场 方向垂直于纸纸面向外，再由左手定则则判断出bc边边和ad边边 所受安培力大小相等，方向相反ab边边受到向右的安培力 Fab，cd边边受到向左的安培力Fcd.因ab处处的磁场场强，cd处处的 磁场场弱，故FabFcd，线线框所受合力方向向右 答案 BD 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 (1)磁感应应强度由磁场场本身决定，就像电场电场 强度由电场电场 本 身决定一样样，跟该该位置放不放通电导线电导线 、电电流的大小无关 考点一 对对磁感应应强度的理解 (3)磁感应应强度B的定义义式也是其度量式 (4)磁感应应强度是矢量，其方向是放入其中的小磁针针静止 时时N极的指向，空间间中磁场场叠加，在某一点的磁场场方向即 该该点的磁感应应强度的方向只有一个，即合磁场场方向，应应 用平行四边边形定则则来求该该点的磁感应应强度 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 关于磁感应应强度B，下列说说法中正确的是 ( ) A磁场场中某点B的大小，跟放在该该点的试试探电电流元的情 况有关 B磁场场中某点B的方向，跟放在该该点的试试探电电流元所受 磁场场力方向一致 C在磁场场中某点的试试探电电流元不受磁场场力作用时时，该该 点 B值值大小为为零 D在磁场场中磁感线线越密集的地方，磁感应应强度越大 【典例1】 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 答案 D 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 有两根长长直导线导线 a、b互相平行放置，如图图 814所示为为垂直于导线导线 的截面图图在 图图示的平面内，O点为为两根导线连线导线连线 的中 点，M、N为为两根导线导线 附近的两点，它们们 在两导线导线 的中垂线线上，且与O点的距离相 等若两导线导线 中通有大小相等、方向相同 【变式1】 图图814 的恒定电电流I，则则关于线线段MN上各点的磁感应应强度的说说 法中正确的是 ( ) AM点和N点的磁感应应强度大小相等，方向相同 BM点和N点的磁感应应强度大小相等，方向相反 C在线线段MN上各点的磁感应应强度都不可能为为零 D在线线段MN上只有一点的磁感应应强度为为零 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 解析 两根导线导线 分别别在M点和N点产产生的磁感应应强度大小 相等，方向相反，所以M点、N点的磁感应应强度大小相等 ，方向相反，选项选项 B正确；线线段MN中点O的磁感应应强度 为为零，选项选项 D正确 答案 BD 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 安培力公式写为为FILB，适用条件为为磁场场与电电流方向垂 直 考点二 安培力的分析与计计算 图图815 1 式中L是有效长长度弯曲导线导线 的有 效长长度L，等于两端点所连连直线线的 长长度(如图图815所示)；相应应的电电 流方向，沿L由始端流向末端，因为为 任意形状的闭闭合线线圈，其有效长长度 L0，所以通电电后在匀强磁场场中， 受到的安培力的矢量和一定为为零 2 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 如图图816，一段导线导线 abcd位于磁 感应应强度大小为为B的匀强磁场场中，且 与磁场场方向(垂直于纸纸面向里)垂直 线线段ab、bc和cd的长长度均为为L，且 abc 【典例2】 图图816 bcd135.流经导线经导线 的电电流为为I，方向如图图中箭头头所 示导线导线 段abcd所受到的磁场场的作用力的合力 ( ) 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 解析 ab、bc、cd所受安培力的大小 均为为FBIL，bc边边所受安培力的方 向垂直于bc向上，ab、cd边边所受安培 力的方向如图图所示，由几何关系可 知ab与cd边边所受安培力方向之间间的 夹夹 答案 A 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 (2011黄冈质检冈质检 )如图图817所示，用粗细细均匀的电电阻丝丝折 成平面梯形框架，ab、cd边边均与ad边边成60角，abbccd L，长长度为为L的电电阻丝电丝电 阻为为r，框架与一电动势为电动势为 E，内 阻为为r的电电源相连连接，垂直于框架平面有磁感应应强度为为B的 匀强磁场场，则则框架受到的安培力的合力大小为为 ( ) 【变式2】 图图817 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 答案 C 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 判定安培力作用下导导体运动动情况的常用方法 考点三 安培力作用下导导体运动动情况的判定(小专题专题 ) 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 如图图818所示，把一通电导线电导线 放在蹄 形磁铁铁磁极的正上方，导线导线 可以自由移 动动当导线导线 通过电过电 流I时时，如果只考虑虑安 培力的作用，则则从上往下看，导线导线 的运 动动情况是 ( ) A顺时针顺时针 方向转动转动 ，同时时下降 B顺时针顺时针 方向转动转动 ，同时时上升 C逆时针时针 方向转动转动 ，同时时下降 D逆时针时针 方向转动转动 ，同时时上升 【典例3】 图图818 解析 第一步：电电流元受力分析法 把直线电线电 流等效为为OA、OB两段电电流元，蹄形磁铁铁磁感 线线分布以及两段电电流元受安培力方向相反，如图图a所示 可见见从上往下看时时，导线导线 将逆时针时针 方向转动转动 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 第二步：特殊位置分析法 取导线导线 逆时针转过时针转过 90的特殊位置来分析，如图图b所示 根据左手定则则判断安培力方向向下，故导线导线 在逆时针转时针转 动动的同时时向下运动动 答案 C 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 (2011江苏苏徐州模拟拟)如图图819所示 ，把轻质导线轻质导线 圈用绝缘细线悬绝缘细线悬 挂在磁 铁铁N极附近，磁铁铁的轴线轴线 穿过线过线 圈的 圆圆心且垂直线线圈平面当线线圈内通以 图图中方向的电电流后，线线圈的运动动情况 是 【变式3】 图图819 ( ) A线线圈向左运动动 B线线圈向右运动动 C从上往下看顺时针转动顺时针转动 D从上往下看逆时针转动时针转动 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 解析 法一 电电流元法首先将圆圆形线线圈 分成很多小段，每一段可看作一直线电线电 流 元，取其中上、下两小段分析，其截面图图 和受安培力情况如右图图所示根据对对称性 可知，线线圈所受安培力的合力水平向左，故线线圈向左运 动动只有选项选项 A正确 法二 等效法将环环形电电流等效成 小磁针针，如右图图所示，据异名磁极 相吸引知，线线圈将向左运动动，选选A.也可将左侧侧条形磁铁铁 等效成环环形电电流，根据结论结论 “同向电电流相吸引，异向电电流 相排斥”，也可判断出线线圈向左运动动，选选A. 答案 A 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 如图图8110所示条形磁铁铁放在水平 桌面上，在其正中央的上方固定一根 长长直导线导线 ，导线导线 与磁铁铁垂直，给导给导 线线通以垂直纸纸面向里的电电流，用F表 示 【典例4】 图图8110 磁铁对铁对 桌面的压压力，用f表示桌面对对磁铁铁的摩擦力，导线导线 中通电电后与通电电前相比较较 ( ) AF减小，f0 BF减小，f0 CF增大，f0 DF增大，f0 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 解析 (转换转换 研究对对象法)如图图所示 ，画出一条通电电电电 流为为I的导线导线 所在 处处的磁铁铁的磁感线线，电电流I处处的磁场场 方向水平向左，由左手定则则知，电电 流I受安培力方向竖竖直向上根据牛顿顿第三定律可知，电电流 对对磁铁铁的反作用力方向竖竖直向下，所以磁铁对铁对 桌面压压力 增大，而桌面对对磁铁铁无摩擦力作用，故正确选项为选项为 C. 答案 C 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 一条形磁铁铁放在水平桌面上，它的上 方靠S极一侧侧吊挂一根与它垂直的导导 体棒，图图8111中只画出此棒的截 面图图，并标标出此棒中的电电流是流向 纸纸 【变式4】 图图8111 内的，在通电电的一瞬间间可能产产生的情况是 ( ) A磁铁对铁对 桌面的压压力减小 B磁铁对铁对 桌面的压压力增大 C磁铁铁受到向右的摩擦力 D磁铁铁受到向左的摩擦力 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 解析 如图图所示，对导对导 体棒，通电电 后，由左手定则则判断出导导体棒受到 斜向左下的安培力，由牛顿顿第三定 律可得，磁铁铁受到导导体棒的作用力 应应斜向右上，所以在通电电的一瞬间间，磁铁对铁对 桌面的压压力 减小，磁铁铁受到向左的摩擦力，因此A、D正确 答案 AD 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 如图图8112所示，条形磁 铁铁放在光滑斜面上，用平行 于斜面的轻弹轻弹 簧拉住而平衡 ，A为为水平放置的直导线导线 的 截面，导线导线 中无电电流时时磁 【变式5】 图图8112 铁对铁对 斜面的压压力为为FN1；当导线导线 中有垂直纸纸面向外的电电 流时时，磁铁对铁对 斜面的压压力为为FN2，则则下列关于压压力和弹弹 簧的伸长长量的说说法中正确的是 ( ) AFN1FN2，弹弹簧的伸长长量增大 DFN1FN2，弹弹簧的伸长长量减小 考基自主落实核心考点透析思维方法技巧活页限时训练高考快乐体验 解析 在题图题图 中，由于条形磁铁铁的磁感线线是从N极出发发到 S极，所以可画出磁铁铁在导线导线 A处处的一条磁感线线，其方向 是斜向左下方的，导线导线 A中的电电流垂直纸纸面向外，由左手 定则则可判断导线导线 A必受斜向右下方的安培力，由牛顿顿第三 定律可知磁铁铁所受作用力的方向是斜向左上方，所