高考物理大一轮复习专题八磁场第1讲磁场磁吃电流的作用课件.ppt

专题八磁场,第1讲,磁场磁场对电流的作用,一、磁场,1.磁场,磁体,电流,运动电荷,(1)定义：存在于_、_和_周围空间的一,种特殊形态的物质.,磁体,电流,运动电荷,(2)基本特性：磁场对处于其中的_、_和,_有磁力的作用.,N(北),N(北),(3)方向：在磁场中任一点，小磁针_极受力的方向，即小磁针静止时_极所指的方向，就是该点的磁场方向.,二、磁场的描述1.磁感应强度(1)定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力F安跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度.,(2)定义式：_.,B,FIL,(3)方向：就是磁场的方向，即小磁针静止时北极所指的方,切线,向，也是过该点的磁感线的_方向.(4)单位：特斯拉(T).,2.磁感线,强弱,切线,(1)特点：磁感线的分布可以形象地表示出磁场的强弱和方向，磁感线的疏密表示磁场的_，磁感线上某点的_方向就是该点的磁场方向.(2)几种常见磁场、磁感线的分布常见磁体的磁场(如图8-1-1所示)图8-1-1,电流的磁场,匀强磁场：磁感应强度大小处处_、方向处处_的磁场称为匀强磁场.距离很近的两个异名磁极之间的磁场、通电螺线管内部的磁场(边缘部分除外)以及平行板电容器间的磁场，都可以认为是匀强磁场.匀强磁场的磁感线是,疏密程度相同、方向相同的平行直线.,相等,相同,【基础检测】1.(多选，2015年新课标全国卷)指南针是我国古代四大,发明之一，关于指南针，下列说明正确的是(,),A.指南针可以仅具有一个磁极B.指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转答案：BC,三、安培力1.大小,(1)当B与I成角：F_.(2)当B和I垂直：F_.(3)当B和I平行：F_.,BILsin,2.方向(1)左手定则：伸开左手，使大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，这时大拇指所指的方向就是通电导线在,磁场中所受_的方向.,安培力,B、I,(2)特点：FB，FI，即F垂直于_决定的平面.,0,BIL,电流,【基础检测】2.(多选)如图8-1-2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8-1-2,AC,BD,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,考点1对磁感线和磁感应强度的理解重点归纳,1.磁感线与电场线的比较,(2)不能根据公式B就说B与F成正比，与IL成反比.,2.对磁感应强度的理解,(1)磁感应强度由磁场本身决定，就像电场强度由电场本身,决定一样，跟该位置放不放通电导线无关.,F,IL,3.磁感应强度B与电场强度E的比较,典例剖析例1：(多选，2013年海南卷)3条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线搭成一等边三角形.在导线中通过的电流均为I，电流方向如图8-1-3所示.a、b和c三点分别位于三角形的3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(A.B1B2B3B.B1B2B3C.a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D.a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,图8-1-3,解析：本题要明确3条导线中的电流在a、b、c三点各自产生的磁场的分布情况，要充分利用对称性进行矢量合成.对于a点，由右手螺旋定则可知，两倾斜导线在此处产生的磁感应强度大小相等、方向相反，水平导线在此点产生的磁场方向向外；对于b点，斜向右上方的导线与水平导线在此点产生的磁感应强度大小相等、方向相反，斜向左上方的导线在此点产生的磁场方向向外；对于c点，水平导线在此点产生的磁场方向向里，斜向左上方和斜向右上方的导线在此点产生的磁场方向也向里，则c点合磁场方向向里，且有B3B1B2.综上可知A、C正确.,答案：AC,备考策略：求解有关磁感应强度的三个关键(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(记住5种常见磁场的立体分布图).,【考点练透】1.(2015年北京朝阳区期末)如图8-1-4中a、b、c所示为三根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于等边三角形的3个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示.则在三角形,中心O点处的磁感应强度(,)图8-1-4,A.方向向左,B.方向向右,C.方向向下,D.大小为零,答案：B,考点2安培力的分析与计算重点归纳,1.对公式FBIL的运用(1)B与L垂直.,(2)式中L是有效长度.弯曲导线的有效长度L等于在垂直磁场平面内的投影中两端点所连直线的长度(如图8-1-5所示)，相应的电流方向沿L由始端流向末端.任意形状的闭合线圈，其有效长度L0，故通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和一定为零.,图8-1-5,(3)B并非一定是匀强磁场，但一定是导线所在处的磁感应,强度.,2.安培力做功的实质能量的转化,(1)安培力做正功：将电能转化为导线的动能及其他形式的,能.,(2)安培力做负功：将其他形式的能转化为电能.,典例剖析例2:(2014年新课标全国卷)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,解析：根据左手定则可知：安培力的方向垂直于电流I和磁场B确定的平面，即安培力的方向既垂直于B又垂直于I，A错误，B正确；当电流I的方向平行于磁场B的方向时，直导线受到的安培力为零，当电流I的方向垂直于磁场B的方向时，直导线受到的安培力最大，可见，安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关，C错误；如图8-1-6所示，电流I和磁场B垂直，直导线受到的安培力FBIL，将直导线从中点折成直角，分段研究导线受到的安培力，电流I和磁场B垂直，根据平行四边形定则可得，导线受,到的安培力的合力为F,BIL，D错误.,图8-1-6,答案：B,【考点练透】2.如图8-1-7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8-1-7,A.0,B.0.5BIl,C.BIl,D.2BIl,解析：导线有效长度为2lsin30l，所以该“V”形通电,导线受到的安培力大小为BIl，C正确.,答案：C,考点3安培力作用下导体的运动重点归纳,1.判定导体运动情况的基本思路,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向或运动趋势的方向.,2.研究通电导线运动的常用方法,典例剖析例3：一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图8-1-8所示.当,),两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈L1将(图8-1-8,A.不动C.逆时针转动,B.顺时针转动D.在纸面内平动,解析：方法一(电流元法)：把线圈L1沿水平转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数段直线电流元，电流元处在L2产生的磁场中，根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上，由左手定则可得，上半部分电流元所受安培力均指向纸外，下半部分电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈L1将顺时针转动.,方法二(等效法)：把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I2的中心，小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向，由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而L1等效成小磁针后，转动前，N极指向纸内，因此小磁针的N极应由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈L1将顺时针转动.,方法三(结论法)：环形电流I1、I2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止.据此可得，从左向右看，线圈L1将顺时针转动.,答案：B,【考点练透】3.如图8-1-9所示，一通电直导线位于蹄形磁铁的磁极的正,),上方，当通以电流I时，试判断导线的运动情况(图8-1-9A.由上往下看导线，逆时针转动的同时向下运动B.由上往下看导线，顺时针转动的同时向上运动C.由上往下看导线，逆时针转动的同时向上运动D.由上往下看导线，顺时针转动的同时向下运动,解析：由蹄形磁铁磁场的立体分布，知道磁感线从A端向上穿过，再从B端向下穿过.由左手定则可知，A端受向外的安培力，B端受向内的安培力.导线开始转动后，电流有向里的分量，在向右的磁场中，受到向下的安培力.故由上往下看导线，逆时针转动的同时向下运动，A正确.,答案：A,考点4安培力作用下的平衡问题重点归纳,1.通电导线在磁场中的平衡和加速问题的分析思路(1)选定研究对象；,(2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意F安B、F安I；,(3)列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解.,2.安培力做功的特点和实质,(1)安培力做功与路径有关，不像重力、电场力做功与路径,无关.,(2)安培力做功的实质是能量转化,安培力做正功时将电源的能量转化为导线的动能或其他,形式的能.,安培力做负功时将其他形式的能转化为电能后储存起来,或转化为其他形式的能.,典例剖析例4：质量为m，长为L的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上，整个装置处于竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场中，直导体棒中通有恒定电流，平衡时导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成60角，其截面图如图8-1-10所示.则下列关,于导体棒中的电流分析正确的是(,),图8-1-10,解析：导体棒受到竖直向下的重力、斜向上的弹力，要使导体棒平衡，应受水平向右的安培力，重力和安培力的合力大,中电流的方向应垂直纸面向里，故只有选项C正确.答案：C,【考点练透】4.如图8-1-11所示为电流天平，它的右臂挂着矩形线圈，匝