浙江版2020版高考物理一轮复习第19讲磁场的描述磁吃电流的作用课件.ppt

第19讲磁场的描述磁场对电流的作用,一磁场及其描述,二安培力,教材研读,突破一安培定则的应用和磁场的叠加,突破二判断安培力作用下导体的运动,突破三安培力作用下的平衡与加速问题,重难突破,一、磁场及其描述,教材研读,1.磁场(1)磁场是磁极、电流周围存在的一种特殊物质。(2)磁场的方向:小磁针静止时N极所指的方向。(3)基本特征:对放入其中的磁体、电流和运动电荷都有力的作用。,2.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=。(通电导线垂直于磁场)(3)方向:小磁针静止时N极的指向。,3.磁感线(1)定义:在磁场中画出一些曲线,使曲线上任意点的切线方向都跟该点磁场方向一致,这样的曲线即磁感线。(2)特点:磁感线是假想的曲线;在磁体外部由N极到S极,内部由S极到N极,磁感线的疏密表示磁场的强弱;磁感线不能相交,也不能相切。(3)几种常见磁场的磁感线a.常见磁体的磁场,b.电流的磁场,二、安培力,1.定义:人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力。,2.安培力大小的计算(1)当B与I(L)垂直时F=BIL,若B与I(L)夹角为,则F=BILsin。(2)公式的适用条件:一般只适用于匀强磁场。3.安培力的方向判定用左手定则判定: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,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。,1.判断下列说法的正误:(1)小磁针N极所指的方向就是该处磁场的方向。()(2)磁感线越密表示磁场越强。()(3)将通电导线放入磁场中,若不受安培力,说明该处磁感应强度为零。()(4)磁场中某点磁感应强度的方向,跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致。()(5)安培力一定不做功。(),2.关于电场和磁场,下列说法正确的是(D)A.虽然电场不是客观存在的,但是可以用试探电荷去探测它的存在和强弱B.电场线和磁感线是可以形象描述电场强弱和方向的客观存在的曲线C.磁感线和电场线一样都是闭合的曲线D.磁体之间的相互作用是通过磁场发生的,磁场和电场一样,都是客观存在的物质,3.如图所示,竖直放置的长直导线通有恒定电流,侧旁小磁针N极的最终指向应为(D)A.平行纸面向右B.平行纸面向左C.垂直纸面向里D.垂直纸面向外,4.如图所示,一导体棒ab静止在U形铁芯的两臂之间。开关闭合后导体棒受到的安培力方向(D)A.向上B.向下C.向左D.向右,突破一安培定则的应用和磁场的叠加,重难突破,1.安培定则的应用,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。,解析设A、B处的电流在O点产生的磁感应强度大小为B1,方向如图所示,有2B1=B0,即B1=,由rAC=2rAO及B=可知,A、B处的电流在C点产生的磁感应强度大小为B2=,方向如图所示,由平行四边形定则及顶角C为120可知合磁感应强度大小为,C正确。,1-1如图所示,a、b两根垂直纸面的直导线通有等值的电流,两导线旁有一点P,P点到a、b的距离相等,关于P点的磁场方向,以下判断正确的是(A)A.若a中电流方向向纸外,b中电流方向向纸里,则P点的磁场方向向右B.若a中电流方向向纸外,b中电流方向向纸里,则P点的磁场方向向左C.若a中电流方向向纸里,b中电流方向向纸外,则P点的磁场方向向右D.若a中电流方向向纸外,b中电流方向向纸外,则P点的磁场方向向左,解析若a中电流方向向纸外,b中电流方向向纸里,根据安培定则判断可知:a在P处产生的磁场Ba方向垂直于a、P连线斜向上,b在P处产生的磁场Bb方向垂直于b、P连线斜向下,根据平行四边形定则进行合成,如图所示,P点的磁感应强度方向水平向右,故A正确,B错误。若a中电流方向向纸里,b中电流方向向纸外,则可得P点的磁感应强度方向水平向左,故C错误。若a、b中电流方向均向纸外,同理可知,P点的磁感应强度方向竖直向上,故D错误。,突破二判定安培力作用下导体的运动,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。,2.五种常用判定方法,典例2(2018浙江11月选考,7,3分)电流天平是一种测量磁场力的装置,如图所示。两相距很近的通电平行线圈和,线圈固定,线圈置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时,天平示数恰好为零。下列说法正确的是(A)A.当天平示数为负时,两线圈电流方向相同B.当天平示数为正时,两线圈电流方向相同C.线圈对线圈的作用力大于线圈对线圈的作用力D.线圈对线圈的作用力与托盘对线圈的作用力是一对相互作用力,解析装置的构造模型为两个线圈和一个杠杆,当线圈中通有同向电流时互相吸引,通有异向电流时互相排斥,当天平示数为负数时表示互相吸引,所以为同向电流,A正确,B错误。根据作用力与反作用力可知线圈对线圈的作用力等于线圈对线圈的作用力C错误。线圈还受重力的作用,故D错误。,2-1(2017浙江4月选考,9,3分)如图所示,两平行直导线cd和ef竖直放置,通以方向相反、大小相等的电流,a、b两点位于两导线所在的平面内。则(D)A.b点的磁感应强度为零B.ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里C.cd导线受到的安培力方向向右D.同时改变两导线的电流方向,cd导线受到的安培力方向不变,解析根据安培定则可知,b点的磁场方向为垂直纸面向外,所以选项A错误;cd中电流在a处产生的磁场方向垂直纸面向里,ef中电流在a处产生的磁场方向垂直纸面向外,所以选项B错误;根据左手定则可判断,电流方向相反的两根导线互相排斥,所以选项C错误;不管电流方向如何,只要电流方向相反,就互相排斥,选项D正确。,突破三安培力作用下的平衡与加速问题,1.安培力的大小计算安培力常用公式F=BIL,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。如图所示通电导线,在判断和计算安培力的方向和大小时均可等效为计算和判断ac直导线的安培力的大小和方向。,2.安培力作用下的平衡问题(1)解决安培力相关问题的“关键步骤”通电导体棒在磁场中的平衡问题是一种常见的力学综合模型,该模型一般由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成。这类题目的难点是题图具有立体性,各力的方向不易确定。因此解题时一定要先把立体图转化成平面图,通过受力分析建立各力的平衡关系,如图所示。,(2)求解安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路,解析当电流改为反方向且大小不变时,右盘中需加砝码才能平衡,说明此时安培力方向向上。由左手定则判断可知磁场方向垂直纸面向里。图示平衡时满足m1g=m2g+F,电流改为反方向时满足m1g=(m2+m)g-F,而F=NILB,由此可得B=。故选项B正确。,3-1(多选)如图,AB、CD是两根长度均为L=4.0m,质量分别为m1=0.6kg和m2=0.2kg的金属棒,两根等长的细金属杆将两节干电池与两个金属棒串联成闭合回路,整个回路用绝缘细线悬挂在天花板上,保证金属棒水平。整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B=1.0T,电路中的电流I=0.5A,待系统稳定之后(金属棒、细金属杆在力的作用下不会发生变形,取g=10m/s2),则(AC)A.绝缘细线与竖直方向的夹角为0B.绝缘细线与竖直方向的夹角为45C.细金属杆与竖直方向的夹角为45D.细金属杆与竖直方向的夹角为90,解析以整体为研究对象,共受到四个力的作用,水平方向上,两金属棒受到力的大小均为F=BIL、方向相反的安倍力,这两个力互相平衡,竖直方向上,绝缘细线的拉力与总重力平衡,因为重力的方向竖直向下,所以,绝缘细线的拉力一定是竖直向上,也就是说,绝缘细线与竖直方向的夹角为0,故选项A正确,B错误;以cd棒为研究对象,cd棒受三个力而平衡,受力情况如图所示:安培力F=BIL=10.54N=2N,cd棒的重力m2g=0.210N=2N,由平衡条件得F=m2gtan,解得=45,即细金属杆与竖直方向的夹角为45,故选项C正