山东省2020版高考物理一轮复习 第九章 磁场 第1节 磁场的描述 磁场对电流的作用课件 新人教版.pptVIP

第九章磁场,第1节磁场的描述磁场对电流的作用,知识梳理,考点自诊,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、电流和运动电荷有磁场力的作用。(2)方向:小磁针的N极所受磁场力的方向。2.磁感应强度(1)物理意义:描述磁场的强弱和方向。(2)大小:B=(通电导线垂直于磁场)。(3)方向:小磁针静止时N极的指向。(4)单位:特斯拉(T)。,知识梳理,考点自诊,二、磁感线几种常见的磁场1.磁感线在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。2.几种常见的磁场(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图所示),知识梳理,考点自诊,(2)电流的磁场,知识梳理,考点自诊,知识梳理,考点自诊,(3)匀强磁场在磁场的某些区域内,磁感线为同向等密的平行线,如图所示。,知识梳理,考点自诊,(4)地磁场地磁场的N极在地理南极附近,S极在地理北极附近,磁感线分布如图所示。在赤道上,距离地球表面高度相等的各点,磁感应强度相同,方向水平向北。,知识梳理,考点自诊,三、安培力的方向和大小1.安培力的方向(1)左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把手放入磁场中让磁感线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向电流的方向,那么,大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。(2)两平行的通电直导线间的安培力:同向电流互相吸引,反向电流互相排斥。2.安培力的大小当磁感应强度B的方向与导线方向成角时,F=BIlsin,这是一般情况下的安培力的表达式,以下是两种特殊情况:(1)当磁场与电流垂直时,安培力最大,Fmax=BIl。(2)当磁场与电流平行时,安培力等于零。,知识梳理,考点自诊,1.判断下列说法的正误。(1)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。()(2)磁感线是真实存在的。()(3)在同一幅图中,磁感线越密,磁场越强。()(4)一切磁现象都起源于电流或运动电荷,一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用。()(5)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。()(6)由定义式可知,电流I越大,导线L越长,某点的磁感应强度就越小。(),答案,知识梳理,考点自诊,2.(2018北京大兴期末)电场强度是表征电场的力的性质的物理量,在磁场中也存在类似的物理量,它是()A.磁通量B.磁感应强度C.洛伦兹力D.磁通量变化率,答案,解析,知识梳理,考点自诊,3.实验室里可以用图甲所示的小罗盘估测条形磁铁磁场的磁感应强度,方法如图乙所示,调整罗盘,使小磁针静止时N极指向罗盘上的零刻度(即正北方向),将条形磁铁放在罗盘附近,使罗盘所在处条形磁铁的方向处于东西方向上,此时罗盘上的小磁针将转过一定角度。若已知地磁场的水平分量Bx,为计算罗盘所在处条形磁铁磁场的磁感应强度B,则只需知道,磁感应强度的表达式为B=。,答案,解析,知识梳理,考点自诊,4.将长为l的导线弯成六分之一圆弧,固定于垂直纸面向外、大小为B的匀强磁场中,两端点A、C连线竖直,如图所示。若给导线通以由A到C、大小为I的恒定电流,则导线所受安培力的大小和方向是(),答案,解析,知识梳理,考点自诊,5.(2019河北张家口月考)如图所示,两光滑平行倾斜导轨处于垂直导轨平面的磁场中(未画出),导轨与水平方向的夹角为=37,间距为L=20cm。电源电动势E=10V,内阻不计,定值电阻R1=4,开关S闭合后金属棒MN恰好静止在倾斜导轨上,已知金属棒MN的质量为m=10g,电阻为R=6,则关于磁感应强度的说法正确的是(g取10m/s2)()A.垂直导轨平面向上,大小为B=0.3TB.垂直导轨平面向下,大小为B=0.3TC.垂直导轨平面向上,大小为B=0.375TD.垂直导轨平面向下,大小为B=0.375T,答案,解析,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,安培定则的应用和磁场的叠加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”。2.磁场的叠加(1)磁感应强度是矢量,计算时与力的计算方法相同,遵守平行四边形定则,可以用正交分解法进行合成与分解。(2)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在该处的磁感应强度叠加而成的。,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,3.磁场叠加问题的一般解题思路(1)确定磁场场源,如通电导线。(2)定位空间中需求解磁场的点,利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向。如图所示为M、N在c点产生的磁场。(3)应用平行四边形定则进行合成,如图中的合磁场。,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,典例1(多选)(2018全国卷)如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2,L1中的电流方向向左,L2中的电流方向向上;L1的正上方有a、b两点,它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为B0,方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为,方向也垂直于纸面向外。则(),答案,解析,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,思维点拨先利用右手定则判断通电导线各自产生的磁场强度,然后再利用矢量叠加的方式求解各个导体棒产生的磁场强度。通过本题的训练,要使磁感应强度的矢量性等的物理观念进一步清晰,能通过矢量叠加方法对磁感应强度问题进行分析和推理,得到正确的结论,使科学思维素养得到提升。,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,即学即练1.(多选)(2017全国卷)如图,三根相互平行的固定长直导线l1、l2和l3两两等距,均通有电流I,l1中电流方向与l2中的相同,与l3中的相反,下列说法正确的是()A.l1所受磁场作用力的方向与l2、l3所在平面垂直B.l3所受磁场作用力的方向与l1、l2所在平面垂直,答案,解析,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,2.(2017全国卷)如图,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为l。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零。如果让P中的电流反向、其他条件不变,则a点处磁感应强度的大小为(),C,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,3.(2019河北张家口月考)1820年4月,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。已知通电长直导线周围某点的磁感应强度B=,即磁感应强度B与导线中的电流I成正比、与该点到导线的距离r成反比。如图所示,两根平行长直导线相距为x0,分别通以大小不等、方向相同的电流,已知I1m,取重力加速度为g,则(),命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,A.矩形线圈中电流的方向为逆时针方向D.若仅将磁场反向,在左盘添加质量为2m0-m的砝码可使天平重新平衡,答案,解析,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,8.(2018天津红桥期末)如图所示,金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以由M向N的电流,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为。如果仅改变下列某一个条件,角的相应变化情况是()A.棒中的电流变大,角变大B.两悬线等长变短,角变小C.金属棒质量变大,角变大D.磁感应强度变大,角变小,答案,解析,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,9.(多选)(2018山西太原模拟)一金属条放置在相距为d的两金属轨道上,如图所示。现让金属条以v0的初速度从AA进入水平轨道,再由CC进入半径为r的竖直圆轨道,金属条到达竖直圆轨道最高点的速度大小为v,完成圆周运动后,再回到水平轨道上,整个轨道除圆轨道光滑外,其余均粗糙,运动过程中金属条始终与轨道垂直且接触良好。已知由外电路控制流过金属条的电流大小始终为I,方向如图中所示,整个轨道处于水平向右的匀强磁场中,磁感应强度为B,A、C间的距离为L,金属条恰好能完成竖直面内的圆周运动。重力加速度为g,则由题中信息可以求出(),命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,A.金属条的质量B.金属条在磁场中运动时所受的安培力的大小和方向C.金属条运动到DD时的瞬时速度D.金属条与水平粗糙轨道间的动摩擦因数,答案,解析,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,安培力作用下导体运动情况的五种判断方法五种判断方法,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,典例4一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方,如图所示,如果直导线可以自由地运动且通以由a到b的电流,则关于导线ab受磁场力后的运动情况,下列说法正确的是()A.从上向下看顺时针转动并靠近螺线管B.从上向下看顺时针转动并远离螺线管C.从上向下看逆时针转动并远离螺线管D.从上向下看逆时针转动并靠近螺线管,D,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,解析:方法一:电流元法由安培定则可判定通电螺线管产生的磁场方向,导线等效为Oa、Ob两电流元,由左手定则可判定两电流元所受安培力的方向如图所示,所以从上向下看导线逆时针转动,当转过90时再用左手定则可判定导线所受磁场力向下,即导线在逆时针转动的同时还要靠近螺线管,选项D正确。,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,方法二:结论法结论1:两电流相互平行时无转动趋势,电流方向相同时相互吸引,电流方向相反时相互排斥。结论2:两电流不平行时,将发生转动,有转到两电流相互平行且方向相同的趋势。通电螺线管上部离导线近,所以只考虑这部分电流与导线的作用,此时螺线管相当于垂直纸面向里的直导线,由结论2可知导线ab受磁场力后(从上向下看)逆时针转动并靠近螺线管,选项D正确。,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,思维点拨直导线所在位置的磁场方向:左半部分磁场方向斜向上;右半部分磁场方向斜向下。,判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势的常规思路,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,即学即练10.(2018辽宁沈阳期末)如图所示,在固定位置的条形磁铁S极附近悬挂一个金属线圈,线圈与水平磁铁位于同一竖直平面内,当在线圈中通入沿图示方向流动的电流时,将会看到()A.线圈向左平移B.线圈向右平移C.从上往下看,线圈顺时针转动,同时靠近磁铁D.从上往下看,线圈逆时针转动,同时靠近磁铁,答案,解析,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,11.(多选)(2019山东省新泰一中二质检)如图所示,台秤上放一光滑平板,其左边固定一挡板,一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时台秤有一定的读数。现在磁铁上方中心偏右位置固定一通电导线,当通以一定的电流后,台秤的示数增加,同时弹簧缩短(弹簧始终处于弹性限度内),则下列说法正确的是()A.磁铁右端为N极,左端为S极,导线中的电流方向垂直纸面向内B.磁铁右端为N极,左端为S极,导线中的电流方向垂直纸面向外C.磁铁右端为S极,左端为N极,导线中的电流方向垂直纸面向内D.磁铁右端为S极,左端为N极,导线中的电流方向垂直纸面向外,AD,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,解析:磁铁的磁感线在它的外部是从N极到S极,因为长直导线在磁铁的中心偏右位置,所以此处的磁感线是斜向左上的,电流的方向垂直于纸面向里,根据左手定则,导线受磁铁给的安培力方向是斜向右上,长直导线是固定不动的,根据物体间力的作用是相互的,导线给磁铁的反作用力方向就是斜向左下的,将这个力在水平和竖直分解,因此光滑平板对磁铁支