高考物理 81 磁场的描述 磁场对电流的作用课件 新人教版.ppt

第1讲磁场的描述磁场对电流的作用 1 磁场 1 基本特性 磁场对处于其中的磁体 电流和运动电荷有的作用 2 方向 小磁针的所受磁场力的方向 2 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该点的一致 磁场力 n极 磁感应强度的方向 3 磁体的磁场和地磁场 4 磁感应强度 1 物理意义 描述磁场 2 大小 b 通电导线垂直于磁场 3 方向 小磁针静止时的指向 强弱和方向 n极 针对训练 1 2013届安师大附中检测 下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是 a 磁感线可以形象地描述各点磁场的方向b 磁感线是磁场中客观存在的线c 磁感线总是从磁铁的n极出发 到s极终止d 实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线 解析 磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向 但它不是客观存在的线 可用细铁屑模拟 在磁铁外部磁感线由n极到s极 但内部是由s极到n极 故只有a正确 答案 a 1 奥斯特实验 奥斯特实验发现了电流的磁效应 即电流可以产生磁场 首次揭示了的联系 2 安培定则 1 通电直导线 用右手握住导线 让伸直的大拇指所指的方向跟的方向一致 弯曲的四指所指的方向就是的环绕方向 2 通电螺线管 让右手弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致 所指的方向就是环形电流中轴线上的磁感线的方向或螺线管内部磁感线的方向 电与磁 电流 磁感线 大拇指 3 电流磁场的分布图 4 匀强磁场 1 磁感应强度大小 方向 2 磁感线是相互 分布 方向相同的直线 处处相等 处处相同 平行 均匀 针对训练 2 19世纪20年代 以塞贝克 数学家 为代表的科学家已认识到 温度差会引起电流 安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差 从而提出如下假设 地球磁场是由绕地球的环形电流引起的 则该假设中的电流方向是 注 磁子午线是地球磁场n极与s极在地球表面的连线 a 由西向东垂直磁子午线b 由东向西垂直磁子午线c 由南向北沿磁子午线d 由赤道向两极沿磁子午线 解析 如图所示 考虑地球的自转方向 利用安培定则可以判定磁场是由东向西的环形电流产生的 故b正确 答案 b 1 概念在磁感应强度为b的匀强磁场中 与磁场方向的面积s和b的乘积 2 公式 3 单位 1wb 垂直 b s 1t m2 针对训练 3 如图8 1 2所示 半径为r的圆形线圈共有n匝 其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场 磁场方向垂直线圈平面 若磁感应强度为b 则穿过线圈的磁通量为 a br2b br2c n br2d n br2 解析 磁通量与线圈匝数无关 且磁感线穿过的面积为 r2 故b项对 答案 b 1 安培力的大小如图8 1 3所示 1 一般情况下 f 其中 为b与导线方向间夹角 2 当磁场b与电流垂直时 f 3 当磁场b与电流平行时 f 2 安培力的方向 1 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 让磁感线从进入 并使四指指向 这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受 2 安培力的方向特点 f b f i 即f垂直于决定的平面 bilsin bil 0 掌心 电流的方向 安培力的方向 b和i 针对训练 4 2013届淮南二中模拟 在赤道上 地磁场可以看做是沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场 磁感应强度是5 10 5t 如果赤道上有一条沿东西方向的直导线 长40m 载有20a的电流 地磁场对这根导线的作用力大小是 a 4 10 8nb 2 5 10 5nc 9 10 4nd 4 10 2n 解析 地磁场方向是南北方向 电流方向是东西方向 它们相互垂直 可以利用公式f bil来计算 此安培力的大小为4 10 2n 答案 d 1 直流电流或通电螺线管周围磁场磁感线的方向都可以应用安培定则判定 2 磁感应强度是矢量 叠加时符合矢量运算的平行四边形定则 2012 大纲全国高考 如图8 1 4 两根相互平行的长直导线过纸面上的m n两点 且与纸面垂直 导线中通有大小相等 方向相反的电流 a o b在m n的连线上 o为mn的中点 c d位于mn的中垂线上 且a b c d到o点的距离均相等 关于以上几点处的磁场 下列说法正确的是 a o点处的磁感应强度为零b a b两点处的磁感应强度大小相等 方向相反c c d两点处的磁感应强度大小相等 方向相同d a c两点处磁感应强度的方向不同 审题视点 1 导线m n中电流方向相反 2 o点为m n的中点 a b两点和c d两点具有对称性 解析 根据安培定则判断磁场方向 再结合矢量的合成知识求解 根据安培定则判断 两直线电流在o点产生的磁场方向均垂直于mn向下 o点的磁感应强度不为零 故a选项错误 a b两点的磁感应强度大小相等 方向相同 故b选项错误 根据对称性 c d两点处的磁感应强度大小相等 方向相同 故c选项正确 a c两点的磁感应强度方向相同 故d选项错误 答案 c 即学即用 1 2012 海淀区模拟 有两根长直导线a b互相平行放置 如图8 1 5所示为垂直于导线的截面图 在图中所示的平面内 o点为两根导线连线的中点 m n为两导线附近的两点 它们在两导线连线的中垂线上 且与o点的距离相等 若两导线中通有大小相等 方向相同的恒定电流i 则关于线段mn上各点的磁感应强度 下列说法中正确的是 a m点和n点的磁感应强度大小相等 方向相同b m点和n点的磁感应强度大小相等 方向相反c 在线段mn上各点的磁感应强度都不可能为零d 在线段mn上共有两点的磁感应强度为零 解析 根据安培定则和磁场的叠加原理知 m点和n点的磁感应强度大小相等 方向相反 选项a错 b对 在线段mn上只有在o点处 a b两直导线电流形成的磁场的磁感应强度等大反向 即只有o点处的磁感应强度为零 选项c错 d错误 答案 b 1 安培力常用公式f bil 要求两两垂直 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 如弯曲导线的有效长度l等于两端点所连直线的长度 如图8 1 6所示 相应的电流方向沿l由始端流向末端 因为任意形状的闭合线圈 其有效长度为零 所以闭合线圈通电后在匀强磁场中 受到的安培力的矢量和为零 2 解题步骤 1 把立体图转化为平面图 2 根据左手定则确定安培力的方向 3 受力分析 画出安培力和其他力 4 根据平衡条件列出平衡方程 2012 天津高考 如图8 1 7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 审题视点 1 将立体图转化为平面图 受力分析时弄清各力的方向关系 2 画受力图时弄清细线长度和力的大小 答案 a 答案 c 1 安培力问题的计算常和闭合电路欧姆定律相结合 2 安培力和重力 弹力 摩擦力等综合分析 可以解决平衡问题 也可以和牛顿第二定律相综合 2012 泉州模拟 如图8 1 9所示 两平行金属导轨间的距离l 0 40m 金属导轨所在的平面与水平面夹角 37 在导轨所在平面内 分布着磁感应强度b 0 50t 方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场 金属导轨的一端接有电动势e 4 5v 内阻r 0 50 的直流电源 现把一个质量m 0 040kg的导体棒ab放在金属导轨上 导体棒恰好静止 导体棒与金属导轨垂直且接触良好 导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻r0 2 5 金属导轨电阻不计 g取10m s2 已知sin37 0 60 cos37 0 80 求 1 通过导体棒的电流 2 导体棒受到的安培力大小 3 导体棒受到的摩擦力 潜点探究 解答此题可以建立斜面物体的模型 将立体图转化为平面图 通过受力分析 根据平衡条件求解 答案 1 1 5a 2 0 30n 3 0 06n 即学即用 3 2012 上海高考 载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为b ki r 式中常量k 0 i为电流强度 r为距导线的距离 在水平长直导线mn正下方 矩形线圈abcd通以逆时针方向的恒定电流 被两根轻质绝缘细线静止地悬挂 如图8 1 10所示 开始时mn内不通电流 此时两细线内的张力均为t0 当mn通以强度为i1的电流时 两细线内的张力均减小为t1 当mn内电流强度变为i2时 两细线内的张力均大于t0 1 分别指出强度为i1 i2的电流的方向 2 求mn分别通以强度为i1 i2的电流时 线框受到的安培力f1与f2大小之比 3 当mn内的电流强度为i3时两细线恰好断裂 在此瞬间线圈的加速度大小为a 求i3 答案 见解析 解析 磁感应强度是磁场本身的性质 与放入磁场中的导体中的电流 或受力大小f无关 a错误 磁感应强度b是矢量 其方向与f总是垂直的 电流方向与f也总是垂直的 b c错误 在确定的磁场中 同一点的磁感应强度b是确定的 由磁场本身的物理量决定 与其他外来的一切因素无关 磁感线的疏密程度表示磁场的强弱 d正确 答案 d 安培定则和左手定则的应用2 如图8 1 11所示 在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a b和c 各导线中的电流大小相同 其中a c导线中的电流方向垂直纸面向外 b导线电流方向垂直纸面向内 每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用 则关于每根导线所受安培力的合力 以下说法中正确的是 a 导线a所受合力方向水平向右b 导线c所受合力方向水平向右c 导线c所受合力方向水平向左d 导线b所受合力方向水平向左 解析 首先用安培定则判定导线所在处的磁场方向 要注意合磁场的方向 然后用左手定则判定导线的受力方向 可以确定b是正确的 答案 b 磁通量的变化分析3 2012 南京模拟 如图8 1 12所示 条形磁铁竖直放置 一水平圆环从磁铁上方位置 向下运动 到达磁铁上端位置 套在磁铁上到达中部 再到磁铁下端位置 再到下方 磁铁从 过程中 穿过圆环的磁通量变化情况是 a 变大 变小 变大 变小b 变大 变大 变小 变小c 变大 不变 不变 变小d 变小 变小 变大 变大 解析 从条形磁铁磁感线的分布情况看 穿过圆环的磁通量在位置 处最大 所以正确答案为b 熟悉几种常见磁场的磁感线分布图 知道条形磁铁内部的磁感线方向是从s极到n极 答案 b 安培力大小的计算4 2010 上海高考 如图8 1 13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 a 0b 0 5bilc bild 2bil 解析 v形导线通入电流i时每条边受到的安培力大小均为bil 方向分别垂直于导线斜向上 再由平行四边形定则可得其合力f bil 答案为c 答案 c 导体棒在磁场中的平衡问题5 2013届甘肃酒泉中学模拟 如图8 1 14所示 两根光滑金属导轨平行放置 导轨所在平面与水