高考物理大一轮复习 第09章 磁场 第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用课件 新人教版.ppt

磁场 第九章 第一讲磁场的描述磁场对电流的作用 栏 目 导 航 1 提示 不正确 因b与f il均无关 3 一小段通电导体放在磁场a处 受到的磁场力比b处的大 能否说明a处的磁感应强度一定比b处的磁感应强度大 提示 不能 通电导体在磁场中的受力大小跟磁感应强度的大小及导线放置的位置有关 1 安培定则的应用 匀强 越弱 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 3 如图 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 试画图分析 o点的磁感应强度为零吗 a点和b点 c点和d点的磁感应强度相同吗 a c两点的磁感应强度方向相同吗 提示 如图由图可知 o点的磁感应强度不为零 a点和b点 c点和d点的磁感应强度相同 a c两点的磁感应强度方向相同 1 安培力的方向 1 左手定则 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 的方向 这时 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向 2 注意问题 磁感线方向不一定垂直于电流方向 但安培力方向一定与磁场方向和电流方向垂直 即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面 电流 拇指 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 1 当磁场与电流 时 安培力最大 fmax ilb 2 当磁场与电流 时 安培力等于零 3 1 一段通电直导线 长度为l 电流为i 放在同一个匀强磁场中 导线和磁场的相对位置有如图所示的四种情况 判断通电导线所受到的安培力的方向 ilbsin 垂直 平行 提示 甲中垂直导线向上 乙中不受安培力 丙中垂直导线向上 丁中垂直导线向里 提示 方法一 根据同向电流相互吸引 导线c所受安培力的合力方向垂直ab边向左 方法二 导线a b在c点产生的合磁场方向竖直向下 由左手定则可知c所受安培力的方向垂直ab向左 2 在等边三角形的三个顶点a b c处 各有一条长直导线垂直穿过纸面 导线中通有大小相等的恒定电流 方向如图所示 判断过c点的导线所受安培力的方向 你有几种方法 1 判断正误 1 磁场中某点磁感应强度的大小 跟放在该点的试探电流元的情况无关 2 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 3 垂直磁场放置的线圈面积减小时 穿过线圈的磁通量可能增大 4 小磁针n极所指的方向就是该处磁场的方向 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 安培力可能做正功 也可能做负功 答案 1 2 3 4 5 6 2 多选 如图为通电螺线管 a为螺线管外一点 b c两点在螺线管的垂直平分线上 则下列说法正确的是 a 磁感线最密处为a处 最疏处为b处b 磁感线最密处为b处 最疏处为c处c 小磁针在b处和a处n极都指向左方d 小磁针在b处和c处n极都指向右方答案 bc 4 如图所示 用天平测量匀强磁场的磁感应强度 下列各选项所示的载流线圈匝数相同 边长mn相等 将它们分别挂在天平的右臂下方 线圈中通有大小相同的电流 天平处于平衡状态 若磁场发生微小变化 天平最容易失去平衡的是 答案 a 1 2015 全国卷 多选 指南针是我国古代四大发明之一 关于指南针 下列说法正确的是 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 bc 解析 指南针有n s两个磁极 受到地磁场的作用静止时s极指向南方 选项a错误 b正确 指南针有磁性 可以与铁块相互吸引 选项c正确 由奥斯特实验可知 小磁针在通电导线放置位置合适的情况下 会发生偏转 选项d错误 2 2016 北京卷 中国宋代科学家沈括在 梦溪笔谈 中最早记载了地磁偏角 以磁石磨针锋 则能指南 然常微偏东 不全南也 进一步研究表明 地球周围地磁场的磁感线分布示意如图 结合上述材料 下列说法不正确的是 a 地理南 北极与地磁场的南 北极不重合b 地球内部也存在磁场 地磁南极在地理北极附近c 地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 c 解析 地球为一巨大的磁体 地磁场的南 北极在地理上的北极和南极附近 两极并不重合 且地球内部也存在磁场 只有赤道上空磁场的方向才与地面平行 对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子的速度方向与地磁场方向不会平行 一定受到地磁场力的作用 故c项说法不正确 3 如图所示 一长直导线沿南北方向水平放置 在导线的下方有一静止的小磁针 现在导线中通以恒定电流 测得小磁针偏离南北方向的角度 与小磁针和导线的距离x之间的关系如图所示 若该处地磁场的水平分量为b0 则下列判断正确的是 c 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 bc 解析 如图 由磁场的叠加知 l2与l3中的电流在l1处产生的合磁场的方向在l2 l3连线的中垂线上 由左手定则知 l1所受磁场作用力的方向与l2 l3所在平面平行 选项a错误 l1与l2中的电流在l3处产生的合磁场的方向与l1 l2的连线平行 由左手定则知 l3所受磁场作用力的方向与l1 l2所在平面垂直 选项b正确 磁场的矢量性及合成 1 根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向 2 磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向 3 磁感应强度是矢量 多个通电导体产生的磁场叠加时 合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和 c 4 2018 四川成都一诊 多选 有两根长直导线a b互相平行放置 如图所示为垂直于导线的截面图 在如图所示的平面内 o点为两根导线连线的中点 m n为两导线连线的中垂线上两点 与o点的距离相等 am与mn夹角为 若两导线中通有大小相等 方向相同的恒定电流i 单根导线中的电流在m处产生的磁感应强度为b0 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点的磁感应强度方向一定相反b m点和n点的磁感应强度大小均为2b0cos c m点和n点的磁感应强度大小均为2b0sin d 在线段mn上各点的磁感应强度都不可能为零 ab 解析 根据安培定则判断得知 两根通电导线产生的磁场方向均沿逆时针方向 由于对称 两根通电导线在m n两点产生的磁感应强度大小相等 根据平行四边形定则进行合成得到m点和n点的磁感应强度大小相等 m点磁场向下 n点磁场向上 方向相反 故a正确 两根导线在m点产生的磁感应强度的方向如图所示 根据平行四边形定则进行合成 得到m点的磁感应强度大小为2b0cos 同理 n点的磁感应强度大小也为2b0cos 故b正确 c错误 只有当两根通电导线在同一点产生的磁感应强度大小相等 方向相反时 合磁感应强度才为零 则知o点的磁感应强度为零 故d错误 bd 判断导体运动趋势常用方法 b 解析 方法一电流元分析法把线圈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 方法二等效分析法把线圈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 由安培定则和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 方法三利用结论法环形电流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 d 解析 因为载流直导线的磁感线是以o为圆心的一组同心圆 方向沿逆时针方向 kn lm两边与磁感线平行 所以kn lm两边均不受安培力 根据左手定则可知 kl边受到的安培力垂直纸面向外 mn边受到的安培力垂直纸面向里 故选项d正确 6 如图所示 把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方 导线可以自由转动 当导线通入图示方向电流i时 导线的运动情况是 从上往下看 a 顺时针方向转动 同时下降b 顺时针方向转动 同时上升c 逆时针方向转动 同时下降d 逆时针方向转动 同时上升 a 解析 如图甲所示 把直线电流等效为无数小段 中间的点为o点 选择在o点左侧s极右上方的一小段为研究对象 该处的磁场方向指向左下方 由左手定则判断 该小段受到的安培力的方向垂直纸面向里 在o点左侧的各段电流元都受到垂直纸面向里的安培力 把各段电流元受到的力合成 则o点左侧导线受到垂直纸面向里的安培力 同理判断出o点右侧的导线受到垂直纸面向外的安培力 因此 由上向下看 导线沿顺时针方向转动 分析导线转过90 时的情形 如图乙所示 导线中的电流向外 由左手定则可知 导线受到向下的安培力 由以上分析可知 导线在顺时针转动的同时向下运动 选项a正确 7 2018 江西上饶模拟 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 c 解析 把通电线圈等效成条形磁铁 等效磁铁的n极垂直于纸面向外 根据同名磁极相互排斥 异名磁极相互吸引可知 从上往下看 线圈顺时针转动 同时靠近磁铁 c正确 1 安培力公式f bil中安培力 磁感应强度和电流两两垂直 且l是通电导线的有效长度 2 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 如下图所示 3 列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解 abd 解决安培力作用下导体平衡的思维流程 8 多选 一长l 0 5m 质量m 0 2kg的水平直导线通过绝缘细线悬挂在天花板上 整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场b中 当导线