高考物理总复习 第8章 磁场（第1课时）磁场的描述 磁场对电流的作用课件.ppt

考纲要求 第1课时磁场的描述磁场对电流的作用 基础过关 1 电流的磁效应磁体和电流周围及运动电荷周围存在的一种 的物质 叫磁场 2 磁作用的本质对处于磁场中的磁体 电流和运动电荷具有力的作用 同名磁极相互 异名磁极相互 磁体之间 磁体与电流 或运动电荷 之间 电流 或运动电荷 与电流 或运动电荷 之间的相互作用都是通过磁场发生的 考点一磁现象和磁场 b b 客观存在 排斥 吸引 3 磁场的方向小磁针的 所受磁场力的方向 4 磁感线在磁场中画出一些有方向的曲线 使曲线上各点的 方向跟这点的磁感应强度方向一致 n极 切线 5 磁感线的特点 1 磁感线为闭合曲线 无起点和终点 在磁体的外部磁感线由n极发出 回到s极 在磁体的内部磁感线则由s极指向n极 2 磁场中任意两根磁感线都不会相交 3 在磁场中 用磁感线的疏密表示磁场的强弱 磁感线疏的地方表示该处磁场弱 磁感线密的地方表示该处的磁场强 4 磁感线是假想的曲线 曲线切线方向与该点的磁场方向一致 6 几种常见的磁场 1 常见磁体的磁场 2 电流的磁场 过关演练 1 2015 浙江学业水平考试 如图所示 e f分别表示蓄电池两极 p q分别表示螺线管两端 当闭合开关时 发现小磁针n极偏向螺线管q端 下列判断中 正确的是 a e为蓄电池正极b 螺线管p端为s极c 流过电阻r的电流方向向上d 管内磁场方向由p指向q 解析小磁针n极指向q 说明q端为s极 根据安培定则可知 通过r的电流方向向上 c选项正确 蓄电池的f端为正极 a选项错误 螺线管的p端为n极 b选项错误 管内磁场方向应由s极指向n极 即由q指向p d选项错误 答案c 2 2015 浙江学业水平考试 下列表示的工具或装置中 利用地磁场工作的是 答案b 要点突破 要点一安培定则1 对于直线电流的磁场 右手握住通电导线 伸直的大拇指指向电流方向 那么弯曲的四指的方向就是导线周围的磁感线环绕的方向 2 对于环形电流的磁场 用右手握住通电的环形导线 或通电螺线管 弯曲的四指与环形电流的方向一致 那么大拇指的指向就是环形导线轴心上 或通电螺线管内部 的磁感线的方向 例1 下列各图为电流产生磁场的分布图 正确的分布图是 a b c d 答案c 要点二电场线与磁感线的比较 例2 多选 关于电场和磁场 下列说法正确的是 a 我们虽然不能用手触摸到电场的存在 却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 解析电场和磁场都是客观存在的物质 电场线和磁感线都是假想的曲线 实际并不存在 电场线和磁感线的最大区别在于磁感线是闭合的 而电场线不是闭合的 故选项a d正确 答案ad 精练题组 1 第一个发现电流磁效应的科学家是 答案b 2 如图所示 直导线ab 螺线管c 电磁铁d三者相距较远 它们的磁场互不影响 开关s闭合 则小磁针的北极n 黑色一端 指出磁场方向正确的是 a a cb b cc c dd a d 解析据安培定则判断出 1 ab直导线磁场在小磁针a所在位置垂直纸面向外 所以小磁针a的n极指向正确 2 c左侧为n极 内部磁场向左 所以小磁针c的n极指向正确 小磁针b的n极指向不对 3 d左为s极 右为n极 所以小磁针d的n极指向也不正确 答案a 3 某小组同学利用磁传感器探究通电螺线管轴线上不同位置的磁感应强度 如图甲所示 将传感器探头沿螺线管轴线移动时 测得磁感应强度b的大小随位置x的变化关系如图乙所示 图乙中a b两点对应位置分别处在 a 螺线管内 螺线管内b 螺线管内 螺线管外c 螺线管外 螺线管外d 螺线管外 螺线管内 答案d 4 电流的磁效应揭示了电与磁的关系 若直导线通有方向垂直纸面向外的恒定电流 则电流的磁感线分布正确的是 答案d 5 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 a 平行纸面向右b 平行纸面向左c 垂直纸面向里d 垂直纸面向外解析根据安培定则可知 导线右侧的磁感线方向垂直纸面向外 故小磁针n极的最终指向应为垂直纸面向外 答案d 基础过关 一 磁感应强度1 磁感应强度 1 定义 在磁场中 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 的比值叫磁感应强度 说明 如果导线很短很短 b就是导线所在处的磁感应强度 2 意义 磁感应强度b是表示磁场强弱的物理量 3 公式 b 条件为 4 单位 简称 符号是 1t 1 5 方向 小磁针静止时 极的指向 考点二磁感应强度 c c 安培力 c d 垂直 乘积il b l 特斯拉 特 t n 2 磁场的叠加 磁感应强度为矢量 合成与分解遵循 二 安培力1 安培力的大小 1 磁场和电流垂直时 f 2 磁场和电流平行时 f 0 平行四边 行定则 bil 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 让磁感线从掌心进入 并使四指指向 的方向 这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受 的方向 2 安培力的方向特点 f b f i 即f垂直于 决定的平面 电流 安培力 b和i 过关演练 1 依据如图所示的 处在磁场中的通电金属棒在导轨上运动 这一实验现象及相应规律设计的家用电器是 a 电热水壶b 电饭锅c 电风扇d 电熨斗 解析处在磁场中的通电金属棒在导轨上运动 是通电导体在磁场中受安培力问题 a b d选项均为电流的热效应 只有c选项符合题意 答案c 2 2015 浙江10月选考 小张在探究磁场对电流作用的实验中 将直导线换作导体板 如图所示 发现在a b两点之间存在电压uab 进一步实验结果如下表 由表中结果可知电压uab a 与电流无关b 与磁感应强度无关c 与电流可能成正比d 与磁感应强度可能成反比解析由实验数据可看出 当通过电流i恒定时 电压uab与磁感应强度可能成正比 当所加磁场恒定时 电压uab与所通电流可能成正比 故c选项正确 答案c 要点突破 要点一磁感应强度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 例1 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 在图中所示的平面内 o点为两根导线连线的中点 m n为两根导线附近的两点 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的说法中正确的是 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上三点的磁感应强度为零 解析根据安培定则和磁场叠加原理 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 d错 答案b 要点二安培力1 计算安培力公式f bil 应用时要注意 1 b与l垂直 2 l是有效长度 公式f ilb中l指的是 有效长度 当b与i垂直时 f最大 f ilb 当b与i平行时 f 0 弯曲导线的有效长度l 等于连接两端点线段的长度 如图所示 相应的电流沿l由始端流向末端 2 方向 根据左手定则判断 例2 2015 浙江9月测试卷 如图所示是 探究影响通电导线受力的因素 的装置图 实验时 先保持导线通电部分的长度不变 改变电流的大小 然后保持电流不变 改变导线通电部分的长度 对该实验 下列说法正确的是 a 当导线中的电流反向时 导线受到的安培力方向不变b 保持电流不变 接通 1 4 时导线受到的安培力是接通 2 3 时的3倍c 保持电流不变 接通 1 4 时导线受到的安培力是接通 2 3 时的2倍d 接通 1 4 当电流增加为原来的2倍时 通电导线受到的安培力减半 解析接触 1 4 时导线的长度是接触 2 3 时长度的3倍 根据安培力公式f bil知 导线所受安培力也是3倍关系 答案b 要点三安培力作用下导体运动方向的判断方法 例3 如图所示 把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁n极附近 磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面 当线圈内通以如图所示方向的电流后 线圈的运动情况是 a 线圈向左运动b 线圈向右运动c 从上往下看顺时针转动d 从上往下看逆时针转动 解析将环形电流等效成小磁针 如图所示 根据异名磁极相吸引知 线圈将向右运动 选b 也可将左侧条形磁铁等效成环形电流 根据结论 同向电流相吸引 异向电流相排斥 也可判断出线圈向右运动 选b 答案b 要点四求解安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路 1 电磁学问题力学化 2 立体图形平面化 例4 2016 浙江湖州中学学考模拟 如图所示 金属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 解析选金属棒mn为研究对象 如图所示 金属棒受3个力而处于平衡状态 其中fb bil mgtan 则 i增大 角变大 a选项正确 悬线变短 角不变 b选项错误 m增大 角变小 c选项错误 b变大 角变大 d选项错误 答案a 精练题组 1 如图所示 两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流i1和i2 且i1 i2 a b c d为导线某一横截面所在平面内的四点 且a b c与两导线共线 b点在两导线之间 b d的连线与导线所在平面垂直 磁感应强度可能为零的点是 a a点b b点c c点d d点解析要合磁感应强度为零 必有i1和i2形成两个磁场等大反向 只有c点有可能 选c 答案c 2 把长l 0 25m的导体棒置于磁感应强度b 1 0 10 2t的匀强磁场中 使导体棒和磁场方向垂直 如图所示 若导体棒的电流i 2 0a 方向向右 则导体棒受到的安培力大小与方向 a 1 0 10 3n竖直向上b 5 0 10 3n竖直向上c 5 0 10 3n竖直向下d 1 0 10 3n竖直向下答案b 解析由安培定则知导线a b在o处产生的磁感应强度大小相等 方向相反 互相抵消 所以o处的磁感应强度即为导线c所产生的磁感应强度 即大小为2b 由安培定则可判定其方向沿oa方向 a b c错误 d正确 答案d 4 多选 如图甲所示 两根光滑平行导轨水平放置 间距为l 其间有竖直向下的匀强磁场 磁感应强度为b 垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒 从t 0时刻起 棒上有如图乙所示的持续交变电流i 周期为t 最大值为im 图甲中i所示方向为电流正方向 则金属棒 a 一直向右移动b 速度随时间周期性变化c 受到的安培力随时间周期性变化d 受到的安培力在一个周期内做正功 解析由f ilb可知 安培力随时间的变化关系与电流随时间变化关系相同 所以金属棒先向右匀加速运动 再向右做匀减速运动 然后重复运动 故选项a b c均正确 安培力先做正功 后做负功 故选项d错误 答案abc 5 如图所示 光滑导轨与水平面成 角 导轨宽为l 匀强磁场磁感应强度为b 金属杆质量为m 水平放在导轨上 当回路总电流为i1时 金属杆正好能静止 求 1 b至少多大 这时b的方向如何 2 若保持b的大小不变而将b的方向改为竖直向上 应把回路总电流i2调到多大才能使金属杆保持静止 6 如图 一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中 磁场的磁感应强度大小为0 1t 方向垂直于纸面向里 弹簧上端固定 下端与金属棒绝缘 金属棒通过开关与一电动势为12v的电池相连 电路总电阻为2 已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0 5cm 闭合开关 系统重新平衡后 两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0 3cm 重力加速度大小取10m s2 判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向 并求出金属棒的质量 解析依题意 开关闭合后 电流方向从b