高考物理一轮复习 8.1 磁场及磁场对电流的作用课件 新课标.ppt

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 第1讲磁场及磁场对电流的作用 磁场力 n极 2 磁感应强度 1 物理意义 描述磁场的和 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 4 单位 特斯拉 t 3 匀强磁场 1 定义 磁感应强度的大小 方向的磁场称为匀强磁场 2 特点匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同的 方向相同的平行直线 强弱 方向 n极 处处相等 处处相同 1 磁感线 1 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 切线 2 几种电流的磁场分布 越弱 越弱 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 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 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 bil 电流的方向 安培力的方向 b和i 1 2011 长春高三检测 关于电场线和磁感线的说法正确的是 a 电场线和磁感线都是利用疏密表示场的强弱的b 电场线是客观存在的 而磁感线是不存在的c 静电场的电场线是闭合的 而磁感线是不闭合的曲线d 电场线和磁感线都可能相交答案a 2 关于磁感应强度 下列说法正确的是 a 一小段通电导线放在b为零的位置 那么它受到的磁场力也一定为零b 通电导线所受的磁场力为零 该处的磁感应强度也一定为零c 放置在磁场中1m长的通电导线 通过1a的电流 受到的磁场力为1n 则该处的磁感应强度就是1td 磁场中某处的b的方向跟电流在该处受到的磁场力f的方向相同 解析根据磁感应强度的定义 a选项对 通电导线 电流i 与磁场方向平行时 磁场力为零 磁感应强度不为零 b选项错 只有通电导线 电流i 与磁场方向垂直时 该处磁感应强度大小才为1t c选项错 b与f方向一定垂直 d选项错 答案a 3 如图8 1 1所示 均匀绕制的螺线管水平放置 在其正中心的上方附近用绝缘线水平吊起通电直导线a 导线与螺线管垂直 a中的 表示导线中电流的方向垂直于纸面向里 电键s闭合前后 绝缘线对导线a的作用力大小的变化情况是 a 增大b 不变c 减小d 不能确定 解析通电后螺线管在a处的磁场方向水平向右 a受到的安培力向下 则可知绝缘线对导线a的作用力增大 答案a 4 在匀强磁场中某处p放一个长度为l 20cm 通电电流i 0 5a的直导线 测得它受到的最大磁场力f 1 0n 其方向竖直向上 现将该通电导线从磁场中撤走 则p处磁感应强度为 a 零b 10t 方向竖直向上c 0 1t 方向竖直向上d 10t 方向肯定不是竖直向上答案d 5 通电矩形线框abcd与长直通电导线mn在同一平面内 如图8 1 2所示 ab边与mn平行 关于mn的磁场对线框的作用力 下列说法正确的是 a 线框有两条边所受的安培力方向相同b 线框有两条边所受的安培力大小相等c 线框所受的安培力的合力方向向左d 线框所受的安培力的合力为零解析由安培定则可知导线mn在线框处所产生的磁场方向垂直于纸面向外 再由左手定则判断出bc边和ad边所受安培力大小相等 方向相反 ab边受到向右的安培力fab cd边受到向左的安培力fcd 因ab处的磁场强 cd处的磁场弱 故fab fcd 线框所受合力不为零 答案b 典例1 关于磁感应强度b 下列说法中正确的是 a 磁场中某点b的大小 跟放在该点的试探电流元的情况有关b 磁场中某点b的方向 跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致c 在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时 该点b值大小为零d 在磁场中磁感线越密集的地方 磁感应强度越大 答案d 变式1 有两根长直导线a b互相平行放置 如图8 1 3所示为垂直于导线的截面图 在图示的平面内 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上只有两点的磁感应强度为零 解析两根导线分别在m点和n点产生的磁感应强度大小相等 方向相反 所以m点 n点的磁感应强度大小相等 方向相反 选项b正确 线段mn中点o的磁感应强度为零 选项d错误 答案b 考点二安培力的分析与计算1 安培力公式写为f ilb 适用条件为磁场与电流方向垂直 2 式中l是有效长度 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 4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l 0 所以通电后在匀强磁场中 受到的安培力的矢量和一定为零 答案a 变式2 2012 黄冈质检 如图8 1 6所示 用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架 ab cd边均与ad边成60 角 ab bc cd l 长度为l的电阻丝电阻为r 框架与一电动势为e 内阻为r的电源相连接 垂直于框架平面有磁感应强度为b的匀强磁场 则框架受到的安培力的合力大小为 答案c 考点三安培力作用下导体运动情况的判定 小专题 判定安培力作用下导体运动情况的常用方法 典例3 如图8 1 7所示 把一通电导线放在蹄形磁铁磁极的正上方 导线可以自由移动 当导线通过电流i时 如果只考虑安培力的作用 则从上往下看 导线的运动情况是 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 答案c 变式3 2012 江苏徐州模拟 如图8 1 8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 当线圈内通以图中方向的电流后 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 答案a 典例4 如图8 1 9所示 条形磁铁放在水平桌面上 在其正中央的上方固定一根长直导线 导线与磁铁垂直 给导线通以垂直纸面向里的电流 用f表示磁铁对桌面的压力 用f表示桌面对磁铁的摩擦力 导线中通电后与通电前相比较 a f减小 f 0b f减小 f 0c f增大 f 0d f增大 f 0 解析 转换研究对象法 如图所示 画出一条通电电流为i的导线所在处的磁铁的磁感线 电流i处的磁场方向水平向左 由左手定则知 电流i受安培力方向竖直向上 根据牛顿第三定律可知 电流对磁铁的反作用力方向竖直向下 所以磁铁对桌面压力增大 而桌面对磁铁无摩擦力作用 故正确选项为c 答案c 变式4 一条形磁铁放在水平桌面上 它的上方靠s极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒 图8 1 10中只画出此棒的截面图 并标出此棒中的电流是流向纸内的 在通电的一瞬间可能产生的情况是 a 磁铁对桌面的压力不变b 磁铁对桌面的压力增大c 磁铁受到向右的摩擦力d 磁铁受到向左的摩擦力 解析如图所示 对导体棒 通电后 由左手定则判断出导体棒受到斜向左下的安培力 由牛顿第三定律可得 磁铁受到导体棒的作用力应斜向右上 所以在通电的一瞬间 磁铁对桌面的压力减小 磁铁受到向左的摩擦力 因此d正确 答案b 变式5 如图8 1 11所示 条形磁铁放在光滑斜面上 用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡 a为水平放置的直导线的截面 导线中无电流时磁铁对斜面的压力为n1 当导线中有垂直纸面向外的电流时 磁铁对斜面的压力n2 则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是 a n1n2 弹簧的伸长量增大d n1 n2 弹簧的伸长量减小 解析在题图中 由于条形磁铁的磁感线是从n极出发到s极 所以可画出磁铁在导线a处的一条磁感线 其方向是斜向左下方的 导线a中的电流垂直纸面向外 由左手定则可判断导线a必受斜向右下方的安培力 由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力的方向是斜向左上方 所以磁铁对斜面的压力减小 即n1 n2 同时 由于导线a比较靠近n极 安培力的方向与斜面的夹角小于90 所以对磁铁的作用力有沿斜面向下的分力 使得弹簧弹力增大 可知弹簧的伸长量增大 所以正确选项为c 答案c 5 转换思维法与安培力有关的力学综合问题的求解转换思维法即在物理问题中通过对研究对象 条件 过程等进行合理有效的转换 以达到使问题简化 明朗 形成明确的解题思路的目的 从近三年高考试题可以看出 与安培力有关的通电导体在磁场中的加速或平衡问题 已成为高考的热点 这类问题的求解方法如下 1 选定研究对象 2 变三维为二维 画出平面受力分析图 其中安培力的方向切忌跟着感觉走 要用左手定则来判断 注意f安 b f安 i 3 列方程 根据力的平衡条件 牛顿第二定律列方程式进行求解 典例 2011 上海单科 18 如图8 1 12所示 质量为m 长为l的直导线用两绝缘细线悬挂于o o 并处于匀强磁场中 当导线中通以沿x正方向的电流i 且导线保持静止时 悬线与竖直方向夹角为 则磁感应强度方向和大小可能为 答案d 一 对磁场和磁感应强度的考查 中频考查 1 2011 课标全国卷 14 为了解释地球的磁性 19世纪安培假设 地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流i引起的 在下列四个图中 正确表示安培假设中环形电流方向的是 解析地磁场的n极在地球南极附近 地磁场的s极在地球北极附近 根据安培定则 可判定电流方向为顺时针方向 站在地球的北极向下看 选项b正确 选项a c d错误 答案b 2 2011 大纲全国卷 15 如图8 1 13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与两导线共面 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点解析由于i1 i2 且离导线越远产生的磁场越弱 在a点i1产生的磁场比i2产生的磁场要强 a错 同理c对 i1与i2在b点产生的磁场方向相同 合成后不可能为零 b错 d点两电流产生的磁场b1 b2不共线 合磁场不可能为0 d错 答案c 二 安培力和安培力的应用 高频考查 3 2009 海南 一根容易形变的弹性导线 两端固定 导线中通有电流 方向如图中箭头所示 当没有磁场时 导线呈直线状态 当分别加上方向竖直向上 水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时 描述导线状态的四个图示中正确的是 解析用左手定则可判断出a中导线所受安培力为零 b中导线所受安培力垂直纸面向里 c d中所受安培力向右 故导线受力以后的弯曲方向应与受力方向一致 d正确 答案d 4 2009 重庆理综 在如图8 1 14所示电路中 电池均相同 当开关s分别置于a b两处时 导线mm 与nn 之间的安培力的大小为fa fb 判断这两段导线 a 相互吸引 fa fbb 相互排斥 fa fbc 相互吸引 fa fbd 相互排斥 fa fb 解析不管电流方向如何 mm 和nn 两段导线中的电流方向总是相反的 则两段导线始终产生排斥力 又安培力的大小和电流成正比 单刀双掷开关接b时的电压高 则电流大 两导线间的安培力也大 答案d 5 2010 上海单科 13 如图8 1 15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 6 2011 课标全国卷 18 电磁轨道炮工作原理如图8