【优化方案】浙江省高考物理总复习 第8章第一节 磁场的描述 磁场对电流的作用课件 大纲人教版.pptVIP

第一节磁场的描述磁场对电流的作用 课堂互动讲练 经典题型探究 知能优化演练 第一节磁场的描述磁场对电流的作用 基础知识梳理 基础知识梳理 一 磁场 磁感应强度1 磁场 1 基本性质 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n极所受磁场力的方向 磁力 n极 4 单位 符号t 特斯拉 3 安培分子电流假说安培认为 在原子 分子等物质微粒的内部 存在着一种环形电流 分子电流 分子电流使每个物质微粒都成为微小的 它的两侧相当于磁极 如图8 1 1所示 磁体 图8 1 1 二 磁感线及几种常见的磁场分布1 磁感线在磁场中画出一些曲线 使曲线上每一点的 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8 1 2所示 切线 图8 1 2 2 几种电流周围的磁场分布 越弱 最强 越强 特别提示 同一个图中可以根据磁感线的疏密判定磁场的强弱 没有画出磁感线的地方并不表示该处没有磁场存在 三 安培力的大小和方向1 大小 1 f bilsin 其中 为b与i之间的夹角 2 磁场和电流垂直时f 3 磁场和电流平行时f 0 bil 图8 1 3 2 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 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向 2 安培力的方向特点 f b f i 即f垂直于b和i决定的平面 注意 b和i可以有任意夹角 电流 拇指 四 磁电式电流表的工作原理1 磁场特点 1 方向 沿 均匀辐射地分布 2 大小 在距轴线等距离处的磁感应强度大小 2 安培力的特点 1 方向 安培力的方向与线圈平面 2 大小 安培力的大小与通过的电流成 径向 相等 垂直 正比 图8 1 4 3 表盘刻度特点由于导线在安培力作用下带动线圈转动 螺旋弹簧变形 反抗线圈的转动 电流越大 安培力越大 形变就 所以指针偏角与通过线圈的电流i成 表盘刻度 越大 正比 均匀 课堂互动讲练 3 匀强磁场 磁感应强度大小和方向处处相同 磁感线互相平行且间距相等 特别提醒 1 电场强度的方向和电荷受力方向相同或相反 而磁感应强度的方向和电流元受力方向垂直 2 电荷在电场中一定受静电力作用 而电流在磁场中不一定受安培力 即时应用 即时突破 小试牛刀 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 该点的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 二 通电导体在安培力作用下运动的判断判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势 首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况 然后利用左手定则准确判定导体的受力情况 进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向 现对几种常用的方法列表比较如下 特别提醒 1 安培力的方向与磁感应强度的方向垂直 而不是相同或相反 这跟电场力与电场强度方向之间的关系是不同的 2 某些导体在安培力作用下可能会出现平动与转动同时发生的情况 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 2011年台州模拟 如图8 1 5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 且垂直于线圈平面 当线圈中通入如图方向的电流后 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 图8 1 5 解析 选a 法一 电流元法 首先将圆形线圈分成很多小段 每一段可看作一直线电流 取其中上 下两小段分析 其截面图和受安培力情况如图甲所示 根据对称性可知 线圈所受安培力的合力水平向左 故线圈向左运动 只有选项a正确 法二 等效法 将环形电流等效成一条形磁铁 如图乙所示 据异名磁极相吸引知 线圈将向左运动 选a 也可将左侧条形磁铁等效成一环形电流 根据结论 同向电流相吸引 异向电流相排斥 也可判断出线圈向左运动 选a 三 安培力公式f bil的说明1 b是与l垂直或与l垂直的分量 2 l是有效长度 3 b并非一定是匀强磁场 但一定是导线所在处的磁感应强度 如图8 1 6甲所示 折线abc中通入电流i ab bc l 折线所在平面与匀强磁场磁感应强度b垂直 abc受安培力等效于ac 通有a c的电流i 所受的安培力 即f bi l 方向同样由等效电流ac判断为在纸面内垂直于ac斜向上 同理推知 1 如图乙所示 半圆形通电导线受安培力f bi 2r 2 如图丙所示闭合的通电导线框受安培力f 0 图8 1 6 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 2009年高考全国卷 如图8 1 7所示 一段导线abcd位于磁感应强度大小为b的匀强磁场中 且与磁场方向 垂直于纸面向里 垂直 线段ab bc和cd的长度均为l 且 abc bcd 135 流经导线的电流为i 方向如图中箭头所示 导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力 图8 1 7 a 方向沿纸面向上 大小为 1 ilbb 方向沿纸面向上 大小为 1 ilbc 方向沿纸面向下 大小为 1 ilbd 方向沿纸面向下 大小为 1 ilb 解析 选a ab bc cd所受安培力的大小均为f bil bc边所受安培力的方向垂直于bc向上 ab cd边所受安培力的方向如图所示 由几何关系可知ab与cd边所受安培力方向之间的夹角为90 合力大小f bil 方向垂直于bc向上 且与bc边所受安培力在一条直线上 因此abcd所受磁场的作用力的合力为f合 f f 1 ilb 方向沿纸面垂直bc向上 经典题型探究 2011年山东青岛模拟 三根平行的长直通电导线 分别通过一个等腰直角三角形的三个顶点且与三角形所在平面垂直 如图8 1 8所示 现在使每根通电导线在斜边中点o处所产生的磁感应强度大小均为b 则下列说法中正确的是 图8 1 8 答案 bd 图8 1 9 2011年金华一中月考 通有电流的导线l1 l2处在同一平面 纸面 内 l1是固定的 l2可绕垂直纸面的固定转轴o转动 o为l2的中心 各自的电流方向如图8 1 10所示 下列哪种情况将会发生 图8 1 10 a 因l2不受磁场力的作用 故l2不动b 因l2上 下两部分所受的磁场力平衡 故l2不动c l2绕轴o按顺时针方向转动d l2绕轴o按逆时针方向转动 解析 由右手螺旋定则可知导线l1上方的磁场的方向为垂直纸面向外 且离导线l1的距离越远的地方 磁场越弱 导线l2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右 由于o点的下方磁场较强 则安培力较大 因此l2绕固定转轴o按逆时针方向转动 d正确 答案 d 满分样板10分 2011年北京东城区检测 如图8 1 11所示 在倾角为 30 的斜面上 固定一宽l 0 25m的平行金属导轨 在导轨上端接入电源和滑动变阻器r 电源电动势e 12v 内阻r 1 一质量m 20g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好 整个装置处于磁感应强度b 0 80t 垂直于斜面向上的匀强磁场中 导轨与金属棒的电阻不计 金属导轨是光滑的 取g 10m s2 要保持金属棒在导轨上静止 求 1 金属棒所受到的安培力大小 2 通过金属棒的电流 3 滑动变阻器r接入电路中的阻值 图8 1 11 解题样板规范步骤 该得的分一分不丢 1 f安 mgsin30 得f安 0 1n 2分 2 金属棒静止在金属轨道上受力平衡 如图8 1 12所示 图8 1 12 答案 1 0 1n 2 0 5a 3 23 方法技巧 有关安培力的平衡问题往往涉及到三维立体空间问题 处理相关安培力问题时 画出导体棒的横截面受力图 变三维为二维便可变难为易 迅速解题 变式训练 2011年金华联考 如图8 1 13所示 在倾角为 的光滑斜面上 垂直纸面放置一根长为l 质量为m的直导体棒 当导体棒中的电流i垂直纸面向里时 欲使导体棒静止