高考物理一轮复习 第八章 磁场第1讲 磁场及磁场对通电导线的作用课件 教科版选修31.ppt

第1讲磁场及磁场对通电导线的作用 2013届高考一轮物理复习课件选修3 1 教科版 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 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 磁场 磁感应强度 磁通量 考纲要求 2 1 磁场力 n极 强弱 方向 n极 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 磁通量 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与b的乘积 2 公式 3 单位 1wb 3 4 处处相等 处处相同 垂直 bs 1t m2 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 2 条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布 磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 考纲要求 1 切线 2 几种电流的磁场分布 越弱 越弱 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 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 安培力 安培力的方向 考纲要求 匀强磁场中的安培力 考纲要求 2 1 bil 电流的方向 安培力的方向 b和i 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 静电场的电场线是不闭合的 而磁感线是闭合的曲线d 电场线和磁感线都可能相交答案ac 1 2011 杭州高三检测 如图8 1 1所示 通电直导线右边有一个矩形线框 线框平面与直导线共面 若使线框逐渐远离 平动 通电导线 则穿过线框的磁通量将 图8 1 1 2 a 逐渐增大b 逐渐减小c 保持不变d 不能确定解析离导线越远 电流产生的磁场越弱 穿过线圈的磁感线条数越少 磁通量逐渐减小 故只有b正确 答案b 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 2012 武汉模拟 如图8 1 2所示 正方形线圈abcd位于纸面内 边长为l 匝数为n 过ab中点和cd中点的连线oo 恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上 磁感应强度为b 则穿过线圈的磁通量为 图8 1 2 4 答案a 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 5 答案d 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 3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方向向右 图8 1 3 6 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 线框所受合力方向向右 答案bd 1 磁感应强度由磁场本身决定 就像电场强度由电场本身决定一样 跟该位置放不放通电导线 电流的大小无关 考点一对磁感应强度的理解 3 磁感应强度b的定义式也是其度量式 4 磁感应强度是矢量 其方向是放入其中的小磁针静止时n极的指向 空间中磁场叠加 在某一点的磁场方向即该点的磁感应强度的方向只有一个 即合磁场方向 应用平行四边形定则来求该点的磁感应强度 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 典例1 答案d 有两根长直导线a b互相平行放置 如图8 1 4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 变式1 图8 1 4 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上只有一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正确 答案bd 安培力公式写为f ilb 适用条件为磁场与电流方向垂直 考点二安培力的分析与计算 图8 1 5 1 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 5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 2 如图8 1 6 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 典例2 图8 1 6 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 解析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 答案a 2011 黄冈质检 如图8 1 7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 变式2 图8 1 7 答案c 判定安培力作用下导体运动情况的常用方法 考点三安培力作用下导体运动情况的判定 小专题 如图8 1 8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 典例3 图8 1 8 解析第一步 电流元受力分析法把直线电流等效为oa ob两段电流元 蹄形磁铁磁感线分布以及两段电流元受安培力方向相反 如图a所示 可见从上往下看时 导线将逆时针方向转动 第二步 特殊位置分析法取导线逆时针转过90 的特殊位置来分析 如图b所示 根据左手定则判断安培力方向向下 故导线在逆时针转动的同时向下运动 答案c 2011 江苏徐州模拟 如图8 1 9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 变式3 图8 1 9 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元 取其中上 下两小段分析 其截面图和受安培力情况如右图所示 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 将环形电流等效成小磁针 如右图所示 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 答案a 如图8 1 10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 典例4 图8 1 10 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 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 11中只画出此棒的截面图 并标出此棒中的电流是流向纸 变式4 图8 1 11 内的 在通电的一瞬间可能产生的情况是 a 磁铁对桌面的压力减小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a d正确 答案ad 如图8 1 12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 变式5 图8 1 12 铁对斜面的压力为fn1 当导线中有垂直纸面向外的电流时 磁铁对斜面的压力为fn2 则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是 a fn1fn2 弹簧的伸长量增大d fn1 fn2 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fn1 fn2 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