新课程人教版31高二物理磁场 期末复习 课件.ppt

磁场 2008 1 赵金兵 磁场 课标要求 1 了解磁场 知道磁感应强度和磁通量 会用磁感线描述磁场 2 会判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 3 会判断安培力的方向 会计算匀强磁场中安培力的大小 4 会判断洛伦兹力的方向 会计算洛伦兹力的大小 磁场知识结构 磁场 基本概念 磁场的产生 磁场的描述 1 磁感应强度 2 磁通量 磁场对电流的作用 1 安培力 2 多力作用下平衡与运动 磁场对运动电荷的作用 1 洛伦兹力 2 带电粒子在匀强磁场中的圆周运动 3 带电粒子在复合场中的运动 4 几个典型模型 一 基本概念 1 磁场的产生 1 磁极和电流周围都存在磁场 它是一种特殊形的物质 2 磁场的基本特性就是对处于其中的或者有磁场力的作用 磁极与磁极之间 磁体与电流之间 电流与电流之间的作用力都是通过自己的而作用于对方的 磁极 电流 磁场 典型例题 1 做奥斯特实验时 把小磁针放在水平的通电直导线的下方 通电后发现小磁针不动 用手拨动一下小磁针 小磁针转动180o后静止不动 由此可知通电直导线放置情况是 a 东西向b 南北向c 正西南d 正西北 a 2 磁场的描述 1 磁感线用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线 磁感线上每点的就是该点的磁场方向 也就是在该点小磁针静止时 极的指向 磁感线的表示磁场的强弱 磁感线是闭合不相交的假想曲线 切线方向 疏密 几种磁场的磁感线 安培定则 右手螺旋定则 对直导线 四指指磁感线方向 对环行电流 大拇指指中心轴线上的磁感线方向 对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向 2 确定电流产生磁场的方向用安培 右手 定则 用右手握住通电直导线 让伸直的大拇指的指向跟电流的方向一致 则弯曲的四指所指的方向表示磁感线的环绕方向 而在判断环形电流的磁感线与电流方向的关系时 右手弯曲的四指和环形电流方向一致 伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上的磁感线方向 3 磁感应强度 它反映了该处磁场的强弱 定义为该处的磁感应强度的大小 方向为该点的磁感线的切线方向 典型例题 1 关于磁感线和电场线的描述 正确的有 a 电场线起止于电荷 磁感线起止于磁极b 电场线不一定闭合 磁感线一定闭合c 磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹d 沿磁感线方向磁场不断减弱 b 2 在纸面上有一个等边三角形abc 在b c顶点处都通有相同电流的两根长直导线 导线垂直于纸面放置 电流方向如图3 2 2所示 每根通电导线在三角形的a点产生的磁感应强度大小为b 则三角形a点的磁感应强度大小为 方向为 若c点处的电流方向反向 则a点处的磁感应强度大小为 方向为 图3 2 2 4 磁通量 如果在磁感应强度为b的匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面 其面积为s 则定义 为穿过这个面的磁通量 用 表示 是标量 但是有方向 进该面或出该面 单位为韦伯 符号为wb 可以认为磁通量就是穿过某个面的磁感线条数 在匀强磁场中 当b与s的夹角为时 bs b与s的乘积 针对训练 3 如图3 2 3所示 两个同心放置的共面金属圆环a和b 一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直 用穿过两环的磁通量 a和 b大小关系为 a a bc a bd 无法比较 图3 2 3 b 二 安培力 磁场对电流的作用力 方向由左手定则确定 条件 l与b垂直 二者平行时不受安培力 重要推论 两平行通电直导线 若通以同向电流 则相互吸引 若通以反向电流 则相互排斥 分类 1 定性分析 安培力作用下物体运动方向的判断2 定量计算a 只受安培力作用b 安培力作用下的平衡问题 例2 条形磁铁放在粗糙水平面上 正中的正上方有一导线 通有图示方向的电流后 磁铁对水平面的压力将会 增大 减小还是不变 水平面对磁铁的摩擦力大小为 例1 如图所示 可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流 不计通电导线的重力 仅在磁场力作用下 导线将如何移动 从左向右看 导线将顺时针转动 同时向右运动 4 如图a 11 50 13所示 将一根长为的直导线 由中点折成直角形放在磁感应强度为b的匀强磁场中 导线平面与磁感线垂直 当导线中通以电流i后 磁场对导线的作用力大小为 a b c d 变式训练 3 用两个一样的弹簧吊着一根铜棒 铜棒所在虚线范围内有垂直于纸面的匀强磁场 棒中通以自左向右的电流 如图3 3 3所示 当棒静止时 弹簧秤的读数为f1 若将棒中的电流方向 当棒静止时 弹簧秤的示数为f2 且f2 f1 根据这两个数据 可以确定 a 磁场的方向b 磁感强度的大小c 安培力的大小d 铜棒的重力 图3 3 3 acd 例 如图所示 光滑导轨与水平面成 角 导轨宽l 匀强磁场磁感应强度为b 金属杆长也为l 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 b至少多大 这时b的方向如何 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 方向垂直导轨平面向上 画侧视图 变式训练 变式训练 变式训练 应用 6 电磁炮是一种理想的兵器 其主要原理如图11 2 14所示 1982年澳大利亚国立大学制成了能把2 2g的弹体 包括金属杆ef的质量 加速到10km s的电磁炮 常规炮弹速度大小约为2km s 若轨道宽2m 长为100m 通过的电流为10a 则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多少 磁场力的最大功率为多大 轨道摩擦不计 图11 2 14 谢谢 下次再见 课后思考题 1 如图a 11 50 19所示 用粗细均匀的电阻丝折成平面三角形框架 三边的长度分别为3l l和 l 电阻丝l长度的电阻为r 框架与电动势为e 内阻为r的电源相连通 垂直于框架平面有磁感应强度为b的匀强磁场 则框架受到的磁场力大小为 方向是 2 如图a 11 50 23所示 电源电动e 2v r 0 5 竖直导轨电阻可忽略 金属棒的质量m 0 1kg r 0 5 它与导轨动摩擦因数 0 4 有效长度为0 2m 靠在导轨外面 为使金属棒不动 我们施一与纸面夹角为30 与导线垂直且向里的磁场 g 10m s2 求 此磁场是斜向上还是斜向下 b的范围是多少 3 如图a 11 50 14所示 在倾角为 的光滑斜面上 旋转一根长为l 质量为m 通过电流i的导线 若使导线静止 应该在斜面上施加匀强磁场b的大小和方向为 a 方向垂直斜面向下b 方向垂直水平面向上c 方向竖直向下d 方向水平向右 4 在倾角为 的光滑斜面上 置一通有电流i