浙江省高考物理总复习 8.1 磁场的描述 磁场对电流的作用（选考部分B版）课件.ppt

加试要求 1 磁现象和磁场 b 2 磁感应强度 c 3 几种常见的磁场 b 4 通电导线在磁场中受到的力 d 5 运动电荷在磁场中受到的力 c 6 带电粒子在匀强磁场中的运动 d 第1讲磁场的描述磁场对电流的作用 考点一磁现象和磁场几种常见的磁场 知识梳理 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 3 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 客观存在 磁场力 n极 切线 4 几种常见的磁场 1 常见磁体的磁场 2 电流的磁场 规律方法 1 磁感线与电场线的比较 2 四点 提醒 1 磁感线是闭合的曲线 在磁体外部由n极到s极 内部由s极到n极 2 小磁针静止时n极指向即为该处磁场方向 3 磁感线是假想的线 未画磁感线的地方未必没有磁场 磁场中的磁感线可以有无数条 4 离直导线越近 磁场越强 通电电流越大 直导线的磁场越强 3 安培定则的 因 和 果 题组训练 1 基础考点 对磁作用本质的认识 多选 下列可能发生相互作用的是 a 静止电荷对固定通电直导线b 固定磁体对静止电荷c 磁体对运动电荷d 磁体对电流解析各种磁体间发生作用的实质是运动电荷之间通过磁场发生相互作用 因此 根据磁体间作用的相互性可知 磁体不可能对静止电荷产生磁场力 故选项a b错误 选项c d正确 答案cd 2 基础考点 对磁感线的理解 对磁场和磁感线的描述 下列说法正确的是 a 磁感线从磁体的n极出发到磁体的s极终止b 自由转动的小磁针放在通电螺线管内部 其n极最终指向螺线管的北极c 磁感线的方向就是磁场方向d 两条磁感线的空隙处不存在磁场 解析磁感线与电场线不同 它是一条闭合曲线 在磁体的外部由n极到s极 而在磁体的内部则由s极到n极 故选项a是不正确的 螺线管内部的磁感线和条形磁铁相似 是由s极到n极的 即磁场方向也是从s极指向n极 所以放置其中的自由转动的小磁针n极最后指向磁场方向 即螺线管的北极 故选项b正确 只有磁感线是直线时 磁感线的方向才与磁场方向一致 如果磁感线是曲线 那么 某点的磁场方向是用该点的切线方向来表示的 所以选项c不正确 磁感线是为研究问题方便而假想的曲线 磁场中磁感线有无数条 故提出两条磁感线之间是否有空隙 是否存在磁场等类似的问题是毫无意义的 故正确答案为b 答案b 3 基础考点 对电流周围磁场的认识 2016 杭州市联考 多选 如图所示四个实验现象中 能表明电流能产生磁场的是 a 甲图中 导线通电小磁针发生偏转b 乙图中 通电导线在磁场中受到力的作用c 丙图中 当电流方向相同时 导线相互靠近d 丁图中 当电流方向相反时 导线相互远离解析磁场对小磁针 通电导体有作用力 图甲中的小磁针发生了偏转 图丙 丁中的通电导体发生了吸引和排斥 都说明了电流周围存在磁场 乙图不能说明电流能产生磁场 本题正确答案为a c d 答案acd 4 高考热点 安培定则的应用 通电螺线管附近放置四个小磁针 如图所示 当小磁针静止时 图中小磁针的指向正确的是 涂黑的一端为n极 a ab bc cd d解析根据安培定则判断在通电螺线管的内部磁感线方向应是向左的 外部是向右的 由此可判断小磁针a c d的n极都应向左 而小磁针b的n极应向右 答案b 5 高考热点 用所学知识解释实验现象 2016 永昌市联考 多选 如图所示是云层之间闪电的模拟图 图中a b是位于东 西方向带有电荷的两块阴雨云 在放电的过程中 在两云的尖端之间形成了一个放电通道 发现位于通道正上方的小磁针n极转向纸里 s极转向纸外 则关于a b带电情况的说法中正确的是 a 带同种电荷b 带异种电荷c b带正电d a带正电 解析云层间闪电必须发生在异种电荷之间 故b正确 在云层间放电时 形成的强电场和高温将空气电离成正离子和负离子 并在强电场的作用下做定向移动 形成电流 所以此题考查右手螺旋定则 由题意知 从西向东看 磁场方向是逆时针的 根据右手螺旋定则可以判断电流是从a流向b的 故可知a带正电 b带负电 所以d选项正确 故正确答案为b d 答案bd 考点二磁感应强度 知识梳理 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 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 平行四边行定则 规律方法 求解有关磁感应强度问题的 三个 关键 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 答案d 2 基础考点 磁感线对磁场的描述 在磁场中某区域的磁感线如图所示 则 a a b两处的磁感应强度的大小不等 且ba bbb a b两处的磁感应强度的大小相等c 同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大d 同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小 解析磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小 安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小 i l和导线放置的方向与磁感应强度的方向的夹角有关 故c d错误 由a b两处磁感线的疏密程度可判断出ba bb 所以a正确 b错误 答案a 答案d 4 高考热点 与地磁有关的考查 2015 新课标全国卷 18 多选 指南针是我国古代四大发明之一 关于指南针 下列说法正确的是 a 指南针可以仅具有一个磁极b 指南针能够指向南北 说明地球具有磁场c 指南针的指向会受到附近铁块的干扰d 在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线 导线通电时指南针不偏转 解析指南针有n s两个磁极 受到地磁场的作用静止时s极指向南方 选项a错误 b正确 指南针有磁性 可以与铁块相互吸引 选项c正确 由奥斯特实验可知 小磁针在通电导线放置位置合适的情况下 会发生偏转 选项d错误 答案bc 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 考点三通电导线在磁场中受到的力 知识梳理 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 bil 2 安培力的方向 1 左手定则判断 伸出左手 让拇指与其余四指 并且都在同一个平面内 让磁感线从掌心进入 并使四指指向方向 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垂直于决定的平面 垂直 电流 拇指 b和i 规律方法 1 安培力的大小计算计算安培力常用公式f bil 应用时要满足 1 b与l垂直 2 l是有效长度 即垂直磁感应强度方向的长度 例如 如图所示通电导线 在判断和计算安培力的方向和大小时均可等效为计算和判断ac直导线的安培力的大小和方向 2 求解安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路 3 求解关键 1 电磁学问题力学化 2 立体图形平面化 题组训练 1 基础考点 安培力方向的判断 在如图所示的四幅图中 正确标明通电导线所受安培力f方向的是 解析根据左手定则可知 a b c图中安培力方向应向下 d图中安培力垂直于电流和磁场向纸外 故正确答案为b 答案b 2 高考热点 安培力的计算 2016 温州市调研 如图所示 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 3 高考热点 与地磁场有关的安培力的计算 在赤道上 地磁场可以看作是沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场 磁感应强度是5 10 5t 如果赤道上有一条沿东西方向的直导线 长40m 载有20a的电流 地磁场对这根导线的作用力大小是 a 4 10 8nb 2 5 10 5nc 9 10 4nd 4 10 2n解析磁场方向是南北方向 电流方向是东西方向 它们相互垂直 可以利用公式f bil来计算此安培力的大小 其大小为f bil 5 10 5 20 40n 4 10 2n 答案d 4 高考热点 安培力在国防科技方面的应用 2016 金华十校调研 多选 电磁轨道炮工作原理如图所示 待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动 并与轨道保持良好接触 电流i从一条轨道流入 通过导电弹体后从另一条轨道流回 轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场 可视为匀强磁场 磁感应强度的大小与i成正比 通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出 现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍 理论上可采用的办法是 答案bd 5 高考热点 安培力作用下的平衡问题 2015 新课标全国卷 24 如图所示 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 答案方向竖直向下0 01kg 6 高考热点 安培力作用下的平衡临界问题 质量为m 0 02kg的通电细杆ab置于倾角为 37 的平行放置的导轨上 导轨的宽度d 0 2m 杆ab与导轨间的动摩擦因数 0 4 磁感应强度b 2t的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下 如图所示 现调节滑动变阻器的触头 试求出为使杆ab静止不动 通过ab杆的电流范围为多少 g 10m s2 考点四安培力作用下导体的运动情况 2 判定安培力作用下导体运动情况的常用方法 题组训练 1 高考考法 等效法 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 2 高考考法 结论法 在如图所示的电路中 a1a2和b1b2为两根平行放置的导体棒 s2为单刀双掷开关 下列操作中能使两根导体棒相互排斥的是 a 闭合s1 s2接ab 闭合s1 s2接bc 断开s1 s2接ad 断开s1 s2接b 答案d 3 高考考法 微元法 2016 丽水市联考 一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方 如图所示 如果直导线可以自由地运动且通以由a到b的电流 则关于导线ab受磁场力后的运动情况 下列说法正确的是 a 从上向下看顺时针转动并靠近螺线管b 从上向下看顺时针转动并远离螺线管c 从上向下看逆时针转动并远离螺线管d 从上向下看逆时针转动并靠近螺线管 解析由安培定则可判定通电螺线管产生的磁场方向 导线等效为oa ob两电流元 由左手定则可判定两电流元所受安培力的方向 如图所示 所以从上向下看导线逆时针转动 当转过90 时再用左手定则可判定导线所受磁场力向下 即导线在逆时针转动的同时还要靠近螺线管 d正确 答案d 4 高考考法 特殊位置法 2016 福建安溪一中 养正中学 惠安一中联考 如图所示 蹄形磁铁用柔软的细绳悬吊在天花板上 在磁铁两极的正下方固定着一根水平直导线 当直导线通以向右的电流时 a 磁铁的n极向纸外 s极向纸内转动 绳子对磁铁的拉力减小b 磁铁的s极