高考物理大一轮复习 8.1磁场的描述、磁场对电流的作用课件 新人教版.ppt

第八章磁场 高三物理一轮复习 考点一安培定则的应用和磁场的叠加 考点二安培力作用下导体的平衡与加速 考点 第八章磁场 高三物理一轮复习 第1节磁场的描述 磁场对电流的作用 1 对磁感应强度的理解 下列关于磁感应强度的说法正确的是 a 一小段通电导体放在磁场a处 受到的磁场力比b处的大 说明a处的磁感应强度比b处的磁感应强度大c 一小段通电导体在磁场中某处不受安培力作用 则该处磁感应强度一定为零d 小磁针n极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向 解析 答案 基础自测 d 2 对磁感线的理解 磁场中某区域的磁感线如右图所示 则 a a b两处的磁感应强度的大小不等 ba bbb a b两处的磁感应强度的大小不等 ba bbc 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 在磁场中 磁感线疏密程度表示磁场的强弱 故ba bb b正确 a错误 同一通电导线如果都垂直放入磁场中 则在a处受力一定比b处受力小 但如果导线与磁场平行放置 受力均为零 c d错误 基础自测 解析 答案 图片显 隐 b 3 对安培力的理解 2014 高考新课标 卷 关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力 下列说法正确的是 a 安培力的方向可以不垂直于直导线b 安培力的方向总是垂直于磁场的方向c 安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关d 将直导线从中点折成直角 安培力的大小一定变为原来的一半 基础自测 解析 答案 b 4 安培定则的应用 如下图所示 甲 乙是直线电流的磁场 丙 丁是环形电流的磁场 戊 己是通电螺线管的磁场 试在各图中补画出电流方向或磁感线方向 基础自测 答案 图片显 隐 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 2 磁感应强度 1 物理意义 描述磁场强弱和方向 2 定义式 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 符号t 教材梳理 磁力 n极 特斯拉 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 教材梳理 切线 2 几种常见的磁场 1 条形磁铁和蹄形磁铁的磁场 如图所示 教材梳理 2 磁感线的特点 磁感线上某点的 方向就是该点的磁场方向 磁感线的疏密程度表示磁场 磁感线是 曲线 没有起点和终点 在磁体外部 从n极指向s极 在磁体内部 从s极指向n极 磁感线是假想的曲线 不 不 不相切 教材梳理 切线 强弱 闭合 相交 中断 3 几种电流周围的磁场分布 教材梳理 教材梳理 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 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 教材梳理 bil 电流 拇指 1 安培定则的应用在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清 因 和 果 考点一安培定则的应用和磁场的叠加 考点阐释 2 磁场的叠加磁感应强度是矢量 计算时与力的计算方法相同 利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解 特别提醒 两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的 考点阐释 考点一安培定则的应用和磁场的叠加 题组一安培定则的应用1 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 地磁场的n极在地理南极附近 地磁场的s极在地理北极附近 地球自转形成的环形电流在垂直于地轴的平面 此电流形成的地磁场n极在地理南极附近 因此用右手握住环形电流时 拇指应指向地理南极 因此 选项b正确 题组设计 解析 答案 图片显 隐 考点一安培定则的应用和磁场的叠加 b 题组二磁场的叠加2 如图所示 两根相互平行的长直导线过纸面上的m n两点 且与纸面垂直 导线中通有大小相等 方向相反的电流 a o b在m n的连线上 o为mn的中点 c d位于mn的中垂线上 且a b c d到o点的距离均相等 关于以上几点处的磁场 下列说法正确的是 a o点处的磁感应强度为零b a b两点处的磁感应强度大小相等 方向相反c c d两点处的磁感应强度大小相等 方向相同d a c两点处磁感应强度的方向不同 先根据安培定则可判断m n两点处的直线电流在a b c d o各点产生的磁场方向 如图所示 再利用对称性和平行四边形定则可确定各点 合 磁场的方向 磁场叠加后可知 a b c d o的磁场方向均相同 a b点的磁感应强度大小相等 c d两点的磁感应强度大小相等 所以只有c正确 题组设计 解析 答案 图片显 隐 考点一安培定则的应用和磁场的叠加 c 3 2015 南昌调研 如图所示 m n和p是以mn为直径的半圆弧上的三点 o为半圆弧的圆心 mop 60 在m n处各有一条长直导线垂直穿过纸面 导线中通有大小相等的恒定电流 方向如图所示 这时o点的磁感应强度大小为b1 若将m处长直导线移至p处 则o点的磁感应强度大小为b2 那么b2与b1之比为 题组设计 解析 答案 图片显 隐 考点一安培定则的应用和磁场的叠加 b 磁场的叠加和安培定则应用的 三点注意 1 根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向 2 磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向 3 磁感应强度是矢量 多个通电导体产生的磁场叠加时 合磁场的磁感应强度等于场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和 规律总结 考点一安培定则的应用和磁场的叠加 1 通电导体在磁场中受到的安培力 1 方向 根据左手定则判断f b i三者间方向关系 已知b i的方向 b i不平行时 可用左手定则确定f的唯一方向 f b f i 则f垂直于b和i所构成的平面 但已知f和b的方向 不能唯一确定i的方向 2 大小 由公式f bil计算 且其中的l为导线在磁场中的有效长度 如弯曲通电导线的有效长度l等于连接两端点的直线的长度 相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端 如下图所示 考点二安培力作用下导体的平衡与加速 考点阐释 2 安培力作用下导体的平衡问题与力学中的平衡问题分析方法相同 只不过多了安培力 解题的关键是画出受力分析图 3 安培力作用下导体的加速问题与动力学问题分析方法相同 关键是做好受力分析 然后根据牛顿第二定律求出加速度 考点阐释 考点二安培力作用下导体的平衡与加速 题组设计 考点二安培力作用下导体的平衡与加速 答案 a 题组设计 解析 考点二安培力作用下导体的平衡与加速 题组二安培力作用下的平衡问题2 2015 广东广州三模 多选 如图所示 质量为m 长度为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 磁感应强度方向和大小可能为 题组设计 解析 答案 图片显 隐 考点二安培力作用下导体的平衡与加速 bc 本题要注意在受力分析时把立体图变成侧视平面图 然后通过平衡状态的受力分析来确定b的方向和大小 若b沿z正向 则从o向o 看 导线受到的安培力f ilb 方向水平向左 如图甲所示 导线无法平衡 a错误 题组设计 解析 考点二安培力作用下导体的平衡与加速 题组三安培力作用下的加速问题3 如右图所示 光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分 o点为圆弧的圆心 两金属轨道之间的宽度为0 5m 匀强磁场方向如图 大小为0 5t 质量为0 05kg 长为0 5m的金属细杆置于金属轨道上的m点 当在金属细杆内通以电流强度为2a的恒定电流时 金属细杆可以沿杆向右由静止开始运动 已知n p为导轨上的两点 on竖直 op水平 且mn op 1m g取10m s2 则 a 金属细杆开始运动时的加速度大小为5m s2b 金属细杆运动到p点时的速度大小为5m sc 金属细杆运动到p点时的向心加速度大小为10m s2d 金属细杆运动到p点时对每一条轨道的作用力大小为0 75n 题组设计 图片显 隐 考点二安培力作用下导体的平衡与加速 d 解析 答案 题组设计 解析 考点二安培力作用下导体的平衡与加速 求解通电导体在磁场中的力学问题的方法 1 选定研究对象 2 变三维为二维 如侧视图 剖面图或俯视图等 画出平面受力分析图 判断安培力的方向时切忌跟着感觉走 要用左手定则来判断 注意f安 b f安 i 3 根据力的平衡条件 牛顿第二定律列方程式进行求解 规律总结 考点二安培力作用下导体的平衡与加速 本节课重在对磁感应强度的理解及安培力作用下的运动问题的处理 复习中抓住以下两点 1 磁感应强度问题的 三关键 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 记住5种常见磁场的立体分布图 2 安培力作用下运动问题的 两技巧 1 电磁问题力学化 选研究对象 受力分析 列方程 2 立体图形平面化 变三维为二维 名师 微点拨 判断通电导体在安培力作用下运动的方法 方法概述 判断通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势 首先要弄清导体所在位置的磁场分布情况 然后利用左手定则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 常用方法 1 电流元法 把整段弯曲导线分为多段直线电流元 先用左手定则判断每段电流元受力的方向 然后判断整段导线所受合力的方向 从而确定导线运动方向 2 特殊位置法 通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时 判断其所受安培力的方向 从而确定其运动方向 思想方法 3 等效法 环形电流可等效成小磁针 通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流 然后根据同极相斥 异极相吸判断相互作用情况 4 结论法 两平行直线电流在相互作用过程中 无转动趋势 同向电流互相吸引 反向电流互相排斥 两不平行的直线电流相互作用时 有转到平行且电流方向相同的趋势 5 转换研究对象法 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题时 可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力 然后根据牛顿第三定律 确定磁体所受电流磁场的作用力 从而确定磁体所受合力及运动方向 思想方法 典例 一个可以自由运动的线圈l1和一个固定的线圈l2互相绝缘垂直放置 且两个线圈的圆心重合 如右图所示 当两线圈中通以图示方向的电流时 从左向右看 线圈l1将 a 不动b 顺时针转动c 逆时针转动d 在纸面内平动 方法一 电流元分析法 把线圈l1沿水平转动轴分成上下两部分 每一部分又可以看成无数段直线电流元 电流元处在l2产生的磁场中 根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上 由左手定则可得 上半部分电流元所受安培力均指向纸外 下半部分电流元所受安培力均指向纸内 因此从左向右看线圈l