高考物理大一轮复习浙江专用人教课件第八章磁场81

1、第八章磁场,第一节磁场的描述 磁场对电流的作用,-3-,-4-,知识点一,知识点二,基础夯实 1.磁场 (1)定义:存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特殊形态的物质。 (2)基本特性:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。 (3)磁现象的电本质:磁体、电流和运动电荷的磁场都产生于电荷的运动,并通过磁场而相互作用。,-5-,知识点一,知识点二,2.磁感应强度(B) 磁感应强度(B)与电场强度(E)对比如下:,-6-,知识点一,知识点二,-7-,知识点一,知识点二,3.磁感线 (1)定义:在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上每一点的切线方向,都跟这点的磁感应强度的方向一致,这

2、样的曲线称为磁感线。 (2)特点:磁感线的疏密表示磁场的强弱,磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。 磁感线不相交、不相切、不中断,是闭合曲线。,-8-,知识点一,知识点二,特别提醒 磁感线与电场线是物理学中用来形象描述物质场的一种方法。历史上最早提出用“力线”描述物质场的物理学家是法拉第,因此,法拉第也被誉为“力线之父”。用磁感线和电场线分别描述磁场和电场的特性,有相同之处,也有区别,这来自于科学家对磁场和电场的科学研究所得,我们应该加以了解。 相同点:都可通过线的疏密程度来反映场的强弱;都利用曲线上某一点的切线方向表示该点场的方向。 不同点:电场线起于正电荷(或无穷远处),终止于无穷远

3、处(或负电荷),不闭合。但磁感线是闭合曲线。,-9-,知识点一,知识点二,(3)典型磁场的磁感线:,-10-,知识点一,知识点二,-11-,知识点一,知识点二,-12-,知识点一,知识点二,-13-,知识点一,知识点二,自我诊断 1.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.指南针的指向不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,答案,解析,-14-,知识点一,知识点二,2.(20163浙江学考模拟)小刘同学用铁钉与漆包线绕成电磁铁,当接通电路后

4、,放在其上方的小磁针N极立即转向左侧,如图所示。则此时( ) A.导线A端接电池正极 B.铁钉左端为电磁铁的N极 C.铁钉内磁场方向向右 D.漆包线内电流由A流向B,答案,解析,-15-,知识点一,知识点二,3.(2016上海单科) 如图,一束电子沿z轴正向流动,则在图中y轴上A点的磁场方向是( ) A.+x方向 B.-x方向 C.+y方向 D.-y方向,答案,解析,-16-,知识点一,知识点二,4.(2016湖北黄冈期末调研)随着信息技术的发展,我们可以用磁传感器把磁感应强度变成电信号,通过计算机对磁场进行研究。图甲中磁传感器对磁场很敏感,输出的电信号进入计算机。现用磁传感器探测通电螺线管轴

5、线上的磁感应强度,将探头从螺线管右端沿轴线向左端移动时,测得磁感应强度B的大小随位置x的变化关系,则图乙中最符合实际情况的是( ),甲,-17-,知识点一,知识点二,乙,答案,解析,-18-,知识点一,知识点二,基础夯实 1.大小:若IB时,F=0;若IB时,F=BIl。 2.方向:(1)总垂直于B、I所决定的平面,即一定垂直B和I,但B与I不一定垂直。 (2)可以用左手定则来判定:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时,拇指所指的方向,就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。 3.两平行的通电导线的作用:同向电流相互吸

6、引,反向电流相互排斥。,-19-,知识点一,知识点二,自我诊断 5.(2017届湖州联考测试) 如图所示为一种简易电动机模型,固定在水平面上的强磁铁和干电池可以使“心形”线圈旋转,则使线圈运动状态发生改变的力主要是( ) A.弹力 B.摩擦力 C.库仑力 D.安培力,D,-20-,知识点一,知识点二,6.(20159浙江调研) 如图所示为“探究影响通电导线受力的因素”的装置图。实验时,先保持导线通电部分的长度不变,改变电流的大小;然后保持电流不变,改变导线通电部分的长度。对该实验,下列说法正确的是( ) A.当导线中的电流反向时,导线受到的安培力方向不变 B.保持电流不变,接通“1、4”时导线

7、受到的安培 力是接通“2、3”时的3倍 C.保持电流不变,接通“1、4”时导线受到的安培 力是接通“2、3”时的2倍 D.接通“1、4”,当电流增加为原来的2倍时,通电导线受到的安培力减半,答案,解析,-21-,知识点一,知识点二,7.(2016苏锡常镇联考) 两根相互靠近的长直导线1、2中通有相同的电流,相互作用力为F。若在两根导线所在空间内加一匀强磁场后,导线2所受安培力的合力恰好为零。则所加磁场的方向是( ) A.垂直纸面向里 B.垂直纸面向外 C.垂直导线向右 D.垂直导线向左,答案,解析,-22-,知识点一,知识点二,8.如图所示,在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线

8、a、b和c,各导线中的电流大小相同,其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外,b导线电流方向垂直纸面向里。每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用,则关于每根导线所受安培力的合力,以下说法中正确的是( ) A.导线a所受合力方向水平向右 B.导线c所受合力方向水平向右 C.导线c所受合力方向水平向左 D.导线b所受合力方向向上,答案,解析,-23-,考点一,考点二,考点三,题组突破 1.如图所示,两根平行长直导线相距2l,通有大小相等、方向相同的恒定电流;a、b、c是导线所在平面内的三点,左侧导线与它们的距离分别为 、l和3l。关于这三点处的磁感应强度,下列判断正确的是( ) A.a处的磁感应

9、强度大小与c处的磁感应强度 大小相等 B.b、c两处的磁感应强度大小相等 C.a、c两处的磁感应强度方向相同 D.b 处的磁感应强度为零,答案,解析,-24-,考点一,考点二,考点三,2.三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线搭成一等边三角形。在导线中通过的电流均为I,电流方向如图所示。a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上,且到相应顶点的距离相等。将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3。下列说法正确的是( ) A.B1=B2B3 B.B1=B2=B3 C.a和b处磁场方向垂直于纸面向外,c处磁场方向垂直于纸面向里 D.a处磁场方向垂直于纸面向外,b和c处磁场方向垂直

10、于纸面向里,答案,解析,-25-,考点一,考点二,考点三,特别提醒 当空间中有两个或两个以上的磁场时,在某一点的磁感应强度就是每个磁场单独存在时产生的磁感应强度的矢量和。,-26-,考点一,考点二,考点三,题组突破 1.(2016丽水模拟)一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线,放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中,受到的安培力大小不可能是( ) A.0.4 NB.0.2 N C.0.1 N D.0,答案,解析,-27-,考点一,考点二,考点三,2.(2016金华模拟) 如图所示,两根平行放置、长度均为L的直导线a和b,放置在与导线所在平面垂直的匀强磁场中,当a导线通有电流为I、b导线通

11、有电流为2I,且电流方向相反时,a导线受到的磁场力大小为F1,b导线受到的磁场力大小为F2,则a通电导线的电流在b导线处产生的磁感应强度大小为( ),答案,解析,-28-,考点一,考点二,考点三,3.(201510浙江选学)小张在探究磁场对电流作用的实验中,将直导线换作导体板,如图所示,发现在a、b两点之间存在电压Uab。进一步实验结果如下表:,由表中结果可知电压Uab( ) A.与电流无关 B.与磁感应强度无关 C.与电流可能成正比 D.与磁感应强度可能成反比,答案,解析,-29-,考点一,考点二,考点三,4.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

12、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abcd受到的磁场的作用力的合力( ),答案,解析,-30-,考点一,考点二,考点三,方法指导 本题的结果F合=F+Fbc=( +1)BIL可以这样理解:利用F=BIL计算垂直放在磁场中的弯曲导线受的安培力时,式中的L等于两端点连接直线的长度(如图所示),相应的电流方向沿L由始端流向末端。,-31-,考点一,考点二,考点三,5.(20164浙江选考)法拉第电动机原理如图所示。条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心,N极向上。一根金属杆斜插在水银中,杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的

13、铰链相连。电源负极与金属杆上端相连,与电源正极连接的导线插入水银中。从上往下看,金属杆( ) A.向左摆动B.向右摆动 C.顺时针转动D.逆时针转动,答案,解析,-32-,考点一,考点二,考点三,6.如图甲所示,两根光滑平行导轨水平放置,间距为L,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B。垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒。从t=0时刻起,棒上有如图乙所示的持续交变电流I,周期为T,最大值为Im,图甲中I所示方向为电流正方向。关于金属棒,下列说法错误的是( ) 甲乙 A.一直向右移动 B.速度随时间周期性变化 C.受到的安培力随时间周期性变化 D.受到的安培力在一个周期内做正功,答案,解析,

14、-33-,考点一,考点二,考点三,例题 如图,一长为10 cm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0.1 T,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12 V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0.5 cm;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0.3 cm。重力加速度大小取10 m/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。,-34-,考点一,考点二,考点三,解析:依题意,开关闭合后,电流方向从b到a,由左手定则可知,金属棒所受的安培力方向

15、竖直向下。 开关断开时,两弹簧各自相对于其原长伸长为l1=0.5 cm。由胡克定律和力的平衡条件得 2kl1=mg 式中,m为金属棒的质量,k是弹簧的劲度系数,g是重力加速度的大小。 开关闭合后,金属棒所受安培力的大小为 F=IBL,-35-,考点一,考点二,考点三,式中,I是回路电流,L是金属棒的长度。两弹簧各自再伸长了l2=0.3 cm,由胡克定律和力的平衡条件得 2k(l1+l2)=mg+F 由欧姆定律有 E=IR 式中,E是电池的电动势,R是电路总电阻。 联立式,并代入题给数据得 m=0.01 kg。 答案:开关闭合后金属棒所受安培力方向竖直向下金属棒质量为0.01 kg,-36-,考

16、点一,考点二,考点三,类题过关 如图甲所示,质量为m=50 g,长l=10 cm的铜棒,用长度也为l的两根轻软导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度 。未通电时,轻线在竖直方向,通入恒定电流后,棒向外偏转的最大角度=37,求此棒中恒定电流的大小。 甲,-37-,考点一,考点二,考点三,某同学对棒中恒定电流的解法如下: 乙 对铜棒进行受力分析,通电时导线向外偏转,说明安培力方向垂直电流和磁场方向向外,受力如图乙所示(侧视图)。 当最大偏转角=37时,棒受力平衡。则: (1)请判断,该同学的解法正确吗?若不正确,则请指出错在哪里? (2)试写出求解棒中电流的正确解答过程及结果。,-38-,考点一,考点二,考点三,解析:该同学的解法错误。错误原因:认为棒到达最高点速度为零时,一定处于平衡状态;或者认为偏角最大的是平衡位置。 正确的解法如下: 如图所示,对铜棒进行受力分析。 金属棒向外偏转过程中,导线拉力不做功。 安培力F做功为WF=Fx1=BIl2si