高考物理人教一轮配套课件8.1磁场及其对电流的作用

1、第八章 磁 场,1.对本章的重要概念，如磁感应强度、磁感线、磁通量、安培力、洛伦兹力等要深刻理解、准确掌握。同时注意与电场进行类比学习、类比记忆。 2.对各种磁场分布图如：条形磁铁的磁场、蹄形磁铁的磁场、同名磁极靠近区域的磁场、异名磁极靠近区域的磁场、通电直导线周围的磁场、通电螺线管的磁场、环形电流的磁场等，要从立体图、横截面图、纵截面等不同角度识记且能够根据问题需要准确画出。 3.针对安培定则、左手定则以及下一章中的右手定则易混的特点，复习时可通过比较、区别、反复练习的方法，从而达到准确应用。 4.对安培力的复习，不但要明确其大小、方向，还要学会用“电流元法”、“特殊位置法”、“等效分析法”

2、等方法。分析具体问题将立体图转化为平面图进行受力分析，是解决涉及到安培力的综合问题的有效途径。 5.带电粒子在匀强磁场中的运动是本章的重点。涉及带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动问题要按定圆心、画轨迹、求半径的方法根据几何关系和运动学方程求解。 6.本章知识与生产、生活、现代科技联系密切，如带电粒子在磁场中的运动与质谱仪、回旋加速器、粒子速度选择器、等离子体发电机、电磁流量计等相联系，可以设计一些生产、生活中对这些知识应用的原型，让学生应用所学知识进行分析，提高学生应用知识解决实际问题的能力。,1.磁场的基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有 的作用。其方向是小磁针的 所受磁场力的方

3、向或小磁针静止时北极的指向。磁感应强度的定义式：B （公式适用条件：通电导线垂直于磁场）。 2.安培力的大小（1）F 。 （2）磁场和电流垂直时：F 。 （3）磁场和电流平行时：F 。 3.安培力的方向 （1）用安培力的方向由 判定。 （2）安培力的方向特点： FB，FI，即F垂直于 决定的平面。,BIL,左手定则,FI/L,学案1 磁场及其对电流的作用,磁场力,北极（N极）,0,B和I,BILsin,考点 1 磁场,几种电流周围的磁场分布,电荷定向移动形成电流，当电子沿y轴正方向运动时，相当于通以沿负y方向的电流，根据安培定则可得，在zOy平面内的y轴上方，磁场方向是垂直于zOy平面指向x轴

4、的负方向。故只有B正确。,例1 如图8-1-1所示，有一束电子正在y轴上向y轴正方 向移动，则在z轴上某点A处的磁场方向应是( ) A.沿x轴的正方向 B.沿x轴的负方向 C.沿z轴的正方向 D.沿z轴的负方向,B,图8-1-1,1.如图8-1-2所示，水平直导线ab通有 向右的电流I，置于导线正下方的小 磁针S极将( ) A.向纸外偏转 B.向纸内偏转 C.在纸面内顺时针转动90 D.不动,A,图8-1-2,由安培定则知，导线ab下方磁场方向垂直纸面向里，故小磁针S极将向纸外偏转。,考点 2 磁场的描述,1.磁感应强度 (1)物理意义：描述磁场的强弱和方向。 (2)大小：BFI/L(通电导线

5、垂直于磁场)。 (3)方向：小磁针静止时N极的指向。 (4)单位：国际单位制中的单位是特斯拉(T)。 2.匀强磁场 (1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同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。,磁感应强度B与电场强度E的比较：,导线M、N产生的磁场在O点的磁感应强度方向都向下，不能为零，A错误；a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，B错误；c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，C正确；c、d两点处的磁感应强度方向相同，都向下，D错误。,例2 2012年高考全国理综卷如图8-1-3，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N

6、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,图8-1-3,C,2. 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 的方向一致 C.在磁场中某点的试探电流元不受

7、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,D,磁感应强度是磁场本身的属性，在磁场中某处的磁感应强度为一恒量，其大小可由BFI/L计算，与试探电流元的F、I、L的情况无关，A错误；磁感应强度的方向规定为小磁针N极受磁场力的方向，与放在该处电流元的受力方向垂直，B错误；当试探电流元的方向与磁场方向平行时，虽电流元受磁场力为零，但磁感应强度却不为零，C错误；磁感线的疏密是根据磁场的强弱画出的。磁感线越密集的地方，磁感应强度越大，磁感线越稀疏的地方，磁感应强度越小，故D正确。,考点 3 安培力,1.安培力的大小 安培力的公式F=BILsin (1)磁场和电流垂直

8、时：FBIL。 (2)磁场和电流平行时：F0。 2.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。 (2)安培力的方向特点：FB，FI，即F垂直于B和I决定的平面。 3.与安培力有关的力学的综合问题 “与安培力有关的通电导体在磁场中的加速或平衡问题”已成为高考的热点，这类问题的求解方法如下： （1）选定研究对象； （2）变三维为二维，画出平面受力分析图，其中安培力的方向切忌跟着感觉走，要用左手定则来判断，注意F安B、F安I。 （3）列平衡方程

9、、牛顿第二定律的方程式进行求解。,思路点拨： 安培力作用下的平衡问题关键要搞清磁感应强度方向、电流方向、安培力方向之间的关系画出侧视图，在同一平面内作好受力分析图。,例3 如图8-1-4所示，在倾角=30的斜面 上，固定一金属框架，宽L=0.25 m，接入电 动势E=12 V、内阻不计的电池。在框架上 放有一根质量m=0.2 kg的金属棒ab，它与框 架的动摩擦因数 = ，整个装置放在磁 感应强度B=0.8 T、 垂直框架向上的匀强磁 场中。当调节滑动变阻器R的阻值在什么范 围内时，可使金属棒静止在框架上？框架与 棒的电阻不计，取g=10 m/s2。,图8-1-4,(1)当变阻器R取值较小时，

10、I较大，安 培力F较大，会使金属棒产生沿框架上滑的趋势， 因此，框架对棒的摩擦力沿框架向下，如图8-1-5甲 所示。金属棒刚好不上滑时满足平衡条件 B(E/R1)L-mgcos-mgsin=0， R1=BEL/mg(sin+cos)=1.6 。 (2)当变阻器R取值较大时，I较小，安培力F较 小，在金属棒重力分力mgsin作用下，使棒有沿框 架下滑的趋势，框架对棒的摩擦力沿框架向上，如 图8-1-5乙所示。 金属棒刚好不下滑时满足平衡条件 B(E/R2)L+mgcos-mgsin=0，得 R2=BEL/mg(sin-cos)= 0.8120.25/0.210(0.5- ) =4.8 所以R的取

11、值范围应为1.6 R4.8 。,方法点拨： 有关安培力的平衡问题往往涉及到三维立体空间问题，处理相关安培力问题时，画出导体棒的横截面受力图，变三维为二维便可变难为易，迅速解题。,图8-1-5,3. 2012年高考天津理综卷如图8-1-6所示，金属棒MN 两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁 场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方 向夹角均为。如果仅改变下列某一个条件，角的相应 变化情况是( ) A.棒中的电流变大，角变大 B.两悬线等长变短，角变小 C.金属棒质量变大，角变大 D.磁感应强度变大，角变小,水平的直线电流在竖直磁场中受到水平的安培力而偏转，与竖直方向形成

12、夹角，此时它受拉力、重力和安培力而达到平衡，根据平衡条件有tan=F安/mg=BIL/mg，所以棒中的电流增大，角度变大；两悬线变短，不影响平衡状态，角度不变；金属棒质量变大，角度变小；磁感应强度变大，角度变大，故A正确。,图8-1-6,A,1.有一小段通电导线，长为1 cm，电流强度5 A，把它置于磁场中，受到的磁场力为0.1 N，则该处的磁感应强度B一定是( ) A.B=2 T B.B2 T C.B2 T D.以上情况均可能,当通电导线与磁场垂直时，磁感应强度最小，Bmin=F/IL=0.1/5110-2 T=2 T，故B2 T，选项C正确。,C,3.如图8-1-7所示，一段导线abcd位

13、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abcbcd135。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( ) A.方向沿纸面向上，大小为( 1)ILB B.方向沿纸面向上，大小为( 1)ILB C.方向沿纸面向下，大小为( 1)ILB D.方向沿纸面向下，大小为( 1)ILB,A,图8-1-7,ab、bc、cd所受安培力的大小 均为FBIL，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角为90，合 力大小F BI

14、L，方向垂直于bc边向上， 且与bc边所受安培力在一条直线上，因此 abcd所受磁场的作用力的合力为F合F F( 1)ILB，方向沿纸面垂直bc向上。,3.如图8-1-8所示，水平桌面上放置一根条形磁铁，磁铁中央正上方用绝缘弹簧悬挂一水平直导线，并与磁铁垂直。当直导线通入如图8-1-8所示方向的电流时，可以判断出( ) A.弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力减小 B.弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力减小 C.弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力增大 D.弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力增大,A,图8-1-8,如图所示，画出直导线附近的条形磁铁的磁感线，由左手定则，直导线受向下的安培力，由力的作用是相互的，条形磁铁受向上的作用力。故A正确。,4.图8-1-9为一电流表的原理示意图。质量为m的匀 质细金属棒MN的中心处通过一绝缘挂钩与一竖直 悬挂的弹簧相连，弹簧劲度系数为k。在矩形区域 abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂 直纸面向外。与MN的右端N连接的一绝缘轻指针 可指示标尺上的读数，MN的长度大于ab。当MN中 没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域 的cd边重合；当MN中有电流通过时，指