高考物理人教第一轮复习课件x3181磁场的描述及磁场对电流的作用

1、第1课时磁场的描述及磁场对电流的作用,知 识 梳 理 知识点一、磁场、磁感应强度 1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。,磁场力,N极,强弱,方向,N极,3匀强磁场 (1)定义：磁感应强度的大小 、方向 的磁场称为匀强磁场。 (2)特点：疏密程度相同、方向相同的平行直线。,处处相等,处处相同,知识点二、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场 的方向 1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。 2几种常见的磁场 (1)常见磁体的磁场,切线,(2)电流的磁场,知识点三、安培力、安培

2、力的方向匀强磁场中的安培力 1安培力的大小 当磁感应强度B的方向与导线方向成角时，F 。这是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况： (1)磁场和电流垂直时：F 。 (2)磁场和电流平行时：F0。,BILsin,BIL,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 的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受 的方向。 (2)安培力的方向特点：FB，FI，即F垂直于 决定的平面。,电流,安培力,B和I,思维深化 判断正误，正确的画“”，错误的画“”。 (1)奥斯特发现了电流可以产生磁场。 (

3、) (2)磁感线是客观存在的，磁感线上各点的切线方向表示该点的磁场方向。 () (3)通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零。 (),(4)磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致。 () 答案(1)(2)(3)(4),题 组 自 测 题组一磁感线与磁感应强度的理解 1(多选)下列说法中正确的是 () A磁感线可以表示磁场的方向和强弱 B磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极 C磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场 D放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的N极一定指向通电螺线管的S极,解析磁感线能够用来表示磁场的强弱和方向，A正

4、确；磁感线是闭合的曲线，不是终止于S极，B错；磁铁和电流均能产生磁场，C正确；小磁针的N极指向应根据磁感线的切线方向进行判断，小磁针的N极在螺线管内部应指向通电螺线管的N极，D错。 答案AC,题组二安培定则、左手定则的理解与应用 2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,3. (多选)如图1所示，在方框中有一能产生磁场的装置，现在在方框右边放一通电直导线(电流方向如箭头方向)，发现通电导线受到向右的作用力，则方框中放置的装置可能是 () 图1,解析由左手

5、定则可知方框内装置产生的磁场在通电导线处的方向应向外，根据安培定则可知，选项C、D满足要求。 答案CD,题组三安培力公式(FBIl)的应用 4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5105 T。如果赤道上有一条沿东西方向的直导线，长40 m，载有20 A的电流，地磁场对这根导线的作用力大小是 () A4108 N B2.5105 N C9104 N D4102 N,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FBIL来计算此安培力的大小，其大小为FBIL51052040 N4102 N。 答案D,5.如图2所示，AC是一个用长为L的

6、导线弯成的、以O为圆心的四分之一圆弧，将其放置在与平面AOC垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中。当在该导线中通以由C到A，大小为I的恒定电流时，该导线受到的安培力的大小和方向是 () 图2,考点一安培定则的应用和磁场的叠加 1安培定则的使用 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。,【例1】三根平行的长直导线，分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点，三导线中电流方向相同，A、B两导线中的电流大小相同，如图3所示，已知导线A在斜边中点O处所产生的磁场的磁感应强度大小为B，导线C在斜边中点O处所产生的磁场的磁感应强度大小为2B，则O处的磁感应强度的大小和方向为 () 图3

7、,求解有关磁感应强度问题的关键 (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。,【变式训练】 1. (多选)(2013海南卷，9)三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I，方向如图4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 () 图4,AB1B2B3 BB1B2B3 Ca和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁

8、场方向垂直于纸面向里 Da处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里,解析由于通过三条导线的电流大小相等，结合右手螺旋定则可判断出三条导线在a、b处产生的合磁感应强度垂直纸面向外，在c处垂直纸面向里，且B1B2B3，故选项A、C正确。 答案AC,考点二安培力的分析与计算 1计算安培力公式FBIL，应用时要注意： (1)B与L垂直； (2)L是有效长度 公式FILB中L指的是“有效长度”。当B与I垂直时，F最大，FILB；当B与I平行时，F0。 弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点线段的长度(如图5所示)；相应的电流沿L由始端流向末端。 图5 2方向：根据左手定则判断。,【例2】(

9、2014新课标全国卷，15)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,【变式训练】 2.如图6所示，长为2l的直导线折成边长相等、夹角为60的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为 () 图6 A0 B0.5BIl CBIl D2BIl,解析导线有效长度为2lsin 30l，所以该V形通电导线受到的安培力大小

10、为BIl，选C。 答案C,考点三安培力作用下导体的平衡问题 【例3】如图7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 () 图7,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,(1)金属棒MN处于平衡状态，所受合力为零。 (2)沿MN方向看，画出MN的受力图 (3)利用平衡条件列出平衡方程：BIlmgtan 。,1求解安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路,2求解关键 (1)电磁问题力学化。 (2)立体图形平面

11、化。,【变式训练】 3(2014南昌市调研考试)水平面上有U形导轨NM、PQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电源，现垂直于导轨搁一根质量为m的金属棒ab，棒与导轨间的动摩擦因数为(滑动摩擦力略小于最大静摩擦力)，通过棒的电流强度为I，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于金属棒ab，与垂直导轨平面的方向夹角为，如图8所示，金属棒处于静止状态，重力加速度为g，则金属棒所受的摩擦力大小为 (),图8 ABILsin BBILcos C(mgBILsin ) D(mgBILcos ),解析金属棒处于静止状态，其合 力为零，对其进行受力分析，如图 所示，在水平方向有BILcos

12、 Ff0， FfBILcos ，选项B正确，选项A、C、D错误。 答案B,考点四安培力作用下导体运动情况的判定 常用方法,【例4】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9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 () 图9,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,解析方法一：电流元法 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，

13、 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对。,方法二：结论法 结论1：两电流相互平行时无转动趋势，电流方向相同时相互吸引，电流方向相反时相互排斥。 结论2：两电流不平行时，将发生转动，有转到两电流相互平行且方向相同的趋势。 通电螺线管上部离导线近，所以只考虑这部分电流与导线的作用，此时螺线管相当于垂直纸面向里的直导线，由结论2可知导线ab受磁场力后(从上向下看)逆时针转动并靠近螺线管，D对。 答案D,【变式训练】 4(多选)如图10所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体