江蘇省高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場(chǎng) 1 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用課件

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1、內(nèi)容要求說(shuō)明命題趨勢(shì)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感線磁通量整體來(lái)說(shuō)，計(jì)算題考查比較常見(jiàn)，選擇題有時(shí)出現(xiàn)，但都是以中難題形式出現(xiàn)，分值比重大，屬于拉開(kāi)分差的情況，必須苦下功夫，認(rèn)真對(duì)待預(yù)計(jì)今后出現(xiàn)在計(jì)算題中的可能性非常大，而且命題背景將會(huì)更加前沿、新穎，注重與科技、生活的應(yīng)用，如質(zhì)譜儀、回旋加速器等另外關(guān)于帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)將會(huì)對(duì)分析、推理、綜合能力提出更高要求，可能對(duì)空間軌跡、函數(shù)表示、數(shù)學(xué)歸納等數(shù)學(xué)工具的使用提出要求通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場(chǎng)的方向安培力計(jì)算限于直導(dǎo)線跟勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行或垂直兩種情況內(nèi)容要求說(shuō)明命題趨勢(shì)洛倫茲力本章涉及的知識(shí)點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：1. 四個(gè)基本概念：磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感

2、線、安培力、洛倫茲力.2. 兩個(gè)基本定則：安培定則和左手定則.3. 兩個(gè)主要內(nèi)容：一是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力，一是帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受的洛倫茲力.4. 幾個(gè)重要儀器分析：速度選擇器、質(zhì)譜儀、磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)、回旋加速器等在一輪復(fù)習(xí)過(guò)程中帶電粒子在磁場(chǎng)或復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)，要通過(guò)一定的強(qiáng)化訓(xùn)練，熟練掌握此類問(wèn)題的基本方法，切實(shí)提高應(yīng)用物理知識(shí)綜合分析問(wèn)題、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)求解物理問(wèn)題的能力另外，對(duì)導(dǎo)體受安培力的分析，要善于把立體圖形改成平面圖形，注意培養(yǎng)空間想象能力帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)計(jì)算限于速度與磁感應(yīng)強(qiáng)度平行或垂直兩種情況質(zhì)譜儀和回旋加速器的工作原理第第1講

3、磁場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用講磁場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 1. 會(huì)用安培定則判斷電流周圍的磁場(chǎng)方向 2. 會(huì)計(jì)算電流在磁場(chǎng)中受到的安培力 3. 會(huì)用左手定則分析解決通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力及平衡類問(wèn)題特殊特殊磁體磁體電流電流正比正比 正比正比 3. 磁場(chǎng)的疊加：B的方向即_，與小磁針N極受到的力的方向相同，磁感應(yīng)強(qiáng)度是_，空間某點(diǎn)的磁場(chǎng)的疊加遵循_ 4. 磁感線的特點(diǎn)： (1) 磁感線上某點(diǎn)的_方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向 (2) 磁感線的疏密定性地表示磁場(chǎng)的_，在磁感線較密的地方磁場(chǎng)較_，在磁感線較疏的地方磁場(chǎng)較_磁場(chǎng)方向磁場(chǎng)方向矢量矢量平行四邊形定則平行四邊形定則切線切線強(qiáng)弱強(qiáng)弱強(qiáng)強(qiáng)弱弱 (3) 磁

4、感線是_曲線，沒(méi)有起點(diǎn)和終點(diǎn)在磁體外部，從N極指向S極；在磁體內(nèi)部，從S極指向N極 (4) 同一磁場(chǎng)的磁感線不_、不_、不相切 (5) 磁感線是假想的曲線，客觀上不存在閉合閉合中斷中斷相交相交 5. 安培定則：又稱右手螺旋定則，對(duì)于通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使用時(shí)大拇指所指方向與_一致，彎曲的四指方向就是_的方向；對(duì)通電圓環(huán)或通電螺線管，彎曲的四指與_的方向一致，大拇指的指向就是軸線上磁感線的方向或螺線管內(nèi)部的磁感線方向 6. 左手定則：伸開(kāi)左手，讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向_，這時(shí)大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受_ 7. 安培力公式：F_，其中為_(kāi)方向與_方向之間的夾角電流的方向電流

5、的方向磁感線環(huán)繞磁感線環(huán)繞環(huán)形電流環(huán)形電流 電流的方向電流的方向安培力的方向安培力的方向 ILBsin 磁場(chǎng)磁場(chǎng)電流電流 對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的理解及磁場(chǎng)和電場(chǎng)的對(duì)比的理解及磁場(chǎng)和電場(chǎng)的對(duì)比 4. 磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場(chǎng)強(qiáng)度E的比較 電場(chǎng)強(qiáng)度E是描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量，磁感應(yīng)強(qiáng)度B是描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量這兩個(gè)物理量比較如下表所示：磁感應(yīng)強(qiáng)度B電場(chǎng)強(qiáng)度E方向磁感線切線方向，小磁針N極的受力方向電場(chǎng)線切線方向，放入該點(diǎn)的正電荷受力方向大小決定因素由磁場(chǎng)決定，與檢驗(yàn)電流無(wú)關(guān)由電場(chǎng)決定，與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)場(chǎng)的疊加合磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的矢量和合場(chǎng)強(qiáng)等于各個(gè)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E的矢量和單位1 T1 N/

6、(Am)1 V/m1 N/C 5. 磁感線與電場(chǎng)線的比較磁感線電場(chǎng)線相似點(diǎn)引入目的都是為了形象地描述場(chǎng)而引入的假想曲線，實(shí)際不存在疏密意義都能定性描述場(chǎng)的強(qiáng)弱切線方向都表示該點(diǎn)場(chǎng)的方向是否相交都不相交不同點(diǎn)閉合曲線，外部由NS，內(nèi)部由SN起始于正電荷(或無(wú)限遠(yuǎn))，終止于無(wú)限遠(yuǎn)(或負(fù)電荷) 6. 磁場(chǎng)的疊加 磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，計(jì)算時(shí)與力的計(jì)算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進(jìn)行合成與分解C 【解析】 根據(jù)安培定則判斷磁場(chǎng)方向，再結(jié)合矢量的合成知識(shí)求解，兩直線電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向均垂直于MN向下，O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，故A錯(cuò)誤；a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，故B錯(cuò)誤；根據(jù)

7、對(duì)稱性，c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，故C正確；a、c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同，故D錯(cuò)誤 典題演示2(2015連云港、宿遷、徐州三模)如圖甲所示，一個(gè)條形磁鐵P固定在水平桌面上，以P的右端點(diǎn)為原點(diǎn)，中軸線為x軸建立一維坐標(biāo)系一個(gè)靈敏的小磁針Q放置在x軸上不同位置，設(shè)Q與x軸之間的夾角為.實(shí)驗(yàn)測(cè)得sin 與x之間的關(guān)系如圖乙所示已知該處地磁場(chǎng)方向水平，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.下列說(shuō)法中正確的是() A. P的右端為S極 B. P的中軸線與地磁場(chǎng)方向平行 C. P在x0處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0 D. x0處合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 2B0C 1. 安培定則的應(yīng)用 在運(yùn)用安培定則判定

8、直線電流和環(huán)形電流的磁場(chǎng)時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”. 2. 磁場(chǎng)的方向：磁感線的切線方向，小磁針N極的受力方向安培定則的應(yīng)用及磁場(chǎng)方向的確定安培定則的應(yīng)用及磁場(chǎng)方向的確定原因(電流方向)結(jié)果(磁場(chǎng)繞向)直線電流的磁場(chǎng)大拇指四指環(huán)形電流的磁場(chǎng)四指大拇指A A B C D 【解析】 兩根導(dǎo)線在坐標(biāo)原點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向都垂直紙面向里對(duì)A，三根導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)方向向里，一根向外，合成后也是兩根向里，故A正確；對(duì)B同理，四根導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)方向均向里，故B錯(cuò)誤；三根導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)方向向外，一根向里，合成后是兩根向外，故C錯(cuò)誤；兩根導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)方向向外，兩根向里，合成后磁場(chǎng)為零，故D錯(cuò)誤 1. 安培力大小 (1

9、) 當(dāng)IB時(shí)，F(xiàn)BIL. (2) 當(dāng)IB時(shí)，F(xiàn)0. 注意：(1) 當(dāng)導(dǎo)線彎曲時(shí)，L是導(dǎo)線兩端的有效直線長(zhǎng)度 (2) 對(duì)于任意形狀的閉合線圈，其有效長(zhǎng)度均為零，所以通電后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受到的安培力的矢量和為零安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判定安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判定 2. 安培力方向：用左手定則判斷，注意安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B與I決定的平面 3. 判定安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的常用方法電流元法分割為電流元，用左手定則確定安培力方向整段導(dǎo)體所受合力方向運(yùn)動(dòng)方向特殊位置法在特殊位置安培力方向運(yùn)動(dòng)方向等效法環(huán)形電流小磁針條形磁鐵通電螺線管多個(gè)環(huán)形電流結(jié)論法同向電流互相吸引，異向電流互

10、相排斥兩不平行的直線電流相互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢(shì)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的問(wèn)題，可先分析電流在磁體磁場(chǎng)中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場(chǎng)的作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向 典題演示4如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過(guò)線圈的圓心且垂直線圈平面當(dāng)線圈內(nèi)通以圖中方向的電流后，線圈的運(yùn)動(dòng)情況是() A. 線圈向左運(yùn)動(dòng) B. 線圈向右運(yùn)動(dòng) C. 從上往下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D. 從上往下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)A 【解析】 解法一：電流元法 首先將圓形線圈分成很多小段，每小段可看做一直線電流，取其中上、下兩小

11、段分析，其截面圖和受安培力情況如圖甲所示根據(jù)對(duì)稱性可知，線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運(yùn)動(dòng)，A正確甲甲 解法二：等效法 將環(huán)形電流等效成一條形磁鐵，如圖乙所示，據(jù)異名磁極相吸引知，線圈將向左運(yùn)動(dòng)同時(shí)，也可將左側(cè)條形磁鐵等效成一環(huán)形電流，根據(jù)結(jié)論“同向電流相互吸引，異向電流相互排斥”，也可得到答案A.乙乙 1. 解決有關(guān)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的平衡問(wèn)題，關(guān)鍵是受力分析，只不過(guò)比純力學(xué)中的平衡問(wèn)題要多考慮一個(gè)安培力 2. 畫好輔助圖(如斜面)，標(biāo)明輔助方向(如B的方向、I的方向等)是畫好受力分析圖的關(guān)鍵 3. 由于安培力F、電流I、磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向之間涉及三維空間，所以在受力分析時(shí)要善于把立

12、體圖轉(zhuǎn)化成平面圖安培力作用下通電導(dǎo)體的平衡問(wèn)題安培力作用下通電導(dǎo)體的平衡問(wèn)題 典題演示5(多選)(2014泰州中學(xué))如圖所示，質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O，并處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x正方向的電流I，且導(dǎo)線保持靜止時(shí)，懸線與豎直方向夾角為.則磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和大小可能為()BC (1) 通過(guò)導(dǎo)體棒的電流 【答案】1.5 A (2) 導(dǎo)體棒受到的安培力大小 【答案】 0.30 N (3) 導(dǎo)體棒受到的摩擦力 【答案】0.06 N，沿導(dǎo)軌平面向下 1. 如圖所示，有一束電子沿y軸正方向移動(dòng)，則在z軸上某點(diǎn)P的磁場(chǎng)方向是() A沿x軸正方向 B沿x軸負(fù)方向 C沿z軸正方向 D

13、沿z軸負(fù)方向 【解析】 運(yùn)動(dòng)電荷可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，本質(zhì)上與電流產(chǎn)生磁場(chǎng)相同，因?yàn)殡姾啥ㄏ蛞苿?dòng)形成電流，而電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)由于電子帶負(fù)電，所以等效電流的方向沿y軸負(fù)方向，即可判定P點(diǎn)的磁場(chǎng)方向沿x軸負(fù)方向B A 3. (2015江蘇卷)如圖所示，用天平測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長(zhǎng)MN相等，將它們分別掛在天平的右臂下方，線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)，若磁場(chǎng)發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是()A 【解析】 假設(shè)載流線圈的電流方向是順時(shí)針?lè)较?，根?jù)左手定則得出載流線圈各邊所受安培力的方向，如圖所示，C、D選項(xiàng)中各邊所受安培力的方向類似于B圖，根據(jù)力圖結(jié)

14、合力的合成可以發(fā)現(xiàn)A圖中載流線圈各邊所受安培力的合力最大，所以若磁場(chǎng)發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是A圖天平故選A. 4. (2016常熟中學(xué))在同一平面內(nèi)有四根彼此絕緣的通電直導(dǎo)線，如圖所示，四根導(dǎo)線中的電流大小關(guān)系為I1I2I3I4，切斷哪一導(dǎo)線中的電流能使O點(diǎn)(O點(diǎn)為四根導(dǎo)線所圍矩形的中心)的磁感應(yīng)強(qiáng)度減為最弱() A. 切斷I1 B. 切斷I2 C. 切斷I3 D. 切斷I4D 【解析】 由于I1I2，由安培定則可知這兩根導(dǎo)線在O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，I3和I4兩根導(dǎo)線在O處產(chǎn)生垂直紙面向里的磁場(chǎng)，由于I3I4，即I4在O處產(chǎn)生的磁場(chǎng)大，所以切斷I4能使O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度減為最弱，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤 5. (2014啟東中學(xué))如圖所示，通電直導(dǎo)線ab位于兩平行導(dǎo)線橫截面MN的連線的中垂線上當(dāng)平行導(dǎo)線通以同向等值電流時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是() A. ab順時(shí)針旋轉(zhuǎn) B. a端向外，b端向里旋轉(zhuǎn) C. ab逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) D. a端向里，b端向外旋轉(zhuǎn)B 【解析】 導(dǎo)線M和N的磁感線都是同心圓，因此對(duì)ab上半段，M導(dǎo)線的磁感線指向右下，可以用左手定則判斷a端受向外的力，N導(dǎo)線的磁感線指向右上，也使a端受向外的力，所以a端向外旋轉(zhuǎn)；同理也可以分析出b端受向里的力從而使得a端轉(zhuǎn)向紙外，b端轉(zhuǎn)向紙里，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤C