（浙江選考）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第19講 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用課件.ppt

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1、第19講磁場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用,一 磁場(chǎng)及其描述,二 安培力,教材研讀,突破一 安培定則的應(yīng)用和磁場(chǎng)的疊加,突破二 判斷安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng),突破三 安培力作用下的平衡與加速問(wèn)題,重難突破,一、磁場(chǎng)及其描述,教材研讀,1.磁場(chǎng) (1)磁場(chǎng)是磁極、電流周?chē)嬖诘囊环N特殊物質(zhì)。 (2)磁場(chǎng)的方向:小磁針靜止時(shí)N極所指的方向。 (3)基本特征:對(duì)放入其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷都有力的作用。,2.磁感應(yīng)強(qiáng)度 (1)定義:在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線(xiàn),所受的安培力F跟電流I和導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度L的乘積IL的比值叫磁感應(yīng)強(qiáng)度。 (2)定義式:B=。(通電導(dǎo)線(xiàn)垂直于磁場(chǎng)) (3)方向:小磁針靜止時(shí)N極的指向

2、。,3.磁感線(xiàn) (1)定義:在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些曲線(xiàn),使曲線(xiàn)上任意點(diǎn)的切線(xiàn)方向都跟該點(diǎn)磁場(chǎng)方向一致,這樣的曲線(xiàn)即磁感線(xiàn)。 (2)特點(diǎn):磁感線(xiàn)是假想的曲線(xiàn);在磁體外部由N極到S 極,內(nèi)部由S極到N極,磁感線(xiàn)的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱;磁感線(xiàn)不能相交,也不能相切。 (3)幾種常見(jiàn)磁場(chǎng)的磁感線(xiàn) a.常見(jiàn)磁體的磁場(chǎng),b.電流的磁場(chǎng),二、安培力,1.定義:人們把通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受的力稱(chēng)為安培力。,2.安培力大小的計(jì)算 (1)當(dāng)B與I(L)垂直時(shí)F=BIL,若B與I(L)夾角為,則F=BIL sin 。 (2)公式的適用條件:一般只適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)。 3.安培力的方向判定 用左手定則判定:伸開(kāi)左手,使拇指與其余四個(gè)手

3、指垂直,并且都與手掌,在同一個(gè)平面內(nèi);讓磁感線(xiàn)從掌心進(jìn)入,并使四指指向電流的方向,這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。,1.判斷下列說(shuō)法的正誤: (1)小磁針N極所指的方向就是該處磁場(chǎng)的方向。() (2)磁感線(xiàn)越密表示磁場(chǎng)越強(qiáng)。() (3)將通電導(dǎo)線(xiàn)放入磁場(chǎng)中,若不受安培力,說(shuō)明該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。() (4)磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,跟放在該點(diǎn)的試探電流元所受磁場(chǎng)力的方向一致。() (5)安培力一定不做功。(),2.關(guān)于電場(chǎng)和磁場(chǎng),下列說(shuō)法正確的是(D) A.雖然電場(chǎng)不是客觀(guān)存在的,但是可以用試探電荷去探測(cè)它的存在和強(qiáng)弱 B.電場(chǎng)線(xiàn)和磁感線(xiàn)是可以形象描述電場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的

4、客觀(guān)存在的曲線(xiàn) C.磁感線(xiàn)和電場(chǎng)線(xiàn)一樣都是閉合的曲線(xiàn) D.磁體之間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的,磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣,都是客觀(guān)存在的物質(zhì),3.如圖所示,豎直放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)通有恒定電流,側(cè)旁小磁針N極的最終指向應(yīng)為(D) A.平行紙面向右B.平行紙面向左 C.垂直紙面向里D.垂直紙面向外,4.如圖所示,一導(dǎo)體棒ab靜止在U形鐵芯的兩臂之間。開(kāi)關(guān)閉合后導(dǎo)體棒受到的安培力方向(D) A.向上B.向下C.向左D.向右,突破一安培定則的應(yīng)用和磁場(chǎng)的疊加,重難突破,1.安培定則的應(yīng)用,2.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。,解析設(shè)A、B處的電流

5、在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1,方向如圖所示,有2B1=B0,即B1=,由rAC=2rAO及B=可知,A、B處的電流在C點(diǎn)產(chǎn)生 的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2==,方向如圖所示,由平行四邊形定則及頂 角C為120可知合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為,C正確。,1-1如圖所示,a、b兩根垂直紙面的直導(dǎo)線(xiàn)通有等值的電流,兩導(dǎo)線(xiàn)旁有一點(diǎn)P,P點(diǎn)到a、b的距離相等,關(guān)于P點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,以下判斷正確的是(A) A.若a中電流方向向紙外,b中電流方向向紙里, 則P點(diǎn)的磁場(chǎng)方向向右 B.若a中電流方向向紙外,b中電流方向向紙里,則P點(diǎn)的磁場(chǎng)方向向左 C.若a中電流方向向紙里,b中電流方向向紙外,則P點(diǎn)的磁場(chǎng)方向向右 D.若a中

6、電流方向向紙外,b中電流方向向紙外,則P點(diǎn)的磁場(chǎng)方向向左,解析若a中電流方向向紙外,b中電流方向向紙里,根據(jù)安培定則判斷可知:a在P處產(chǎn)生的磁場(chǎng)Ba方向垂直于a、P連線(xiàn)斜向上,b在P處產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bb方向垂直于b、P連線(xiàn)斜向下,根據(jù)平行四邊形定則進(jìn)行合成,如圖所示,P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向右,故A正確,B錯(cuò)誤。若a中電流方向向紙里,b中電流方向向紙外,則可得P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向左,故C錯(cuò)誤。若a、b中電流方向均向紙外,同理可知, P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向上,故D錯(cuò)誤。,突破二判定安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng),1.判定導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的基本思路 判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),首先必須

7、弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁場(chǎng)磁感線(xiàn)分布情況,然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況,進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向。,2.五種常用判定方法,,典例2(2018浙江11月選考,7,3分)電流天平是一種測(cè)量磁場(chǎng)力的裝置,如圖所示。兩相距很近的通電平行線(xiàn)圈和,線(xiàn)圈固定,線(xiàn)圈置于天平托盤(pán)上。當(dāng)兩線(xiàn)圈均無(wú)電流通過(guò)時(shí),天平示數(shù)恰好為零。下列說(shuō)法正確的是(A) A.當(dāng)天平示數(shù)為負(fù)時(shí),兩線(xiàn)圈電流方向相同 B.當(dāng)天平示數(shù)為正時(shí),兩線(xiàn)圈電流方向相同 C.線(xiàn)圈對(duì)線(xiàn)圈的作用力大于線(xiàn)圈對(duì)線(xiàn)圈的作用力 D.線(xiàn)圈對(duì)線(xiàn)圈的作用力與托盤(pán)對(duì)線(xiàn)圈的作用力是一對(duì)相互作用力,解析裝置的構(gòu)造模型為兩個(gè)線(xiàn)圈和一個(gè)杠桿,當(dāng)線(xiàn)圈中通有同向

8、電流時(shí)互相吸引,通有異向電流時(shí)互相排斥,當(dāng)天平示數(shù)為負(fù)數(shù)時(shí)表示互相吸引,所以為同向電流,A正確,B錯(cuò)誤。根據(jù)作用力與反作用力可知線(xiàn)圈對(duì)線(xiàn)圈的作用力等于線(xiàn)圈對(duì)線(xiàn)圈的作用力C錯(cuò)誤。線(xiàn)圈還受重力的作用,故D錯(cuò)誤。,2-1(2017浙江4月選考,9,3分)如圖所示,兩平行直導(dǎo)線(xiàn)cd和ef豎直放置,通以方向相反、大小相等的電流,a、b兩點(diǎn)位于兩導(dǎo)線(xiàn)所在的平面內(nèi)。則(D) A.b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 B.ef導(dǎo)線(xiàn)在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 C.cd導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力方向向右 D.同時(shí)改變兩導(dǎo)線(xiàn)的電流方向,cd導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力方向不變,解析根據(jù)安培定則可知,b點(diǎn)的磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤;c

9、d中電流在a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,ef中電流在a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)左手定則可判斷,電流方向相反的兩根導(dǎo)線(xiàn)互相排斥,所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤;不管電流方向如何,只要電流方向相反,就互相排斥,選項(xiàng)D正確。,突破三安培力作用下的平衡與加速問(wèn)題,1.安培力的大小 計(jì)算安培力常用公式F=BIL,應(yīng)用時(shí)要滿(mǎn)足: (1)B與L垂直。 (2)L是有效長(zhǎng)度,即垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的長(zhǎng)度。如圖所示通電導(dǎo)線(xiàn),在判斷和計(jì)算安培力的方向和大小時(shí)均可等效為計(jì)算和判斷ac直導(dǎo)線(xiàn)的安培力的大小和方向。,,2.安培力作用下的平衡問(wèn)題 (1)解決安培力相關(guān)問(wèn)題的“關(guān)鍵步驟” 通電導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中的平衡問(wèn)

10、題是一種常見(jiàn)的力學(xué)綜合模型,該模型一般由傾斜導(dǎo)軌、導(dǎo)體棒、電源和電阻等組成。這類(lèi)題目的難點(diǎn)是題圖具有立體性,各力的方向不易確定。因此解題時(shí)一定要先把立體圖轉(zhuǎn)化成平面圖,通過(guò)受力分析建立各力的平衡關(guān)系,如圖所示。,,(2)求解安培力作用下導(dǎo)體棒平衡問(wèn)題的基本思路,解析當(dāng)電流改為反方向且大小不變時(shí),右盤(pán)中需加砝碼才能平衡,說(shuō)明此時(shí)安培力方向向上。由左手定則判斷可知磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。圖示平衡時(shí)滿(mǎn)足m1g=m2g+F,電流改為反方向時(shí)滿(mǎn)足m1g=(m2+m)g-F,而F=NILB,由此可得B=。故選項(xiàng)B正確。,3-1(多選)如圖,AB、CD是兩根長(zhǎng)度均為L(zhǎng)=4.0 m,質(zhì)量分別為m1=0.6 kg

11、和m2=0.2 kg的金屬棒,兩根等長(zhǎng)的細(xì)金屬桿將兩節(jié)干電池與兩個(gè)金屬棒串聯(lián)成閉合回路,整個(gè)回路用絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛在天花板上,保證金屬棒水平。整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0 T,電路中的電流I=0.5 A,待系統(tǒng)穩(wěn)定之后(金屬棒、細(xì)金屬桿在力的作用下不會(huì)發(fā)生變形,取g=10 m/s2),則(AC) A.絕緣細(xì)線(xiàn)與豎直方向的夾角為0 B.絕緣細(xì)線(xiàn)與豎直方向的夾角為45 C.細(xì)金屬桿與豎直方向的夾角為45 D.細(xì)金屬桿與豎直方向的夾角為90,解析以整體為研究對(duì)象,共受到四個(gè)力的作用,水平方向上,兩金屬棒受到力的大小均為F=BIL、方向相反的安倍力,這兩個(gè)力互相平衡,豎直方向上,

12、絕緣細(xì)線(xiàn)的拉力與總重力平衡,因?yàn)橹亓Φ姆较蜇Q直向下,所以,絕緣細(xì)線(xiàn)的拉力一定是豎直向上,也就是說(shuō),絕緣細(xì)線(xiàn)與豎直方向的夾角為0,故選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;以cd棒為研究對(duì)象,cd棒受三個(gè)力而平衡, 受力情況如圖所示: 安培力F=BIL=10.54 N=2 N,cd棒的重力m2g=0.2 10 N=2 N,由平衡條件得F=m2g tan ,解得=45,即細(xì) 金屬桿與豎直方向的夾角為45,故選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。,典例4如圖所示,PQ和MN為水平平行放置的金屬導(dǎo)軌,相距1 m,導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上,棒的質(zhì)量為m=0.2 kg,棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)滑輪與物體相連,物體的質(zhì)量M=0.3 kg,棒與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.5,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2 T,方向豎直向下,為了使物體以加速度a=3 m/s2加速上升,應(yīng)在棒中通入多大的電流?方向如何?(g=10 m/s2),