高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 第1單元 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用課件.ppt

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,必考部分,第八章 磁場(chǎng),,第1單元 磁場(chǎng)的描述 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用,網(wǎng)控基礎(chǔ)點(diǎn) 提煉命題源,一、磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度 1．磁場(chǎng) (1)基本特性：磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和________有________的作用． (2)方向：小磁針的N極所受磁場(chǎng)力的方向，或自由小磁針靜止時(shí)________的指向． (3)磁體與磁體之間、磁體與電流之間、電流與電流之間的相互作用是通過(guò)________發(fā)生的． (1)運(yùn)動(dòng)電荷 力 (2)N極 (3)磁場(chǎng),讀讀教材,2．(1)強(qiáng)弱 方向 (3)靜止 N極 3.(1)相等 相同,二、磁感線、電流的磁場(chǎng) 1．磁感線 (1)磁感線：在磁場(chǎng)中畫出一些有方向的曲線，使曲線上各點(diǎn)的________跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致． (2)磁感線的________表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線切線的方向表示該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向． (1)切線方向 (2)疏密,2．常見磁體的磁場(chǎng)分布規(guī)律 (1)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(chǎng),,(2)地磁場(chǎng) ①地磁場(chǎng)的N極在地理南極附近，S極在地理北極附近，磁感線分布如圖所示． ②地磁場(chǎng)B的水平分量(Bx)總是從地球南極指向北極；而豎直分量(By)則南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下． ③在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點(diǎn)，磁場(chǎng)強(qiáng)弱相同，且方向水平向北．,,3．電流的磁場(chǎng) 越弱 S N 越弱,三、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用——安培力 1．安培力的方向 (1)左手定則：伸開左手，讓拇指與其余四個(gè)手指________，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向________的方向，這時(shí)________所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向． (2)安培力的方向特點(diǎn)：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于______________決定的平面． (3)兩平行的通電直導(dǎo)線間的安培力：同向電流互相________，異向電流互相________． (1)垂直 電流 拇指 (2)電流和磁場(chǎng) (3)吸引 排斥,2．安培力的大小 當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線電流方向成θ角時(shí)，F(xiàn)＝________，這是一般情況下的安培力的表達(dá)式，以下是兩種特殊情況： (1)當(dāng)磁場(chǎng)與電流________時(shí)，安培力最大，F(xiàn)max＝________. (2)當(dāng)磁場(chǎng)與電流________時(shí)，安培力等于零． ILBsin θ 垂直 ILB 平行,練練基礎(chǔ),┃題組一┃ 磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度,解析：磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場(chǎng)本身的性質(zhì)，與放入磁場(chǎng)中的導(dǎo)體的電流或受力大小F無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量，其方向與F總是垂直的，電流方向與F也總是垂直的，B、C錯(cuò)誤；在確定的磁場(chǎng)中，某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是確定的，由磁場(chǎng)本身決定，與其他外來(lái)的一切因素?zé)o關(guān)，D正確．,2．有a、b、c、d四個(gè)小磁針，分別放置在通電螺線管的附近和內(nèi)部，如圖所示．其中小磁針的指向正確的是( ) A．a(chǎn) B．b C．c D．d,,3．(多選)在xOy平面中有一通電直導(dǎo)線與Ox、Oy軸相交，導(dǎo)線中電流方向如圖所示．該區(qū)域有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，通電直導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向與Oz軸的正方向相同．該磁場(chǎng)的方向可能是( ) A．沿z軸正方向 B．沿y軸負(fù)方向 C．沿x軸負(fù)方向 D．沿z軸負(fù)方向,┃題組二┃ 安培力的大小和方向,,解析：由左手定則可判斷磁場(chǎng)方向與xOy平面平行，可能沿y軸負(fù)方向，也可能沿x軸負(fù)方向，選項(xiàng)B、C正確．,4．(2015渭南質(zhì)檢)如圖所示，長(zhǎng)方形線框abcd通有電流I，放在直線電流I′附近，以下關(guān)于線框四個(gè)邊所受安培力的說(shuō)法正確的是( ) A．線框只有兩個(gè)邊受力，合力向左 B．線框只有兩個(gè)邊受力，合力向右 C．線框四個(gè)邊都受力，合力向左 D．線框四個(gè)邊都受力，合力向右,解析：直線電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，通電線框處在磁場(chǎng)中，四條邊都受安培力，其中ab和cd邊所受安培力等大反向，合力為零；ad和bc邊所受安培力方向相反，F(xiàn)adFbc，所以C正確．,,5．關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受的安培力，下列說(shuō)法正確的是( ) A．安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線 B．安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)的方向 C．安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向的夾角無(wú)關(guān) D．將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉?lái)的一半,,1．磁場(chǎng)是客觀存在的特殊物質(zhì)，磁感線是形象描述磁場(chǎng)而假想的曲線． 2．磁場(chǎng)方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向、磁感線的切線方向是相同的，都是小磁針N極的受力方向． 3．磁感線是閉合曲線，任意兩條磁感線不相交、不相切、不中斷． 4．電流在磁場(chǎng)中不一定受安培力，而電荷在電場(chǎng)中一定受電場(chǎng)力．,小思考 微總結(jié),研細(xì)核心點(diǎn) 練透經(jīng)典題,1．安培定則的“因”和“果” 2．磁場(chǎng)的疊加 磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，多個(gè)通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加時(shí)，合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各場(chǎng)源單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和．,考點(diǎn)一 安培定則的應(yīng)用及磁場(chǎng)疊加,[試題調(diào)研],,[解題探究] 1．直線電流的磁場(chǎng)在空間某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度與哪些因素有關(guān)？ 提示：與電流的大小以及該點(diǎn)到電流的距離有關(guān)．在電流相同的情況下，只與距離有關(guān)． 2．分析a點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向． 提示：靠近a點(diǎn)的兩個(gè)電流在a點(diǎn)的磁感強(qiáng)度大小相等，方向相反，相互抵消，相當(dāng)于只有遠(yuǎn)離a點(diǎn)的電流產(chǎn)生磁場(chǎng)． [解析] 由于通過(guò)三條導(dǎo)線的電流大小相等，結(jié)合右手定則可判斷出三條導(dǎo)線在a、b處產(chǎn)生的合磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直紙面向外，在c處垂直紙面向里，且B1＝B2B3，故選項(xiàng)A、C正確． [答案] AC,本題考查磁場(chǎng)的疊加和安培定則的應(yīng)用，解決此類問(wèn)題應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1)根據(jù)安培定則確定通電導(dǎo)線周圍磁感線的方向． (2)磁場(chǎng)中每一點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁感線的切線方向． (3)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，疊加時(shí)遵循矢量合成法則．,名師歸納點(diǎn)題破疑,1－1.(2015石家莊一模)在實(shí)驗(yàn)精度要求不高的情況下，可利用羅盤來(lái)測(cè)量電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，具體做法是：在一根南北方向放置的直導(dǎo)線的正下方10 cm處放一個(gè)羅盤．導(dǎo)線沒(méi)有通電時(shí)，羅盤的指針(小磁針的N極)指向北方；當(dāng)給導(dǎo)線通入電流時(shí)，發(fā)現(xiàn)羅盤的指針偏轉(zhuǎn)一定角度，根據(jù)偏轉(zhuǎn)角度即可測(cè)定電流磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度．現(xiàn)已測(cè)出此地的地磁場(chǎng)水平分量B＝5.010－5 T，通電后羅盤指針停在北偏東60的位置，如圖所示．由此測(cè)出該通電直導(dǎo)線在其正下方10 cm 處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為( ),[類題練熟],A．5.010－5 T B．1.010－4 T C．8.6610－5 T D．7.0710－5 T,,,1－2.如圖所示，兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線過(guò)紙面上的M、N兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流．a(chǎn)、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點(diǎn)，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點(diǎn)的距離均相等．關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是( ) A．O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反 C．c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同 D．a(chǎn)、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同,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．根據(jù)安培定則判斷：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選項(xiàng)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選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)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選項(xiàng)正確；a、c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤．,1．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)，首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁場(chǎng)磁感線分布情況，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．,考點(diǎn)二 安培力作用下通電導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向的判定,2．常用方法,[調(diào)研2] 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，且垂直于線圈平面，當(dāng)線圈中通入如圖所示方向的電流后，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) [解析] 方法一：電流元法．把圓形線圈分成很多小段，每一小段可以看做一段直線電流，取其中的上下兩小段分析，其截面圖和所受安培力的情況如圖甲所示，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)，選項(xiàng)A正確．,[試題調(diào)研],,方法二：等效法．將環(huán)形電流等效為磁鐵．根據(jù)安培定則，通電線圈相當(dāng)于左側(cè)為S極、右側(cè)為N極的磁鐵，如圖乙所示．根據(jù)異名磁極相互吸引，條形磁鐵與等效磁鐵之間是吸引力，即通電線圈受條形磁鐵的作用力向左，故線圈向左運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確． [答案] A,,分析通電導(dǎo)線在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，首先要明確通電導(dǎo)線所在處的磁場(chǎng)方向，然后用左手定則確定通電導(dǎo)線所受安培力的方向．切記安培力垂直于通電導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向決定的平面，注重各種判斷法的靈活運(yùn)用．,名師歸納點(diǎn)題破疑,2－1.如圖所示，把一通電導(dǎo)線放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以自由移動(dòng)．當(dāng)導(dǎo)線通過(guò)電流I時(shí)，如果只考慮安培力的作用，則從上往下看，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是( ) A．順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降 B．順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升 C．逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降 D．逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升,[類題練熟],解析：第一步：電流元法 把直線電流等效為OA、OB兩段電流元，蹄形磁鐵磁感線分布以及兩段電流元所受安培力方向相反，如圖甲所示．可見從上往下看時(shí)，導(dǎo)線將逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)． 第二步：特殊位置法 取導(dǎo)線逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90的特殊位置來(lái)分析，如圖b所示．根據(jù)左手定則可判斷安培力方向向下，故導(dǎo)線在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)．,,2－2.直導(dǎo)線ab與線圈所在的平面垂直且隔有一小段距離，其中直導(dǎo)線固定，線圈可自由運(yùn)動(dòng)，當(dāng)通過(guò)如圖所示的電流方向時(shí)(同時(shí)通電)，從左向右看，線圈將( ) A．不動(dòng) B．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向右平移 C．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向左平移 D．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向右平移,,解析：根據(jù)安培定則知，直線電流在左側(cè)點(diǎn)的磁場(chǎng)方向豎直向下，與等高點(diǎn)電流方向平行，所以左側(cè)的等高點(diǎn)不受安培力，同理，右側(cè)的等高點(diǎn)也不受安培力．取線圈上下位置一微元研究，上邊微元電流方向向上，直線電流在此處位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向?yàn)樽笊戏?，根?jù)左手定則，上邊微元受到的安培力垂直紙面向外；下邊微元電流方向也向上，直線電流在此處位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向?yàn)橛疑戏?，根?jù)左手定則，下邊微元所受安培力垂直紙面向里，所以圓形線圈將以等高線的直徑為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中右側(cè)的電流受到的安培力方向向左，所以線圈會(huì)同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)．,安培力作用下的平衡問(wèn)題解題的基本思路和力學(xué)問(wèn)題一樣，先取研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，然后根據(jù)題中平衡條件列式求解．具體求解應(yīng)注意： 1．安培力的大小 (1)當(dāng)通電導(dǎo)體和磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，F(xiàn)＝ILB． (2)當(dāng)通電導(dǎo)體和磁場(chǎng)方向平行時(shí)，F(xiàn)＝0. (3)當(dāng)通電導(dǎo)體和磁場(chǎng)方向的夾角為θ時(shí)，F(xiàn)＝ILBsin θ. 2．安培力的方向 (1)安培力的方向由左手定則確定． (2)F⊥B，同時(shí)F⊥I，即F垂直于B和I決定的平面，但I(xiàn)和B不一定垂直．,考點(diǎn)三 安培力作用下的平衡問(wèn)題,[試題調(diào)研],磁感應(yīng)強(qiáng)度B是描述磁場(chǎng)性質(zhì)的重要物理量，測(cè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度也有許多常用的方法，如電流天平法、利用霍爾效應(yīng)測(cè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度(見本章熱點(diǎn)專題)這都要根據(jù)磁場(chǎng)的性質(zhì)(或效應(yīng))去測(cè)量．,名師歸納點(diǎn)題破疑,3－1.在水平面上放一條形磁鐵，用輕質(zhì)彈簧將磁鐵和固定擋板連接起來(lái)，彈簧處于自然長(zhǎng)度．現(xiàn)在磁鐵左上方位置固定一導(dǎo)體棒，如圖所示，當(dāng)導(dǎo)體棒中通以垂直紙面向里的電流I時(shí)，磁鐵恰能靜止在原來(lái)位置；現(xiàn)將通過(guò)導(dǎo)體棒的電流緩慢增大為2I，則以下說(shuō)法正確的是( ) A．磁鐵向左移動(dòng)，穩(wěn)定后導(dǎo)體棒處在磁鐵正中位置的上方 B．磁鐵向左移動(dòng)，穩(wěn)定后導(dǎo)體棒仍在磁鐵靠左端位置的上方 C．磁鐵向右移動(dòng)，穩(wěn)定后導(dǎo)體棒仍處在磁鐵靠左端位置的上方 D．磁鐵仍靜止不動(dòng),[類題練熟],,解析：當(dāng)導(dǎo)體棒中通以垂直紙面向里的電流I時(shí)，導(dǎo)體棒受到的安培力和磁鐵的受力如圖所示，此時(shí)地面靜摩擦力最大．若將通過(guò)導(dǎo)體棒的電流增大為2I，安培力將增大，地面支持力FN＝mg－FAsin θ減小，最大靜摩擦力減小，同時(shí)安培力水平向左的分量FAx＝FAcos θ增大，因此合力向左，磁鐵向左移動(dòng)，C、D錯(cuò)誤；在磁鐵向左移動(dòng)時(shí)，θ增大，F(xiàn)Ax＝FAcos θ減小，同時(shí)彈簧被壓縮，產(chǎn)生向右的彈力，向左的合力減小，合力減小到0時(shí)，F(xiàn)Ax＝FAcos θ仍然向左，因此θ90，穩(wěn)定后導(dǎo)體棒仍在磁鐵靠左端位置的上方，A錯(cuò)誤，B正確．,,,用圖形轉(zhuǎn)化法解決與安培力有關(guān)的力電綜合問(wèn)題,[思想方法技巧(十一)] [名師點(diǎn)睛] 在三維空間對(duì)物體受力分析時(shí)，無(wú)法準(zhǔn)確畫出其受力情況，在解決此類問(wèn)題時(shí)，可將三維立體圖轉(zhuǎn)化為二維平面圖，即通過(guò)畫俯視圖、剖面圖或側(cè)視圖等，可較清晰地明確物體受力情況，畫出受力分析圖．,[經(jīng)典范例] 如圖所示，有一阻值不計(jì)、質(zhì)量為m的金屬棒ab可在兩條軌道上滑動(dòng)，軌道寬為L(zhǎng)，軌道平面與水平面間的夾角為θ，置于垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．金屬棒與軌道間的最大靜摩擦力為重力的k倍，回路中電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)，軌道電阻也不計(jì)．問(wèn)：滑動(dòng)變阻器滑片在什么阻值范圍內(nèi)，金屬棒恰能靜止在軌道上？,,[解題指導(dǎo)] 金屬棒靜止在斜面上，相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)不確定．當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值減小時(shí)，電流變大，安培力沿斜面向上增加，當(dāng)剛要發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜摩擦力達(dá)到最大值，此時(shí)滑動(dòng)變阻器阻值有最小值，反之，有最大值．,[答案] 見解析,,求解通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的力學(xué)問(wèn)題的方法 (1)選定研究對(duì)象； (2)變?nèi)S為二維，畫出平面受力分析圖，判斷安培力的方向時(shí)切忌跟著感覺(jué)走，一定要用左手定則來(lái)判斷，注意F安⊥B、F安⊥I； (3)根據(jù)力的平衡條件、牛頓第二定律列方程進(jìn)行求解．,多維思考技法提煉,,答案：2.5 A,,,