第八章第1单元磁场的描述 磁场对电流的作用.ppt

【考点扫描考点扫描】1磁场磁感应强度磁感线磁通量磁场磁感应强度磁感线磁通量 ()2通电直导线和通电线圈周围磁场的方向通电直导线和通电线圈周围磁场的方向()3安培力安培力的方向安培力安培力的方向()4匀强磁场中的安培力匀强磁场中的安培力()5洛伦兹力洛伦兹力的方向洛伦兹力洛伦兹力的方向()6洛伦兹力公式洛伦兹力公式()7带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动()8质谱仪和回旋加速器的基本原理质谱仪和回旋加速器的基本原理()【考情上线考情上线】1纵观纵观近几年高考，涉及本章知近几年高考，涉及本章知识识点的点的题题目年年都有，考目年年都有，考查查次次 数最多的是与洛数最多的是与洛伦兹伦兹力有关的力有关的带电带电粒子在匀粒子在匀强强磁磁场场或复合或复合场场 中的运中的运动动，其次是与安培力有关的通，其次是与安培力有关的通电导电导体在磁体在磁场场中的加速中的加速 或平衡或平衡问题问题2本章知本章知识识常与常与电场电场、恒定、恒定电电流以及流以及电电磁感磁感应应、交、交变电变电流等章流等章 节节知知识识广泛广泛联联系系综综合考合考查查，是高考的，是高考的热热点点 3本章知本章知识识与生与生产产、生活、生活、现现代科技代科技联联系密切，如系密切，如质谱仪质谱仪、回、回 旋加速器、粒子速度旋加速器、粒子速度选择选择器、等离子体器、等离子体发电发电机、机、电电磁流量磁流量计计 等高科技等高科技仪仪器的理解及器的理解及应应用相用相联联系，在复系，在复习习中中应应做到有的放矢做到有的放矢 一、磁场及其描述一、磁场及其描述1定义：定义：磁场是磁体、电流周围存在的一种特殊物质磁场是磁体、电流周围存在的一种特殊物质2方向：方向：磁场中任一点小磁针磁场中任一点小磁针N极所受极所受 的方向的方向 为该点的磁场方向为该点的磁场方向3磁场的基本性质：磁场的基本性质：磁场对放入其中的磁体、电流和运磁场对放入其中的磁体、电流和运 动电荷都有磁场力的作用动电荷都有磁场力的作用磁场力磁场力磁场强弱磁场强弱静止静止特斯拉特斯拉5磁感线：磁感线：在磁场中人为地画出一系列曲线，使曲线在磁场中人为地画出一系列曲线，使曲线上上每每一一点点的的切切线线方方向向都都跟跟这这点点的的 的的方方向向一一致致，这这样样的的曲曲线线就就叫叫做做磁磁感感线线磁磁感感线线的的疏疏密密程程度表示磁场的度表示磁场的 磁感应强度磁感应强度强弱强弱二、几种常见的磁场二、几种常见的磁场1条形磁铁和蹄形磁铁的磁场条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图如图811)图图8112地磁场地磁场 地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个：地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个：(1)地磁场的地磁场的 在地理南极附近，在地理南极附近，在地理北极附近在地理北极附近(2)地磁场地磁场B的水平分量的水平分量(Bx)总是从地理总是从地理 指向指向 ；而竖；而竖直分量直分量(By)则南、北半球相反，在南半球垂直地面向上，在则南、北半球相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下北半球垂直地面向下(3)在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁场强弱在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁场强弱 相同，且方向水平向北相同，且方向水平向北N极极S极极南极南极北极北极3几种电流周围的磁场分布几种电流周围的磁场分布直直线电线电流的磁流的磁场场通通电电螺螺线线管的管的磁磁场场环环形形电电流的磁流的磁场场特点特点无磁极、非匀无磁极、非匀强强，且距且距导线导线越越远处远处磁磁场场 与条形磁与条形磁铁铁的的磁磁场场相似，管相似，管内内为为匀匀强强磁磁场场，管外管外为为非匀非匀强强磁磁场场环环形形电电流的两流的两侧侧是是N极和极和S极，且离极，且离圆环圆环中心越中心越远远，磁，磁场场 越弱越弱越弱越弱直直线电线电流的流的磁磁场场通通电电螺螺线线管管的磁的磁场场环环形形电电流的流的磁磁场场安培定安培定则则立体立体图图直直线电线电流的流的磁磁场场通通电电螺螺线线管管的磁的磁场场环环形形电电流的流的磁磁场场横截面横截面图图纵纵截面截面图图4匀强磁场匀强磁场(1)定义：定义：处处相同的磁场处处相同的磁场(2)磁感线特点：匀强磁场的磁感线为间隔相同的平行直线，磁感线特点：匀强磁场的磁感线为间隔相同的平行直线，如图如图812所示所示强弱、方向强弱、方向图图812(3)常见例子：常见例子：距离很近的两个异名磁极之间的磁场距离很近的两个异名磁极之间的磁场(边缘部分除外边缘部分除外)相隔一定距离的两个平行放置的通电线圈中间区域的相隔一定距离的两个平行放置的通电线圈中间区域的磁场磁场5磁通量磁通量(1)公式：公式：.(2)单位：韦伯单位：韦伯(韦韦)，符号：，符号：Wb,1 Wb1 Tm2.(3)适用条件：适用条件：匀强磁场；匀强磁场；S是垂直磁场并在磁场中的有效面积是垂直磁场并在磁场中的有效面积BS图图813三、安培力的大小和方向三、安培力的大小和方向1安培力的大小安培力的大小 如图如图813所示：所示：(1)F .(2)磁场和电流垂直时：磁场和电流垂直时：F .(3)磁场和电流平行时：磁场和电流平行时：F0.BILsinBIL2安培力的方向安培力的方向(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，并使四指指向进入，并使四指指向 的方向，这时拇指所指的方的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受向就是通电导线在磁场中所受 的方向的方向(2)安培力的方向特点：安培力的方向特点：FB，FI，即，即F垂直于垂直于 决定决定 的平面的平面电流电流安培力安培力B、I 安培力的方向垂直于磁感应强度安培力的方向垂直于磁感应强度B和电流和电流I所决定的所决定的平面，但磁感应强度与电流不一定垂直平面，但磁感应强度与电流不一定垂直四、磁电式电流表四、磁电式电流表1基本组成部分：基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之间的磁铁和放在磁铁两极之间的 2工作原理工作原理如图如图814所示，磁场的方向总所示，磁场的方向总沿着沿着 均匀辐射地分布，在均匀辐射地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的大距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是小总是 的，保证的，保证B的大小不发生的大小不发生变化，且安培力的方向与线圈垂直变化，且安培力的方向与线圈垂直 图图814线圈线圈半径方向半径方向相等相等当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，线圈转动，当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，线圈转动，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就 ，螺旋弹簧的形变也就，螺旋弹簧的形变也就 I与指针偏角与指针偏角成正比，成正比，表盘刻度均匀所以，从线圈偏转的角度就能判断通过表盘刻度均匀所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小电流的大小越大越大越大越大3优、缺点：优、缺点：优点是精确度高，能测出很弱的电流；优点是精确度高，能测出很弱的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱1下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是 ()A通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大B通导导线在磁感应强度大的地方受力一定大通导导线在磁感应强度大的地方受力一定大C放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处 处相同处相同D磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受 力的大小和方向无关力的大小和方向无关解析：解析：因为磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本因为磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，与通电导线的受力及方向都无关，故身决定，与通电导线的受力及方向都无关，故A错误，错误，D正正确因为通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有确因为通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有关，而且与通电导线的取向有关，故关，而且与通电导线的取向有关，故B错误对错误对C选项虽然匀选项虽然匀强磁场中磁感应强度处处相等，但当导线在各个位置的方向强磁场中磁感应强度处处相等，但当导线在各个位置的方向不同时，磁场力是不同的不同时，磁场力是不同的(导线与磁场垂直时受磁场力最大，导线与磁场垂直时受磁场力最大，与磁场平行时受磁场力为零与磁场平行时受磁场力为零)，而，而C中没有说明导线在各个位中没有说明导线在各个位置的取向是否相同，故置的取向是否相同，故C错误错误答案：答案：D2(2011沈阳模拟沈阳模拟)如图如图815所示为一种利用电磁原所示为一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图其工作原理类似打点理制作的充气泵的结构示意图其工作原理类似打点计时器当电流从电磁铁的接线柱计时器当电流从电磁铁的接线柱a流入，吸引小磁流入，吸引小磁铁向下运动时，以下选项中正确的是铁向下运动时，以下选项中正确的是 ()图图815A电磁铁的上端为电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端也为极，小磁铁的下端也为N极极B电磁铁的上端为电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端也为极，小磁铁的下端也为S极极C电磁铁的上端为电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为极，小磁铁的下端为S极极D电磁铁的上端为电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为极，小磁铁的下端为N极极解析：解析：当电流从当电流从a端流入电磁铁时，据右手螺旋定则，判断出端流入电磁铁时，据右手螺旋定则，判断出电磁铁的上端为电磁铁的上端为S极，此时能吸引小磁铁向下运动，故说明小极，此时能吸引小磁铁向下运动，故说明小磁铁的下端为磁铁的下端为N极故正确答案为极故正确答案为D.答案：答案：D3一根容易形变的弹性导线，两端固定导线中通有电一根容易形变的弹性导线，两端固定导线中通有电流，方向如图流，方向如图816中箭头所示当没有磁场时，导中箭头所示当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是个图示中正确的是 ()图图816解析：解析：电流与磁场平行放置时不受磁场力，选项电流与磁场平行放置时不受磁场力，选项A错误；电错误；电流与磁场垂直放置时，由左手定则知选项流与磁场垂直放置时，由左手定则知选项D正确正确答案：答案：D4如图如图817，用两根相同的细绳，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流电流I方向从方向从M到到N，绳子的拉力均，绳子的拉力均为为F.为使为使F0，可能达到要求的方，可能达到要求的方法是法是 ()图图817A加水平向右的磁场加水平向右的磁场B加水平向左的磁场加水平向左的磁场C加垂直纸面向里的磁场加垂直纸面向里的磁场D加垂直纸面向外的磁场加垂直纸面向外的磁场解析：解析：若若F0，则，则F安安mg0，故安培力方向必竖直向上，故安培力方向必竖直向上，由左手定则知磁场方向为垂直纸面向里，故由左手定则知磁场方向为垂直纸面向里，故C正确正确答案：答案：C5如图如图818所示，所示，PQ和和MN为为水平、平行放置的金属导轨，水平、平行放置的金属导轨，相距相距1 m，导体棒，导体棒ab跨放在导轨跨放在导轨上，棒的质量为上，棒的质量为m0.2 kg，棒的，棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，中点用细绳经滑轮与物体相连，图图818物体的质量物体的质量M0.3 kg，棒与导轨间的动摩擦因数为，棒与导轨间的动摩擦因数为0.5，匀强磁场的磁感应强度，匀强磁场的磁感应强度B2 T，方向竖直向下，为，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电流？方向如了使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电流？方向如何？何？(g10 m/s2)解析：解析：导体棒导体棒ab受力如右图所示，由平衡条件：受力如右图所示，由平衡条件：FNmg BILFfMg0 又又FfFN 联立联立得得I2 A，由左手定则知电流方向由由左手定则知电流方向由ab.答案：答案：2 Aab对磁感应强度的理解对磁感应强度的理解4磁感应强度磁感应强度B与电场强度与电场强度E的比较的比较磁感磁感应应强强度度B电场电场强强度度E方向方向矢量矢量磁感磁感线线切切线线方向，小磁方向，小磁针针N极受力方向极受力方向矢量矢量电场线电场线切切线线方向，放入方向，放入该该点的正点的正电电荷受力方向荷受力方向场场的的叠加叠加合磁感合磁感应应强强度等于各磁度等于各磁场场的磁感的磁感应应强强度的矢量度的矢量和和合合场场强强等于各个等于各个电场电场的的场场强强的矢量和的矢量和单单位位1 T1 N/(Am)1 V/m1 N/C关键一点关键一点(1)电场强度的方向和电荷受力方向相同或相反，而磁感应电场强度的方向和电荷受力方向相同或相反，而磁感应 强度的方向和电流元受力方向垂直强度的方向和电流元受力方向垂直(2)电荷在电场中一定受静电力作用，而电流在磁场中不一电荷在电场中一定受静电力作用，而电流在磁场中不一 定受安培力定受安培力 如图如图819所示，在所示，在a、b、c三处垂直于纸面放置三根长直通三处垂直于纸面放置三根长直通电导线，电流大小相等，电导线，电流大小相等，a、b、c是等是等 图图 819边三角形的三个顶点，边三角形的三个顶点，a处电流在三角形中心处电流在三角形中心O点产生的点产生的磁场的磁感应强度大小为磁场的磁感应强度大小为B，求，求O处的磁感应强度处的磁感应强度思路点拨思路点拨首先求出首先求出a、b、c三根导线电流在三根导线电流在O处各自形成的处各自形成的磁场的磁感应强度的大小和方向，然后利用平行四边形定则进磁场的磁感应强度的大小和方向，然后利用平行四边形定则进行合成行合成解析解析由于由于OaObOc，所以在各，所以在各电流等大的前提下，各处的电流在电流等大的前提下，各处的电流在O点点的磁感应强度大小也都为的磁感应强度大小也都为B，根据安培，根据安培定则，各电流在定则，各电流在O处的磁感应强度应垂处的磁感应强度应垂直于各点和直于各点和O的连线，如图所示，由图中几何关系知的连线，如图所示，由图中几何关系知Ba与与Bb夹角夹角为为120，所以根据平行四边形定则，所以根据平行四边形定则，a、b在在O处的合磁感应强度处的合磁感应强度为为B，方向水平向右，所以，方向水平向右，所以O处的总磁感应强度大小为处的总磁感应强度大小为2B，方向，方向平行平行ab连线向右连线向右答案答案2B，方向平行，方向平行ab连线向右连线向右 在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清场时应分清“因因”和和“果果”在判定直线电流的磁在判定直线电流的磁场方向时，大拇指指场方向时，大拇指指“原因原因”电流方向，四指电流方向，四指指指“结果结果”磁场绕向；在判定环形电流的磁场磁场绕向；在判定环形电流的磁场方向时，四指指方向时，四指指“原因原因”电流绕向，大拇指指电流绕向，大拇指指“结果结果”环内沿中心轴线的磁感线方向环内沿中心轴线的磁感线方向.学学 之之 用用1在北京地区进行如下实验：一个可以在水平面内自由在北京地区进行如下实验：一个可以在水平面内自由转动的小磁针，在地磁场作用下保持静止，一根直导转动的小磁针，在地磁场作用下保持静止，一根直导线位于小磁针的北方，竖直放置，且通有竖直向上的线位于小磁针的北方，竖直放置，且通有竖直向上的电流，已知地磁场的水平分量为电流，已知地磁场的水平分量为B1，长直导线的电流，长直导线的电流形成的磁场在小磁针处的磁感应强度为形成的磁场在小磁针处的磁感应强度为B0，则小磁针，则小磁针的的N极将极将 ()答案：答案：D对磁通量的理解对磁通量的理解师师 之之 说说1BS的含义的含义BS只适用于磁感应强度只适用于磁感应强度B与面积与面积S垂直的情况当垂直的情况当S与垂直于与垂直于B的平面间的夹角为的平面间的夹角为时，则有时，则有BScos.可理解为可理解为B(Scos)，即，即等于等于B与与S在垂直于在垂直于B方向方向上分量的乘积；也可理解为上分量的乘积；也可理解为(Bcos)S，即，即等于等于B在垂直于在垂直于S方向上的分量与方向上的分量与S的乘积如图的乘积如图8110甲甲所示所示图图81102面积面积S的含义的含义S不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围内的面积如图内的面积如图8110乙所示，乙所示，S应为线圈面积的一应为线圈面积的一半半3多匝线圈的磁通量多匝线圈的磁通量多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线条数可表示磁通量的大小线条数可表示磁通量的大小4合磁通量求法合磁通量求法若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当计算穿过这个面的磁通量时，先规定某个方向的磁通计算穿过这个面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁量为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量通量的代数和等于这个平面内的合磁通量关键一点关键一点(1)磁通量是标量，其正、负值仅表示磁感线是正向还是反磁通量是标量，其正、负值仅表示磁感线是正向还是反 向穿过线圈平面向穿过线圈平面(2)同一线圈平面，如果正向穿过平面的磁感线条数与反向同一线圈平面，如果正向穿过平面的磁感线条数与反向 穿过平面的条数一样多，则穿过平面的条数一样多，则0.如图如图8111所示，边所示，边长为长为100 cm的正方形闭合线圈置于的正方形闭合线圈置于匀强磁场中，线圈匀强磁场中，线圈ab、cd两边中点两边中点连线连线OO的左右两侧分别存在方向的左右两侧分别存在方向 图图8111相同、磁感应强度大小各为相同、磁感应强度大小各为B10.6 T，B20.40 T的匀强磁场，的匀强磁场，若从上往下看，线圈逆时针方向转过若从上往下看，线圈逆时针方向转过37时，穿过线圈的磁通时，穿过线圈的磁通量改变了多少？线圈从初始位置转过量改变了多少？线圈从初始位置转过180时，穿过线圈平面时，穿过线圈平面的磁通量改变了多少？的磁通量改变了多少？思路点拨思路点拨根据磁通量的定义，分别求出转动前后通过线根据磁通量的定义，分别求出转动前后通过线圈圈abcd的磁通量，再求出磁通量的改变量的磁通量，再求出磁通量的改变量答案答案0.1 Wb1.0 Wb 求解磁通量时，当求解磁通量时，当B与与S不垂直时，可用两个方不垂直时，可用两个方法求合磁通量：一是分解法求合磁通量：一是分解B，用垂直于，用垂直于S的分量的分量B求求；二是投影；二是投影S，将，将S投影到与投影到与B垂直的方向上，垂直的方向上，并求出并求出S投影投影，然后利用，然后利用BS投影投影求求.学学 之之 用用2如图如图8112所示，有两个同心放所示，有两个同心放置且共面的金属圆环，条形磁铁穿置且共面的金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环面垂直，比较通过过圆心且与两环面垂直，比较通过两环的磁通量两环的磁通量a、b，则，则 ()图图 8112AabBabCabD不能确定不能确定解析：解析：由于磁感线是闭合曲线，在磁体内部是由由于磁感线是闭合曲线，在磁体内部是由S极指向极指向N极，在磁体外部是由极，在磁体外部是由N极指向极指向S极，且在磁体外部的磁感线极，且在磁体外部的磁感线分布在磁体的周围较大的空间又由于穿过圆环分布在磁体的周围较大的空间又由于穿过圆环a、b的磁的磁通量均为通量均为内内外外，因此线圈面积越大，磁感线抵消得，因此线圈面积越大，磁感线抵消得越多，合磁通量越小，故越多，合磁通量越小，故b环的磁通量较小环的磁通量较小A项正确项正确答案：答案：A安培力作用下通电导体运动方向的判定安培力作用下通电导体运动方向的判定师之说师之说1基本思路基本思路判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场磁感线分布情况，然后必须弄清楚导体所在位置的磁场磁感线分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向的运动方向或运动趋势的方向2常用方法常用方法结论结论法法同向同向电电流互相吸引，异向流互相吸引，异向电电流互相排斥；两不平流互相排斥；两不平行的直行的直线电线电流相互作用流相互作用时时，有，有转转到平行且到平行且电电流方流方向相同的向相同的趋势趋势转换转换研究研究对对象法象法定性分析磁体在定性分析磁体在电电流磁流磁场场作用下如何运作用下如何运动动或运或运动动趋势趋势的的问题问题，可先分析，可先分析电电流在磁体磁流在磁体磁场场中所受的中所受的安培力，然后由牛安培力，然后由牛顿顿第三定律，确定磁体所受第三定律，确定磁体所受电电流磁流磁场场的作用力，从而确定磁体所受合力及运的作用力，从而确定磁体所受合力及运动动方向方向.关键一点关键一点(1)在应用左手定则时，磁感线不一定垂直穿过手心，但四在应用左手定则时，磁感线不一定垂直穿过手心，但四指一定指向电流方向，大拇指一定要垂直于磁场方向和指一定指向电流方向，大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面电流方向决定的平面(2)某些导体在安培力作用下可能会出现平动与转动同时发某些导体在安培力作用下可能会出现平动与转动同时发 生的情况，这时就可以应用特殊位置法生的情况，这时就可以应用特殊位置法 如图如图8113所示，把所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流转动，当导线通入图示方向电流I时，时，导线的运动情况是导线的运动情况是(从上往下看从上往下看)()图图 8113A顺时针方向转动，同时下降顺时针方向转动，同时下降B顺时针方向转动，同时上升顺时针方向转动，同时上升C逆时针方向转动，同时下降逆时针方向转动，同时下降D逆时针方向转动，同时上升逆时针方向转动，同时上升 思路点拨思路点拨 首先明确常见磁场的磁感线分布情况，首先明确常见磁场的磁感线分布情况，然后取然后取“电流元电流元”，用左手定则判定其受力方向，特，用左手定则判定其受力方向，特别注意电流旋转后，有了垂直于纸面的分量而导致向别注意电流旋转后，有了垂直于纸面的分量而导致向下受力下受力解析解析(1)电流元法电流元法如图所示，把直线电流等效如图所示，把直线电流等效为为AO、OO、OB三段三段(OO段极短段极短)电流元，由于电流元，由于OO段电流方向与该处磁场方向平段电流方向与该处磁场方向平行，所以不受安培力作用；行，所以不受安培力作用；AO段电流元所在处的磁场方向倾斜向上，根据左手定则可知其所段电流元所在处的磁场方向倾斜向上，根据左手定则可知其所受安培力方向垂直于纸面向外；受安培力方向垂直于纸面向外；OB段电流元所在处的磁场方向段电流元所在处的磁场方向倾斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直于纸面向里综上倾斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直于纸面向里综上可知导线将以可知导线将以OO段为轴顺时针转动段为轴顺时针转动(俯视俯视)(2)特殊位置法特殊位置法把导线转过把导线转过90的特殊位置来分析，根据左手定则判得的特殊位置来分析，根据左手定则判得安培力方向向下，故导线在顺时针转动的同时向下运动安培力方向向下，故导线在顺时针转动的同时向下运动综上所述，选项综上所述，选项A正确正确答案答案A 判断通电导线判断通电导线(或线圈或线圈)在安培力作用下的运动方在安培力作用下的运动方向时，可以有多种方法，具体选用哪一种，可以视向时，可以有多种方法，具体选用哪一种，可以视情况而定在本题中，除了已用到的两种方法外，情况而定在本题中，除了已用到的两种方法外，还可以应用还可以应用“转换研究对象法转换研究对象法”，即，即假设导线固定假设导线固定不动，判断出蹄形磁铁的不动，判断出蹄形磁铁的N、S极受力方向，从而确极受力方向，从而确定蹄形磁铁的转动方向，再根据实际情况，将结论定蹄形磁铁的转动方向，再根据实际情况，将结论反过来即可反过来即可.学学 之之 用用3将一个质量很小的金属圆环用细将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一条形磁线吊起来，在其附近放一条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图平面内，且通过圆环中心，如图 图图 81148114所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看下看 ()A圆环顺时针转动，靠近磁铁圆环顺时针转动，靠近磁铁B圆环顺时针转动，远离磁铁圆环顺时针转动，远离磁铁C圆环逆时针转动，靠近磁铁圆环逆时针转动，靠近磁铁D圆环逆时针转动，远离磁铁圆环逆时针转动，远离磁铁解析：解析：该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针，该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针，N极极在内，在内，S极在外，根据同极相互排斥，异极相互吸引，可极在外，根据同极相互排斥，异极相互吸引，可得得C项正确项正确答案：答案：C安培力的大小和做功情况分析安培力的大小和做功情况分析师师 之之 说说1安培力公式的说明安培力公式的说明(1)可把安培力公式写为可把安培力公式写为FBsinIL(为为B与与I方向夹角方向夹角)，即，即 相当于只有与相当于只有与L垂直的磁感应强度的分量对电流产生安垂直的磁感应强度的分量对电流产生安 培力培力(2)L是有效长度，即为在垂直磁感应强度方向的投影长是有效长度，即为在垂直磁感应强度方向的投影长 度度2通电导线在安培力作用下的平衡和加速运动通电导线在安培力作用下的平衡和加速运动(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析确定研究对象，对研究对象进行受力分析(2)画出受力平面图画出受力平面图(3)依据平衡条件或牛顿第二定律列方程依据平衡条件或牛顿第二定律列方程3安培力做功的实质：能量的转化安培力做功的实质：能量的转化(1)安培力做正功：是将电源的电能转化为导线的动能或转安培力做正功：是将电源的电能转化为导线的动能或转 化为其他形式的能化为其他形式的能(2)安培力做负功：是将其他形式的能转化为电能后或储存安培力做负功：是将其他形式的能转化为电能后或储存 或转化为其他形式的能或转化为其他形式的能关键一点关键一点(1)对导线进行受力分析时，注意将三维立体图转变为二维对导线进行受力分析时，注意将三维立体图转变为二维 平面图画受力图平面图画受力图(2)通电导线在磁场中的平衡及加速运动问题的处理方法与通电导线在磁场中的平衡及加速运动问题的处理方法与 纯力学问题一样，无非是有安培力参与作用纯力学问题一样，无非是有安培力参与作用思路点拨思路点拨先根据闭合电路欧姆定律求出电流先根据闭合电路欧姆定律求出电流I，进而求，进而求出安培力当出安培力当F安安mgsin时，时，Ff静静沿导轨向下，当沿导轨向下，当F安安mgsin时，时，Ff静静沿导轨向上，最后由力的平衡条件列式求沿导轨向上，最后由力的平衡条件列式求解解解析解析金属棒受到四个力作用：金属棒受到四个力作用：重力重力mg，垂直框面向上的支持力，垂直框面向上的支持力FN，沿框面向上的安培力，沿框面向上的安培力F安安，沿，沿框面的静摩擦力框面的静摩擦力Ff静静金属棒静止在金属棒静止在框架上时，框架上时，Ff静静的方向可能沿框面向上，也可能向下，的方向可能沿框面向上，也可能向下，需分两种情况考虑当变阻器需分两种情况考虑当变阻器R取值较大时，取值较大时，I较小，较小，安培力安培力F安安较小，在金属棒重力分力较小，在金属棒重力分力mgsin作用下棒有作用下棒有沿框架下滑的趋势，框架对棒的摩擦力沿框面向上，沿框架下滑的趋势，框架对棒的摩擦力沿框面向上，受力如图所示金属棒刚好不下滑时满足平衡条件受力如图所示金属棒刚好不下滑时满足平衡条件答案答案1.4 R8.2(1)解决有关通电导体在磁场中的平衡问题，关键是受解决有关通电导体在磁场中的平衡问题，关键是受 力分析，只不过比纯力学中的平衡问题要多考虑一个力分析，只不过比纯力学中的平衡问题要多考虑一个 安培力安培力(2)画好辅助图画好辅助图(如斜面如斜面)，标明辅助方向，标明辅助方向(如如B的方向、的方向、I 的方向等的方向等)是画好受力分析图的关键是画好受力分析图的关键(3)由于安培力、电流由于安培力、电流I、磁感应强度、磁感应强度B的方向之间涉及的方向之间涉及 到三维空间，所以在受力分析时要善于把立体图转到三维空间，所以在受力分析时要善于把立体图转 化成平面图化成平面图.4如图如图8116所示，在倾角所示，在倾角为为37的光滑斜面上有一根长的光滑斜面上有一根长为为0.4 m，质量为，质量为6102 kg的的通电直导线，电流强度通电直导线，电流强度I1 A，图图8116方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T，方向竖直，方向竖直向上的磁场中设向上的磁场中设t0时，时，B0，则需要多长时间，斜，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零？面对导线的支持力为零？(g取取10 m/s2)学学 之之 用用答案：答案：5 s考情考情分析分析高高考考对对本本节节的的考考查查，主主要要集集中中在在对对安安培培力力大大小小的的计计算算和和方方向向的的判判断断上上安安培培力力做做功功与与其其他他形形式式能能的的转转化化，命命题题主主要要是是安安培培力力与与电电磁磁感感应应和和力力学学知知识识的的综综合合问问题题安安培培力力作作用用下下的的平平衡衡问问题题和和加加速速运运动动问问题题，题题型型主主要要是是选选择择题题和和计计算算题题，但但涉涉及及到到安安培培力知识点的分值比较少力知识点的分值比较少命题命题预测预测本本节节内容是磁内容是磁场场和和电电磁感磁感应应的基的基础础，涉及到磁，涉及到磁感感应应强强度概念及其叠加，典型磁度概念及其叠加，典型磁场场(包括地磁包括地磁场场)的磁的磁感感线线分布，磁通量、合磁通量及磁通量的分布，磁通量、合磁通量及磁通量的变变化，化，电电流的磁效流的磁效应应、安培定、安培定则则等知等知识识点，高考点，高考题题一般是在一般是在这这些知些知识识点的基点的基础础上上综综合其他知合其他知识识命命题题，对对其他知其他知识进识进行重点考行重点考查查可以可以预测预测今后高考也将突今后高考也将突显这显这一一特点，同特点，同时时要注意要注意实际应实际应用的事例用的事例.1(2010上海高考上海高考)如图如图8117，长为，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为的直导线折成边长相等，夹角为60的的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为磁场中，磁感应强度为B.当在该导线中当在该导线中 图图8117通以电流强度为通以电流强度为I的电流时，该的电流时，该V形通电导线受到的安培力形通电导线受到的安培力大小为大小为 ()A0 B0.5BIlCBil D2BIl解析：解析：V形导线通入电流形导线通入电流I时每条边受到的安培力大小均为时每条边受到的安培力大小均为BIl，方向分别垂直于导线斜向上，再由平行四边形定则可得其，方向分别垂直于导线斜向上，再由平行四边形定则可得其合力合力FBIl，答案为，答案为C.答案：答案：C答案：答案：A答案：答案：BD点击此图片进入课下提知能点击此图片进入课下提知能