全优课堂2016高考物理总复习第9章第1课时磁场的描述磁场对电流的作用课件ppt.ppt

考点内容考点内容要求要求说明说明考纲解读考纲解读磁场、磁感应强度、磁磁场、磁感应强度、磁感线感线说明：说明：安培力的安培力的计算只限计算只限于电流方于电流方向与磁感向与磁感应强度垂应强度垂直的情形直的情形洛伦兹洛伦兹力的计算力的计算只限于速只限于速度与磁场度与磁场方向垂直方向垂直的情形的情形.1.会用安培定则、左手定则分会用安培定则、左手定则分析解决通电导体或带电粒子在析解决通电导体或带电粒子在磁场中的受力和运动类问题磁场中的受力和运动类问题2掌握带电粒子在匀强磁场掌握带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，确定其圆中的匀速圆周运动，确定其圆心、半径、运动轨迹、运动时心、半径、运动轨迹、运动时间等问题，特别注意间等问题，特别注意“边界问边界问题题”以及由周期性引起的多解以及由周期性引起的多解问题问题3掌握带电粒子在复合场中掌握带电粒子在复合场中运动的问题运动的问题4能够解决电流天平、速度能够解决电流天平、速度选择器、磁流体发电机、质谱选择器、磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器等磁场在生活仪、回旋加速器等磁场在生活和科技方面的应用问题和科技方面的应用问题.通电直导线和通电线圈通电直导线和通电线圈周围磁场的方向周围磁场的方向安培力、安培力的方向安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力匀强磁场中的安培力洛伦兹力、洛伦兹力的洛伦兹力、洛伦兹力的方向方向洛伦兹力的公式洛伦兹力的公式带电粒子在匀强磁场中带电粒子在匀强磁场中的运动的运动质谱仪和回旋加速器质谱仪和回旋加速器第第1课时磁场的描述课时磁场的描述磁场对电流的作用磁场对电流的作用【导导学学目目标标】1.会会用用右右手手定定则则判判断断电电流流周周围围的的磁磁场场方方向向.2.会会计计算算电电流流在在磁磁场场中中受受到到的的安安培培力力.3.会会用用左左手手定定则则分分析析解解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题一、磁场、磁感应强度一、磁场、磁感应强度基础导引基础导引判断下列说法的正误判断下列说法的正误(1)磁场和电场一样，是客观存在的物质磁场和电场一样，是客观存在的物质()(2)在在地地球球北北半半球球，地地磁磁场场的的方方向向是是向向北北且且斜斜向向下下的的()(3)磁磁极极与与磁磁极极、磁磁极极与与电电流流之之间间的的相相互互作作用用是是通通过过磁磁场场发发生生的的，而而电电流流与与电电流流之之间间的的相相互互作作用用是是通通过过电电场场发发生生的的()(4)磁磁场场中中某某点点的的B的的大大小小，跟跟放放在在该该点点的的试试探探电电流流元元的的情情况有关况有关()(5)无论在何处，小磁针的指向都是磁场的方向无论在何处，小磁针的指向都是磁场的方向()(6)磁磁场场中中磁磁感感线线越越密密集集的的地地方方，磁磁感感应应强强度度B越越大大()【答案】【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)知识梳理知识梳理1磁磁场场的的特特性性：磁磁场场对对处处于于其其中中的的磁磁体体、电电流流和和运运动动电电荷有荷有_的作用的作用2磁场的方向：小磁针静止时磁场的方向：小磁针静止时_所指的方向所指的方向3磁感应强度磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的物理意义：描述磁场的_(2)大小：大小：B_(通电导线垂直于磁场通电导线垂直于磁场)(3)方向：小磁针静止时方向：小磁针静止时_的指向的指向(4)单位：单位：_，简称，简称_，符号：，符号：_.磁场力磁场力北极北极强弱和方向强弱和方向北极北极特斯拉特斯拉特特T4磁通量磁通量(1)概概念念：在在匀匀强强磁磁场场中中，与与磁磁场场方方向向_的的面面积积S和和磁感应强度磁感应强度B的乘积的乘积(2)公式：公式：_.(3)单位：单位：1 Wb_.垂直垂直BS1 Tm2二、磁感线、通电导体周围磁场的分布二、磁感线、通电导体周围磁场的分布知识梳理知识梳理1磁磁感感线线：在在磁磁场场中中画画出出一一些些有有方方向向的的曲曲线线，使使曲曲线线上上各点的各点的_方向跟这点的磁场方向一致方向跟这点的磁场方向一致切线切线3电流的磁场电流的磁场直线电流的磁场直线电流的磁场 通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场环形电流的磁场特点特点无磁极、非匀强无磁极、非匀强且距导线越远处且距导线越远处磁场磁场_与与_磁铁的磁场磁铁的磁场相似，管内为相似，管内为_磁场且磁场磁场且磁场_，管外为管外为_磁磁场场环形电流的两环形电流的两 侧侧是是N极和极和S极，且极，且离圆环中心越远，离圆环中心越远，磁场磁场_越弱越弱条形条形匀强匀强最强最强非匀强非匀强越弱越弱4磁感线的特点磁感线的特点(1)磁感线上某点的磁感线上某点的_方向就是该点的磁场方向方向就是该点的磁场方向(2)磁磁感感线线的的疏疏密密定定性性地地表表示示磁磁场场的的_，在在磁磁感感线线较密的地方磁场较密的地方磁场_，在磁感线较疏的地方磁场较，在磁感线较疏的地方磁场较_(3)磁磁感感线线是是_曲曲线线，没没有有起起点点和和终终点点在在磁磁体体外外部，从部，从N极指向极指向S极；在磁体内部，由极；在磁体内部，由S极指向极指向N极极(4)同同一一磁磁场场的的磁磁感感线线不不_、不不_、不不相相切切(5)磁感线是假想的曲线，客观上不存在磁感线是假想的曲线，客观上不存在切线切线强弱强弱较强较强弱弱闭合闭合中断中断相交相交【答答案案】相相同同点点：(1)都都是是假假想想曲曲线线(2)疏疏密密表表示示强强弱弱，切线表示方向切线表示方向(3)都有不相交、不相切、不中断的特点都有不相交、不相切、不中断的特点不同点：电场线不闭合，磁感线为闭合曲线不同点：电场线不闭合，磁感线为闭合曲线三、安培力的大小和方向三、安培力的大小和方向基础导引基础导引下下面面的的几几个个图图显显示示了了磁磁场场对对通通电电直直导导线线的的作作用用力力，其其中中正正确的是确的是()知识梳理知识梳理1安培力的大小安培力的大小当当磁磁感感应应强强度度B的的方方向向与与导导线线方方向向成成角角时时，F_，这是一般情况下安培力的表达式，以下是两种特殊情况：，这是一般情况下安培力的表达式，以下是两种特殊情况：(1)当当磁磁场场与与电电流流方方向向_时时，安安培培力力最最大大，FmaxBIL.(2)当磁场与电流方向当磁场与电流方向_时，安培力等于零时，安培力等于零BILsin 垂直垂直平行平行2安培力的方向安培力的方向(1)安培力：安培力：_在磁场中受到的力在磁场中受到的力(2)左左手手定定则则：伸伸开开左左手手，使使拇拇指指与与其其余余四四指指_，并并且且都都与与手手掌掌在在同同一一个个平平面面内内让让磁磁感感线线从从掌掌心心进进入入，并并使使四四指指指指向向_的的方方向向，这这时时_所所指指的的方方向向就就是是通通电电导导线在磁场中所受安培力的方向线在磁场中所受安培力的方向(3)两两平平行行的的通通电电直直导导线线间间的的安安培培力力：同同向向电电流流互互相相_，异向电流互相，异向电流互相_通电导线通电导线垂直垂直电流电流拇指拇指吸引吸引排斥排斥【答案】【答案】不一定当不一定当BI时，时，F安安0.【考点解读】【考点解读】1高高考考对对磁磁场场基基本本知知识识的的考考查查，往往往往同同时时考考查查多多个个方方面面，包包括括对对磁磁感感应应强强度度的的概概念念、安安培培定定则则的的应应用用、磁磁场场的的叠叠加加和和磁磁感感线线的的理理解解以以中中低低难难度度题题为为主主解解题题的的关关键键是是复复习习中中对对基基本本概念与知识的正确理解与记忆概念与知识的正确理解与记忆考点一安培定则的应用和磁场的叠加考点一安培定则的应用和磁场的叠加3.磁场的叠加磁场的叠加磁磁感感应应强强度度是是矢矢量量，计计算算时时与与力力的的计计算算方方法法相相同同，利利用用平平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解行四边形定则或正交分解法进行合成与分解特特别别提提醒醒两两个个电电流流附附近近磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度是是由由两两个个电电流分别独立存在时产生磁场的磁感应强度叠加而成的流分别独立存在时产生磁场的磁感应强度叠加而成的方法提炼方法提炼1牢牢记记判判断断电电流流磁磁场场的的方方法法安安培培定定则则，并并能能熟熟练练应应用，建立磁场的立体分布模型用，建立磁场的立体分布模型2在在进进行行磁磁感感应应强强度度的的叠叠加加时时，应应注注意意是是哪哪个个电电流流产产生生的磁场，磁场方向如何的磁场，磁场方向如何跟跟踪踪训训练练1(2013海海南南)三三条条在在同同一一平平面面(纸纸面面)内内的的长长直直绝绝缘缘导导线线组组成成一一等等边边三三角角形形，在在导导线线中中通通过过的的电电流流均均为为I，方方向向如如图图所所示示a、b和和c三三点点分分别别位位于于三三角角形形的的三三个个顶顶角角的的平平分分线线上上，且且到到相相应应顶顶点点的的距距离离相相等等将将a、b和和c处处的的磁磁感感应应强强度大小分别记为度大小分别记为B1、B2和和B3，下列说法正确的是，下列说法正确的是()AB1B2B3BB1B2B3Da处处磁磁场场方方向向垂垂直直于于纸纸面面向向外外，b和和c处处磁磁场场方方向向垂垂直直于于纸面向里纸面向里Ca和和b处处磁磁场场方方向向垂垂直直于于纸纸面面向向外外，c处磁场方向垂直于纸面向里处磁场方向垂直于纸面向里【答案】【答案】AC【解解析析】对对A、B选选项项，由由题题意意可可知知，a点点的的磁磁感感应应强强度度等等于于三三条条通通电电导导线线在在此此处处叠叠加加而而成成，即即垂垂直直纸纸面面向向外外，而而b点点与与a点点有有相相同同的的情情况况，有有两两根根相相互互抵抵消消，则则由由第第三三根根产产生生磁磁场场，即即为为垂垂直直纸纸面面向向外外，而而c点点三三根根导导线线产产生生磁磁场场方方向向相相，所所以以叠叠加加而而成成的的磁磁场场最最强强，故故A正正确确，B错错误误；对对C、D选选项项，由由图图可可知知，根根据据右右手手螺螺旋旋定定则则可可得得，a和和b处处磁磁场场方方向向垂垂直直于于纸纸面面向向外外，c处磁场方向垂直于纸面向里，故处磁场方向垂直于纸面向里，故C正确，正确，B错误错误【考点解读】【考点解读】1通通电电导导体体在在磁磁场场中中的的运运动动实实质质是是在在磁磁场场对对电电流流的的安安培培力作用下导体的运动力作用下导体的运动2明明确确磁磁场场的的分分布布和和正正确确运运用用左左手手定定则则进进行行判判断断是是解解题题的关键的关键考点二安培力作用下导体运动情况的判定考点二安培力作用下导体运动情况的判定【典例剖析】【典例剖析】例例2如如图图3所所示示，把把轻轻质质导导线线圈圈用用绝绝缘缘细细线线悬悬挂挂在在磁磁铁铁N极极附附近近，磁磁铁铁的的轴轴线线穿穿过过线线圈圈的的圆圆心心且且垂垂直直线线圈圈平平面面当当线线圈圈内通以图中方向的电流后，线圈的运动情况是内通以图中方向的电流后，线圈的运动情况是()A线圈向左运动线圈向左运动B线圈向右运动线圈向右运动C从上往下看顺时针转动从上往下看顺时针转动D从上往下看逆时针转动从上往下看逆时针转动方法提炼方法提炼判定安培力作用下导体运动情况的常用方法判定安培力作用下导体运动情况的常用方法跟跟踪踪训训练练2一一直直导导线线平平行行于于通通电电螺螺线线管管的的轴轴线线，放放置置在在螺螺线线管管的的上上方方，如如图图4所所示示，如如果果直直导导线线可可以以自自由由地地运运动动且且通通以以方方向向为为a到到b的的电电流流，则则判判断断导导线线ab受受磁磁场场力力后后的的运运动动情情况况为为()A从上向下看顺时针转动并靠近螺线管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从上向下看逆时针转动并靠近螺线管【答案】【答案】D【解解析析】先先由由安安培培定定则则判判断断通通电电螺螺线线管管的的南南北北两两极极，找找出出导导线线左左右右两两端端磁磁感感应应强强度度的的方方向向，并并用用左左手手定定则则判判断断这这两两端端受受到到的的安安培培力力的的方方向向，如如图图a所所示示可可以以判判断断导导线线受受磁磁场场力力后后从从上上向向下下看看按按逆逆时时针针方方向向转转动动再再分分析析此此时时导导线线位位置置的的磁磁场场方方向向，再再次次用用左左手手定定则则判判断断导导线线受受磁磁场场力力方方向向，线线管管，所所以以D对对如如图图b所示，导线还要靠近螺所示，导线还要靠近螺考点三安培力的综合应用考点三安培力的综合应用【考点解读】【考点解读】1安安培培力力的的综综合合应应用用，一一般般有有两两种种情情形形，一一是是安安培培力力作作用用下下导导体体的的平平衡衡和和加加速速，二二是是与与安安培培力力有有关关的的功功能能关关系系问问题题安安培培力力的的综综合合应应用用是是高高考考的的热热点点，题题型型有有选选择择题题，也也有有综综合合性性的计算题的计算题2处处理理这这类类问问题题，需需弄弄清清楚楚电电流流所所在在处处的的磁磁场场分分布布情情况况要要做做好好受受力力分分析析，搞搞清清物物体体的的受受力力情情况况，然然后后利利用用牛牛顿顿运运动动定定律律或或者者功功能能关关系系求求解解在在受受力力分分析析时时，有有时时要要把把立立体体图图转转换换成成平平面面图图，转转换换时时要要标标明明B的的方方向向，以以有有利利于于确确定定安安培培力力的的方方向向【典例剖析】【典例剖析】例例3如如图图6所所示示，两两平平行行金金属属导导轨轨间间的的距距离离L0.40 m，金金属属导导轨轨所所在在的的平平面面与与水水平平面面夹夹角角37，在在导导轨轨所所在在平平面面内内，分分布布着着磁磁感感应应强强度度B0.50 T、方方向向垂垂直直于于导导轨轨所所在在平平面面的的匀匀强强磁磁场场金金属属导导轨轨的的一一端端接接有有电电动动势势E4.5 V、内内阻阻r0.50 的的直直流流电电源源现现把把一一个个质质量量 m0.040 kg的的导导体体棒棒ab放放在在金金属属导导轨轨上上，导导体体棒棒恰恰好好静静止止导导体体棒棒与与金金属属导导轨轨垂垂直直且且接接触触良良好好，导导体体棒棒与与金金属属导导轨轨接接触触的的两两点点间间的的电电阻阻R02.5，金金属属导导轨轨电电阻不计，阻不计，g取取10 m/s2.已知已知sin 370.60、cos 370.80，求：，求：方法提炼方法提炼求解通电导体在磁场中的力学问题的方法求解通电导体在磁场中的力学问题的方法1选定研究对象；选定研究对象；2变变三三维维为为二二维维，画画出出平平面面受受力力分分析析图图，判判断断安安培培力力的的方方向向时时切切忌忌跟跟着着感感觉觉走走，要要用用左左手手定定则则来来判判断断，注注意意F安安B，F安安I；3根根据据力力的的平平衡衡条条件件、牛牛顿顿第第二二定定律律列列方方程程式式进进行行求求解解跟跟踪踪训训练练3倾倾角角为为的的导导电电轨轨道道间间接接有有电电源源，轨轨道道上上放放有有一一根根静静止止的的金金属属杆杆ab.现现垂垂直直轨轨道道平平面面向向上上加加一一匀匀强强磁磁场场，如如图图7所所示示，磁磁感感应应强强度度B逐逐渐渐增增加加的的过过程程中中，ab杆杆受受到到的的静静摩摩擦擦力力()A逐渐增大逐渐增大B逐渐减小逐渐减小C先增大后减小先增大后减小D先减小后增大先减小后增大【答案】【答案】D【解解析析】不不加加磁磁场场时时，杆杆ab是是静静止止的的，一一定定受受到到沿沿斜斜面面向向上上的的静静摩摩擦擦力力当当加加上上磁磁场场时时，根根据据左左手手定定则则判判断断出出安安培培力力的的方方向向沿沿斜斜面面向向上上，开开始始此此力力较较小小，杆杆ab受受的的静静摩摩擦擦力力仍仍然然沿沿斜斜面面向向上上，当当安安培培力力逐逐渐渐增增大大时时，静静摩摩擦擦力力开开始始减减小小直直到到零零再再增增大大B，杆杆ab有有沿沿斜斜面面向向上上的的运运动动趋趋势势，杆杆ab受受沿沿斜斜面面向向下下的的静摩擦力且逐渐增大，所以静摩擦力且逐渐增大，所以D正确正确例例4如如图图8所所示示，电电阻阻不不计计的的平平行行金金属属导导轨轨固固定定在在一一绝绝缘缘斜斜面面上上，两两相相同同的的金金属属导导体体棒棒a、b垂垂直直于于导导轨轨静静止止放放置置，且且与与导导轨轨接接触触良良好好，匀匀强强磁磁场场垂垂直直穿穿过过导导轨轨平平面面现现用用一一平平行行于于导导轨轨的的恒恒力力F作作用用在在a的的中中点点，使使其其向向上上运运动动若若b始始终终保保持持静静止止，则它所受摩擦力可能则它所受摩擦力可能()A变为变为0B先减小后不变先减小后不变C等于等于FD先增大再减小先增大再减小13.13.导体变速运动时的安培力分析导体变速运动时的安培力分析方方法法提提炼炼本本题题的的易易错错点点在在于于有有同同学学认认为为棒棒b所所受受的的摩摩擦擦力力一一定定是是先先减减小小后后增增大大，最最后后不不变变.这这是是没没有有结结合合棒棒a的的运运动动情情况况而而对对b所所受受摩摩擦擦力力作作出出分分析析.因因为为棒棒a的的最最终终速速度度大大小小未未知知，所所以以就就存存在在当当棒棒a的的速速度度达达到到最最大大速速度度时时，棒棒b所所受受的的摩摩擦擦力力还还可可能能沿沿斜斜面面向向上上，在在这这种种情情况况下下，棒棒b所所受受摩摩擦擦力力就就是是一一直直减减小小最最后后不不变变，即即B选选项项；而而如如果果当当棒棒a的的速速度度达达到到最最大大速速度度时时，棒棒b所受的摩擦力恰好减小到所受的摩擦力恰好减小到0，这就是，这就是A选项选项.跟跟踪踪训训练练4(2014云云浮浮模模拟拟)如如图图9所所示示，光光滑滑的的金金属属轨轨道道分分水水平平段段和和圆圆弧弧段段两两部部分分，O点点为为圆圆弧弧的的圆圆心心两两金金属属轨轨道道之之间间的的宽宽度度为为0.5 m，匀匀强强磁磁场场方方向向如如图图，大大小小为为0.5 T质质量量为为0.05 kg、长长为为0.5 m的的金金属属细细杆杆置置于于金金属属轨轨道道上上的的M点点当当在在金金属属细细杆杆内内通通以以电电流流强强度度为为2 A的的恒恒定定电电流流时时，金金属属细细杆杆可可以以沿杆向右由静止开始运动已知沿杆向右由静止开始运动已知MNOP1 m，则，则()A金属细杆开始运动时的加速度大小为金属细杆开始运动时的加速度大小为5 m/s2B金属细杆运动到金属细杆运动到P点时的速度大小为点时的速度大小为5 m/sC金属细杆运动到金属细杆运动到P点时的向心加速度大小点时的向心加速度大小10 m/s2D金金属属细细杆杆运运动动到到P点点时时对对每每一一条条轨轨道道的的作作用用力力大大小小为为0.75 N【答案】【答案】D