【优化方案】浙江省高考物理总复习 第8章第一节 磁场的描述 磁场对电流的作用课件 大纲人教.ppt

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1、第一节磁场的描述磁场对电流的作用第一节磁场的描述磁场对电流的作用 课堂互动讲练课堂互动讲练经典题型探究经典题型探究知能优化演练知能优化演练第第一一节节磁磁场场的的描描述述磁磁场场对对电电流流的的作作用用基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理一、磁场、磁感应强度一、磁场、磁感应强度1磁场磁场(1)基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有运动电荷有_的作用的作用(2)方向：小磁针的方向：小磁针的N极所受磁场力的方向极所受磁场力的方向磁力磁力N极极(4)单位：单位：_，符号，符号T.特斯拉特斯拉3安培分子安培分子电电流假流假说说安培安培认为认为

2、，在原子、分子等物，在原子、分子等物质质微粒的内部，存微粒的内部，存在着一种在着一种环环形形电电流流分子分子电电流分子流分子电电流使每流使每个物个物质质微粒都成微粒都成为为微小的微小的_，它的两，它的两侧侧相当相当于磁极于磁极(如如图图811所示所示)磁体磁体图图811二、磁感二、磁感线线及几种常及几种常见见的磁的磁场场分布分布1磁感磁感线线在磁在磁场场中画出一些曲中画出一些曲线线，使曲，使曲线线上每一点的上每一点的_方向都跟方向都跟这这点的磁感点的磁感应应强强度的方向一致度的方向一致2几种常几种常见见的磁的磁场场(1)条形磁条形磁铁铁和蹄形磁和蹄形磁铁铁的磁的磁场场(如如图图812所示所示)

3、切线切线图图812(2)几种几种电电流周流周围围的磁的磁场场分布分布直直线电线电流的流的磁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流的磁磁场场特点特点无磁极、非无磁极、非匀匀强强且距且距导导线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且磁且磁场场_，管外，管外为为非匀非匀强强磁磁场场环环形形电电流的流的两两侧侧是是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_越弱越弱最最强强越越强强直直线电线电流的流的磁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流的磁磁场场安培安培定定则则直直线电线电流的流的磁磁场场

4、通通电电螺螺线线管的管的磁磁场场环环形形电电流的流的磁磁场场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的管的磁磁场场环环形形电电流的流的磁磁场场横截横截面图面图直直线电线电流的流的磁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流的磁磁场场纵截纵截面图面图特别提示：特别提示：同一个图中可以根据磁感线的疏密判同一个图中可以根据磁感线的疏密判定磁场的强弱；没有画出磁感线的地方并不表示定磁场的强弱；没有画出磁感线的地方并不表示该处没有磁场存在该处没有磁场存在三、安培力的大小和方向三、安培力的大小和方向1大小大小(1)FBILsin(其中其中为为B与与I之之间间的的夹夹角角)(

5、2)磁磁场场和和电电流垂直流垂直时时F_.(3)磁磁场场和和电电流平行流平行时时F0.BIL图图8132方向方向(1)用左手定用左手定则则判定：伸开左手，使拇指与其余四判定：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；个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让让磁感磁感线线从掌心从掌心进进入，并使四指指向入，并使四指指向_的方向，的方向，这时这时_所指的方向就是通所指的方向就是通电导线电导线在磁在磁场场中所中所受安培力的方向受安培力的方向(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B和和I决定的平面决定的平面(注意：注意：B和和I可以有任意可以

6、有任意夹夹角角)电流电流拇指拇指四、磁四、磁电电式式电电流表的工作原理流表的工作原理1磁磁场场特点特点(1)方向：沿方向：沿_均匀均匀辐辐射地分布射地分布(2)大小：在距大小：在距轴线轴线等距离等距离处处的磁感的磁感应应强强度大小度大小_2安培力的特点安培力的特点(1)方向：安培力的方向与方向：安培力的方向与线线圈平面圈平面_(2)大小：安培力的大小与通大小：安培力的大小与通过过的的电电流成流成_径向径向相等相等垂直垂直正比正比图图8143表表盘盘刻度特点刻度特点由于由于导线导线在安培力作用下在安培力作用下带动线带动线圈圈转动转动，螺旋，螺旋弹弹簧簧变变形，反抗形，反抗线线圈的圈的转动转动，电

7、电流越大，安培力越流越大，安培力越大，形大，形变变就就_，所以指，所以指针针偏角与通偏角与通过线过线圈的圈的电电流流I成成_，表，表盘盘刻度刻度_越大越大正比正比均匀均匀课堂互动讲练课堂互动讲练3匀匀强强磁磁场场：磁感：磁感应应强强度大小和方向度大小和方向处处处处相同，相同，磁感磁感线线互相平行且互相平行且间间距相等距相等特特别别提醒：提醒：(1)电场电场强强度的方向和度的方向和电电荷受力方向相荷受力方向相同或相反，而磁感同或相反，而磁感应应强强度的方向和度的方向和电电流元受力方流元受力方向垂直向垂直(2)电电荷在荷在电场电场中一定受静中一定受静电电力作用，而力作用，而电电流在磁流在磁场场中不

8、一定受安培力中不一定受安培力即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1.关于磁感关于磁感应应强强度度B，下列，下列说说法中正确的是法中正确的是()A磁磁场场中某点中某点B的大小，跟放在的大小，跟放在该该点的点的试试探探电电流流元的情况有关元的情况有关B磁磁场场中某点中某点B的方向，跟放在的方向，跟放在该该点的点的试试探探电电流流元所受磁元所受磁场场力方向一致力方向一致C在磁在磁场场中某点的中某点的试试探探电电流元不受磁流元不受磁场场力作用力作用时时，该该点的点的B值值大小大小为为零零D在磁在磁场场中磁感中磁感线线越密集的地方，磁感越密集的地方，磁感应应强强度度越大越大二、通二、

9、通电导电导体在安培力作用下运体在安培力作用下运动动的判断的判断判定通判定通电导电导体在安培力作用下的运体在安培力作用下的运动动或运或运动趋势动趋势，首先必首先必须须弄清楚弄清楚导导体所在位置的磁体所在位置的磁场场分布情况，分布情况，然后利用左手定然后利用左手定则则准确判定准确判定导导体的受力情况，体的受力情况，进进而确定而确定导导体的运体的运动动方向或运方向或运动趋势动趋势的方向的方向现对现对几种常用的方法列表比几种常用的方法列表比较较如下：如下：电电流流元法元法把整段弯曲把整段弯曲导线导线分分为为多段直多段直线电线电流元，先用流元，先用左手定左手定则则判断每段判断每段电电流元受力的方向，然后

10、流元受力的方向，然后判断整段判断整段导线导线所受合力的方向，从而确定所受合力的方向，从而确定导导线线运运动动方向方向特殊特殊位置位置法法通通电导线转动电导线转动到某个便于分析的特殊位置到某个便于分析的特殊位置时时，判断其所受安培力的方向，从而确定其运判断其所受安培力的方向，从而确定其运动动方向方向等效等效法法环环形形电电流可等效成小磁流可等效成小磁针针，通，通电电螺螺线线管可以管可以等效成条形磁等效成条形磁铁铁或多个或多个环环形形电电流，反流，反过过来等来等效也成立然后根据同极相斥、异极相吸判效也成立然后根据同极相斥、异极相吸判断相互作用情况断相互作用情况结论结论法法两平行直两平行直线电线电流

11、在相互作用流在相互作用过过程中，无程中，无转转动趋势动趋势，同向，同向电电流互相吸引，反向流互相吸引，反向电电流互流互相排斥；两不平行的直相排斥；两不平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向相同的流方向相同的趋势趋势转换转换研究研究对对象象法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趋势动趋势的的问题时问题时，可先分析，可先分析电电流在磁流在磁体磁体磁场场中所受的安培力，然后由牛中所受的安培力，然后由牛顿顿第三第三定律，确定磁体所受定律，确定磁体所受电电流磁流磁场场的作用力，的作用力，从而确定磁体所受合力及运从而确定

12、磁体所受合力及运动动方向方向特特别别提醒：提醒：(1)安培力的方向与磁感安培力的方向与磁感应应强强度的方向度的方向垂直，而不是相同或相反，垂直，而不是相同或相反，这这跟跟电场电场力与力与电场电场强强度方向之度方向之间间的关系是不同的的关系是不同的(2)某些某些导导体在安培力作用下可能会出体在安培力作用下可能会出现现平平动动与与转转动动同同时发时发生的情况生的情况即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)2(2011年台州模年台州模拟拟)如如图图815所示，把所示，把轻质导轻质导线线圈用圈用绝缘细线悬绝缘细线悬挂在磁挂在磁铁铁N极附近，磁极附近，磁铁铁的的轴线轴线穿穿过线过线圈的圈

13、的圆圆心，且垂直于心，且垂直于线线圈平面，当圈平面，当线线圈中圈中通入如通入如图图方向的方向的电电流后，流后，线线圈的运圈的运动动情况是情况是()A线线圈向左运圈向左运动动B线线圈向右运圈向右运动动C从上往下看从上往下看顺时针转动顺时针转动D从上往下看逆从上往下看逆时针转动时针转动图图815解析：解析：选选A.法一：法一：电电流元法首先将流元法首先将圆圆形形线线圈分圈分成很多小段，每一段可看作一直成很多小段，每一段可看作一直线电线电流，取其中流，取其中上、下两小段分析，其截面上、下两小段分析，其截面图图和受安培力情况如和受安培力情况如图图甲所示根据甲所示根据对对称性可知，称性可知，线线圈所受安

14、培力的圈所受安培力的合力水平向左，故合力水平向左，故线线圈向左运圈向左运动动只有只有选项选项A正正确确法二：等效法将法二：等效法将环环形形电电流等效成一条形磁流等效成一条形磁铁铁，如如图图乙所示，据异名磁极相吸引知，乙所示，据异名磁极相吸引知，线线圈将向左圈将向左运运动动，选选A.也可将左也可将左侧侧条形磁条形磁铁铁等效成一等效成一环环形形电电流，根据流，根据结论结论“同向同向电电流相吸引，异向流相吸引，异向电电流相排斥流相排斥”也可判断出也可判断出线线圈向左运圈向左运动动，选选A.三、安培力公式三、安培力公式FBIL的的说说明明1B是与是与L垂直或与垂直或与L垂直的分量垂直的分量2L是有效是

15、有效长长度度3B并非一定是匀并非一定是匀强强磁磁场场，但一定是，但一定是导线导线所在所在处处的的磁感磁感应应强强度度如如图图816甲所示折甲所示折线线abc中通入中通入电电流流I，abbcL，折，折线线所在平面与匀所在平面与匀强强磁磁场场磁感磁感应应强强度度B垂直垂直abc受安培力等效于受安培力等效于ac(通有通有ac的的电电流流I)所受的安培所受的安培力，即力，即FBI L，方向同，方向同样样由等效由等效电电流流ac判断判断为为在在纸纸面内垂直于面内垂直于ac斜向上同理推知斜向上同理推知(1)如如图图乙所示，乙所示，半半圆圆形通形通电导线电导线受安培力受安培力FBI2R；(2)如如图图丙所示

16、丙所示闭闭合的通合的通电导线电导线框受安培力框受安培力F0.图图816即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)3(2009年高考全国卷年高考全国卷)如如图图817所示，一段所示，一段导导线线abcd位于磁感位于磁感应应强强度大小度大小为为B的匀的匀强强磁磁场场中，且中，且与磁与磁场场方向方向(垂直于垂直于纸纸面向里面向里)垂直垂直线线段段ab、bc和和cd的的长长度均度均为为L，且，且abcbcd135.流流经导线经导线的的电电流流为为I，方向如，方向如图图中箭中箭头头所示所示导线导线段段abcd所所受到的磁受到的磁场场的作用力的合力的作用力的合力()图图817A方向沿方向沿纸

17、纸面向上，大小面向上，大小为为(1)ILBB方向沿方向沿纸纸面向上，大小面向上，大小为为(1)ILBC方向沿方向沿纸纸面向下，大小面向下，大小为为(1)ILBD方向沿方向沿纸纸面向下，大小面向下，大小为为(1)ILB解析：解析：选选A.ab、bc、cd所受安培力的大小均所受安培力的大小均为为FBIL，bc边边所受安培力的方向垂直于所受安培力的方向垂直于bc向上，向上，ab、cd边边所受安培力的方向如所受安培力的方向如图图所示，由几何关系可所示，由几何关系可知知ab与与cd边边所受安培力方向之所受安培力方向之间间的的夹夹角角为为90，合，合力大小力大小F BIL，方向垂直于，方向垂直于bc向上，

18、且与向上，且与bc边边所受安培力在一条直所受安培力在一条直线线上，因此上，因此abcd所受磁所受磁场场的作用力的合力的作用力的合力为为F合合FF(1)ILB，方，方向沿向沿纸纸面垂直面垂直bc向上向上经典题型探究经典题型探究题型一题型一磁场的叠加磁场的叠加 (2011年山东青岛模拟年山东青岛模拟)三根平行的长直通三根平行的长直通电导线，分别通过一个等腰直角三角形的三个电导线，分别通过一个等腰直角三角形的三个顶点且与三角形所在平面垂直，如图顶点且与三角形所在平面垂直，如图818所所示现在使每根通电导线在斜边中点示现在使每根通电导线在斜边中点O处所产生处所产生的磁感应强度大小均为的磁感应强度大小均

19、为B，则下列说法中正确的，则下列说法中正确的是是()例例例例1 1图图818【答案答案】BD图图819 (2011年金年金华华一中月考一中月考)通有通有电电流的流的导线导线L1、L2处处在同一平面在同一平面(纸纸面面)内，内，L1是固定的，是固定的，L2可可绕绕垂垂直直纸纸面的固定面的固定转轴转轴O转动转动(O为为L2的中心的中心)，各自的，各自的电电流方向如流方向如图图8110所示下列哪种情况将会所示下列哪种情况将会发发生生()题型二题型二安培力作用下物体运动方向的判断安培力作用下物体运动方向的判断例例例例2 2图图8110A因因L2不受磁不受磁场场力的作用，故力的作用，故L2不不动动B因因

20、L2上、下两部分所受的磁上、下两部分所受的磁场场力平衡，力平衡，故故L2不不动动CL2绕轴绕轴O按按顺时针顺时针方向方向转动转动DL2绕轴绕轴O按逆按逆时针时针方向方向转动转动【解析解析】由右手螺旋定由右手螺旋定则则可知可知导线导线L1上方的磁上方的磁场场的方向的方向为为垂直垂直纸纸面向外，且离面向外，且离导线导线L1的距离越的距离越远远的地方，磁的地方，磁场场越弱，越弱，导线导线L2上的每一小部分受上的每一小部分受到的安培力方向水平向右，由于到的安培力方向水平向右，由于O点的下方磁点的下方磁场场较较强强，则则安培力安培力较较大，因此大，因此L2绕绕固定固定转轴转轴O按逆按逆时针时针方向方向转

21、动转动，D正确正确【答案答案】D (满满分分样样板板10分分)(2011年北京年北京东东城区城区检测检测)如如图图8111所示，在所示，在倾倾角角为为30的斜面上，的斜面上，固定一固定一宽宽L0.25 m的平行金属的平行金属导轨导轨，在，在导轨导轨上端上端接入接入电电源和滑源和滑动变动变阻器阻器R.电电源源电动势电动势E12 V，内，内阻阻r1，一，一质质量量m20 g的金属棒的金属棒ab与两与两导轨导轨垂垂直并接触良好整个装置直并接触良好整个装置处处于磁感于磁感应应强强度度B0.80 T、垂直于斜面向上的匀、垂直于斜面向上的匀强强磁磁场场中中(导轨导轨与金属棒与金属棒的的电电阻不阻不计计)金

22、属金属导轨导轨是光滑的，取是光滑的，取g10 m/s2，要保持金属棒在，要保持金属棒在导轨导轨上静止，求：上静止，求：题型三题型三安培力作用下物体的平衡安培力作用下物体的平衡例例例例3 3(1)金属棒所受到的安培力大小；金属棒所受到的安培力大小；(2)通通过过金属棒的金属棒的电电流；流；(3)滑滑动变动变阻器阻器R接入接入电电路中的阻路中的阻值值图图8111解解题样题样板板规规范步范步骤骤，该该得的分一分不得的分一分不丢丢！(1)F安安mgsin30，得，得F安安0.1 N (2分分)(2)金属棒静止在金属金属棒静止在金属轨轨道上受力平衡，如道上受力平衡，如图图8112所示所示图图8112【答

23、案答案】(1)0.1 N(2)0.5 A(3)23【方法技巧方法技巧】有关安培力的平衡有关安培力的平衡问题问题往往涉及往往涉及到三到三维维立体空立体空间问题间问题，处处理相关安培力理相关安培力问题时问题时，画出画出导导体棒的横截面受力体棒的横截面受力图图，变变三三维为维为二二维维便可便可变难为变难为易，迅速解易，迅速解题题变变式式训练训练(2011年金年金华联华联考考)如如图图8113所示，所示，在在倾倾角角为为的光滑斜面上，垂直的光滑斜面上，垂直纸纸面放置一根面放置一根长为长为L，质质量量为为m的直的直导导体棒当体棒当导导体棒中的体棒中的电电流流I垂垂直直纸纸面向里面向里时时，欲使，欲使导导

24、体棒静止在斜面上，可将体棒静止在斜面上，可将导导体棒置于匀体棒置于匀强强磁磁场场中，当外加匀中，当外加匀强强磁磁场场的磁感的磁感应应强强度度B的方向在的方向在纸纸面内由面内由竖竖直向上沿逆直向上沿逆时针转时针转至水平向左的至水平向左的过过程中，下列关于程中，下列关于B的大小的大小变变化的化的说说法中，正确的是法中，正确的是()图图8113A逐逐渐渐增大增大B逐逐渐渐减小减小C先减小后增大先减小后增大 D先增大后减小先增大后减小解析解析：选选C.由分析可知：当由分析可知：当B垂直斜面向上垂直斜面向上时时，维维持持导导体平衡所需的安培力最小，此体平衡所需的安培力最小，此时时B最小，最小，故其故其变变化化为为先减小后增大，先减小后增大，C正确正确