届高三物理大一轮复习 磁场的描述及磁场对电流的作用.pptx

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1、会计学1届高三物理大一轮复习届高三物理大一轮复习 磁场的描述及磁磁场的描述及磁场对电流的作用场对电流的作用n n第第11讲磁场的描述及磁场对电流的讲磁场的描述及磁场对电流的作用作用第1页/共61页n n1.磁场n n(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有_的作用n n(2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向n n2磁感应强度n n(1)物理意义：描述磁场的_和_.n n(2)大小：B_(通电导线垂直于磁场)n n(3)方向：小磁针静止时_的指向n n(4)单位：特斯拉(T)磁场、磁感应强度(考纲要求)磁场力强弱方向N极第2页/共61页n n3匀强磁场n n(1)定义：磁感应强度

2、的大小_、方向_的磁场称为匀强磁场n n(2)特点n n匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线.处处相等处处相同第3页/共61页n n 判断正误，正确的划“”，错误的划“”n n(1)通电导线在某处所受安培力为零时，此处的磁感应强度一定为零 ()n n(2)小磁针在磁场中N极的受力方向为该处磁场的方向 ()n n(3)磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关 ()n n(4)磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致 ()n n答案(1)(2)(3)(4)第4页/共61页n n磁场的方向(考纲要求)n n1磁感线n n在磁场中画出一

3、些有方向的曲线，使曲线上各点的_方向跟这点的磁感应强度方向一致n n2几种常见的磁场n n(1)常见磁体的磁场磁感线通电直导线和通电线圈周围 切线第5页/共61页n n(2)电流的磁场通电直导线通电直导线通电螺线管通电螺线管环形电流环形电流安培安培定则定则立体立体图图横截横截面图面图纵截纵截面图面图第6页/共61页n n匀强磁场中的安培力(考纲要求)n n1安培力的大小n n当磁感应强度B的方向与导线方向成角时，F_.这是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况：n n(1)磁场和电流垂直时：F_.n n(2)磁场和电流平行时：F0.安培力、安培力的方向(考纲要求)BILsinBIL第7

4、页/共61页n n2安培力的方向n n(1)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进入，并使四指指向_，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受_.n n(2)安培力的方向特点：FB，FI，即F垂直于_决定的平面电流的方向安培力的方向B和I第8页/共61页n n 判断正误，正确的划“”，错误的划“”n n(1)磁感线是为了形象地描述磁场而人为引入的曲线，并不是客观存在着的线 ()n n(2)磁感线越密，磁场越强 ()n n(3)通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零 ()n n(4)安培力一定不做功 ()n n答案(1)

5、(2)(3)(4)第9页/共61页基础自测第10页/共61页n n解析磁感应强度是磁场本身的性质，与放入磁场中的导体的电流或受力大小F无关，A错误；磁感应强度B是矢量，其方向与F总是垂直的，电流方向与F也总是垂直的，B、C错误；在确定的磁场中，同一点的磁感应强度B是确定的，由磁场本身决定，与其他外来的一切因素无关，用磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，D正确n n答案D第11页/共61页n n2(单选)一根容易形变的弹性导线，两端固定导线中通有电流，方向如下图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 ()

6、解析通电导线在磁场中受安培力时，可用左手定则判断安培力的方向答案D第12页/共61页n n3(单选)在赤道上，地磁场可以看作是沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场，磁感应强度是5105 T如果赤道上有一条沿东西方向的直导线，长40 m，载有20 A的电流，地磁场对这根导线的作用力大小是 ()n nA4108 NB2.5105 Nn nC9104 N D4102 Nn n解析磁场方向是南北方向，电流方向是东西方向，它们相互垂直，可以利用公式FBIL来计算此安培力的大小n n答案D第13页/共61页n n4(单选)两根长直导线a、b平行放置，如图811所示为垂直于导线的截面图，图中O点为两根导线连线

7、ab的中点，M、N为ab的中垂线上的两点且与a、b等距，两导线中通有等大、同向的恒定电流，已知直线电流在某点产生的磁场的磁感应强度B的大小跟该点到通电导线的距离r成反比，则下列说法中正确的是 ()图811第14页/共61页n nAM点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同n nBM点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反n nC在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零n nD若在N点放一小磁针，静止时其北极沿NO由N点指向O点n n解析由安培定则、通电直导线周围磁场特点及矢量的合成知BM垂直MN向下，BN垂直MN向上，且BMBN；而O点的磁感应强度BO0，B对，A、C错；若在N点放一小磁针，静止时

8、其北极垂直MN向上n n答案B第15页/共61页n n5(单选)如图812所示，AC是一个用长为L的导线弯成的、以O为圆心的四分之一圆弧，将其放置在与平面AOC垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中当在该导线中通以由C到A，大小为I的恒定电流时，该导线受到的安培力的大小和方向是 ()图812第16页/共61页第17页/共61页n n1磁场的叠加：磁感应强度为矢量，合成与分解遵循平行四边形定则n n2不同情况下安培定则的应用热点一磁场的叠加和安培定则的应用安培定安培定则则(右手螺旋定右手螺旋定则则)作用作用判断电流的磁场方向判断电流的磁场方向内内容容具体情况具体情况直线电流直线电流环形电流或通电螺线管

9、环形电流或通电螺线管条件条件(电流方电流方向向)大拇指指向电流的方向大拇指指向电流的方向四根手指弯曲方向指向电流的四根手指弯曲方向指向电流的环绕方向环绕方向结果结果(磁场方磁场方向向)四根手指弯曲方向表示四根手指弯曲方向表示磁感线的方向磁感线的方向大拇指指向表示轴线上的磁感大拇指指向表示轴线上的磁感线方向线方向第18页/共61页n n【典例1】(2013海南卷，9)三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I，方向如图813所示a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3，下列

10、说法正确的是()图813第19页/共61页n nAB1B2B3n nBB1B2B3n nCa和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸n n面向里n nDa处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸n n面向里第20页/共61页n n解析本题考查磁场的叠加，由于通过三条导线的电流大小相等，结合右手定则可判断出三条导线在a、b处产生的合磁感应强度垂直纸面向外，在c处垂直纸面向里，且B1B2B3，故选项A、C正确n n答案AC第21页/共61页n n反思总结求解有关磁感应强度问题的关键n n(1)磁感应强度由磁场本身决定n n(2)合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和(满n

11、n足平行四边形定则)n n(3)牢记判断电流的磁场的方法安培定则，并能熟练应n n用，建立磁场的立体分布模型(记住5种常见磁场的立体分布n n图)第22页/共61页n n【跟踪短训】n n1(2013上海卷，13)如图814所示，足够长的直线ab靠近通电螺线管，与螺线管平行用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图象是 ()图814第23页/共61页n n解析通电螺线管外部中间处的磁感应强度最小，所以用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图象是C.n n答案C第24页/共61页n n2如图815所示，一根通电直导线放在磁感应强度B1 T的匀强磁

12、场中，在以导线为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，若a点的实际磁感应强度为0，则下列说法中正确的是()图815第25页/共61页第26页/共61页第27页/共61页n n通电导体在磁场中受到的安培力n n(1)方向：根据左手定则判断n nF、B、I三者间方向关系：已知B、I的方向(B、I不平行时)，可用左手定则确定F的唯一方向FB，FI，则F垂直于B和I所构成的平面，但已知F和B的方向，不能唯一确定I的方向热点二安培力作用下导体的平衡问题第28页/共61页n n(2)大小：由公式FBIL计算，且其中的L为导线在磁场中的有效长度如弯曲通电导线的有效长度L等于连接两端点的直线的长度，相

13、应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端，如图816所示图816第29页/共61页n n【典例2】(2012天津卷，2)如图817所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为.如果仅改变下列某一个条件，角的相应变化情况是()n nA棒中的电流变大，角变大n nB两悬线等长变短，角变小n nC金属棒质量变大，角变大n nD磁感应强度变大，角变小图817第30页/共61页n n审题指导(1)金属棒MN处于_状态n n(2)沿MN方向看，画出MN的受力图_n n(3)利用平衡条件列出平衡方程_.n n提示(1)平衡n n

14、(2)n n(3)BIlmgtan 第31页/共61页n n答案A第32页/共61页n n反思总结n n1求解安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路第33页/共61页n n【跟踪短训】n n3如图818所示，质量为m、长为L的导体棒电阻为R，初始时静止于光滑的水平轨道上，电源电动势为E，内阻不计匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与轨道平面成角斜向上方，开关闭合后导体棒开始运动，则()图818第34页/共61页第35页/共61页第36页/共61页n n4如图819所示，有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b，a被水平放置在倾角为45 的光滑斜面上，b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、b平

15、行，它们之间的距离为x.当两细棒中均通以电流强度为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止，则下列关于b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法正确的是()图819第37页/共61页第38页/共61页n n解析要使a恰能在斜面上保持静止，由安培定则可知b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度方向应向上，A正确a的受力如图甲所示第39页/共61页第40页/共61页n n方法阐述及实例分析思想方法13.判断通电导体(或磁铁)在安培力作用下运动的常用方法具体方法具体方法实例实例分析分析电电流流元元法法把整段电流等效分成很把整段电流等效分成很多电流元，先用左手定多电流元，先用左手定则判断出每小段电流元则判断

16、出每小段电流元所受安培力的方向，从所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定合力的方向，最后确定运动方向，注意一般取运动方向，注意一般取对称的电流元分析对称的电流元分析判断能自由判断能自由移动的导线移动的导线运动情况运动情况把直线电流等效为把直线电流等效为AOAO、BOBO两段电流元两段电流元，蹄形磁铁磁蹄形磁铁磁感感线线 分布分布以及两段电流元受安以及两段电流元受安培力方培力方向向如图所示如图所示可见可见，导线导线将将沿俯沿俯视视 逆逆时针方时针方向向转动转动第41页/共61页具体方法具体方法实例实例分析分析特特殊殊位位置置法法根据通电导体在特殊位根据通

17、电导体在特殊位置所受安培力的方向，置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后判断其运动方向，然后推广到一般位置推广到一般位置用导线转过用导线转过9090 的特殊位的特殊位置置(如图所示的虚如图所示的虚线位线位置置)来来 分分析析，判得安培力方判得安培力方向向下向向下，故导线在故导线在逆逆时针转动的时针转动的同同时时 向下向下运动运动等等效效分分析析法法环形电流可以等效为环形电流可以等效为小小磁针磁针(或或条形磁条形磁铁铁)，条形磁铁也可等效条形磁铁也可等效成成环形电流环形电流，通通电螺线管可等效为电螺线管可等效为多多个环形电流个环形电流或或条条形磁铁形磁铁判断环形电流受到的安判断环形电流受到的安

18、培力方培力方向向把环形电流等效把环形电流等效成成如图所示右边的条形磁铁如图所示右边的条形磁铁，可见可见两条形磁铁相互吸两条形磁铁相互吸引引，不会有不会有转动转动电流电流受到的安培力方受到的安培力方向向向向左左第42页/共61页具体方法具体方法实例实例分析分析结结论论法法(1)(1)两电流相互平行时无转动趋势两电流相互平行时无转动趋势，同向同向电流相互吸电流相互吸引引，反反 向向电流相互排斥电流相互排斥(2)(2)两电流两电流不不平行时平行时，有有转动到相互转动到相互平行平行且且方方 向向相相 同同的趋势的趋势判断光滑杆判断光滑杆上上的的 同向同向电流电流的运动方的运动方向向同向电流直接相吸，同

19、向电流直接相吸，两个环形电流会相互两个环形电流会相互靠拢靠拢转转换换研研究究对对象象法法定性分析磁体在电流产生定性分析磁体在电流产生的磁场中受力方向时，可的磁场中受力方向时，可先判断电流在磁体磁场中先判断电流在磁体磁场中的受力方向，然后再根据的受力方向，然后再根据牛顿第三定律判断磁体受牛顿第三定律判断磁体受力方向力方向判断图中所示磁铁受到的地面摩判断图中所示磁铁受到的地面摩擦力方擦力方向向电流受到的磁铁的作用力方电流受到的磁铁的作用力方向向如图所示如图所示，所以反过来电流对磁铁的作用力方所以反过来电流对磁铁的作用力方向向斜斜向向右右 下下可知地面对磁铁的作用力方可知地面对磁铁的作用力方向向向向

20、左左第43页/共61页n n【典例】一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图8110所示当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈L1将 ()n nA不动B顺时针转动n nC逆时针转动D在纸面内平动图8110第44页/共61页n n解析方法一(电流元分析法)把线圈L1沿水平转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数段直线电流元，电流元处在L2产生的磁场中，根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上，由左手定则可得，上半部分电流元所受安培力均指向纸外，下半部分电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈L1将顺时针转动第45页/共61

21、页n n方法二(等效分析法)把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I2的中心，小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向，由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而L1等效成小磁针后，转动前，N极指向纸内，因此小磁针的N极应由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈L1将顺时针转动n n方法三(利用结论法)环形电流I1、I2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得，从左向右看，线圈L1将顺时针转动n n答案B第46页/共61页n n反思总结判断通电导体在安培力作用下的运动问题时应注n n意以下两点：n n(1)同一问题可以用多种判断方法分析，可以根据

22、不同的题目n n选择恰当的判断方法n n(2)同一导体在安培力作用下，运动形式可能会发生变化，要n n根据受力情况进行判断第47页/共61页n n即学即练如图8111所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是()图8111第48页/共61页n nAFN1FN2，弹簧的伸长量增大n nDFN1FN2，弹簧的伸长量减小n n解析采用“转换研究对象法”：由于条形磁铁的磁感线是从N极出发到S极，所以可画出磁铁在导线

23、A处的一条磁感线，此处磁感应强度方向斜向左下方，如图，导线A中的电流垂直纸面向外，由左手定则可判断导线A必受斜向右下方的安培力，第49页/共61页n n由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力的方向是斜向左上方，所以磁铁对斜面的压力减小，FN1FN2.同时，由于导线A比较靠近N极，安培力的方向与斜面的夹角小于90，所以电流对磁铁的作用力有沿斜面向下的分力，使得弹簧弹力增大，可知弹簧的伸长量增大，所以正确选项为C.n n答案C第50页/共61页n n附：对应高考题组附：对应高考题组n n1(2012大纲全国卷，18)如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、

24、方向相反的电流a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是 ()第51页/共61页n nAO点处的磁感应强度为零n nBa、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反n nCc、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同n nDa、c两点处磁感应强度的方向不同第52页/共61页n n解析根据安培定则判断磁场方向，再结合矢量的合成知识n n求解根据安培定则判断：两直线电流在O点产生的磁场方n n向均垂直于MN向下，O点的磁感应强度不为零，故A选项错n n误；a、b两点的磁感应强度大小相等，方向相同，故B选项

25、n n错误；根据对称性，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方n n向相同，故C选项正确；a、c两点的磁感应强度方向相同，n n故D选项错误n n答案C第53页/共61页n n2(2012海南单，10)如图中所示装置可演示磁场对通电导线的作用电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动下列说法正确的是()第54页/共61页n nA若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动n nB若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动n nC若a接负极，b

26、接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动n nD若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动第55页/共61页n n解析若a接正极，b接负极，电磁铁磁极间磁场方向向上，e接正极，f接负极，由左手定则判定金属杆受安培力向左，则L向左滑动，A项错误，同理判定B、D选项正确，C项错误n n答案BD第56页/共61页n n3(2011课标全国理综，14)为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是()第57页/共61页n n解析地磁场的N极在地球南极附近，地磁场的S极在地球北极附近，根据安培定则，可判定电

27、流方向为顺时针方向(站在地球的北极向下看)，选项B正确，选项A、C、D错误n n答案B第58页/共61页n n4(2011大纲全国，15)如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1I2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直，磁感应强度可能为零的点是 ()n nAa点n nBb点n nCc点n nDd点第59页/共61页n n解析由于I1I2，且离导线越远产生的磁场越弱，在a点I1产生的磁场比I2产生的磁场要强，A错，同理，C对I1与I2在b点产生的磁场方向相同，合成后不可能为零，B错d点两电流产生的磁场B1、B2不共线，合磁场不可能为0，D错n n答案C第60页/共61页感谢您的观看。第61页/共61页