物理第九章 磁场 1 磁场的描述 磁场对电流的作用.ppt

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1、内容要求说明命题趋势磁场磁感应强度磁感线磁通量整体来说，计算题考查比较常见，选择题有时出现，但都是以中难题形式出现，分值比重大，属于拉开分差的情况，必须苦下功夫，认真对待预计今后出现在计算题中的可能性非常大，而且命题背景将会更加前沿、新颖，注重与科技、生活的应用，如质谱仪、回旋加速器等另外关于带电粒子在复合场中的运动将会对分析、推理、综合能力提出更高要求，可能对空间轨迹、函数表示、数学归纳等数学工具的使用提出要求通电直导线和通电线圈周围磁场的方向安培力计算限于直导线跟匀强磁场平行或垂直两种情况内容要求说明命题趋势洛伦兹力本章涉及的知识点主要包括以下几个方面：1.四个基本概念：磁感应强度、磁感线

2、、安培力、洛伦兹力.2.两个基本定则：安培定则和左手定则.3.两个主要内容：一是通电导线在磁场中所受的安培力，一是带电粒子在磁场中运动所受的洛伦兹力.4.几个重要仪器分析：速度选择器、质谱仪、磁流体发电机、电磁流量计、回旋加速器等在一轮复习过程中带电粒子在磁场或复合场中的运动是本章的重点和难点，要通过一定的强化训练，熟练掌握此类问题的基本方法，切实提高应用物理知识综合分析问题、应用数学知识求解物理问题的能力另外，对导体受安培力的分析，要善于把立体图形改成平面图形，注意培养空间想象能力带电粒子在匀强磁场中的运动计算限于速度与磁感应强度平行或垂直两种情况质谱仪和回旋加速器的工作原理第第1讲磁场的描

3、述磁场对电流的作用讲磁场的描述磁场对电流的作用1.会用安培定则判断电流周围的磁场方向2.会计算电流在磁场中受到的安培力3.会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题特殊特殊磁体磁体电流电流正比正比 正比正比 3.磁场的叠加：B的方向即_，与小磁针N极受到的力的方向相同，磁感应强度是_，空间某点的磁场的叠加遵循_4.磁感线的特点：(1)磁感线上某点的_方向就是该点的磁场方向(2)磁感线的疏密定性地表示磁场的_，在磁感线较密的地方磁场较_，在磁感线较疏的地方磁场较_磁场方向磁场方向矢量矢量平行四边形定则平行四边形定则切线切线强弱强弱强强弱弱(3)磁感线是_曲线，没有起点和终点在磁体外部

4、，从N极指向S极；在磁体内部，从S极指向N极(4)同一磁场的磁感线不_、不_、不相切(5)磁感线是假想的曲线，客观上不存在闭合闭合中断中断相交相交5.安培定则：又称右手螺旋定则，对于通电直导线产生的磁场，使用时大拇指所指方向与_一致，弯曲的四指方向就是_的方向；对通电圆环或通电螺线管，弯曲的四指与_的方向一致，大拇指的指向就是轴线上磁感线的方向或螺线管内部的磁感线方向6.左手定则：伸开左手，让磁感线从掌心进入，并使四指指向_，这时大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受_7.安培力公式：F_，其中为_方向与_方向之间的夹角电流的方向电流的方向磁感线环绕磁感线环绕环形电流环形电流 电流的方向电流

5、的方向安培力的方向安培力的方向 ILBsin 磁场磁场电流电流 对磁感应强度对磁感应强度B的理解及磁场和电场的对比的理解及磁场和电场的对比4.磁感应强度B与电场强度E的比较电场强度E是描述电场强弱的物理量，磁感应强度B是描述磁场强弱的物理量这两个物理量比较如下表所示：磁感应强度B电场强度E方向磁感线切线方向，小磁针N极的受力方向电场线切线方向，放入该点的正电荷受力方向大小决定因素由磁场决定，与检验电流无关由电场决定，与检验电荷无关场的叠加合磁感应强度等于各磁场磁感应强度B的矢量和合场强等于各个电场的场强E的矢量和单位1 T1 N/(Am)1 V/m1 N/C5.磁感线与电场线的比较磁感线电场线

6、相似点引入目的都是为了形象地描述场而引入的假想曲线，实际不存在疏密意义都能定性描述场的强弱切线方向都表示该点场的方向是否相交都不相交不同点闭合曲线，外部由NS，内部由SN起始于正电荷(或无限远)，终止于无限远(或负电荷)6.磁场的叠加磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解C【解析】根据安培定则判断磁场方向，再结合矢量的合成知识求解，两直线电流在O点产生的磁场方向均垂直于MN向下，O点的磁感应强度不为零，故A错误；a、b两点的磁感应强度大小相等，方向相同，故B错误；根据对称性，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故C正确；a、c两点的磁感

7、应强度方向相同，故D错误典题演示2(2015连云港、宿迁、徐州三模)如图甲所示，一个条形磁铁P固定在水平桌面上，以P的右端点为原点，中轴线为x轴建立一维坐标系一个灵敏的小磁针Q放置在x轴上不同位置，设Q与x轴之间的夹角为.实验测得sin 与x之间的关系如图乙所示已知该处地磁场方向水平，磁感应强度大小为B0.下列说法中正确的是()A.P的右端为S极B.P的中轴线与地磁场方向平行C.P在x0处产生的磁感应强度大小为B0D.x0处合磁场的磁感应强度大小为 2B0C 1.安培定则的应用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“因”和“果”.2.磁场的方向：磁感线的切线方向，小磁针N极的受力方

8、向安培定则的应用及磁场方向的确定安培定则的应用及磁场方向的确定原因(电流方向)结果(磁场绕向)直线电流的磁场大拇指四指环形电流的磁场四指大拇指A A B C D【解析】两根导线在坐标原点处的磁感应强度为B，方向都垂直纸面向里对A，三根导线产生磁场方向向里，一根向外，合成后也是两根向里，故A正确；对B同理，四根导线产生磁场方向均向里，故B错误；三根导线产生磁场方向向外，一根向里，合成后是两根向外，故C错误；两根导线产生磁场方向向外，两根向里，合成后磁场为零，故D错误1.安培力大小(1)当IB时，FBIL.(2)当IB时，F0.注意：(1)当导线弯曲时，L是导线两端的有效直线长度(2)对于任意形状

9、的闭合线圈，其有效长度均为零，所以通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零安培力作用下导体运动情况的判定安培力作用下导体运动情况的判定2.安培力方向：用左手定则判断，注意安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B与I决定的平面3.判定安培力作用下导体运动情况的常用方法电流元法分割为电流元，用左手定则确定安培力方向整段导体所受合力方向运动方向特殊位置法在特殊位置安培力方向运动方向等效法环形电流小磁针条形磁铁通电螺线管多个环形电流结论法同向电流互相吸引，异向电流互相排斥两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可

10、先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向典题演示4如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面当线圈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B.线圈向右运动C.从上往下看顺时针转动D.从上往下看逆时针转动A【解析】解法一：电流元法首先将圆形线圈分成很多小段，每小段可看做一直线电流，取其中上、下两小段分析，其截面图和受安培力情况如图甲所示根据对称性可知，线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动，A正确甲甲解法二：等效法将环形电流等效成一条形磁铁，如图乙

11、所示，据异名磁极相吸引知，线圈将向左运动同时，也可将左侧条形磁铁等效成一环形电流，根据结论“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，也可得到答案A.乙乙 1.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安培力2.画好辅助图(如斜面)，标明辅助方向(如B的方向、I的方向等)是画好受力分析图的关键3.由于安培力F、电流I、磁感应强度B的方向之间涉及三维空间，所以在受力分析时要善于把立体图转化成平面图安培力作用下通电导体的平衡问题安培力作用下通电导体的平衡问题典题演示5(多选)(2014泰州中学)如图所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O，

12、并处于匀强磁场中当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为.则磁感应强度的方向和大小可能为()BC (1)通过导体棒的电流【答案】1.5 A(2)导体棒受到的安培力大小【答案】0.30 N(3)导体棒受到的摩擦力【答案】0.06 N，沿导轨平面向下1.如图所示，有一束电子沿y轴正方向移动，则在z轴上某点P的磁场方向是()A沿x轴正方向 B沿x轴负方向C沿z轴正方向 D沿z轴负方向【解析】运动电荷可以产生磁场，本质上与电流产生磁场相同，因为电荷定向移动形成电流，而电流可以产生磁场由于电子带负电，所以等效电流的方向沿y轴负方向，即可判定P点的磁场方向沿x轴负方向B A

13、3.(2015江苏卷)如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是()A【解析】假设载流线圈的电流方向是顺时针方向，根据左手定则得出载流线圈各边所受安培力的方向，如图所示，C、D选项中各边所受安培力的方向类似于B图，根据力图结合力的合成可以发现A图中载流线圈各边所受安培力的合力最大，所以若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是A图天平故选A.4.(2016常熟中学)在同一平面内有四根彼此绝缘的通电直导线，如图所示，四根导线中的电流大

14、小关系为I1I2I3I4，切断哪一导线中的电流能使O点(O点为四根导线所围矩形的中心)的磁感应强度减为最弱()A.切断I1 B.切断I2 C.切断I3 D.切断I4D【解析】由于I1I2，由安培定则可知这两根导线在O处产生的磁感应强度为0，I3和I4两根导线在O处产生垂直纸面向里的磁场，由于I3I4，即I4在O处产生的磁场大，所以切断I4能使O点的磁感应强度减为最弱，故D正确，A、B、C错误5.(2014启东中学)如图所示，通电直导线ab位于两平行导线横截面MN的连线的中垂线上当平行导线通以同向等值电流时，下列说法中正确的是()A.ab顺时针旋转B.a端向外，b端向里旋转 C.ab逆时针旋转D.a端向里，b端向外旋转B【解析】导线M和N的磁感线都是同心圆，因此对ab上半段，M导线的磁感线指向右下，可以用左手定则判断a端受向外的力，N导线的磁感线指向右上，也使a端受向外的力，所以a端向外旋转；同理也可以分析出b端受向里的力从而使得a端转向纸外，b端转向纸里，故B正确，A、C、D错误C