高中物理電磁感應(yīng)選修3-1第8章第1講磁場.ppt

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1、第8章磁場,2014高考導(dǎo)航,第1講磁場的描述磁場對電流的作用,,,本節(jié)目錄,,基礎(chǔ)再現(xiàn)對點自測,知能演練輕巧奪冠,,考點探究講練互動,,技法提煉思維升華,,要點透析直擊高考,知識清單,磁場力,N極,特斯拉,二、磁感線及幾種常見的磁場分布 1磁感線 在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點的_____方向都跟這點的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致 2幾種常見的磁場 (1)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(如圖所示),切線,(2)幾種電流周圍的磁場分布,特別提示：同一個圖中可以根據(jù)磁感線的疏密判定磁場的強(qiáng)弱；沒有畫出磁感線的地方并不表示該處沒有磁場存在.,三、安培力的大小和方向 1. 大小 (1)FBILsin(其中為

2、B與I之間的夾角) (2)磁場和電流垂直時F_______. (3)磁場和電流平行時F0. 2.方向 (1)用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入,并使四指指向_____的方向，這時______所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向 (2)安培力的方向特點：FB，F(xiàn)I，即F垂直于B和I決定的平面(注意：B和I可以有任意夾角),BIL,電流,拇指,熱身體驗 1.關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說法正確的是() A一小段通電導(dǎo)線放在B為零的位置，那么它受到的磁場力也一定為零 B通電導(dǎo)線所受的磁場力為零，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度也一定為零 C放置在磁場

3、中1 m長的通電導(dǎo)線，通過1 A的電流，受到的磁場力為1 N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度就是1 T D磁場中某處的B的方向跟電流在該處受到的磁場力F的方向相同,22.(2011高考新課標(biāo)全國卷)為了解釋地球的磁性，19世紀(jì)安培假設(shè)：地球的磁場是由繞過地心的軸的環(huán)形電流I引起的在下列四個圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是(),23.通電螺線管內(nèi)有一在磁場力作用下處于靜止的小磁針,磁針指向如圖所示，則() A螺線管的P端為N極，a接電源的正極 B螺線管的P端為N極，a接電源的負(fù)極 C螺線管的P端為S極，a接電源的正極 D螺線管的P端為S極，a接電源的負(fù)極,31.如圖所示四種情況中，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)

4、度大小相等,載流導(dǎo)體長度相同，通過的電流也相同，導(dǎo)體受到的磁場力最大的是() A甲、丁B甲、丙 C乙、丁 D乙、丙,32.(2012高考海南卷改編)圖中裝置可演示磁場對通電導(dǎo)線的作用.電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌,L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬桿.當(dāng)電磁鐵線圈兩端a、b，導(dǎo)軌兩端e、f，分別接到兩個不同的直流電源上時，L便在導(dǎo)軌上滑動下列說法正確的是(),A若a接正極，b接負(fù)極，e接正極，f接負(fù)極，則L向右滑動 B若a接正極，b接負(fù)極，e接負(fù)極，f接正極，則L向左滑動 C若a接負(fù)極，b極正極，e接正極，f接負(fù)極，則L向左滑動 D若a接負(fù)極，b極正極，

5、e接負(fù)極，f接正極，則L向左滑動,熱身體驗答案與解析 1.解析：選A.根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義,A選項對通電導(dǎo)線(電流I)與磁場方向平行時,磁場力為零,磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零,B選項錯只有通電導(dǎo)線(電流I)與磁場方向垂直時，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小才為1 T，C選項錯B與F方向一定垂直，D選項錯 21.解析：選B.電場線和磁感線都是假想的線，都不能相交,故B錯 22.解析：選B.由于地磁場的北極在地球的南極附近，由安培定則可知,安培假設(shè)中環(huán)形電流方向如B圖所示，故A、C、D錯，B正確,23.解析：選B.由磁針N極指向判斷管內(nèi)磁場方向向左，P端為N極，由安培定則判定螺線管中的電流方向ba，則a端接電源負(fù)極，故B

6、正確 31.解析：選C.BI時受磁場力最大，故乙、丁圖中最大,故C正確 32.解析：選D.若a接正極，b接負(fù)極，電磁鐵磁極間磁場方向向上，e接正極，f接負(fù)極，由左手定則判定金屬桿受安培力向左,則L向左滑動,A項錯誤，同理判定D項正確,B、C項錯誤,一、安培定則的應(yīng)用和磁場的疊加 1安培定則的應(yīng)用 在運(yùn)用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時應(yīng)分清“因”和“果”.,2.磁場的疊加 磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，計算時與力的計算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進(jìn)行合成與分解 特別提醒：兩個電流附近的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度是由兩個電流分別獨立存在時產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加而成的.,二、通電導(dǎo)體在安培力作用下

7、運(yùn)動的判斷 判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動或運(yùn)動趨勢，首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁場分布情況，然后利用左手定則判定導(dǎo)體的受力方向，進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動方向或運(yùn)動趨勢的方向現(xiàn)對幾種常用的方法列表比較如下：,即時應(yīng)用2 (2013徐州模擬)如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直線圈平面當(dāng)線圈內(nèi)通以圖示方向的電流后，線圈的運(yùn)動情況是() A線圈向左運(yùn)動 B線圈向右運(yùn)動 C從上往下看順時針轉(zhuǎn)動 D從上往下看逆時針轉(zhuǎn)動,解析：選A.法一：電流元法.首先將圓形線圈分成很多小段,每一段可看作一直線電流元，取其中上、下兩小段分析，其截面圖和受安培力情況如圖甲所示根

8、據(jù)對稱性可知，線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運(yùn)動只有選項A正確,法二：等效法將環(huán)形電流等效成小磁針，如圖乙所示，據(jù)異名磁極相吸引知，線圈將向左運(yùn)動，選A.也可將左側(cè)條形磁鐵等效成環(huán)形電流，根據(jù)結(jié)論“同向電流相吸引，異向電流相排斥”，也可判斷出線圈向左運(yùn)動，選A.,三、安培力的計算及力學(xué)綜合問題 1安培力的大小 計算安培力常用公式FBIL,要求兩兩垂直,應(yīng)用時要滿足： (1)B與L垂直； (2)L是有效長度，即垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的長度；如彎曲導(dǎo)線的有效長度L等于兩端點所連直線的長度(如圖所示)，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端因為任意形狀的閉合線圈,其有效長度為零，所以閉合線圈通電后在

9、勻強(qiáng)磁場中，受到的安培力的矢量和為零,2通電導(dǎo)線在磁場中的平衡和加速問題的分析思路 (1)選定研究對象； (2)變?nèi)S為二維，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖，其中安培力的方向要注意F安B、F安I. (3)列平衡方程或牛頓第二定律方程進(jìn)行求解 3安培力做功與能量轉(zhuǎn)換 (1)安培力做正功：是將電源的能量傳遞給通電導(dǎo)線后轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的動能或轉(zhuǎn)化為其他形式的能 (2)安培力做負(fù)功：是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能后儲存起來或轉(zhuǎn)化為其他形式的能,即時應(yīng)用3如圖，長為2l的直導(dǎo)線折成邊長相等、夾角為60的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強(qiáng)度為I的電

10、流時，該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為() A0B0.5BIl CBIl D2BIl 解析：選C.該導(dǎo)線受安培力的有效長度為l，所以該導(dǎo)線受到的安培力的大小為FBIl，C正確,AO點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 Ba、b兩點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反 Cc、d兩點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同 Da、c兩點處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同 【思路點撥】先根據(jù)安培定則確定兩電流在各點產(chǎn)生的磁場方向，再根據(jù)B與距離的關(guān)系，判斷各點兩個分磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小關(guān)系，然后根據(jù)矢量合成法則確定合磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小關(guān)系,【解析】由安培定則可以判斷通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場的磁感線如圖所示，由磁場的疊加原理可知C項正確

11、 【答案】C 【規(guī)律總結(jié)】(1)直流電流在周圍產(chǎn)生的磁場強(qiáng)弱與該點到導(dǎo)線的距離有關(guān)，距離越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越小； (2)磁場疊加遵守平行四邊形定則,考點2安培力作用下導(dǎo)體的平衡問題 (2013泉州模擬)如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L0.40 m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角37，在導(dǎo)軌所在區(qū)域內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.50 T，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E4.5 V、內(nèi)阻r0.50 的直流電源現(xiàn)把一個質(zhì)量m0.04 kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點間的電阻R02.5 ，金屬導(dǎo)軌電阻

12、不計，g取10 m/s2.已知 sin370.60，cos370.80，求： (1)導(dǎo)體棒受到的安培力大?。?(2)導(dǎo)體棒受到的摩擦力,【答案】見解析 【方法總結(jié)】有關(guān)安培力的平衡問題往往涉及到三維立體空間問題，處理相關(guān)安培力問題時，畫出導(dǎo)體棒的橫截面受力圖，變?nèi)S為二維便可變難為易，迅速解題,跟蹤訓(xùn)練 (2012高考天津卷)如圖所示，金屬棒MN兩端由等長的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，棒中通以由M向N的電流，平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為.如果僅改變下列某一個條件，角的相應(yīng)變化情況是 () A棒中的電流變大，角變大 B兩懸線等長變短，角變小 C金屬棒質(zhì)量變大，角變大 D磁感應(yīng)強(qiáng)

13、度變大，角變小,解析：選A.金屬棒MN受力分析及其側(cè)視圖如圖所示，由平衡條件可知F安mgtan，而F安BIL，即BILmgtan,則I，m，B，故A正確,C、D錯誤角與懸線長度無關(guān)，B錯誤,易錯辨析把速度為零的狀態(tài)誤認(rèn)為平衡狀態(tài) 【范例】 如圖所示，質(zhì)量為m50 g，長l10 cm的銅棒，用長度也為l的兩根輕軟導(dǎo)線水平懸吊在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1/3 T未通電時，輕線在豎直方向，通入恒定電流后，棒向外偏轉(zhuǎn)的最大角度37，求此棒中恒定電流的大小,【答案】5 A,【真知灼見】物體速度為零，不一定是平衡狀態(tài)，只有加速度為零才是平衡狀態(tài).本題中棒在恒定安培力作用下，做圓周運(yùn)動，速率先增大后減小，到達(dá)最高點后再返回，來回擺動，任一狀態(tài)都不是平衡狀態(tài).另外要注意與“緩慢”運(yùn)動的區(qū)別.,本部分內(nèi)容講解結(jié)束,按ESC鍵退出全屏播放,