（全國通用版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場 9.1 磁場及其對電流的作用課件.ppt

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1、第九章磁場 第1講磁場及其對電流的作用,【知識導(dǎo)圖】,N極,N極,強弱,閉合,彎曲四指,大拇指,垂直,四指,BIL,0,【微點撥】 1.理解磁感應(yīng)強度的兩個關(guān)鍵: (1)磁感應(yīng)強度的決定因素由磁場本身決定。 (2)合磁感應(yīng)強度等于各磁場的磁感應(yīng)強度的矢量和(滿足平行四邊形定則)。,2.電流磁場的判斷: 牢記判斷電流的磁場的方法安培定則,并能熟練應(yīng)用,建立磁場的立體分布模型。,3.安培定則(右手螺旋)與左手定則記憶方法: (1)左手比右手螺旋多出一個掌心,一個描述三個量,一個描述兩個量。 (2)右手螺旋中,四指彎曲,大拇指伸直,電流或磁感線彎曲時用四指,直線時用大拇指。,【慧眼糾錯】 (1)磁場

2、是假想的,客觀上不存在。 糾錯:________________________________________ _____________。,磁場是磁體、電流周圍存在的一種特殊物質(zhì),,是客觀存在的,(2)磁場中的一小段通電導(dǎo)體在該處受力為零,此處B 一定為零。 糾錯:________________________________________ ________________________。,當(dāng)BI時,F=0,可見,通電導(dǎo)體受力為零,此處,的磁感應(yīng)強度B不一定為零,(3)由定義式B= 可知,電流強度I越大,導(dǎo)線L越長, 某點的磁感應(yīng)強度就越小。 糾錯:_________________

3、________________________ ____________________________________________ _____。,公式B= 是磁感應(yīng)強度的比值定義式,磁感應(yīng),強度的大小由磁場自身決定,與電流I和導(dǎo)線長度L,無關(guān),(4)磁感線是真實存在的。 糾錯:_______________________________________。 (5)通電線圈可等效成條形磁鐵,它周圍的磁感線起 始于線圈一端,終止于線圈的另一端。 糾錯:________________________________。,磁感線是為了形象地描述磁場畫出的假想線,磁感線是閉合曲線,沒有起點和終點

4、,考點1磁場的理解及安培定則 【典題探究】 【典例1】(2017全國卷)如圖,在磁感應(yīng)強度大小 為B0的勻強磁場中,兩長直導(dǎo)線P和Q垂直于紙面固定,放置,兩者之間的距離為l。在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時,紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為l的a點處的磁感應(yīng)強度為零。,如果讓P中的電流反向、其他條件不變,則a點處磁感 應(yīng)強度的大小為() 導(dǎo)學(xué)號04450199 A.0B. B0 C. B0D.2B0,【解析】選C。如圖所示,P、Q中的電流在a點產(chǎn)生的磁 感應(yīng)強度大小相等,設(shè)為B1,由幾何關(guān)系可知B1= B0。 如果讓P中的電流反向、其他條件不變時,如圖所示, 由幾何關(guān)系可知:a點處磁感應(yīng)強度

5、的大小為B= = B0,故C正確,A、B、D錯誤。,【通關(guān)秘籍】 磁場疊加問題的一般解題思路 (1)確定磁場場源,如通電導(dǎo)線。 (2)定位空間中需求解磁場的點,利用安培定則判定各個場源在這一點上產(chǎn)生的磁場的大小和方向。如圖所示為M、N在c點產(chǎn)生的磁場。,(3)應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成,如圖中的合磁場。,【考點沖關(guān)】 1.(多選)下列說法正確的是() A.磁場中某點的磁感應(yīng)強度可以這樣測定:把一小段通 電導(dǎo)線放在該點時,受到的磁場力F與該導(dǎo)線的長度L、 通過的電流I的乘積的比值B= ,即為磁場中某點的磁 感應(yīng)強度,B.通電導(dǎo)線在某點不受磁場力的作用,則該點的磁感應(yīng) 強度一定為零 C.磁感應(yīng)

6、強度B= 只是定義式,它的大小取決于場源 及磁場中的位置,與F、I、L以及通電導(dǎo)線在磁場中的 方向無關(guān) D.磁場是客觀存在的,【解析】選C、D。只有當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時 才有B= ,A錯;當(dāng)導(dǎo)線與磁場平行時,不受磁場力,此 時,磁場不為零,B錯;B= 是定義式,并不決定磁場,磁 場強弱取決于場源及磁場中的位置,C正確;磁場與電場 一樣,都是客觀存在的,D正確。,2.(多選)(2017全國卷)如圖,三根相互平行的固定長直導(dǎo)線L1、L2和L3兩兩等距,均通有電流I,L1中電流方向與L2中的相同,與L3中的相反。下列說法正確的是(),A.L1所受磁場作用力的方向與L2、L3所在平面垂直 B.L

7、3所受磁場作用力的方向與L1、L2所在平面垂直 C.L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為 11 D.L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比 為 1,【解析】選B、C。設(shè)每根直導(dǎo)線電流 在另兩根直導(dǎo)線處產(chǎn)生的磁場的磁感 應(yīng)強度大小為B0,由安培定則知,L2、L3 中的電流在L1處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度方向如圖所示,它們的夾角為120,合磁感應(yīng)強度為B1 = B0,,方向垂直于L2、L3所在的平面;由對稱性知,L2處的合 磁感應(yīng)強度為B2 = B0,方向垂直于L1、L3所在的平 面;L1、L2中的電流在L3處產(chǎn)生的磁場的合磁感應(yīng)強 度為B3 = B0,方向平行于L1、L

8、2所在的平面。,由左手定則可知,L1所受磁場作用力的方向與L2、L3所 在平面平行,L3所受磁場作用力的方向與L1、L2所在平 面垂直;每根直導(dǎo)線單位長度所受磁場力F = BIL B, 故L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為 F1F2 F3 = B1B2B3 =11 ,故B、C選項正 確。,3.(多選)如圖所示,在方框中有一能產(chǎn)生磁場的裝置,現(xiàn)在在方框右邊放一通電直導(dǎo)線(電流方向如箭頭方向),發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線受到向右的作用力,則方框中放置的裝置可能是(),【解析】選C、D。由左手定則可知方框內(nèi)裝置產(chǎn)生的磁場在通電導(dǎo)線處的方向應(yīng)向外,根據(jù)安培定則可知,選項C、D滿足要求。,【加固訓(xùn)練】

9、 一束帶電粒子沿水平方向勻速飛過小磁針上方時,磁針的N極向西偏轉(zhuǎn),這一束帶電粒子可能是(),A.向南飛行的正離子束 B.向南飛行的負(fù)離子束 C.向西飛行的正離子束 D.向西飛行的負(fù)離子束,【解析】選B。向南飛行的正離子束,帶正電,形成的電 流方向向南,根據(jù)安培定則可知,在下方產(chǎn)生的磁場方 向向東,則N極轉(zhuǎn)向東,S極轉(zhuǎn)向西,不符合題意,故A錯誤。 向南飛行的負(fù)離子束,帶負(fù)電,形成的電流方向向北,根 據(jù)安培定則可知,正離子束在下方產(chǎn)生的磁場方向向西, 則N極轉(zhuǎn)向西,S極轉(zhuǎn)向東,符合題意,故B正確。向西飛,行的正離子束,帶正電,形成的電流方向向西,根據(jù)安培定則可知,正離子束在下方產(chǎn)生的磁場方向向南,

10、則N極轉(zhuǎn)向南,不符合題意,故C錯誤。向西飛行的負(fù)離子束,帶負(fù)電,形成的電流方向向東,根據(jù)安培定則可知,在下方產(chǎn)生的磁場方向向北,則N極不偏轉(zhuǎn),不符合題意,故D錯誤。,考點2判斷安培力作用下導(dǎo)體的運動 【典題探究】 【典例2】(2017全國卷)某同學(xué)自制的簡易電動 機(jī)示意圖如圖所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成, 漆包線的兩端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出, 并作為線圈的轉(zhuǎn)軸。將線圈架在兩個金屬支架之間,,線圈平面位于豎直面內(nèi),永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動起來,該同學(xué)應(yīng)將()導(dǎo)學(xué)號04450200,A.左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉 B.左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕

11、緣漆都刮掉 C.左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉,右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉 D.左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉,右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉,【解析】選A、D。如果將左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都 刮掉,則線圈在安培力作用下轉(zhuǎn)動起來,每轉(zhuǎn)一周安培 力驅(qū)動一次,可保證線圈不斷地轉(zhuǎn)動,A正確;如果左、 右轉(zhuǎn)軸上下側(cè)的絕緣漆均刮掉,不能保證線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動 下去,B錯誤;如果僅左轉(zhuǎn)軸的上側(cè)絕緣漆刮掉,右轉(zhuǎn)軸,的下側(cè)絕緣漆刮掉,則線圈中不可能有電流,因此線圈不可能轉(zhuǎn)動,C錯誤;如果左轉(zhuǎn)軸上下側(cè)的絕緣漆均刮掉,右轉(zhuǎn)軸僅下側(cè)的絕緣漆刮掉,其效果與A項相同,故D正確。,【通關(guān)秘籍】 1.判斷導(dǎo)體運動情況的基本思路:首先明確導(dǎo)體所在位置的

12、磁感線的分布情況,然后利用左手定則判定導(dǎo)體的受力情況,進(jìn)而確定導(dǎo)體的運動方向或運動趨勢的方向。 2.常用判斷方法:,【考點沖關(guān)】 1.將一個質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細(xì)線 吊起來,在其附近放一條形磁鐵,磁鐵 的軸線與圓環(huán)在同一個平面內(nèi),且通 過圓環(huán)中心,如圖所示,當(dāng)圓環(huán)中通以 順時針方向的電流時,從上往下看 (),A.圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動,靠近磁鐵 B.圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動,遠(yuǎn)離磁鐵 C.圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動,靠近磁鐵 D.圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動,遠(yuǎn)離磁鐵,【解析】選C。將圓環(huán)大致分成左、右兩部分,右半部分受力指向紙里,左半部分受力指向紙外,故俯視圖中,圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動;當(dāng)圓環(huán)轉(zhuǎn)過90時,圓環(huán)右邊相當(dāng)于條形磁鐵的S極,故圓環(huán)靠

13、近磁鐵。綜上可知C正確。,2.如圖所示,在絕緣的水平面上等間距固定著三根相互平行的通電直導(dǎo)線a、b和c,各導(dǎo)線中的電流大小相同,其中a、c導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外,b導(dǎo)線電流方向垂直紙面向內(nèi)。每根導(dǎo)線都受到另外兩根導(dǎo)線對它的安培力作用,則關(guān)于每根導(dǎo)線所受安培力的合力,以下說法中正確的是(),A.導(dǎo)線a所受合力方向水平向右 B.導(dǎo)線c所受合力方向水平向右 C.導(dǎo)線c所受合力方向水平向左 D.導(dǎo)線b所受合力方向水平向左,【解析】選B。首先用安培定則判定導(dǎo)線所在處的 磁場方向,要注意是合磁場的方向,然后用左手定則判 定導(dǎo)線的受力方向。導(dǎo)線b、c在a處產(chǎn)生的合磁場方 向向上,由左手定則知a所受合力

14、方向水平向左,A錯誤;,導(dǎo)線a、b在c處產(chǎn)生的合磁場方向向下,由左手定則知,c所受合力方向水平向右,B正確,C錯誤;導(dǎo)線a、c在b處產(chǎn)生的合磁場的磁感應(yīng)強度為零,導(dǎo)線b所受合力為零,D錯誤。,【加固訓(xùn)練】 實驗室經(jīng)常使用的電流表是磁電式儀表,這種電流表的構(gòu)造如圖甲所示。蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻輻向分布的。當(dāng)線圈通以如圖乙所示的電流時,下列說法不正確的是(),A.線圈轉(zhuǎn)到什么角度,它的平面都跟磁感線平行 B.線圈轉(zhuǎn)動時,螺旋彈簧被扭動,阻礙線圈轉(zhuǎn)動 C.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示的位置時,b端受到的安培力 方向向上 D.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示的位置時,安培力的作用使線 圈沿順時針方向轉(zhuǎn)動,【解析】選C。

15、由于磁場是均勻輻向分布的,因此線圈平面始終與磁感線平行,故A正確;線圈轉(zhuǎn)動時,會使彈簧扭動,產(chǎn)生一個阻礙線圈轉(zhuǎn)動的力,故B正確;當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動到圖乙所示的位置時,a端所受到的安培力方向向上,b端所受到的安培力方向向下,使線圈順時針轉(zhuǎn)動,故D正確,C錯誤,故選C。,考點3安培力作用下導(dǎo)體的平衡和加速問題 【典題探究】 【典例3】(2015全國卷)如圖,一長 為10 cm的金屬棒ab用兩個完全相同的彈 簧水平地懸掛在勻強磁場中,磁場的磁感 應(yīng)強度大小為0.1 T,方向垂直于紙面向里;,彈簧上端固定,下端與金屬棒絕緣,金屬棒通過開關(guān)與一電動勢為12 V的電池相連,電路總電阻為2 。 已知開關(guān)斷開時兩彈簧

16、的伸長量均為0.5 cm;閉合開關(guān),系統(tǒng)重新平衡后,兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時相比均改變了0.3 cm,重力加速度大小取10 m/s2。判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向,并求出金屬棒的質(zhì)量。導(dǎo)學(xué)號04450201,【解析】依題意,開關(guān)閉合后,電流方向從b到a,由左手定則可知,金屬棒所受的安培力方向豎直向下。,開關(guān)斷開時,兩彈簧各自相對于其原長伸長為l1= 0.5 cm。由胡克定律和力的平衡條件得2kl1=mg 式中,m為金屬棒的質(zhì)量,k是彈簧的勁度系數(shù),g是重力加速度的大小。,開關(guān)閉合后,金屬棒所受安培力的大小為F=IBL 式中,I是回路電流,L是金屬棒的長度,兩彈簧各自

17、再伸長了l2=0.3 cm,由胡克定律和力的平衡條件得,2k(l1+l2)=mg+F 由歐姆定律有E=IR 式中,E是電池的電動勢,R是電路總電阻。,聯(lián)立式,并代入題給數(shù)據(jù)得 m=0.01 kg 答案:安培力的方向豎直向下 0.01 kg,【遷移訓(xùn)練】 遷移1:計算瞬時加速度 【典例3】中,閉合開關(guān),系統(tǒng)重新平衡后,重新斷開開關(guān)的瞬間,金屬棒的加速度大小是多少?,【解析】由2kl1=mg可得:k=10 N/m 重新斷開開關(guān)的瞬間,根據(jù)牛頓第二定律 2k(l1+l2)-mg=ma 可得:a=6 m/s2,答案:6 m/s2,遷移2:磁場方向變化 【典例3】中,其他條件不變,磁場方向變?yōu)樨Q直向下,

18、閉合開關(guān),系統(tǒng)平衡后,彈簧的形變量是多少?,【解析】磁場方向變?yōu)樨Q直向下后,根據(jù)左手定則可得:金屬棒所受安培力垂直紙面向外,所以(2kx3)2=(mg)2+ (BIL)2又因為E=IR,可得x30.58 cm,答案:0.58 cm,遷移3:電流方向變化 【典例3】中,其他條件不變,電源極性反向,閉合開關(guān),系統(tǒng)平衡后,彈簧的形變量是多少?,【解析】根據(jù)E=IR,可得:I大小不變,安培力大小不變,方向改變。 根據(jù)平衡條件:2kx4+BIL =mg, 可得:x4=0.2 cm 答案:0.2 cm,【通關(guān)秘籍】 1.分析導(dǎo)體在磁場中平衡和加速問題的基本思路: (1)確定要研究的導(dǎo)體。 (2)按照已知力

19、重力安培力彈力摩擦力的順序,對導(dǎo)體受力分析。 (3)分析導(dǎo)體的運動情況。 (4)根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列式求解。,2.受力分析的注意事項: (1)安培力的方向特點:FB,FI,即F垂直于B和I決定的平面。,(2)安培力的大小:應(yīng)用公式F=BILsin計算彎曲導(dǎo)線在勻強磁場中所受安培力的大小時,有效長度L等于曲線兩端點的直線長度。 (3)視圖轉(zhuǎn)換:對于安培力作用下的力學(xué)問題,導(dǎo)體棒的受力往往分布在三維空間的不同方向上,這時應(yīng)利用俯視圖、剖面圖或側(cè)視圖等,變立體圖為二維平面圖。,【加固訓(xùn)練】 (多選)如圖是小麗自制的電流表原理圖。 質(zhì)量為m的均勻細(xì)金屬桿MN與一豎直懸掛 的絕緣輕彈簧相連,彈簧

20、勁度系數(shù)為k,在 邊長ab=L1、bc=L2的矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻 強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直紙面向外。,MN的右端連接一絕緣輕指針,可指示出標(biāo)尺上的刻度,MN的長度大于ab。當(dāng)MN中沒有電流通過且處于靜止時,MN與ab邊重合,且指針指在標(biāo)尺的零刻度;當(dāng)MN中有電流時,指針示數(shù)可表示電流大小。MN始終在紙面內(nèi)且保持水平,重力加速度為g。則(),A.要使電流表正常工作,金屬桿中電流方向應(yīng)從M至N B.當(dāng)該電流表的示數(shù)為零時,彈簧的伸長量為零 C.該電流表的量程是Im= D.該電流表的刻度在0Im范圍內(nèi)是不均勻的,【解析】選A、C。要使電流表能正常工作,則金屬桿 受到的安培力的方向應(yīng)該豎直向下,根據(jù)磁場的方向 和左手定則可知,金屬桿中電流方向應(yīng)從M至N,故A正 確;當(dāng)該電流表的示數(shù)為零時,說明金屬桿中電流為 零,此時金屬桿受豎直向下的重力和豎直向上的彈,力作用,根據(jù)平衡條件和胡克定律可知,彈簧的伸長 量為x= ,故B錯誤;根據(jù)平衡條件和胡克定律可 知,kx=mg,k(x+L2)=mg+BImL1,解得Im= ,,即該電流表的量程為Im= ,故C正確;根據(jù)平衡條件 和胡克定律可知,k(x+l)=mg+BIL1,解得I= l,即該 電流表的刻度在0Im范圍內(nèi)是均勻的,故D錯誤。,