2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場 第1節(jié) 磁場的描述 磁場對電流的作用課件 新人教版.ppt

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第九章磁場 第1節(jié)磁場的描述磁場對電流的作用 知識梳理 考點自診 一 磁場 磁感應(yīng)強度1 磁場 1 基本特性 磁場對處于其中的磁體 電流和運動電荷有磁場力的作用 2 方向 小磁針的N極所受磁場力的方向 2 磁感應(yīng)強度 1 物理意義 描述磁場的強弱和方向 2 大小 B 通電導(dǎo)線垂直于磁場 3 方向 小磁針靜止時N極的指向 4 單位 特斯拉 T 知識梳理 考點自診 二 磁感線幾種常見的磁場1 磁感線在磁場中畫出一些曲線 使曲線上每一點的切線方向都跟這點的磁感應(yīng)強度的方向一致 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 知識梳理 考點自診 2 電流的磁場 知識梳理 考點自診 知識梳理 考點自診 3 勻強磁場在磁場的某些區(qū)域內(nèi) 磁感線為同向等密的平行線 如圖所示 知識梳理 考點自診 4 地磁場 地磁場的N極在地理南極附近 S極在地理北極附近 磁感線分布如圖所示 在赤道上 距離地球表面高度相等的各點 磁感應(yīng)強度相同 方向水平向北 知識梳理 考點自診 三 安培力的方向和大小1 安培力的方向 1 左手定則 伸開左手 使大拇指跟其余四指垂直 并且都跟手掌在一個平面內(nèi) 把手放入磁場中讓磁感線垂直穿入手心 并使伸開的四指指向電流的方向 那么 大拇指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 兩平行的通電直導(dǎo)線間的安培力 同向電流互相吸引 反向電流互相排斥 2 安培力的大小當(dāng)磁感應(yīng)強度B的方向與導(dǎo)線方向成 角時 F BIlsin 這是一般情況下的安培力的表達式 以下是兩種特殊情況 1 當(dāng)磁場與電流垂直時 安培力最大 Fmax BIl 2 當(dāng)磁場與電流平行時 安培力等于零 知識梳理 考點自診 1 多選 下列所示各圖中 小磁針的指向正確的是 答案 解析 知識梳理 考點自診 2 下列關(guān)于磁感應(yīng)強度的說法正確的是 A 一小段通電導(dǎo)體放在磁場A處 受到的磁場力比B處的大 說明A處的磁感應(yīng)強度比B處的磁感應(yīng)強度大B 由B 可知 某處的磁感應(yīng)強度的大小與放入該處的通電導(dǎo)線所受磁場力F成正比 與導(dǎo)線的I l成反比C 一小段通電導(dǎo)體在磁場中某處不受磁場力作用 則該處磁感應(yīng)強度一定為零D 小磁針N極所受磁場力的方向就是該處磁感應(yīng)強度的方向 答案 解析 知識梳理 考點自診 3 多選 關(guān)于磁場和磁感線的描述 下列說法正確的是 A 磁極與磁極之間 磁極與電流之間都可以通過磁場發(fā)生相互作用B 磁感線可以形象地描述磁場的強弱和方向 它每一點的切線方向都和小磁針在該點靜止時北極所指的方向一致C 磁感線總是從磁鐵的N極出發(fā) 到S極終止D 磁感線可以用細鐵屑來顯示 因而是真實存在的 答案 解析 知識梳理 考點自診 4 多選 指南針是我國古代四大發(fā)明之一 關(guān)于指南針 下列說法正確的是 A 指南針可以僅具有一個磁極B 指南針能夠指向南北 說明地球具有磁場C 指南針的指向會受到附近鐵塊的干擾D 在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導(dǎo)線 導(dǎo)線通電時指南針不偏轉(zhuǎn) 答案 解析 知識梳理 考點自診 5 2017 福建泉州質(zhì)檢 把一根長直導(dǎo)線平行地放在如圖所示磁針的正上方附近 當(dāng)導(dǎo)線中有電流通過時 磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn) 下列說法正確的是 A 首先觀察到這個實驗現(xiàn)象的物理學(xué)家是法拉第B 導(dǎo)線若東西放置 通電后磁針最容易發(fā)生偏轉(zhuǎn)C 導(dǎo)線通以圖示方向強電流 磁針N極轉(zhuǎn)向紙面內(nèi)D 該實驗說明變化的磁場在導(dǎo)線中產(chǎn)生電流 答案 解析 知識梳理 考點自診 6 關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強磁場中所受的安培力 下列說法正確的是 A 安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線B 安培力的方向總是垂直于磁場的方向C 安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角無關(guān)D 將直導(dǎo)線從中點折成直角 安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话?答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 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 1 磁感應(yīng)強度是矢量 計算時與力的計算方法相同 遵守平行四邊形定則 可以用正交分解法進行合成與分解 2 兩個電流附近的磁場的磁感應(yīng)強度是由兩個電流分別獨立存在時產(chǎn)生的磁場在該處的磁感應(yīng)強度疊加而成的 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 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 C 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 解析 設(shè)導(dǎo)線P和Q在a點處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強度B1 B2的大小為B 如圖甲所示 兩磁感應(yīng)強度的夾角為60 可知合磁感應(yīng)強度大 水平向左 P中的電流反向后 導(dǎo)線P和Q在a點處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強度B1 B2 如圖乙所示 各自大小仍為B 夾角為120 則其合磁感應(yīng)強度大小仍為B 方向豎直向上 與原勻強磁場B0合成后 總的磁感 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 磁場的矢量性及合成1 根據(jù)安培定則確定通電導(dǎo)線周圍磁場的方向 2 磁場中每一點磁感應(yīng)強度的方向為該點磁感線的切線方向 3 磁感應(yīng)強度是矢量 多個通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場疊加時 合磁場的磁感應(yīng)強度等于各場源單獨存在時在該點磁感應(yīng)強度的矢量和 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 即學(xué)即練1 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 l3所受磁場作用力的方向與l1 l2所在平面垂直 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 2 2017 安徽江淮十校聯(lián)考 如圖所示 正方形ABCD的四個頂點分別有垂直于紙面的長直導(dǎo)線 A B C D四處的導(dǎo)線中分別通有I 2I 3I 4I的電流 方向如圖所示 已知通電長直導(dǎo)線周圍某點的磁感應(yīng)強度B與導(dǎo)線中的電流I成正比 與該點到導(dǎo)線的距離r成反比 即B k 若只有A C兩處的導(dǎo)線中通有電流時 正方形的中心O點處的磁感應(yīng)強度大小為B0 若四處導(dǎo)線中都通以電流時 則O點處的磁感應(yīng)強度大小為 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 安培力的分析與計算1 安培力公式F BIl 應(yīng)用時要注意 1 B與I垂直 2 B與I平行時 F 0 3 l是有效長度 彎曲導(dǎo)線的有效長度l 等于連接兩端點線段的長度 如圖所示 相應(yīng)的電流沿l由始端流向末端 2 方向 根據(jù)左手定則判斷 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 例2 2016 全國卷 某同學(xué)用圖中所給器材進行與安培力有關(guān)的實驗 兩根金屬導(dǎo)軌ab和a1b1固定在同一水平面內(nèi)且相互平行 足夠大的電磁鐵 未畫出 的N極位于兩導(dǎo)軌的正上方 S極位于兩導(dǎo)軌的正下方 一金屬棒置于導(dǎo)軌上且與兩導(dǎo)軌垂直 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 1 在圖中畫出連線 完成實驗電路 要求滑動變阻器以限流方式接入電路 且在開關(guān)閉合后 金屬棒沿箭頭所示的方向移動 2 為使金屬棒在離開導(dǎo)軌時具有更大的速度 有人提出以下建議 A 適當(dāng)增加兩導(dǎo)軌間的距離B 換一根更長的金屬棒C 適當(dāng)增大金屬棒中的電流其中正確的是 填入正確選項前的標(biāo)號 答案 1 連線如圖所示 2 AC 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 解析 1 據(jù)題干要求由左手定則知 棒中電流由a流向a1 連線如答案圖 若使棒獲得更大速度 可增加導(dǎo)軌間距l(xiāng) 或適當(dāng)增大棒中的電流 故A C正確 若只換一根更長的金屬棒 導(dǎo)軌間距不變 安培力不變 但Ff與m均增大 故v減小 所以B錯誤 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 即學(xué)即練3 多選 2017 全國卷 某同學(xué)自制的簡易電動機示意圖如圖所示 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 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 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 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 4 2017 河北唐山模擬 將長為l的導(dǎo)線彎成六分之一圓弧 固定于垂直紙面向外 大小為B的勻強磁場中 兩端點A C連線豎直 如圖所示 若給導(dǎo)線通以由A到C 大小為I的恒定電流 則導(dǎo)線所受安培力的大小和方向是 A IlB 水平向左B IlB 水平向右 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 安培力作用下導(dǎo)體的平衡及運動這類題目的難點是題圖具有立體性 各力的方向不易確定 因此解題時一定要先把立體圖轉(zhuǎn)化成平面圖 通過受力分析建立各力的平衡關(guān)系 如圖所示 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 例3 2017 河南平頂山期末 如圖所示 兩平行光滑金屬導(dǎo)軌MN PQ間距為l 與電動勢為E 內(nèi)阻不計的電源相連 質(zhì)量為m 電阻為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置構(gòu)成閉合回路 回路平面與水平面的夾角為 回路其余電阻不計 為使ab棒靜止 需在空間施加一勻強磁場 其磁感應(yīng)強度的最小值及方向分別為 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 1 求解安培力作用下導(dǎo)體棒問題的基本思路 2 求解關(guān)鍵 1 電磁問題力學(xué)化 2 立體圖形平面化 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 即學(xué)即練5 2017 陜西渭南質(zhì)量檢測 如圖所示 電源電動勢為3V 內(nèi)阻不計 兩個不計電阻的金屬圓環(huán)表面光滑 豎直懸掛在等長的細線上 金屬環(huán)面平行 相距1m 兩環(huán)分別與電源正負極相連 現(xiàn)將一質(zhì)量為0 06kg 電阻為1 5 的導(dǎo)體棒輕放在環(huán)上 導(dǎo)體棒與環(huán)有良好電接觸 兩環(huán)之間有方向豎直向上 磁感應(yīng)強度為0 4T的勻強磁場 當(dāng)開關(guān)閉合后 導(dǎo)體棒上滑到某位置靜止不動 試求在此位置上棒對每一個環(huán)的壓力為多少 若已知環(huán)半徑為0 5m 此位置與環(huán)底的高度差是多少 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 答案 0 5N0 2m 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 安培力作用下導(dǎo)體運動情況的五種判斷方法五種判定方法 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 例4一直導(dǎo)線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方 如圖所示 如果直導(dǎo)線可以自由地運動且通以由a到b的電流 則關(guān)于導(dǎo)線ab受磁場力后的運動情況 下列說法正確的是 A 從上向下看順時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管B 從上向下看順時針轉(zhuǎn)動并遠離螺線管C 從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動并遠離螺線管D 從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管 D 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 解析 方法一 電流元法由安培定則可判定通電螺線管產(chǎn)生的磁場方向 導(dǎo)線等效為Oa Ob兩電流元 由左手定則可判定兩電流元所受安培力的方向如圖所示 所以從上向下看導(dǎo)線逆時針轉(zhuǎn)動 當(dāng)轉(zhuǎn)過90 時再用左手定則可判定導(dǎo)線所受磁場力向下 即導(dǎo)線在逆時針轉(zhuǎn)動的同時還要靠近螺線管 選項D正確 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 方法二 結(jié)論法結(jié)論1 兩電流相互平行時無轉(zhuǎn)動趨勢 電流方向相同時相互吸引 電流方向相反時相互排斥 結(jié)論2 兩電流不平行時 將發(fā)生轉(zhuǎn)動 有轉(zhuǎn)到兩電流相互平行且方向相同的趨勢 通電螺線管上部離導(dǎo)線近 所以只考慮這部分電流與導(dǎo)線的作用 此時螺線管相當(dāng)于垂直紙面向里的直導(dǎo)線 由結(jié)論2可知導(dǎo)線ab受磁場力后 從上向下看 逆時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管 選項D正確 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 思維點撥直導(dǎo)線所在位置的磁場方向 左半部分磁場方向斜向上 右半部分磁場方向斜向下 判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運動或運動趨勢的常規(guī)思路 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 即學(xué)即練6 2017 江西上饒一模 如圖所示 在固定位置的條形磁鐵S極附近懸掛一個金屬線圈 線圈與水平磁鐵位于同一豎直平面內(nèi) 當(dāng)在線圈中通入沿圖示方向流動的電流時 將會看到 A 線圈向左平移B 線圈向右平移C 從上往下看 線圈順時針轉(zhuǎn)動 同時靠近磁鐵D 從上往下看 線圈逆時針轉(zhuǎn)動 同時靠近磁鐵 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 7 2017 浙江杭州五校聯(lián)考 如圖所示 兩個完全相同且相互絕緣 正交的金屬環(huán)A B 可沿軸線OO 自由轉(zhuǎn)動 現(xiàn)通以圖示方向電流 沿OO 看去會發(fā)現(xiàn) A A環(huán) B環(huán)均不轉(zhuǎn)動B A環(huán)將逆時針轉(zhuǎn)動 B環(huán)也逆時針轉(zhuǎn)動 兩環(huán)相對不動C A環(huán)將順時針轉(zhuǎn)動 B環(huán)也順時針轉(zhuǎn)動 兩環(huán)相對不動D A環(huán)將順時針轉(zhuǎn)動 B環(huán)將逆時針轉(zhuǎn)動 兩者吸引靠攏至重合為止 答案 解析