(人教通用版)2020高考物理 第9章 第1講 磁場及其對電流的作用課件.ppt

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1、磁場,第 九 章,考 試 說 明,第1講磁場及其對電流的作用,知識梳理自測,1磁場 (1)定義:磁場是________、________周圍存在的一種特殊物質。 (2)基本性質:磁場對處于其中的________、________和____________有磁場力的作用。 (3)方向:小磁針的________所受磁場力的方向。 2磁感應強度 (1)定義式:__________(通電導線垂直于磁場)。 (2)方向:小磁針靜止時________的指向。,知識點1,磁場、磁感應強度,磁體,電流,磁體,電流,運動電荷,N極,N極,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

2、點的磁感應強度的方向一致。 2安培定則: (1)通電直導線:右手握住導線,讓______________所指的方向與電流方向一致,______________所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向。 (2)環(huán)繞電流:讓右手______________與環(huán)形電流的方向一致,______________所指的方向就是環(huán)形導線軸線上磁感線的方向。,知識點2,磁感線與安培定則,切線,伸直的拇指,彎曲的四指,彎曲的四指,伸直的拇指電流,如圖,分別表示通電直導線、環(huán)形電流、通電線圈周圍的磁場,表示________的方向,表示________的方向。,磁場,垂直,1安培力的方向:左手定則 (1)伸出左手,讓拇指與其

3、余四指________,并且都在同一個平面內。 (2)讓磁感線從掌心進入,并使________指向電流方向。 (3)________所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。,知識點3,安培力的大小與方向,垂直,如圖,表示________的方向,表示________的方向,表示__________的方向。,四指,拇指,電流,磁場,安培力,2安培力的大?。篎______________(為磁場方向與電流方向的夾角) (1)當磁場與電流垂直時,F(xiàn)__________。 (2)當磁場與電流平行時,F(xiàn)_____。,BILsin,BIL,0,思考:(1)磁場中的一小段通電導體在該處受力為零,此處B

4、一定為零嗎? (2)利用左手定則判斷兩平行的通電(同向、異向)直導線間的安培力是引力還是斥力? 答案(1)不一定(2)同向相吸、異向相斥,思維診斷: (1)同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引,與此類似,同向電流相互排斥,異向電流相互吸引。() (2)安培力F、磁感應強度B、電流I三者方向總是相互垂直。() (3)安培力計算公式FBIl的成立條件是磁感應強度B垂直于電流I,即BI。() (4)磁鐵的磁場和電流的磁場本質上是不同的。() (5)磁感應強度是一個矢量,表示通電導線所受安培力的方向。() (6)地磁的N極在地球南極附近,赤道表面附近的地磁場可近似認為平行地面向北。() (7)安培力只能

5、對導體做正功。(), ,A,2(2018安徽六安舒城一中模擬)中國宋代科學家沈括在夢溪筆談中最早記載了地磁偏角:“以磁石磨針鋒,則能指南,然常微偏東,不全南也?!边M一步研究表明,地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖所示。結合上述材料,下列說法不正確的是(),A地理南、北極與地磁場的南、北極不重合 B地球內部也存在磁場,地磁南極在地理北極附近 C地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行 D形成地磁場的原因可能是帶負電的地球自轉引起的,C,解析由于存在地磁偏角,所以地理南、北極與地磁南、北極不重合,A正確;地球可看成磁體,地磁的南極在地理北極附近,B正確;磁場是閉合的曲線,地球磁場從南極附近

6、出發(fā),從北極附近進入地球,組成閉合曲線,不是地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行,C錯誤;地球自轉方向自西向東,地球的南極是地磁場的北極,由安培定則可知,地球帶負電,D正確。,3(2018江蘇東臺檢測)磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示,則() A同一通電導線放在a處受到的磁場力一定比放在b處受的磁場力大 B同一通電導線放在a處受到的磁場力一定比放在b處受到的磁場力小 Ca、b兩處的磁感應強度的大小不等,BaBb,C,,解析a處的磁感線比b處稀疏,則a點的磁感應強度比b點的小,所以Ba

7、最大,平行磁場時受到的磁場力為零,故雖然Ba

8、培力,合力可能為零,導體棒可能靜止,D正確。,核心考點突破,1電流的磁場,考點一,安培定則的應用和磁場的疊加,(2018湖南衡陽質檢)三根長直導線垂直于紙面放置,通以大小相同、方向如圖所示的電流,且abadac。導線c在a點的磁感應強度大小為B,則a點處的合磁感應強度大小為 (),例 1,,D,規(guī)律總結: 高考??嫉娜惔艌?(1)電流表內部永磁體及鐵心產(chǎn)生的磁場。,,(2)通電環(huán)形螺線管中部磁場分布。 其中甲圖中絕大部分磁場被束縛在鐵心中,環(huán)形螺線管左、右半部相當于兩個螺線管,且根據(jù)安培定則,相當于兩個螺線管N、S極首尾相連;乙圖環(huán)形螺線管左、右半部也相當于兩個螺線管,且根據(jù)安培定則,相當

9、于兩個螺線管N極對N極,S極對S極的并聯(lián),磁場被迫在螺線管中部形成了閉合曲線,中部可近似看成勻強磁場。,,(3)地磁場。 地球的磁場與條形磁鐵的磁場相似: 地磁場的S極在地理北極附近,地磁場的N極在地理的南極附近; 將地磁場B沿地球表面,及垂直于地球表面兩方向分解,得到磁場的兩個分量B,B,無論在北半球還是南半球B總是從地理上的南極指向地理上的北級,在北半球B垂直于地表指向下,在南半球B垂直于地表向上。,,(2018河南周口期末)(多選)如圖甲所示,一長直導線沿南北方向水平放置,在導線下方有一靜止的靈敏小磁針?,F(xiàn)在導線中通以圖甲所示的恒定電流,測得小磁針偏離南北方向的角度的正切值tan與小磁

10、針離開導線的距離之間的關系如圖乙所示。若該處地磁場的水平分量為B0,則下列判斷中正確的是( ),類題演練 1 ,AC,,1判斷方向 (1)磁場和電流方向不垂直時,將磁感應強度沿電流和垂直電流方向分解,再用左手定則判定垂直分量作用的安培力。 (2)不論磁場和電流方向是否垂直,安培力總是垂直于磁場和電流方向所決定的平面。 (3)兩平行的直線電流作用時,同向電流吸引,異向電流排斥。,考點二,安培力的判斷與計算,2計算大小 (1)有效長度法:公式FBIL中的L是有效長度,彎曲導線的有效長度等于連接兩端點線段的長度。相應的電流沿L由始端流向末端,如圖所示。 (2)電流元法:將導線分割成無限個小電流元,

11、每一小段看成直導線,再按直線電流判斷和計算。,(2018陜西省西安地區(qū)八校聯(lián)考)半徑為R的環(huán)形金屬圓線圈位于水平面上,共有n匝,處于某一勻強磁場中,如圖所示,圖中虛線與圓線圈的中軸線重合,虛線左側區(qū)域充滿磁場(圓線圈的一半在磁場內),磁場的磁感應強度大小為B,方向垂直于水平面向下。當線圈中通以大小為I的電流時,線圈受到的安培力的大小為() AnBIR BnBIR C2nBIR D2nBIR 解析磁場與線圈垂直,每匝線圈在磁場中的有效長度為2R,所受安培力為2BIR,故n匝線圈所受安培力為2nBIR,D項正確。,例 2,,D,(2018浙江嘉興模擬)如圖所示,電源、開關、軟導線和導體棒ab構成一

12、閉合電路,導體棒ab靜止在U形鐵芯的兩板之間,棒在開關閉合后仍在原位置保持靜止狀態(tài)。則按圖示視角() A鐵芯上板為N極 B導體棒對下板的壓力變大 C導體棒受到垂直于棒向左的安培力 D導體棒對下板有垂直于棒向右的靜摩擦力,類題演練 2 ,D,解析根據(jù)線圈的繞向和安培定則可以判斷,鐵芯下板是N極,上板是S極,故導體棒ab所在位置的磁場方向向上,A錯誤;導體棒ab的電流方向為ab,根據(jù)左手定則可以判斷,導體棒受到的安培力方向向右,所以導體棒對下板的壓力不變,由于導體棒靜止,因此導體棒受到下板向左的靜摩擦力,根據(jù)牛頓第三定律可知,導體棒對下板有垂直于棒向右的靜摩擦力,B、C錯誤,D正確。,1通電導體棒

13、在磁場中的平衡問題是一種常見的力學綜合模型,該模型一般由傾斜導軌、導體棒、電源和電阻等組成。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化成平面圖,通過受力分析建立各力的平衡關系,如圖所示。,考點三,安培力作用下導體的平衡與加速,2安培力作用下的加速問題與動力學問題一樣,關鍵是做好受力分析,然后根據(jù)牛頓第二定律求出加速度,最后利用運動學公式求解或結合動能定理、能量守恒和轉化來求解。,(2018河北承德聯(lián)校聯(lián)考)如圖所示,在豎直向上的勻強磁場中,金屬棒ab兩端由等長輕質軟導線水平懸掛,平衡時兩導線與水平面的夾角均為(<90)。緩慢調節(jié)滑動變阻器的滑片位置以改變

14、通過棒中的電流I,則下列四幅圖象中,能正確反映與I的變化規(guī)律的是(),例 3,A,類題演練 3 ,D,階段培優(yōu)微專題,通電導體運動趨勢的五種判定方法 1通電導體在安培力作用下的運動或運動趨勢的判定步驟:首先必須弄清楚導體所在位置的磁場分布情況,然后利用左手定則準確判定導體的受力情況,進而確定導體的運動方向或運動趨勢的方向。 2常用判斷方法 (1)電流元法:把整段彎曲導線分為多段直線電流元,先用左手定則判斷每段電流元受力的方向,然后判斷整段導線所受合力的方向,從而確定導線運動方向。 (2)特殊位置法:通電導線轉動到某個便于分析的特殊位置時,判斷其所受安培力的方向,從而確定其運動方向。,(3)等效

15、法:環(huán)形電流可等效成小磁針,通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個環(huán)形電流。然后根據(jù)同極相斥、異極相吸判斷相互作用情況。 (4)結論法:兩平行直線電流在相互作用過程中,無轉動趨勢,同向電流互相吸引,反向電流互相排斥;兩不平行的直線電流相互作用時,有轉到平行且電流方向相同的趨勢。 (5)轉換研究對象法:定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動或運動趨勢的問題時,可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力,然后根據(jù)牛頓第三定律,確定磁體所受電流磁場的作用力,從而確定磁體所受合力及運動方向。,一個可以自由運動的線圈L1和一個固定的線圈L2互相絕緣垂直放置,且兩個線圈的圓心重合,當兩線圈通以如圖所示的電流時,從左向

16、右看,線圈L1將() A不動 B順時針轉動 C逆時針轉動 D向紙面內平動,例 4,B,,解析方法一:等效分析法。把線圈L1等效為小磁針,該小磁針剛好處于環(huán)形電流L2的中心,通電后,小磁針的N極應指向該環(huán)形電流L2的磁場方向,由安培定則知L2產(chǎn)生的磁場方向在其中心豎直向上,而L1等效成小磁針,其N極應由紙里轉為向上,所以從左向右看順時針轉動。 方法二:利用結論法(凡轉動,必靠近)。環(huán)形電流L1、L2之間不平行,則必有相對轉動,直到兩環(huán)形電流同向平行為止,據(jù)此可得L1的轉動方向應是:從左向右看順時針轉動。 方法三:直線電流元法。把線圈L1沿轉動軸分成上下兩部分,每一部分又可以看成無數(shù)直線電流元,電

17、流元處在L2產(chǎn)生的磁場中,據(jù)安培定則可知各電流元所在磁場方向向上,據(jù)左手定則可得,上部電流元所受安培力均指向紙外,下部電流元所受安培力均指向紙內,因此從左向右看線圈L1順時針轉動。,如圖所示,把一重力不計的通電直導線水平放置在蹄形磁鐵兩極的正上方,導線可以自由轉動,當導線通入圖示方向的電流時,導線的運動情況是(從上往下看)() A順時針方向轉動,同時下降 B順時針方向轉動,同時上升 C逆時針方向轉動,同時下降 D逆時針方向轉動,同時上升,類題演練 4 ,A,,解析如圖甲所示,把直線電流等效為無數(shù)小段,中間的點為O點,選擇在O點左側S極右上方的一小段為研究對象,該處的磁場方向指向左下方,由左手定

18、則判斷,該小段受到的安培力的方向垂直紙面向里,在O點左側的各段電流元都受到垂直紙面向里的安培力,把各段電流元受到的力合成,則O點左側導線受到垂直紙面向里的安培力;同理判斷出O點右側的電流受到垂直紙面向外的安培力。因此,由上向下看,導線沿順時針方向轉動。,,分析導線轉過90時的情形。如圖乙所示,導線中的電流向外,由左手定則可知,導線受到向下的安培力。由以上分析可知,導線在順時針轉動的同時向下運動。A正確。,(2018陜西渭南檢測)如圖所示,臺秤上放一光滑平板,其左邊固定一擋板,一輕質彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來,此時臺秤讀數(shù)為N1,現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一通電導線,電流方向如圖,當加上電

19、流后,臺秤讀數(shù)為N2,則以下說法正確的是() AN1N2,彈簧長度將變長 BN1N2,彈簧長度將變短 CN1

20、A、C、D錯誤。,2年高考模擬,,AC,BC,AD,解析如果將左、右轉軸下側的絕緣漆都刮掉,則線圈在安培力作用下轉動起來,每轉一周安培力驅動一次,可保證線圈不斷地轉動,A項正確;如果左、右轉軸上下兩側的絕緣漆均刮掉,不能保證線圈持續(xù)轉動下去,B項錯誤;如果僅左轉軸的上側絕緣漆刮掉,右轉軸的下側絕緣漆刮掉,則線圈中不可能有電流,因此線圈不可能轉動,C項錯誤;如果左轉軸上下側的絕緣漆均刮掉,右轉軸僅下側的絕緣漆刮掉效果與A項相同,因此D項正確。,4(2017全國卷)如圖,在磁感應強度大小為B0的勻強磁場中,兩長直導線P和Q垂直于紙面固定放置,兩者之間的距離為l。在兩導線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時,紙面內與兩導線距離均為l的a點處的磁感應強度為零。如果讓P中的電流反向、其他條件不變,則a點處磁感應強度的大小為 (),,C,5(2018山東濰坊一模)如圖所示,導體棒ab用絕緣細線水平懸掛,且通有由a到b的電流,ab的正下方放一圓形線圈,導體棒ab與線圈平面平行,線圈通過導線、開關與直流電源連接。開關閉合的瞬間,導體棒ab將() A向外擺動 B向里擺動 C保持靜止,細線上張力變大 D保持靜止,細線上張力變小 解析當開關閉合時,根據(jù)安培定則可以判斷,線圈在通電導線ab處產(chǎn)生的磁場方向豎直向下,再根據(jù)左手定則可知,ab棒受到的安培力垂直于紙面向里,故導體棒向里擺動,B正確。,B,,

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