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高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 第1單元 磁場的描述 磁場對電流的作用課件 (2).ppt

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高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 第1單元 磁場的描述 磁場對電流的作用課件 (2).ppt

,必考部分,第八章 磁場,第1單元 磁場的描述 磁場對電流的作用,網(wǎng)控基礎(chǔ)點 提煉命題源,一、磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度 1磁場 (1)基本特性:磁場對處于其中的磁體、電流和_有_的作用 (2)方向:小磁針的N極所受磁場力的方向,或自由小磁針靜止時_的指向 (3)磁體與磁體之間、磁體與電流之間、電流與電流之間的相互作用是通過_發(fā)生的 (1)運動電荷 力 (2)N極 (3)磁場,讀讀教材,2(1)強(qiáng)弱 方向 (3)靜止 N極 3.(1)相等 相同,二、磁感線、電流的磁場 1磁感線 (1)磁感線:在磁場中畫出一些有方向的曲線,使曲線上各點的_跟這點的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致 (2)磁感線的_表示磁場的強(qiáng)弱,磁感線切線的方向表示該點磁場的方向 (1)切線方向 (2)疏密,2常見磁體的磁場分布規(guī)律 (1)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場,(2)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 地磁場B的水平分量(Bx)總是從地球南極指向北極;而豎直分量(By)則南北相反,在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下 在赤道平面上,距離地球表面高度相等的各點,磁場強(qiáng)弱相同,且方向水平向北,3電流的磁場 越弱 S N 越弱,三、磁場對電流的作用安培力 1安培力的方向 (1)左手定則:伸開左手,讓拇指與其余四個手指_,并且都與手掌在同一平面內(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_決定的平面 (3)兩平行的通電直導(dǎo)線間的安培力:同向電流互相_,異向電流互相_ (1)垂直 電流 拇指 (2)電流和磁場 (3)吸引 排斥,2安培力的大小 當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線電流方向成角時,F(xiàn)_,這是一般情況下的安培力的表達(dá)式,以下是兩種特殊情況: (1)當(dāng)磁場與電流_時,安培力最大,F(xiàn)max_. (2)當(dāng)磁場與電流_時,安培力等于零 ILBsin 垂直 ILB 平行,練練基礎(chǔ),題組一 磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度,解析:磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場本身的性質(zhì),與放入磁場中的導(dǎo)體的電流或受力大小F無關(guān),A錯誤;磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量,其方向與F總是垂直的,電流方向與F也總是垂直的,B、C錯誤;在確定的磁場中,某一點的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是確定的,由磁場本身決定,與其他外來的一切因素?zé)o關(guān),D正確,2有a、b、c、d四個小磁針,分別放置在通電螺線管的附近和內(nèi)部,如圖所示其中小磁針的指向正確的是( ) Aa Bb Cc Dd,3(多選)在xOy平面中有一通電直導(dǎo)線與Ox、Oy軸相交,導(dǎo)線中電流方向如圖所示該區(qū)域有勻強(qiáng)磁場,通電直導(dǎo)線所受磁場力的方向與Oz軸的正方向相同該磁場的方向可能是( ) A沿z軸正方向 B沿y軸負(fù)方向 C沿x軸負(fù)方向 D沿z軸負(fù)方向,題組二 安培力的大小和方向,解析:由左手定則可判斷磁場方向與xOy平面平行,可能沿y軸負(fù)方向,也可能沿x軸負(fù)方向,選項B、C正確,4(2015渭南質(zhì)檢)如圖所示,長方形線框abcd通有電流I,放在直線電流I附近,以下關(guān)于線框四個邊所受安培力的說法正確的是( ) A線框只有兩個邊受力,合力向左 B線框只有兩個邊受力,合力向右 C線框四個邊都受力,合力向左 D線框四個邊都受力,合力向右,解析:直線電流產(chǎn)生磁場,通電線框處在磁場中,四條邊都受安培力,其中ab和cd邊所受安培力等大反向,合力為零;ad和bc邊所受安培力方向相反,F(xiàn)adFbc,所以C正確,5關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)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?1磁場是客觀存在的特殊物質(zhì),磁感線是形象描述磁場而假想的曲線 2磁場方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向、磁感線的切線方向是相同的,都是小磁針N極的受力方向 3磁感線是閉合曲線,任意兩條磁感線不相交、不相切、不中斷 4電流在磁場中不一定受安培力,而電荷在電場中一定受電場力,小思考 微總結(jié),研細(xì)核心點 練透經(jīng)典題,1安培定則的“因”和“果” 2磁場的疊加 磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)度等于各場源單獨存在時在該點磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和,考點一 安培定則的應(yīng)用及磁場疊加,試題調(diào)研,解題探究 1直線電流的磁場在空間某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度與哪些因素有關(guān)? 提示:與電流的大小以及該點到電流的距離有關(guān)在電流相同的情況下,只與距離有關(guān) 2分析a點磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向 提示:靠近a點的兩個電流在a點的磁感強(qiáng)度大小相等,方向相反,相互抵消,相當(dāng)于只有遠(yuǎn)離a點的電流產(chǎn)生磁場 解析 由于通過三條導(dǎo)線的電流大小相等,結(jié)合右手定則可判斷出三條導(dǎo)線在a、b處產(chǎn)生的合磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直紙面向外,在c處垂直紙面向里,且B1B2B3,故選項A、C正確 答案 AC,本題考查磁場的疊加和安培定則的應(yīng)用,解決此類問題應(yīng)注意以下幾點: (1)根據(jù)安培定則確定通電導(dǎo)線周圍磁感線的方向 (2)磁場中每一點磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向為該點磁感線的切線方向 (3)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,疊加時遵循矢量合成法則,名師歸納點題破疑,11.(2015石家莊一模)在實驗精度要求不高的情況下,可利用羅盤來測量電流產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度,具體做法是:在一根南北方向放置的直導(dǎo)線的正下方10 cm處放一個羅盤導(dǎo)線沒有通電時,羅盤的指針(小磁針的N極)指向北方;當(dāng)給導(dǎo)線通入電流時,發(fā)現(xiàn)羅盤的指針偏轉(zhuǎn)一定角度,根據(jù)偏轉(zhuǎn)角度即可測定電流磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度現(xiàn)已測出此地的地磁場水平分量B5.0105 T,通電后羅盤指針停在北偏東60的位置,如圖所示由此測出該通電直導(dǎo)線在其正下方10 cm 處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為( ),類題練熟,A5.0105 T B1.0104 T C8.66105 T D7.07105 T,12.如圖所示,兩根相互平行的長直導(dǎo)線過紙面上的M、N兩點,且與紙面垂直,導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流a、O、b在M、N的連線上,O為MN的中點,c、d位于MN的中垂線上,且a、b、c、d到O點的距離均相等關(guān)于以上幾點處的磁場,下列說法正確的是( ) 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,解析:根據(jù)安培定則判斷磁場方向,再結(jié)合矢量的合成知識求解根據(jù)安培定則判斷:兩直線電流在O點產(chǎn)生的磁場方向均垂直于MN向下,O點的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零,故A選項錯誤;a、b兩點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同,故B選項錯誤;根據(jù)對稱性,c、d兩點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同,故C選項正確;a、c兩點的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同,故D選項錯誤,1基本思路 判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運動或運動趨勢,首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁場磁感線分布情況,然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(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,考點二 安培力作用下通電導(dǎo)體運動方向的判定,2常用方法,調(diào)研2 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,且垂直于線圈平面,當(dāng)線圈中通入如圖所示方向的電流后,線圈的運動情況是( ) A線圈向左運動 B線圈向右運動 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 方法一:電流元法把圓形線圈分成很多小段,每一小段可以看做一段直線電流,取其中的上下兩小段分析,其截面圖和所受安培力的情況如圖甲所示,根據(jù)對稱性可知,線圈所受安培力的合力水平向左,故線圈向左運動,選項A正確,試題調(diào)研,方法二:等效法將環(huán)形電流等效為磁鐵根據(jù)安培定則,通電線圈相當(dāng)于左側(cè)為S極、右側(cè)為N極的磁鐵,如圖乙所示根據(jù)異名磁極相互吸引,條形磁鐵與等效磁鐵之間是吸引力,即通電線圈受條形磁鐵的作用力向左,故線圈向左運動,選項A正確 答案 A,分析通電導(dǎo)線在安培力作用下的運動問題,首先要明確通電導(dǎo)線所在處的磁場方向,然后用左手定則確定通電導(dǎo)線所受安培力的方向切記安培力垂直于通電導(dǎo)線和磁場方向決定的平面,注重各種判斷法的靈活運用,名師歸納點題破疑,21.如圖所示,把一通電導(dǎo)線放在蹄形磁鐵磁極的正上方,導(dǎo)線可以自由移動當(dāng)導(dǎo)線通過電流I時,如果只考慮安培力的作用,則從上往下看,導(dǎo)線的運動情況是( ) A順時針方向轉(zhuǎn)動,同時下降 B順時針方向轉(zhuǎn)動,同時上升 C逆時針方向轉(zhuǎn)動,同時下降 D逆時針方向轉(zhuǎn)動,同時上升,類題練熟,解析:第一步:電流元法 把直線電流等效為OA、OB兩段電流元,蹄形磁鐵磁感線分布以及兩段電流元所受安培力方向相反,如圖甲所示可見從上往下看時,導(dǎo)線將逆時針方向轉(zhuǎn)動 第二步:特殊位置法 取導(dǎo)線逆時針轉(zhuǎn)過90的特殊位置來分析,如圖b所示根據(jù)左手定則可判斷安培力方向向下,故導(dǎo)線在逆時針轉(zhuǎn)動的同時向下運動,22.直導(dǎo)線ab與線圈所在的平面垂直且隔有一小段距離,其中直導(dǎo)線固定,線圈可自由運動,當(dāng)通過如圖所示的電流方向時(同時通電),從左向右看,線圈將( ) A不動 B順時針轉(zhuǎn)動,同時向右平移 C順時針轉(zhuǎn)動,同時向左平移 D逆時針轉(zhuǎn)動,同時向右平移,解析:根據(jù)安培定則知,直線電流在左側(cè)點的磁場方向豎直向下,與等高點電流方向平行,所以左側(cè)的等高點不受安培力,同理,右側(cè)的等高點也不受安培力取線圈上下位置一微元研究,上邊微元電流方向向上,直線電流在此處位置產(chǎn)生的磁場方向為左上方,根據(jù)左手定則,上邊微元受到的安培力垂直紙面向外;下邊微元電流方向也向上,直線電流在此處位置產(chǎn)生的磁場方向為右上方,根據(jù)左手定則,下邊微元所受安培力垂直紙面向里,所以圓形線圈將以等高線的直徑為軸順時針轉(zhuǎn)動,在轉(zhuǎn)動的過程中右側(cè)的電流受到的安培力方向向左,所以線圈會同時向左運動,安培力作用下的平衡問題解題的基本思路和力學(xué)問題一樣,先取研究對象進(jìn)行受力分析,然后根據(jù)題中平衡條件列式求解具體求解應(yīng)注意: 1安培力的大小 (1)當(dāng)通電導(dǎo)體和磁場方向垂直時,F(xiàn)ILB (2)當(dāng)通電導(dǎo)體和磁場方向平行時,F(xiàn)0. (3)當(dāng)通電導(dǎo)體和磁場方向的夾角為時,F(xiàn)ILBsin . 2安培力的方向 (1)安培力的方向由左手定則確定 (2)FB,同時FI,即F垂直于B和I決定的平面,但I(xiàn)和B不一定垂直,考點三 安培力作用下的平衡問題,試題調(diào)研,磁感應(yīng)強(qiáng)度B是描述磁場性質(zhì)的重要物理量,測定磁感應(yīng)強(qiáng)度也有許多常用的方法,如電流天平法、利用霍爾效應(yīng)測定磁感應(yīng)強(qiáng)度(見本章熱點專題)這都要根據(jù)磁場的性質(zhì)(或效應(yīng))去測量,名師歸納點題破疑,31.在水平面上放一條形磁鐵,用輕質(zhì)彈簧將磁鐵和固定擋板連接起來,彈簧處于自然長度現(xiàn)在磁鐵左上方位置固定一導(dǎo)體棒,如圖所示,當(dāng)導(dǎo)體棒中通以垂直紙面向里的電流I時,磁鐵恰能靜止在原來位置;現(xiàn)將通過導(dǎo)體棒的電流緩慢增大為2I,則以下說法正確的是( ) A磁鐵向左移動,穩(wěn)定后導(dǎo)體棒處在磁鐵正中位置的上方 B磁鐵向左移動,穩(wěn)定后導(dǎo)體棒仍在磁鐵靠左端位置的上方 C磁鐵向右移動,穩(wěn)定后導(dǎo)體棒仍處在磁鐵靠左端位置的上方 D磁鐵仍靜止不動,類題練熟,解析:當(dāng)導(dǎo)體棒中通以垂直紙面向里的電流I時,導(dǎo)體棒受到的安培力和磁鐵的受力如圖所示,此時地面靜摩擦力最大若將通過導(dǎo)體棒的電流增大為2I,安培力將增大,地面支持力FNmgFAsin 減小,最大靜摩擦力減小,同時安培力水平向左的分量FAxFAcos 增大,因此合力向左,磁鐵向左移動,C、D錯誤;在磁鐵向左移動時,增大,F(xiàn)AxFAcos 減小,同時彈簧被壓縮,產(chǎn)生向右的彈力,向左的合力減小,合力減小到0時,F(xiàn)AxFAcos 仍然向左,因此90,穩(wěn)定后導(dǎo)體棒仍在磁鐵靠左端位置的上方,A錯誤,B正確,用圖形轉(zhuǎn)化法解決與安培力有關(guān)的力電綜合問題,思想方法技巧(十一) 名師點睛 在三維空間對物體受力分析時,無法準(zhǔn)確畫出其受力情況,在解決此類問題時,可將三維立體圖轉(zhuǎn)化為二維平面圖,即通過畫俯視圖、剖面圖或側(cè)視圖等,可較清晰地明確物體受力情況,畫出受力分析圖,經(jīng)典范例 如圖所示,有一阻值不計、質(zhì)量為m的金屬棒ab可在兩條軌道上滑動,軌道寬為L,軌道平面與水平面間的夾角為,置于垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B金屬棒與軌道間的最大靜摩擦力為重力的k倍,回路中電源電動勢為E,內(nèi)阻不計,軌道電阻也不計問:滑動變阻器滑片在什么阻值范圍內(nèi),金屬棒恰能靜止在軌道上?,解題指導(dǎo) 金屬棒靜止在斜面上,相對運動趨勢不確定當(dāng)滑動變阻器阻值減小時,電流變大,安培力沿斜面向上增加,當(dāng)剛要發(fā)生相對運動時,靜摩擦力達(dá)到最大值,此時滑動變阻器阻值有最小值,反之,有最大值,答案 見解析,求解通電導(dǎo)體在磁場中的力學(xué)問題的方法 (1)選定研究對象; (2)變?nèi)S為二維,畫出平面受力分析圖,判斷安培力的方向時切忌跟著感覺走,一定要用左手定則來判斷,注意F安B、F安I; (3)根據(jù)力的平衡條件、牛頓第二定律列方程進(jìn)行求解,多維思考技法提煉,答案:2.5 A,

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