高考物理总复习9.1磁场的描述、磁场对电流的作用课件PPT

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第1节　磁场的描述　 磁场对电流的作用
一、磁场、磁感应强度1.磁场(1)基本特性:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有 磁场力　的作用。 (2)方向:小磁针的 N极　所受磁场力的方向。 2.磁感应强度(1)物理意义:描述磁场的 强弱　和 方向　。 (2)大小:B=  　(通电导线垂直于磁场)。 (3)方向:小磁针静止时 N极　的指向。 (4)单位:特斯拉(T)。
二、磁感线　几种常见的磁场1.磁感线在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一点的 切线　方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。 2.几种常见的磁场(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图所示)
(3)匀强磁场在磁场的某些区域内,磁感线为 同向等密　的平行线,如图所示。 
(4)地磁场①地磁场的N极在地理 南极　附近,S极在地理 北极　附近,磁感线分布如图所示。 ②在赤道上,距离地球表面高度相等的各点,磁感应强度 相同　,方向水平 向北　。 
三、安培力的方向和大小1.安培力的方向(1)左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把手放入磁场中让磁感线垂直穿入手心,并使伸开的 四指　指向电流的方向,那么, 大拇指　所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。 (2)两平行的通电直导线间的安培力:同向电流互相 吸引　,反向电流互相 排斥　。 2.安培力的大小当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时,F=BIlsin θ,这是一般情况下的安培力的表达式,以下是两种特殊情况:(1)当磁场与电流 垂直　时,安培力最大,Fmax=BIl。 (2)当磁场与电流 平行　时,安培力等于零。 
1.(多选)下列所示各图中,小磁针的指向正确的是(　　)
2.下列关于磁感应强度的说法正确的是(　　)A.一小段通电导体放在磁场A处,受到的磁场力比B处的大,说明A处的磁感应强度比B处的磁感应强度大B.由B= 可知,某处的磁感应强度的大小与放入该处的通电导线所受磁场力F成正比,与导线的I、l成反比C.一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用,则该处磁感应强度一定为零D.小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向
3.(多选)关于磁场和磁感线的描述,下列说法正确的是 (　　)A.磁极与磁极之间、磁极与电流之间都可以通过磁场发生相互作用B.磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向,它每一点的切线方向都和小磁针在该点静止时北极所指的方向一致C.磁感线总是从磁铁的N极出发,到S极终止D.磁感线可以用细铁屑来显示,因而是真实存在的
4.(多选)指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针,下列说法正确的是(　　)A.指南针可以仅具有一个磁极B.指南针能够指向南北,说明地球具有磁场C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线,导线通电时指南针不偏转
5.(2017·福建泉州质检)把一根长直导线平行地放在如图所示磁针的正上方附近,当导线中有电流通过时,磁针会发生偏转。下列说法正确的是 (　　)A.首先观察到这个实验现象的物理学家是法拉第B.导线若东西放置,通电后磁针最容易发生偏转C.导线通以图示方向强电流,磁针N极转向纸面内D.该实验说明变化的磁场在导线中产生电流
6.关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是(　　)A.安培力的方向可以不垂直于直导线B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D.将直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半
安培定则的应用和磁场的叠加1.安培定则的应用在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”。
2.磁场的叠加(1)磁感应强度是矢量,计算时与力的计算方法相同,遵守平行四边形定则,可以用正交分解法进行合成与分解。(2)两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的。
例1(2017·全国卷Ⅲ)如图,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为l。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零。如果让P中的电流反向、其他条件不变,则a点处磁感应强度的大小为(　　)
解析:设导线P和Q在a点处产生磁场的磁感应强度B1、B2的大小为B,如图甲所示,两磁感应强度的夹角为60°,可知合磁感应强度大
水平向左;P中的电流反向后,导线P和Q在a点处产生磁场的磁感应强度B1'、B2'如图乙所示,各自大小仍为B,夹角为120°,则其合磁感应强度大小仍为B,方向竖直向上,与原匀强磁场B0合成后,总的磁感
磁场的矢量性及合成1.根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向。2.磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向。3.磁感应强度是矢量,多个通电导体产生的磁场叠加时,合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和。
即学即练1.(多选)(2017·全国卷Ⅰ)如图,三根相互平行的固定长直导线l1、l2和l3两两等距,均通有电流I,l1中电流方向与l2中的相同,与l3中的相反,下列说法正确的是(　　)A.l1所受磁场作用力的方向与l2、l3所在平面垂直B.l3所受磁场作用力的方向与l1、l2所在平面垂直
2.(2017·安徽江淮十校联考)如图所示,正方形ABCD的四个顶点分别有垂直于纸面的长直导线,A、B、C、D四处的导线中分别通有I、2I、3I、4I的电流,方向如图所示。已知通电长直导线周围某点的磁感应强度B与导线中的电流I成正比、与该点到导线的距离r成反比,即B=k ,若只有A、C两处的导线中通有电流时,正方形的中心O点处的磁感应强度大小为B0。若四处导线中都通以电流时,则O点处的磁感应强度大小为(　　)
安培力的分析与计算1.安培力公式F=BIl,应用时要注意:(1)B与I垂直。(2)B与I平行时,F=0。(3)l是有效长度。弯曲导线的有效长度l,等于连接两端点线段的长度(如图所示);相应的电流沿l由始端流向末端。2.方向:根据左手定则判断。
例2(2016·全国卷Ⅲ)某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行,足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方,S极位于两导轨的正下方,一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。
(1)在图中画出连线,完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路,且在开关闭合后,金属棒沿箭头所示的方向移动。(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度,有人提出以下建议:A.适当增加两导轨间的距离B.换一根更长的金属棒C.适当增大金属棒中的电流其中正确的是　　　　(填入正确选项前的标号)。 
答案:(1)连线如图所示。　(2)AC
解析:(1)据题干要求由左手定则知,棒中电流由a流向a1,连线如答案图。
若使棒获得更大速度,可增加导轨间距l,或适当增大棒中的电流,故A、C正确。若只换一根更长的金属棒,导轨间距不变,安培力不变,但Ff与m均增大,故v减小,所以B错误。
即学即练3.(多选)(2017·全国卷Ⅱ)某同学自制的简易电动机示意图如图所示。矩形线圈由一根漆包线绕制而成,漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出,并作为线圈的转轴。将线圈架在两个金属支架之间,线圈平面位于竖直面内,永磁铁置于线圈下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来,该同学应将(　　)
A.左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉B.左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉C.左转轴上侧的绝缘漆刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉D.左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉
4.(2017·河北唐山模拟)将长为l的导线弯成六分之一圆弧,固定于垂直纸面向外、大小为B的匀强磁场中,两端点A、C连线竖直,如图所示。若给导线通以由A到C、大小为I的恒定电流,则导线所受安培力的大小和方向是(　　)A.IlB,水平向左 B.IlB,水平向右
安培力作用下导体的平衡及运动这类题目的难点是题图具有立体性,各力的方向不易确定。因此解题时一定要先把立体图转化成平面图,通过受力分析建立各力的平衡关系,如图所示。
例3(2017·河南平顶山期末)如图所示,两平行光滑金属导轨MN、PQ间距为l,与电动势为E、内阻不计的电源相连,质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路,回路平面与水平面的夹角为θ,回路其余电阻不计。为使ab棒静止,需在空间施加一匀强磁场,其磁感应强度的最小值及方向分别为(　　)
1.求解安培力作用下导体棒问题的基本思路
2.求解关键(1)电磁问题力学化。(2)立体图形平面化。
即学即练5.(2017·陕西渭南质量检测)如图所示,电源电动势为3 V,内阻不计,两个不计电阻的金属圆环表面光滑,竖直悬挂在等长的细线上,金属环面平行,相距1 m,两环分别与电源正负极相连。现将一质量为0.06 kg、电阻为1.5 Ω的导体棒轻放在环上,导体棒与环有良好电接触。两环之间有方向竖直向上、磁感应强度为0.4 T的匀强磁场。当开关闭合后,导体棒上滑到某位置静止不动,试求在此位置上棒对每一个环的压力为多少?若已知环半径为0.5 m,此位置与环底的高度差是多少?
答案:0.5 N　0.2 m
安培力作用下导体运动情况的五种判断方法五种判定方法
例4一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方,如图所示,如果直导线可以自由地运动且通以由a到b的电流,则关于导线ab受磁场力后的运动情况,下列说法正确的是(　　)A.从上向下看顺时针转动并靠近螺线管B.从上向下看顺时针转动并远离螺线管C.从上向下看逆时针转动并远离螺线管D.从上向下看逆时针转动并靠近螺线管
解析:方法一:电流元法由安培定则可判定通电螺线管产生的磁场方向,导线等效为Oa、Ob两电流元,由左手定则可判定两电流元所受安培力的方向如图所示,所以从上向下看导线逆时针转动,当转过90°时再用左手定则可判定导线所受磁场力向下,即导线在逆时针转动的同时还要靠近螺线管,选项D正确。
方法二:结论法结论1:两电流相互平行时无转动趋势,电流方向相同时相互吸引,电流方向相反时相互排斥。结论2:两电流不平行时,将发生转动,有转到两电流相互平行且方向相同的趋势。通电螺线管上部离导线近,所以只考虑这部分电流与导线的作用,此时螺线管相当于垂直纸面向里的直导线,由结论2可知导线ab受磁场力后(从上向下看)逆时针转动并靠近螺线管,选项D正确。
思维点拨直导线所在位置的磁场方向:左半部分磁场方向斜向上;右半部分磁场方向斜向下。
判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势的常规思路
即学即练6.(2017·江西上饶一模)如图所示,在固定位置的条形磁铁S极附近悬挂一个金属线圈,线圈与水平磁铁位于同一竖直平面内,当在线圈中通入沿图示方向流动的电流时,将会看到(　　)A.线圈向左平移B.线圈向右平移C.从上往下看,线圈顺时针转动,同时靠近磁铁D.从上往下看,线圈逆时针转动,同时靠近磁铁
7.(2017·浙江杭州五校联考)如图所示,两个完全相同且相互绝缘、正交的金属环A、B,可沿轴线OO'自由转动,现通以图示方向电流,沿OO'看去会发现(　　)A.A环、B环均不转动B.A环将逆时针转动,B环也逆时针转动,两环相对不动C.A环将顺时针转动,B环也顺时针转动,两环相对不动D.A环将顺时针转动,B环将逆时针转动,两者吸引靠拢至重合为止