七寶中學(xué)物理總復(fù)習(xí)磁場(chǎng)學(xué).ppt

專題一 磁場(chǎng),高三物理第一輪復(fù)習(xí),第十章,磁場(chǎng),電磁感應(yīng),專題一 磁場(chǎng),一.磁場(chǎng)性質(zhì),二.磁感線-描述空間磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的假想曲線,1.磁場(chǎng)的產(chǎn)生:在磁體,通電導(dǎo)線,運(yùn)動(dòng)電荷周圍空間產(chǎn)生的特殊物質(zhì).,2.磁場(chǎng)的方向=小磁針N極所指方向=磁感線某點(diǎn)的切線方向=磁感強(qiáng)度B的方向,3.磁現(xiàn)象的電本質(zhì):一切磁現(xiàn)象都是運(yùn)動(dòng)電荷(電流)之間通過磁場(chǎng)而發(fā)生的相互作用.,1.磁感線的疏密-磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,2.磁感線某點(diǎn)的切線方向-磁場(chǎng)的方向,3.磁感線是無頭無尾的閉合曲線,4.磁感線不會(huì)交叉,1、直線電流的磁場(chǎng),5.右手螺旋定則(安培定則)-判斷電流周圍的磁感線方向,2、環(huán)形電流的磁場(chǎng),環(huán)形電流相當(dāng)于一個(gè)磁體,3、通電螺線管的磁場(chǎng),三.磁感強(qiáng)度B,2.特點(diǎn):(1)比值定義,磁感強(qiáng)度B是磁場(chǎng)的屬性,與I,L無關(guān),四.電流在磁場(chǎng)中的受力(安培力),1.定義: B=F/IL 單位:特斯拉(T) (N/Am),矢量:磁感強(qiáng)度B的方向=磁場(chǎng)方向,(2)電流(導(dǎo)線)與磁感線垂直放置,(3)電流受力F方向不是磁感強(qiáng)度B的方向,1.安培力的大小:F=BILsin (為B與I之間的夾角),2.安培力的方向:左手定則 (生力用左手；生電用右手) 手心-穿過磁感線 四個(gè)手指-電流方向 大拇指-安培力方向,3.安培力F總是垂直B,且垂直I(F垂直于由B,I組成的平面),4.解題關(guān)鍵:正確畫出最便于分析的平面受力圖,五.磁通量（）,1.磁通量定義:=BS（ S為 垂直于磁感線的投影面積）,2.磁通量的意義:穿過某面積的磁感線的條數(shù)(與匝數(shù)無關(guān)),3.磁通量的單位：韋伯（Wb) (1 Wb=1T.1m2),4.合磁通：若穿過某面積有相反方向的磁感線。則此面積上的合磁通為相反方向抵消后的剩余磁通量,5.磁通量的增量= B S= B S= 1- 2,6.磁通量的變化率/t(磁通量變化的快慢)(單位:伏),7.磁通密度 ：?jiǎn)挝幻娣e內(nèi)的磁通量 /S = B 磁通密度=磁感強(qiáng)度B,例1.如圖所示，B為磁感強(qiáng)度,I為電流強(qiáng)度,F為磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力,(B,I,F兩兩垂直)下列各圖正確的是,答:A,C,D,例2.畫出如圖所示通電導(dǎo)線棒ab所受的安培力方向 ,(畫出平面受力圖)若導(dǎo)線棒的長(zhǎng)度為L(zhǎng),通過的電流為I,磁感強(qiáng)度B ,寫出安培力的大小,例3.物理學(xué)家法拉第在研究電磁學(xué)時(shí)親手做過許多實(shí)驗(yàn),如圖所示的實(shí)驗(yàn)就是著名的電磁旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn),這種現(xiàn)象是：如果載流導(dǎo)線附近只有磁鐵的一極,磁鐵就會(huì)圍繞導(dǎo)線旋轉(zhuǎn);反之載流導(dǎo)線也會(huì)圍繞單獨(dú)的某一磁極旋轉(zhuǎn).這一裝置實(shí)際上就成為最早的電動(dòng)機(jī).圖中A為可動(dòng)磁鐵,B為固定導(dǎo)線,C為可動(dòng)導(dǎo)線,D為固定磁鐵,杯中盛有水銀,下部接有電源,自上向下看,磁鐵A將沿_方向旋轉(zhuǎn),導(dǎo)線C將沿_方向旋轉(zhuǎn).（填順時(shí)針或逆時(shí)針）.,逆時(shí)針,順時(shí)針,例4.如圖所示，在傾角為光滑斜面上，有一根通有電流I、長(zhǎng)度為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒，要使棒靜止在斜面上，外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B的最小值為_，方向?yàn)開。要使棒對(duì)斜面無壓力，則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B的最小值_.方向?yàn)開。,mgsin / IL,mg/IL,水平向左,垂直斜面向下,例5.如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌相距L=20cm,傾角=45金屬棒MN的質(zhì)量為m=10g,電阻R=8,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B =0.8T,方向豎直向下,電源的電動(dòng)勢(shì)=10V,內(nèi)電阻r=1 .當(dāng)電鍵K閉合時(shí),金屬棒MN處于靜止?fàn)顟B(tài),求變阻器R1的電阻值為多少?,答: R1=7 ,規(guī)律小結(jié)：畫平面受力圖時(shí)，一般把電流（或磁場(chǎng)）畫成剖面圖,例6.如圖所示，兩平行豎直導(dǎo)軌相距L=20cm,電源的電動(dòng)勢(shì)=2V,內(nèi)電阻r=0.5 .金屬棒MN的質(zhì)量為m=100g,電阻R=0.5,靠在導(dǎo)軌的外面.要使金屬棒MN處于靜止?fàn)顟B(tài),我們施加一個(gè)與紙面夾角=37,并與金屬棒垂直且向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).金屬棒與導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)=0.5.求 (1)此磁場(chǎng)是斜向上還是斜向下? (2)磁感強(qiáng)度B的范圍是多少?,答: (1)斜向下 (2) 12.5T B2.5T,解：,例7.一個(gè)10匝矩形線圈abcd，邊長(zhǎng)ab=30cm，bc=20cm，如圖所示放在OXYZ直角坐標(biāo)內(nèi)，線圈平面垂直O(jiān)xy平面，與OX軸，OY軸夾角分別為=30, =60。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B=10-2 T。試計(jì)算當(dāng)磁場(chǎng)方向分別沿OX、OY、OZ方向時(shí)，穿過線圈磁通量各是多少？,例8、在如圖甲直角坐標(biāo)系的四個(gè)象限中，分布圖示方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（磁感應(yīng)強(qiáng)度大小都相等）一個(gè)直角扇形線框垂直于磁場(chǎng)放置，圓心在原點(diǎn)處并以過原點(diǎn)平行于磁場(chǎng)的直線為軸。沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為，自線框的兩直角邊與+X，+Y軸重合時(shí)開始計(jì)時(shí)，則圖乙中穿過線框的磁通量 隨時(shí)間t變化的圖象正確的是：（ ）,B,規(guī)律小結(jié),1.同向平行電流,由于相互磁場(chǎng)的作用,兩電流相互吸引 .,2.反向平行電流,由于相互磁場(chǎng)的作用,兩電流相互排斥.,3.交叉電流,由于相互磁場(chǎng)的作用,兩電流要轉(zhuǎn)成相互同向平行,并相互吸引.,4.通電螺線管等效于條形磁鐵,5.通電圓線圈等效于磁針,例9.如圖所示，一個(gè)固定的圓電流I1與一個(gè)可自由運(yùn)動(dòng)的圓電流I2，相互絕緣且垂直放置，電流方向如圖，從左向右看，圓電流I2將 A.不動(dòng) B.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) C.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D.向紙外平動(dòng),答: C,例10.如圖所示，原來靜止的圓形線圈通以順時(shí)針方向的電流I1,在其直徑AB上靠近B點(diǎn)放一根垂直于線圈平面的固定不動(dòng)的長(zhǎng)通電直電流I2，電流方向如圖，在磁場(chǎng)作用下圓電流I1將 A.靜止不動(dòng) B. 以直徑AB為軸轉(zhuǎn)動(dòng) C. 向左移動(dòng) D.向右移動(dòng),答: B C,例11.如圖所示,把一根通電直導(dǎo)線AB放在馬蹄形磁鐵的正上方,導(dǎo)線可以自由移動(dòng),不計(jì)重力,當(dāng)導(dǎo)線通以向右的電流I時(shí),導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是:(從上向下看) A.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)下降. B.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)上升. C.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)下降. D.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)上升.,答: C,例12.如圖所示,條形磁鐵放在水平桌面上.在N極的正上方固定一根長(zhǎng)直導(dǎo)線,導(dǎo)線與磁鐵垂直,給導(dǎo)線通以垂直紙面向里的電流I.則 A.磁鐵對(duì)桌面的壓力減小,不受桌面的摩擦力作用. B.磁鐵對(duì)桌面的壓力減小,受桌面的摩擦力作用. C.磁鐵對(duì)桌面的壓力增大,不受桌面的摩擦力作用. D.磁鐵對(duì)桌面的壓力增大,受桌面的摩擦力作用.,答: D,注意:安培力也有反作用力,規(guī)律小結(jié),安培力公式F=BILsin的討論:,(1)公式中的B為通電導(dǎo)線所在的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度.,(2)公式中的I為通恒定電流導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度,(3)公式中的L為通電導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)部分中的等效直線長(zhǎng)度,(4)公式中的 為磁感強(qiáng)度B與電流強(qiáng)度I之間的夾角,(5)公式中的 F為通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力大小.方向由左手定則判斷, 作用點(diǎn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)部分中的等效直線長(zhǎng)度的中點(diǎn).,例13.如圖所示,半徑為r通電流I的圓線圈分別放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的各個(gè)位置.則受安培力F大小及方向分別為多少?,線圈導(dǎo)線截面上受的張力F4=BIr,例14.如圖所示,質(zhì)量為m的一段直導(dǎo)線彎成N形后放在光滑水平面上,尺寸如圖所示,磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下穿過N形導(dǎo)線平面,當(dāng)N形導(dǎo)線通入電流強(qiáng)度為I的電流的瞬間,導(dǎo)線的加速度 a為多少?方向如何?,答:,方向沿CB,規(guī)律小結(jié),通電線圈在磁場(chǎng)中受到的磁力距,條件:矩形線圈長(zhǎng)L1,寬L2,(面積為S),共N匝,通入電流強(qiáng)度為I的電流.放在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,可繞垂直于磁感線的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng). 最大力距Mmax(位置:線圈平面與磁感線平行.磁通量為0時(shí))Mmax=NBI L1 L2=NBIS(推廣:可適用各種形狀的線圈,轉(zhuǎn)軸也可以在垂直于磁感線的不同位置),最小力距Mmin(位置:線圈平面與磁感線垂直.磁通量為最大時(shí))Mmin=0,例15.如圖所示,在磁感強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一個(gè)匝數(shù)N=100匝, ab邊長(zhǎng)L1=50cm,bc邊長(zhǎng)L2 =30cm的矩形線圈,磁感線與線圈平面成=37角.線圈中通有I=5A的電流.求(1)線圈中的磁通量.(2)線圈ad邊所受的磁場(chǎng)力.(3)線圈所受磁場(chǎng)力的磁力距.,答: (1)=B L1 L2sin =0.18Wb (2) Fad=NBI L2sin =180N(方向向上) (3)M=NBI L1 L2cos =120Nm,例16.如圖所示，通電線框可繞OO軸自由轉(zhuǎn)動(dòng),線框處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感強(qiáng)度B=1T,線框?yàn)檎叫?邊長(zhǎng)L=0.5m,總重G=0.2N,當(dāng)通有abcda方向的電流時(shí),線框與豎直平面的夾角=37,求此時(shí)的電流強(qiáng)度I為多少?,答: I =0.15A,例17.如圖所示,一根均勻的長(zhǎng)L=0.25m,質(zhì)量m=0.01kg的金屬桿PQ斜靠在支架上,PQ與水平面夾角=53,從接觸點(diǎn)N、Q引出導(dǎo)線與電源接通,PN長(zhǎng)0.05m,電源電動(dòng)勢(shì)=6V,內(nèi)電阻r=1,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向與PQ所在豎直平面垂直向里,大小B=0.125T.求滑動(dòng)變阻器R的電阻至少為多少值時(shí),接觸點(diǎn)N上恰好無壓力? (金屬桿電阻不計(jì)),答: R =1,例18.如圖所示,粗糙的水平桌面上放一個(gè)距形線圈,ab=cd=L1,bc=da=L2,線圈質(zhì)量為m,通有電流I,方向如圖,勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的方向由西向東且向下偏,與水平面的夾角為,求當(dāng)電流I超過都大時(shí)線圈能從桌面翹起?翹起的是哪一邊?,答: I=mg/2BL2 cos bc邊翹起,例19.如圖所示，圓柱體重力為G，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，半徑為R，圓柱體上固定一個(gè)匝數(shù)為N的通電線圈，線圈平面恰與磁感強(qiáng)度B平行。求通過線圈的電流I多大時(shí)，圓柱體才能滾上高度為h的臺(tái)階？（設(shè)hR,且臺(tái)階與圓柱體接觸處有足夠大的摩擦),例20.如圖所示,在水平桌面上,固定著兩個(gè)圓環(huán),它們的半徑相等,環(huán)面豎直,互相平行,間距L=20cm,兩環(huán)均由相同的電阻絲制成,電阻都為R1=9.在兩環(huán)的最高點(diǎn)a,b之間接一個(gè)內(nèi)阻r=0.5 的電源,空間有一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng).磁感強(qiáng)度B=0.346T.一根長(zhǎng)度等于兩環(huán)間距,質(zhì)量為m=0.01kg,電阻R2=1.5 的導(dǎo)體棒水平放置于兩環(huán)內(nèi)側(cè),不計(jì)摩擦.當(dāng)將棒放在其兩端點(diǎn)與兩環(huán)最低點(diǎn)之間的圓心角=60時(shí),棒恰好靜止,求電源的電動(dòng)勢(shì),答: =6mgtg /BL = 15V,例21.如圖所示,通電直導(dǎo)線中有向上的電流I0.邊長(zhǎng)為2L的正方形通電線圈abcd的電流強(qiáng)度為I,方向如圖,ab邊,cd邊都與直電流I0平行, ab邊與直電流的距離為2L,且oa與ad垂直.線圈能繞中心軸OO轉(zhuǎn)動(dòng).已知直電流I0 的磁場(chǎng)在ab邊處的磁感強(qiáng)度為B1,在cd邊處的磁感強(qiáng)度為B2 .求正方形通電線圈在此位置受到磁場(chǎng)力的磁力距M為多少?,例22.如圖所示是一種自動(dòng)跳閘的閘刀開關(guān),O是固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸，A是絕緣手柄，C是閘刀卡口，M、N是通電電極。OC間的距離為12cm， OA間的距離為15cm，無電流時(shí)，用手工板閘，由于C處的摩擦，在A處要水平力F=0.48N能把閘刀板開.若在垂直與紙面向里方向加一個(gè)B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),按圖示方向通以電流I.要使閘刀能自動(dòng)跳開,其通過的電流I至少為多少安?,答: I=10A,例23.如圖所示，一個(gè)形銅導(dǎo)線,質(zhì)量為m,水平段長(zhǎng)度為L(zhǎng),處在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感強(qiáng)度為B,方向垂直紙面向里.導(dǎo)線下端分別插在兩個(gè)水銀槽里,插入水銀中的深度都是h,兩個(gè)水銀槽通過導(dǎo)線與電源連接.當(dāng)電鍵K閉合后,導(dǎo)線從水銀槽中跳起,導(dǎo)線的下端離開水銀面的高度為h,求電鍵K閉合后通過導(dǎo)線的電量q?(不考慮電磁感應(yīng)的影響),例24.如圖所示,相距L=20cm的平行導(dǎo)軌傾斜放置,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角=37.現(xiàn)在導(dǎo)軌上放一質(zhì)量m=330g的金屬棒ab,它與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5.整個(gè)裝置處于磁感強(qiáng)度B=2T的豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)軌所接電源的電動(dòng)勢(shì)=15V,內(nèi)阻不計(jì),滑動(dòng)變阻器的阻值可按要求進(jìn)行調(diào)節(jié),為保持金屬棒ab處于靜止?fàn)顟B(tài).求(1)金屬棒ab中通入的最大電流為多少？(2)金屬棒ab中通入的最小電流為多少？(3)滑動(dòng)變阻器R的調(diào)節(jié)范圍,答: (1) Imax = 16.5A,(2) Imin =1.5A,(3) R=0.9110 ,例25.如圖所示,M,N為兩根豎直放置的平行金屬桿,相距L=20cm ,兩桿間勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m=72g,電阻R0=1,可無摩擦地沿桿滑動(dòng).電源的電動(dòng)勢(shì)=36V,內(nèi)阻不計(jì).電阻R1=8 .當(dāng)可變電阻R2=8 時(shí),導(dǎo)體棒ab恰好靜止.求(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B的大小?(2)如果可變電阻R2短路,導(dǎo)體棒ab將向什么方向運(yùn)動(dòng)?(3)在可變電阻R2短路時(shí),要使導(dǎo)體棒ab保持靜止,應(yīng)使MN兩金屬桿以它們的中軸線為軸轉(zhuǎn)過多大角度?,答: (1) B =1T (2) 向上運(yùn)動(dòng) (3) cos =0.1 （ =84. 3 ),例26.如圖所示,長(zhǎng)為L(zhǎng),質(zhì)量為m的兩導(dǎo)體棒a,b.導(dǎo)體棒a被放在傾角為=37的光滑斜面上,導(dǎo)體棒b被固定在距a為X的同一水平面上,且a,b平行.當(dāng)a,b均通有電流強(qiáng)度為I的同向平行電流時(shí),a恰好能在斜面上保持靜止,則b的電流在a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B為多少?,答: B=3mg/4IL,例27.如圖所示,磁流體動(dòng)力泵的矩形槽左,右兩側(cè)壁是導(dǎo)電板,前后兩壁是絕緣板,槽寬L=5cm.高h(yuǎn)=10.5cm.槽的下部與水銀面接觸,上部與一豎直絕緣管相連.勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于絕緣板,B=0.1T.給兩導(dǎo)電板間加一電壓U=1V.已知水銀的電阻率=10-6m.水銀的密度D=1.4104kg/m3.則水銀在泵中可上升的高度H為多少?,提示:泵中水銀對(duì)底面的壓力等于安培力,答: H=1.5m,例28.如圖所示是一個(gè)測(cè)量磁感強(qiáng)度B的裝置,一長(zhǎng)方體容器內(nèi)部高為L(zhǎng),厚為d,左右兩側(cè)等高處裝有兩根完全相同的開口向上的管子a,b.裝置的上下兩側(cè)裝有電極C,D.并經(jīng)過電鍵與電源連接,容器中注滿能密度為的導(dǎo)電的液體.將容器置于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.當(dāng)電鍵K斷開時(shí),豎直管a,b中的液面高度相等.當(dāng)電鍵K閉合時(shí),電流表的示數(shù)為I,a,b兩管中的液面高度差為h.求測(cè)量磁感強(qiáng)度B的大小?,答: B= ghd/I,例29.如圖所示,在磁感強(qiáng)度B=0.23T,方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一根長(zhǎng)度L1=20cm,質(zhì)量m=72g的橫桿,水平地掛在兩根長(zhǎng)度L2=12cm的輕細(xì)導(dǎo)線