高中物理選修3-1磁場復習.ppt

磁場 前情回顧 磁場知識結構 磁場 基本概念 磁場的產生 磁場的描述 1 磁感應強度 2 磁通量 磁場對電流的作用 1 安培力 2 多力作用下平衡與運動 磁場對運動電荷的作用 1 洛倫茲力 2 帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動 3 帶電粒子在復合場中的運動 4 幾個典型模型 一 基本概念 1 磁場的產生 1 磁極和電流周圍都存在磁場 它是一種特殊形的物質 2 磁場的基本特性就是對處于其中的或者有磁場力的作用 磁極與磁極之間 磁體與電流之間 電流與電流之間的作用力都是通過自己的而作用于對方的 磁極 電流 磁場 典型例題 1 做奧斯特實驗時 把小磁針放在水平的通電直導線的下方 通電后發(fā)現小磁針不動 用手撥動一下小磁針 小磁針轉動180o后靜止不動 由此可知通電直導線放置情況是 A 東西向B 南北向C 正西南D 正西北 A 2 磁場的描述 1 磁感線用來形象地描述磁場中各點的磁場方向和強弱的曲線 磁感線上每點的就是該點的磁場方向 也就是在該點小磁針靜止時 極的指向 磁感線的表示磁場的強弱 磁感線是閉合不相交的假想曲線 切線方向 疏密 幾種磁場的磁感線 安培定則 右手螺旋定則 對直導線 四指指磁感線方向 對環(huán)行電流 大拇指指中心軸線上的磁感線方向 對長直螺線管大拇指指螺線管內部的磁感線方向 2 確定電流產生磁場的方向用安培 右手 定則 用右手握住通電直導線 讓伸直的大拇指的指向跟電流的方向一致 則彎曲的四指所指的方向表示磁感線的環(huán)繞方向 而在判斷環(huán)形電流的磁感線與電流方向的關系時 右手彎曲的四指和環(huán)形電流方向一致 伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導線中心軸線上的磁感線方向 3 磁感應強度 它反映了該處磁場的強弱定義為該處的磁感應強度的大小 方向為該點的磁感線的切線方向 典型例題 1 關于磁感線和電場線的描述 正確的有 A 電場線起止于電荷 磁感線起止于磁極B 電場線不一定閉合 磁感線一定閉合C 磁感線是自由小磁針在磁場力作用下的運動軌跡D 沿磁感線方向磁場不斷減弱 B 2 在紙面上有一個等邊三角形ABC 在B C頂點處都通有相同電流的兩根長直導線 導線垂直于紙面放置 電流方向如圖3 2 2所示 每根通電導線在三角形的A點產生的磁感應強度大小為B 則三角形A點的磁感應強度大小為 方向為 若C點處的電流方向反向 則A點處的磁感應強度大小為 方向為 圖3 2 2 針對訓練 3 如圖3 2 3所示 兩個同心放置的共面金屬圓環(huán)a和b 一條形磁鐵穿過圓心且與環(huán)面垂直 用穿過兩環(huán)的磁通量 a和 b大小關系為 A a bC a bD 無法比較 圖3 2 3 B 二 安培力 磁場對電流的作用力 方向由左手定則確定 條件 L與B垂直 二者平行時不受安培力 重要推論 兩平行通電直導線 若通以同向電流 則相互吸引 若通以反向電流 則相互排斥 分類 1 定性分析 安培力作用下物體運動方向的判斷2 定量計算a 只受安培力作用b 安培力作用下的平衡問題 例2 條形磁鐵放在粗糙水平面上 正中的正上方有一導線 通有圖示方向的電流后 磁鐵對水平面的壓力將會 增大 減小還是不變 水平面對磁鐵的摩擦力大小為 例1 如圖所示 可以自由移動的豎直導線中通有向下的電流 不計通電導線的重力 僅在磁場力作用下 導線將如何移動 從左向右看 導線將順時針轉動 同時向右運動 4 如圖A 11 50 13所示 將一根長為的直導線 由中點折成直角形放在磁感應強度為B的勻強磁場中 導線平面與磁感線垂直 當導線中通以電流I后 磁場對導線的作用力大小為 A B C D 變式訓練 3 用兩個一樣的彈簧吊著一根銅棒 銅棒所在虛線范圍內有垂直于紙面的勻強磁場 棒中通以自左向右的電流 如圖3 3 3所示 當棒靜止時 彈簧秤的讀數為F1 若將棒中的電流方向 當棒靜止時 彈簧秤的示數為F2 且F2 F1 根據這兩個數據 可以確定 A 磁場的方向B 磁感強度的大小C 安培力的大小D 銅棒的重力 圖3 3 3 ACD 例 如圖所示 光滑導軌與水平面成 角 導軌寬L 勻強磁場磁感應強度為B 金屬桿長也為L 質量為m 水平放在導軌上 當回路總電流為I1時 金屬桿正好能靜止 求 B至少多大 這時B的方向如何 若保持B的大小不變而將B的方向改為豎直向上 應把回路總電流I2調到多大才能使金屬桿保持靜止 方向垂直導軌平面向上 畫側視圖 變式訓練 變式訓練 變式訓練 應用 6 電磁炮是一種理想的兵器 其主要原理如圖11 2 14所示 1982年澳大利亞國立大學制成了能把2 2g的彈體 包括金屬桿EF的質量 加速到10km s的電磁炮 常規(guī)炮彈速度大小約為2km s 若軌道寬2m 長為100m 通過的電流為10A 則軌道間所加勻強磁場的磁感應強度為多少 磁場力的最大功率為多大 軌道摩擦不計 圖11 2 14 課后思考題 1 如圖A 11 50 19所示 用粗細均勻的電阻絲折成平面三角形框架 三邊的長度分別為3L L和 L 電阻絲L長度的電阻為r 框架與電動勢為E 內阻為r的電源相連通 垂直于框架平面有磁感應強度為B的勻強磁場 則框架受到的磁場力大小為 方向是 2 如圖A 11 50 23所示 電源電動E 2V r 0 5 豎直導軌電阻可忽略 金屬棒的質量m 0 1kg R 0 5 它與導軌動摩擦因數 0 4 有效長度為0 2m 靠在導軌外面 為使金屬棒不動 我們施一與紙面夾角為30 與導線垂直且向里的磁場 g 10m s2 求 此磁場是斜向上還是斜向下 B的范圍是多少 3 如圖A 11 50 14所示 在傾角為 的光滑斜面上 旋轉一根長為L 質量為m 通過電流I的導線 若使導線靜止 應該在斜面上施加勻強磁場B的大小和方向為 A 方向垂直斜面向下B 方向垂直水平面向上C 方向豎直向下D 方向水平向右 4 在傾角為 的光滑斜面上 置一通有電流I 長L質量為m的導體棒 如