[原創(chuàng)]2015年《南方新高考》物理專題九第1講磁場磁場對電流的作用[配套課件]

1、專題九 磁 場考點內(nèi)容要求熱點1.磁場、磁感應(yīng)強度、磁感線1.縱觀近幾年高考，涉及磁場知識點的題目年年都有，考查與洛倫茲力有關(guān)的帶電粒子在勻強磁場或復(fù)合場中的運動次數(shù)最多，其次是與安培力有關(guān)的通電導(dǎo)體在磁場中的加速或平衡問題2.本章知識常與電場、恒定電流以及電磁感應(yīng)、交變電流等章節(jié)知識聯(lián)系綜合考查，是高考的熱點3.本章知識與生產(chǎn)、生活、現(xiàn)代科技等聯(lián)系密切，如質(zhì)譜儀、回旋加速器、粒子速度選擇器、等離子體發(fā)電機、電磁流量計等高科技儀器的理解及應(yīng)用相聯(lián)系，在復(fù)習(xí)中應(yīng)做到有的放矢.2. 通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向3.安培力、安培力的方向4.勻強磁場中的安培力5.洛倫茲力、洛倫茲力的方向6.洛倫

2、茲力公式7. 帶電粒子在勻強磁場中的運動8.質(zhì)譜儀和回旋加速器第1講磁場磁場對電流的作用一、磁場及其描述1磁場：(1)定義：存在于磁體、電流和運動電荷周圍空間的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)磁體電流運動電荷(2)基本特性：磁場對處于其中的_、_和_有磁力的作用N(北)N(北)(3)方向：在磁場中任一點，小磁針_極受力的方向，即小磁針靜止時_極所指的方向，就是該點的磁場方向(4)磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：磁體的磁場和電流的磁場都是由電荷的運動產(chǎn)生的2磁感應(yīng)強度：(1)定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，所受的安培力 F安跟電流 I 和導(dǎo)線長度 L 的乘積 IL 的比值叫磁感應(yīng)強度(2)定義式：_.BFIL切線(3

3、)方向：就是磁場的方向，即小磁針靜止時北極所指的方向，也是過該點的磁感線的_方向3磁感線：強弱切線閉合NSN(1)磁感線的分布可以形象地表示出磁場的強弱和方向，磁感線的疏密表示磁場的_，磁感線上某點的_方向就是該點的磁場方向相等相同(2)磁感線是永不相交的_曲線在磁體外部，磁感線由_極指向_極；在磁體內(nèi)部，磁感線由_極指向_極4勻強磁場：磁感應(yīng)強度大小處處_、方向處處_的磁場稱為勻強磁場距離很近的兩個異名磁極之間的磁場、通電螺線管內(nèi)部的磁場(邊緣部分除外)以及平行板電容器間的磁場，都可以認(rèn)為是勻強磁場S【自我檢測】1(雙選)關(guān)于磁感線，下列說法正確的是()A磁感線上每一點的切線方向都跟該點的磁

4、場方向一致B磁感線是磁場中客觀存在的、肉眼看不見的曲線C兩條磁感線的空隙處不存在磁場，不同磁場所形成的磁感線可以相交D勻強磁場的磁感線是同向的、平行等間距的直線答案：AD二、幾種常見的磁場1地磁場：N 極S 極南極北極(1)地磁場的_在地理南極附近，_在地理北極附近(2)地磁場 B 的水平分量 Bx 總是從地理_指向_；豎直分量 By 在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下(3)在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點，磁場強弱相同，且方向水平向北2幾種常見的磁場分布：(1)地磁場、條形磁體和蹄形磁體的磁場如圖 9-1-1 所示圖 9-1-1(2)直線電流的磁場如圖 9-1-2 所示圖 9

5、-1-2(3)環(huán)形電流的磁場如圖 9-1-3 所示圖 9-1-3(4)通電螺線管的磁場如圖 9-1-4 所示圖 9-1-43安培定則：(1)直線電流和環(huán)形電流及通電螺線管產(chǎn)生的磁感線的方向可以用_定則確定(2) 對于通電直導(dǎo)線，可用右手握住導(dǎo)線，大拇指指向_方向，彎曲的四指指向_環(huán)繞的方向(3)對于環(huán)形電流和通電螺線管，則用右手彎曲的四指指向_環(huán)繞的方向，大拇指指向螺線管軸線上的_的方向安培電流磁感線電流磁感線4安培分子電流假說：磁體磁極(1)內(nèi)容：在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流分子電流分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的_，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個_(2)分子電流的實質(zhì)：是原子內(nèi)部

6、帶電粒子在不停地運動【自我檢測】2(珠海2013 屆質(zhì)檢)如圖 9-1-5 所示，P、Q 兩枚小磁針分別放在通電螺線管的正上方和右側(cè)閉合電鍵，小磁針靜止時 N 極的指向是()圖 9-1-5AP、Q 均向左BP、Q 均向右CP 向左，Q 向右DP 向右，Q 向左答案：C三、安培力的大小和方向1安培力的大小：BILsinBIL0(1)大?。喝鐖D 9-1-6 所示，一根長為 L 的直導(dǎo)線，處于磁感應(yīng)強度為 B 的勻強磁場中且與 B 的夾角為，當(dāng)通過電流 I時，安培力的大小可表示為 F_.當(dāng)90時，安培力最大，F(xiàn)max_；當(dāng)0 或180時，安培力為_.(2)特點：不僅與 B、I、L 有關(guān)，還與夾角有關(guān)

7、；L 是有效長度，不一定是導(dǎo)線的實際長度彎曲導(dǎo)線的有效長度 L 等于兩端點所連直線的長度，所以任意形狀的閉合線圈的有效長度 L0.圖 9-1-6電流安培力B、I2安培力的方向：(1)用左手定則判定：伸開左手，使大拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)讓磁感線從掌心進入，并使四指指向_的方向，這時大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受_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【自我檢測】3(廣東2014 屆十校聯(lián)考)如圖 9-1-7 所示，磁場方向豎直向下，通電直導(dǎo)線 ab 由水平位置 1 繞 a 點在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)到位)圖 9-1-7置 2，通電導(dǎo)線所受

8、安培力是(A數(shù)值變大，方向不變B數(shù)值變小，方向不變C數(shù)值不變，方向改變D數(shù)值、方向均改變解析：安培力的計算公式為FBILsin ，其中表示磁場方向與通電直導(dǎo)線之間的夾角，本題中變小，所以安培力變??；根據(jù)左手定則，安培力既垂直于磁場方向，也垂直于電流方向，即安培力垂直于磁場和電流所構(gòu)成的平面，本題中安培力的方向不變，仍垂直于紙面所在平面綜上分析，只有選項B 正確答案：B磁感線電場線不同點閉合曲線，外部 NS，內(nèi)部 SN起始于正電荷、終止于負(fù)電荷相似點形象描述場而引入的假想線，實際不存在疏密程度表示場的強弱切線方向表示場的方向不能相交(電場在無電荷的空間不相交)考點1 對磁感線和磁感應(yīng)強度的理解重

9、點歸納1磁感線與電場線的比較：(2)不能根據(jù)公式B 就說B與F成正比，與IL成反比2.對磁感應(yīng)強度的理解：(1)磁感應(yīng)強度由磁場本身決定，就像電場強度由電場本身決定一樣，跟該位置放不放通電導(dǎo)線無關(guān)FIL(3)磁感應(yīng)強度 B 的定義式也是其度量式，但用來測量的小段通電導(dǎo)線必須垂直放入磁場，如果小段通電直導(dǎo)線平行放入磁場，則其所受安培力為零，但不能說該點的磁感應(yīng)強度為零(4)磁感應(yīng)強度是矢量，方向是放入其中的小磁針靜止時 N極的指向(不是磁場中電流所受磁場力的方向，而是與受到磁場力的方向垂直)3磁感應(yīng)強度 B 與電場強度 E 的比較：典例剖析例1：如圖 9-1-8 所示，在 a、b、c 三處垂直于

10、紙面放置三根長直通電導(dǎo)線，電流大小相等，a、b、c 是等邊三角形的三個頂點，a 處電流在三角形中心 O 點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小為 B，求 O 處的磁感應(yīng)強度思維點撥：首先求出 a、b、c 三根導(dǎo)線電流在 O 處各自形成的磁場的磁感應(yīng)強度的大小和方向，然后利用平行四邊形定則進行合成圖 9-1-8自主解答：由于OaObOc，所以在各電流等大的前提下，各處的電流在O 點的磁感應(yīng)強度大小也都為B，根據(jù)安培定則，各電流在O 處的磁感應(yīng)強度應(yīng)垂直于各點和O 的連線，如圖46 所示，由圖中幾何關(guān)系知Ba 與Bb 夾角為120，所以根據(jù)平行四邊形定則，a、b 在 O 處的合磁感應(yīng)強度為B，方向水平向右，

11、所以O(shè) 處的總磁感應(yīng)強度大小為2B，方向平行ab 連線向右圖 46【觸類旁通】1(雙選)如圖 9-1-9 所示，S 為一垂直紙面放置的通電直導(dǎo)線的橫截面，當(dāng)通以垂直紙面向里的恒定電流 I 后，在距導(dǎo)線的軸線為 R 的 a 處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為 B，b、c、d 是與 a在同一圓周上的三點，現(xiàn)將導(dǎo)線放在豎直向上、磁感應(yīng)強度大小為 B 的勻強磁場中，以下關(guān)于 a、b、c、d 四點磁感應(yīng)強度的說法中正確的有()圖 9-1-9Aa、c 點的磁感應(yīng)強度均為 0Ba 點的磁感應(yīng)強度大小為 2B，豎直向上；c 點的磁感應(yīng)強度為 0Cb 點的磁感應(yīng)強度大小為 ，和水平方向成 45斜向右上方Dd 點的磁感應(yīng)強

12、度大小為 ，和水平方向成 45斜向右下方答案：BC2B 2B 考點2 安培力的分析與計算重點歸納1對公式 FBIL 的運用：(1)B 與 L 垂直(2)式中 L 是有效長度彎曲導(dǎo)線的有效長度 L 等于在垂直磁場平面內(nèi)的投影中兩端點所連直線的長度(如圖 9-1-10 所示)，相應(yīng)的電流方向沿 L 由始端流向末端任意形狀的閉合線圈，其有效長度 L0，故通電后在勻強磁場中通電后受到的安培力的矢量和一定為零圖 9-1-10(3)B 并非一定是勻強磁場，但一定是導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強度2安培力做功的實質(zhì)能量的傳遞：(1)安培力做正功：將電源的能量傳遞給通電導(dǎo)線或轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的動能及其他形式的能(2)安培力做

13、負(fù)功：是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，或儲存起來，又或再轉(zhuǎn)化為其他形式的能典例剖析例2：如圖 9-1-11 所示，長為 2l 的直導(dǎo)線折成邊長相等，夾角為 60的 V 形，并置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為 B.當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強度為 I 的電流時，該)圖 9-1-11V 形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為(A0B0.5BIlCBIlD2BIl解析：V 形導(dǎo)線兩部分的受力情況如圖47 所示其中FBIl，V 形導(dǎo)線受到的安培力應(yīng)為這兩個力的合力，大小為F合2Fcos 60BIl，故C 項正確圖 47答案：C【觸類旁通】2(雙選，2013 年肇慶檢測)下圖中標(biāo)出了磁場 B 的方向、通電直

14、導(dǎo)線中電流 I 的方向以及通電直導(dǎo)線所受磁場力 F 的方向，其中正確的是()ABCD答案：AC考點3 安培力作用下導(dǎo)體的運動問題重點歸納1判定通電導(dǎo)體運動的方法：(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)體所在位置的磁場分布情況，然后利用左手定則準(zhǔn)確判斷導(dǎo)體的受力情況，進而確定導(dǎo)體的運動方向或運動趨勢的方向電流元法分割為電流元安培力方向整段導(dǎo)體合力方向運動方向特殊位置法 在特殊位置安培力方向運動方向等效法環(huán)形電流小磁針通電螺線管或多個環(huán)形電流條形磁鐵結(jié)論法同向電流互相吸引，異向電流互相排斥轉(zhuǎn)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，可先

15、分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，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(2)常用方法：2.磁電式電流表：(1)基本組成部分：磁鐵和放在磁鐵兩極之間的線圈(2)工作原理：如圖 9-1-12 所示，磁場的方向總沿著徑向均勻輻射地分布，在距軸線等距離處的磁感應(yīng)強度的大小總是相等的，保證 B 的大小不發(fā)生變化，且安培力的方向與線圈垂直圖 9-1-12當(dāng)電流通過線圈時，導(dǎo)線受到安培力的作用，線圈轉(zhuǎn)動，螺旋彈簧變形，反抗線圈的轉(zhuǎn)動，電流越大，安培力就越大，螺旋彈簧的形變也就越大I 與指針偏角成正比，表盤刻度均勻所以，從線圈偏轉(zhuǎn)的角度就能判斷通過電流的大小(3)優(yōu)

16、、缺點：優(yōu)點是靈敏度高，能測出很弱的電流；缺點是線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過的電流很弱 典例剖析圖 9-1-13例3：如圖 9-1-13 所示，一通電直導(dǎo)線位于蹄形磁鐵的)磁極的正上方，當(dāng)通以電流 I 時，試判斷導(dǎo)線的運動情況(A由上往下看導(dǎo)線，逆時針轉(zhuǎn)動的同時向下運動B由上往下看導(dǎo)線，順時針轉(zhuǎn)動的同時向上運動C由上往下看導(dǎo)線，逆時針轉(zhuǎn)動的同時向上運動D由上往下看導(dǎo)線，順時針轉(zhuǎn)動的同時向下運動思維點撥：采用電流元受力分析法，在導(dǎo)體中取三段電流元，用左手定則判斷它們所受安培力方向，從而確定導(dǎo)線的運動情況解析：由蹄形磁鐵磁場的立體分布，知道磁感線從 A 端向上穿過，再從 B 端向下穿過由左手定則，A 端受向外的安培