2013年人教版高中物理一輪復(fù)習(xí)課件：8.1磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用

第1講磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用

考點(diǎn)1磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量1.磁場(chǎng)磁體與磁體之間，磁體與_________之間，以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用是通過(guò)_____發(fā)生的.通電導(dǎo)體磁場(chǎng)2.磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義：描述磁場(chǎng)的_____和_____.(2)定義式：______(通電導(dǎo)體垂直于磁場(chǎng)).(3)方向：小磁針_____時(shí)N極的指向.強(qiáng)弱方向靜止3.磁通量(1)概念：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，與磁場(chǎng)方向_____的面積S和B的乘積.(2)公式：Φ=___.(3)單位：1Wb=_______.垂直BS1T·m21.對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的兩點(diǎn)理解(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度是用比值法定義的,其大小由磁場(chǎng)本身的性質(zhì)決定,與放入的直導(dǎo)線的電流I的大小、導(dǎo)線長(zhǎng)度L的大小無(wú)關(guān).故不能根據(jù)就說(shuō)B與F成正比，與IL成反比.(2)由定義式計(jì)算B時(shí),通電導(dǎo)線必須垂直于磁場(chǎng);若通電導(dǎo)線平行放入磁場(chǎng),則不受安培力,但不能說(shuō)該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零.2.磁通量概念的理解(1)Φ=BS⊥,S⊥=Scosθ其中S⊥為S在垂直于B方向上的分量，如圖甲所示.(2)面積S的含義：S不一定是某個(gè)線圈的真正面積,而是線圈在磁場(chǎng)范圍內(nèi)的面積.如圖乙所示，S應(yīng)為線圈面積的一半.(3)多匝線圈的磁通量：多匝線圈內(nèi)磁通量的大小與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān),因?yàn)椴徽摼€圈匝數(shù)多少,穿過(guò)線圈的磁感線條數(shù)相同.(4)合磁通量求法：若某個(gè)平面內(nèi)有不同方向的磁場(chǎng)共同存在,當(dāng)計(jì)算穿過(guò)這個(gè)面的磁通量時(shí),先規(guī)定某個(gè)方向的磁通量為正,反方向的磁通量為負(fù)，平面內(nèi)各個(gè)方向的磁通量的代數(shù)和等于這個(gè)平面內(nèi)的合磁通量.(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A.電荷在某處不受到電場(chǎng)力的作用，則該處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零B.一小段通電導(dǎo)線在某處不受到磁場(chǎng)力的作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C.把一個(gè)試探電荷放在電場(chǎng)中的某點(diǎn)，它受到的電場(chǎng)力與所帶電荷量的比值表示該點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱D.把一小段通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中某處，它受到的磁場(chǎng)力與該小段通電導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流的乘積的比值表示該處磁場(chǎng)的強(qiáng)弱【解析】選A、C.把電荷放入電場(chǎng)某處，如果電荷沒(méi)有受到電場(chǎng)力的作用，則該處不存在電場(chǎng)或該處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，故A對(duì)；把通電直導(dǎo)線放入某處，如果放置不合適，即使有磁場(chǎng)存在，通電直導(dǎo)線也不受磁場(chǎng)力的作用，故B錯(cuò)；由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式知，電場(chǎng)強(qiáng)度等于試探電荷受到電場(chǎng)力F與所帶電量q的比值，故C對(duì)；磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式的成立是有條件的，即通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直，否則該定義式不成立，故D錯(cuò).考點(diǎn)2磁感線和電流的磁場(chǎng)1.磁感線:在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些有方向的曲線，使曲線上各點(diǎn)的_____方向跟該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致切線2.電流的磁場(chǎng)(1)奧斯特實(shí)驗(yàn)：奧斯特實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，即電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，首次揭示了_______的聯(lián)系.(2)安培定則.①通電直導(dǎo)線.用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟_____的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是_______的環(huán)繞方向.電與磁電流磁感線②通電螺線管.讓右手彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，_______所指的方向就是環(huán)形電流中軸線上的磁感線的方向或螺線管內(nèi)部磁感線的方向.大拇指1.磁體的磁場(chǎng)和地磁場(chǎng)2.三種電流的磁場(chǎng)通電直導(dǎo)線

安培定則立體圖

橫截面圖通電螺線管環(huán)形電流19世紀(jì)20年代，以塞貝克(數(shù)學(xué)家)為代表的科學(xué)家已認(rèn)識(shí)到：溫度差會(huì)引起電流，安培考慮到地球自轉(zhuǎn)造成了太陽(yáng)照射后正面與背面的溫度差，從而提出如下假設(shè)：地球磁場(chǎng)是由繞地球的環(huán)形電流引起的.則該假設(shè)中的電流方向是(注：磁子午線是地球磁場(chǎng)N極與S極在地球表面的連線)()A.由西向東垂直磁子午線B.由東向西垂直磁子午線C.由南向北沿磁子午線D.由赤道向兩極沿磁子午線【解析】選B.如圖所示，考慮地球的自轉(zhuǎn)方向，利用安培定則可以判定磁場(chǎng)是由東向西的環(huán)形電流產(chǎn)生的，故B正確.考點(diǎn)3磁場(chǎng)對(duì)電流的作用——安培力1.安培力的方向(1)左手定則：伸開(kāi)左手，讓拇指與其余四指_____，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi).讓磁感線垂直掌心進(jìn)入，并使四指指向_____方向，這時(shí)_____所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向.(2)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_____.垂直電流拇指吸引排斥2.安培力的大小當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線方向成θ角時(shí)，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(chǎng)與電流_____時(shí)，安培力最大，F(xiàn)max＝BIL.(2)當(dāng)磁場(chǎng)與電流_____時(shí)，安培力等于零.BILsinθ垂直平行1.安培力公式的應(yīng)用安培力常用公式F=BIL，應(yīng)用時(shí)要滿足：(1)B與L垂直；(2)L是有效長(zhǎng)度，即垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的長(zhǎng)度；如彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L等于兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度(如圖所示)，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端.因此任意形狀的閉合線圈，其有效長(zhǎng)度為零，受到的安培力的矢量和為零.2.通電導(dǎo)線在安培力作用下的平衡和加速運(yùn)動(dòng)的分析方法(1)確定研究對(duì)象,對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析.(2)畫(huà)出受力平面圖.(3)依據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程.在圖中，標(biāo)出磁場(chǎng)B的方向，通電直導(dǎo)線中電流I的方向，以及通電直導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力F的方向，其中正確的是()【解析】選C.根據(jù)左手定則，A錯(cuò)誤，C正確.電流與磁感線平行時(shí)，通電直導(dǎo)線不受安培力，B錯(cuò)誤.安培力的方向應(yīng)和磁感線垂直，D錯(cuò)誤.安培定則的應(yīng)用【例證1】(2011·大綱版全國(guó)卷)如圖，兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流I1和I2，且I1＞I2；a、b、c、d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點(diǎn)，且a、b、c與兩導(dǎo)線共面；b點(diǎn)在兩導(dǎo)線之間，b、d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直.磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的點(diǎn)是()A.a點(diǎn)B.b點(diǎn)C.c點(diǎn)D.d點(diǎn)【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下三點(diǎn)：(1)直線電流的磁場(chǎng)強(qiáng)弱與距離通電導(dǎo)線遠(yuǎn)近有關(guān).(2)直線電流的磁場(chǎng)的磁感線方向服從安培定則.(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，滿足矢量運(yùn)算法則.【自主解答】選C.空間某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向是兩條直線電流各自產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加的結(jié)果.距離導(dǎo)線越近的地方，磁場(chǎng)越強(qiáng).根據(jù)安培定則，只有在c點(diǎn)，兩條導(dǎo)線電流各自產(chǎn)生的磁場(chǎng)才有可能大小相等，方向相反，疊加后互相抵消，磁感應(yīng)強(qiáng)度為零.【總結(jié)提升】應(yīng)用安培定則的三點(diǎn)注意：(1)根據(jù)安培定則確定通電導(dǎo)線周?chē)鸥芯€的方向.(2)磁場(chǎng)中每一點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁感線的切線方向.(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，多個(gè)通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加時(shí)，合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各場(chǎng)源單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和.【變式訓(xùn)練】(2012·南通模擬)如圖所示,A為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠盤(pán),帶有大量均勻分布的負(fù)電荷,在圓盤(pán)正上方水平放置一通電直導(dǎo)線,電流方向如圖.當(dāng)圓盤(pán)高速繞中心軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),通電直導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向是()A.豎直向上B.豎直向下C.水平向里D.水平向外【解析】選C.由于帶負(fù)電的圓盤(pán)順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),形成的等效電流為逆時(shí)針?lè)较?所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向上.由左手定則可判定通電導(dǎo)線所受安培力的方向水平向里.故C正確.安培力的平衡問(wèn)題【例證2】(多選)(2011·上海高考)如圖，質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O′，并處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x正方向的電流I，且導(dǎo)線保持靜止時(shí)，懸線與豎直方向夾角為θ.則磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和大小可能為()A.z正向，tanθ

B.y正向，C.z負(fù)向，tanθD.沿懸線向上，sinθ【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下四點(diǎn)：(1)把立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖；(2)根據(jù)左手定則確定安培力的方向；(3)受力分析，畫(huà)出安培力和其他力；(4)根據(jù)平衡條件列出平衡方程.【自主解答】選B、C.受力平面圖如圖.對(duì)于A選項(xiàng)，安培力水平向內(nèi)，三力合力不可能為零，A錯(cuò)誤；對(duì)于B選項(xiàng)，安培力豎直向上，當(dāng)安培力BIL=mg時(shí)，可以平衡，此時(shí)B=，B正確；對(duì)于C選項(xiàng)，安培力水平向外，三力平衡時(shí)安培力BIL=mgtanθ,此時(shí)B=tanθ，C正確；對(duì)于D選項(xiàng)，安培力垂直于懸線的方向向內(nèi)，三力不可能平衡，D錯(cuò)誤.【總結(jié)提升】解答此題的關(guān)鍵是畫(huà)出導(dǎo)體受力平面圖，根據(jù)平衡條件確定安培力方向范圍.根據(jù)左手定則確定磁場(chǎng)方向范圍，最后確定磁感應(yīng)強(qiáng)度大小.對(duì)易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤原因分析如下：易錯(cuò)角度錯(cuò)誤原因易漏選B忽視了當(dāng)重力和安培力平衡時(shí)，懸線拉力可以為零的情況易錯(cuò)選A、D畫(huà)圖不正確，找不出正確的方向范圍

【變式訓(xùn)練】(多選)如圖所示,通電細(xì)桿ab質(zhì)量為m,置于傾角為θ的導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌和桿間不光滑.通有電流時(shí),桿靜止在導(dǎo)軌上.如圖是四個(gè)側(cè)視圖,標(biāo)出了四種勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向,其中摩擦力可能為零的是()【解析】選A、B.要使靜摩擦力為零，如果FN=0，必有Ff=0.B中安培力的方向豎直向上，與重力的方向相反，可能使FN=0，B是正確的；如果FN≠0，則通電細(xì)桿受除靜摩擦力Ff以外的其他力的合力只要為零，那么Ff=0.在A中，通電細(xì)桿所受的重力G、支持力FN及安培力F安三力的合力可能為零，則通電細(xì)桿所受靜摩擦力可能為零.C、D中，從通電細(xì)桿所受到的重力G、支持力FN及安培力F安三力的方向分析，合力不可能為零，所以通電細(xì)桿所受靜摩擦力不可能為零.故正確的選項(xiàng)應(yīng)為A、B.

【變式備選】一根有質(zhì)量的金屬棒MN，兩端用細(xì)軟導(dǎo)線連接后懸掛于a、b兩點(diǎn)，棒的中部處于方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，棒中通有電流，方向從M流向N，此時(shí)懸線上有拉力.為了使拉力等于零，可()A.適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B.使磁場(chǎng)反向C.適當(dāng)增大電流強(qiáng)度D.使電流反向【解析】選C.根據(jù)左手定則，安培力方向豎直向上，故B、D錯(cuò)誤；根據(jù)懸線有向上的拉力，故應(yīng)增大安培力，A錯(cuò)誤，C正確.【例證】(2012·南京模擬)如圖所示，條形磁鐵豎直放置，一水平圓環(huán)從磁鐵上方位置Ⅰ向下運(yùn)動(dòng)，到達(dá)磁鐵上端位置Ⅱ，套在磁鐵上到達(dá)中部Ⅲ，再到磁鐵下端位置Ⅳ，再到下方Ⅴ.磁鐵從Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ過(guò)程中，穿過(guò)圓環(huán)的磁通量變化情況是()考查內(nèi)容磁通量問(wèn)題的定性分析A.變大，變小，變大，變小B.變大，變大，變小，變小C.變大，不變，不變，變小D.變小，變小，變大，變大【規(guī)范解答】選B.從條形磁鐵磁感線的分布情況看，穿過(guò)圓環(huán)的磁通量在位置Ⅲ處最大，所以正確答案為B.熟悉幾種常見(jiàn)磁場(chǎng)的磁感線分布圖，知道條形磁鐵內(nèi)部的磁感線方向是從S極到N極.1.(2011·新課標(biāo)全國(guó)卷)為了解釋地球的磁性，19世紀(jì)安培假設(shè)：地球的磁場(chǎng)是由繞過(guò)地心的軸的環(huán)形電流I引起的.在下列四個(gè)圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是()【解析】選B.由于地磁場(chǎng)的北極在地球的南極附近，由安培定則可知，安培假設(shè)中環(huán)形電流方向如B圖所示，故A、C、D錯(cuò)，B正確.2.(2012·南京模擬)下列關(guān)于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的說(shuō)法中正確的是()A.電場(chǎng)線和磁感線都是封閉曲線B.電場(chǎng)線和磁感線都是不封閉曲線C.通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中一定受到磁場(chǎng)力的作用D.電荷在電場(chǎng)中一定受到電場(chǎng)力的作用【解析】選D.磁感線是封閉曲線,電場(chǎng)線不是封閉曲線,選項(xiàng)A、B均錯(cuò);當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí),不受磁場(chǎng)力的作用,但電荷在電場(chǎng)中一定受到電場(chǎng)力的作用,選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確.3.如圖所示為兩根互相平行的通電直導(dǎo)線a、b的橫截面圖，a、b中的電流方向已在圖中標(biāo)出，那么導(dǎo)線a中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線環(huán)繞方向及導(dǎo)線b所受的磁場(chǎng)力的方向分別是()A.磁感線順時(shí)針?lè)较?，磁?chǎng)力向左B.磁感線順時(shí)針?lè)较?，磁?chǎng)力向右C.磁感線逆時(shí)針?lè)较颍艌?chǎng)力向左D.磁感線逆時(shí)針?lè)较?，磁?chǎng)力向右【解析】選B.根據(jù)安培定則，a產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁感線沿順時(shí)針?lè)较颍俑鶕?jù)左手定則，b受磁場(chǎng)力方向向右，故B正確.4.(2012·宿遷模擬)如圖所示，兩個(gè)完全相同的線圈套在一水平光滑絕緣圓柱上，但能自由移動(dòng)，若兩線圈內(nèi)通以大小不等的同向電流，則它們的運(yùn)動(dòng)情況是()A.都繞圓柱轉(zhuǎn)動(dòng)B.以大小不等的加速度相向運(yùn)動(dòng)C.以大小相等的加速度相向運(yùn)動(dòng)D.以大小相等的加速度背向運(yùn)