高考第一輪物理復(fù)習(xí)磁場課件

磁場的產(chǎn)生在磁體周圍存在磁場磁場的產(chǎn)生2、電流周圍存在磁場直線電流周圍的磁場-----奧斯特實驗環(huán)形電流周圍的磁場通電螺線管周圍的磁場1、磁體周圍存在磁場二、安培分子電流假說在原子、分子等物質(zhì)微粒內(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)微粒都成為微小的磁體，它相當(dāng)于兩個磁極NS磁體被磁化分子電流磁場磁體的周圍存在磁場電流周圍存在磁場—奧斯特實驗運(yùn)動的電荷周圍存在磁場—羅蘭實驗安培分子環(huán)流假說所有磁場均產(chǎn)生于

運(yùn)動電荷。--磁現(xiàn)象的電本質(zhì)三、磁化現(xiàn)象如果每個微小的磁體的取向大致相同，整個物體對外就顯示磁性。一個原來不具有磁性的物體，在磁場中它具的磁性，這種現(xiàn)象叫磁化。NS一、磁

場磁場：一種看不見、摸不著、存在于電流或磁體周圍的物質(zhì)，它傳遞著磁相互作用．基本性質(zhì)：磁場對處于其中的磁體、電流和運(yùn)動電荷有力的作用．磁場的方向：小磁針N極所受磁場力的方向，或小磁針靜止時N極所指的方向．磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：磁鐵的磁場和電流的磁場都是由電荷的運(yùn)動產(chǎn)生的．地球的磁場：地球本身就是一個大磁體，⑴地磁場的N極在地理南極附近，S極在地理北極附近．地球的地磁場兩極和地理兩極不重合，形成了磁偏角；⑵地磁場B的水平分量總是從地球南極指向北極，而豎直分量則南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下；⑶在赤道平面上，距離地球表面相等的各點，磁感應(yīng)強(qiáng)度相等，且方向均水平．地磁場的三個特點是：NS一. 磁感線(1).磁感線是用來形象描繪磁場的一些列線

(2).磁感線是不存在的對磁體的磁感線，在磁體的外部是從N出發(fā)到S進(jìn)入磁感線一定是閉合的曲線磁感線某點的切向方向為該點小磁針N的指向，即為該點的磁場方向磁感線越密的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度越大1、磁體的磁感線NSNS2、電流的磁感線二、電流的磁場方向的判斷

1：直線電流的磁場。---安培定則2：環(huán)形電流的磁場。---安培定則---右手螺旋定則3：通電螺線管的磁場。---右手螺旋定則1、直線電流的磁場方向的判斷安培定則—右手螺旋定則①直線電流的磁場特點：無磁極、非勻強(qiáng)且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱判定：安培定則 立體圖 橫截面圖 縱截面圖2、環(huán)形電流的磁場方向的判斷安培定則—右手螺旋定則特點：環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)磁場越弱。判定：安培定則 立體圖 橫截面圖 縱截面圖③環(huán)形電流的磁場3、通電螺線管的磁場方向的判斷安培定則—右手螺旋定則②通電螺線管的磁場特點：與條形磁鐵的磁場相似，管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場且磁場由S極指向N極，管外為非勻強(qiáng)磁場。橫截面圖立體圖 縱截面圖判定：安培定則例：在圖中，當(dāng)電流逆時針通過圓環(huán)導(dǎo)體時，在導(dǎo)體中央的小磁針的N極將指向指向讀者例.如圖所示，一小磁針靜止在通電螺線管的內(nèi)部，請分別標(biāo)出通電螺線管和小磁針的南北極。SNNS有兩條垂直交叉但不接觸的導(dǎo)線，通以大小相等的電流，方向如圖所示，問哪些區(qū)域中某些點的磁感強(qiáng)度B可能II為零？(

E

)

A．僅在象限Ⅰ；

B．僅在象限Ⅱ；C．在象限Ⅲ；D．在象限Ⅰ、Ⅳ；E．在象限Ⅱ、Ⅳ．23磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式B的大小與F、IL均無關(guān)導(dǎo)線一定要垂直放置在磁場中單位：特斯拉(1T=1N/A·m)地磁場：0.3×10-4～0.7×10-4T磁場方向總是與F的方向垂直，由左手定則進(jìn)行判斷。ILFB=１、磁感應(yīng)強(qiáng)度

磁通量：穿過某一面積磁感線的條數(shù)(用Φ表示)大?。害?BS

(S為垂直于磁場的面積)標(biāo)量：沒有方向，它只是條數(shù)，但有正負(fù)單位：韋伯(Wb)磁通密度：B=Φ/S--------磁感應(yīng)強(qiáng)度又叫磁通密度--------垂直穿過1m2面積的磁感線條數(shù)．

1T=1Wb/m2。在勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)B與S的夾角為α?xí)r，有Φ=BSsinα。⑷對磁通量的理解①Φ＝B·S的含義Φ＝BS只適用于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S垂直的情況．當(dāng)

S與垂直于B的平面間的夾角為θ時，則有Φ＝BScosθ.可理解為Φ＝B(Scosθ)，即Φ等于B與S在垂直于B方向上投影面積的乘積如圖所示；也可理解為

Φ＝(Bcosθ)S，即Φ等于B在垂直于

S方向上的分量與S的乘積．②面積S的含義：S不一定是某個線圈的真正面積，而是線圈在磁場范圍內(nèi)的面積．如圖所示，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)無關(guān)，因為不論線圈匝數(shù)多少，穿過線圈的磁感線條數(shù)相同，而磁感線條數(shù)可表示磁通量的大?。芎洗磐壳蠓ㄈ裟硞€平面內(nèi)有不同方向和強(qiáng)弱的磁場共同存在，當(dāng)計算穿過這個面的磁通量時，先規(guī)定某個方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負(fù)，平面內(nèi)各個方向的磁通量的代數(shù)和等于這個平面內(nèi)的合磁通量．4、磁場的疊加：磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，計算時與力的計算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進(jìn)行合成與分解．過兩圓環(huán)的磁通量Φa、Φb

的關(guān)系為(

A

)A．Φa＞ΦbB．Φa

＜ΦbC．Φa

＝ΦbD．不能確定【例與練】有一小段通電導(dǎo)線，長為1

cm，電流強(qiáng)度5A，把它置于磁場中，受到的磁場力為0.1N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定是(

)A.B=2TB.B≤2

TC.B≥2T D.以上情況均可能【例與練】如圖所示，兩個同心放置的金屬圓環(huán)，條形磁鐵穿過圓心且與兩環(huán)平面垂直，通C兩面積內(nèi)的磁通量相等嗎？BSSα

B例1、如圖所示，大圓導(dǎo)線環(huán)A中通有電流

I，方向如圖。另在導(dǎo)線環(huán)所在的平面畫了一個圓B，它的一半面積在A環(huán)內(nèi)，一半面積在A環(huán)外。則圓B內(nèi)的磁通量下列說法正確的是：（A）圓B內(nèi)的磁通量垂直紙面向外（B）圓B內(nèi)的磁通量垂直紙面向里（C）圓B內(nèi)的磁通量為零（D）條件不足，無法判斷BA答案：

B安培力：磁場對電流的作用力----安培力(磁場力)(1).當(dāng)電流與磁場垂直時，安培力的大?。篎＝BIL×

×

×

I×

×

××

×

×

×

×

××F×

×

×

×

××

×

×

×

×

××

×

×

×

×

×不受力受力最大受力acbb圖中安培力如何計算？一、安培力1.(1)(2)(3)0BILsinθ一、安培力有什么特點？1.大小特點(1)不僅與B、I、L有關(guān)，還與放置方式有關(guān).(2)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(如圖所示)，相應(yīng)的電流方向，沿L由始端流向末端.因為任意形狀的閉合線圈，其有效長度L=0，所以通電后在勻強(qiáng)磁場中，受到的安培力的矢量和一定為零.3.安培力做功的特點安培力做功與路徑有關(guān)，繞閉合回路一周，安培力做的功可以為正，可以為負(fù)，也可以為零，而不像重力和電場力做功一定為零.安培力做功的實質(zhì)：起傳遞能量的作用，將電源的能量傳遞給通電直導(dǎo)線，而磁場本身并不能提供能量，安培力這種傳遞能量的特點，與靜摩擦力做功相似.2、安培力方向的判斷：安培力的方向－－左手定則伸開左手，使大姆指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線穿過手心，并使伸開的四指指向電流的方向，那么大姆指所指的方向就是通電導(dǎo)線所受的安培力方向。3.通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動情況的分析方法：(1).電流元方分法：析法

(2).特殊位置法等效法推論法電流元分析法：【例1】如圖11-2-7所示，把一重力不計的通電導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動，當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流I時，導(dǎo)線的運(yùn)動情況是(從上往下看)(

)A.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降；

B.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升；

C.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降；D.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升；A例2：電流之間的相互作用反相電流相互排斥同相電流相互吸引推論法通以如圖所示的電流彈簧會發(fā)生什么現(xiàn)象？第五部分：有關(guān)安培力的定性分析和定量計算例1：如圖所示的條形磁鐵放置在水平桌面上，它的中央正方固定一條直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通以垂直線面向外的電流，磁鐵仍然靜止的桌面上，則：（）磁鐵對桌面壓力減小，它仍不受桌面摩擦力作用磁鐵對桌面壓力增大，它要受桌面摩擦力作用

C．磁鐵對桌面壓力增大，它仍不受桌面摩擦力作用

D．磁鐵對桌面壓力減小，它要受桌面摩擦力作用A例2：一圓形線圈，半徑為r，通以電流強(qiáng)度為I的電流，放在光滑水平面上，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向豎直向下，如圖所示（俯視圖），則線圈截面上張力大小為：（）A．2BIrC．BIrB．0.5BIrD．不能求解C3.安培力作用下物體的平衡問題質(zhì)量為m、長度為L的導(dǎo)體棒MN靜止于水平導(dǎo)軌上，通過MN的電流為I，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，其方向與導(dǎo)軌平面成θ角斜向上，如圖所示，求MN受到的支持力和摩擦力.【補(bǔ)充

】

如圖所示，在傾角為θ

的光滑斜面上，垂直紙面A.

B

=

mg放置一根長為L，質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒.在導(dǎo)體棒中的電流I

方向垂直紙面向里，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，下列外加勻強(qiáng)磁.

場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向正確的是（

）sin

αIL，方向垂直斜面向上B.

B

=

mgILcosαsin，方向垂直斜面向下C.

B

=

mgILcos

αα，方向垂直斜面向下D.

B

=

mgIL，方向垂直斜面向上例:畫出通電導(dǎo)體ab所受的磁場力的方向例：如圖所示，空間有勻強(qiáng)磁場，將一導(dǎo)線OA放在xoy平面上通以電流I，導(dǎo)線與ox軸夾角為45°，AO導(dǎo)線受到安培力的方向沿z軸的負(fù)方向。若將此導(dǎo)線改放在oz軸上并通以沿zo方向的電流，這時導(dǎo)線受安培力的方）向沿x軸正方向，則磁場方向為：（A．沿x軸正方向B．沿y軸正方向C．沿z軸正方向D．與AO不垂直BD例5：如圖，相距20cm的兩根光滑平行銅導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面傾角為θ=370，上面放著質(zhì)量為80g的金屬桿ab，整個裝置放在B=0.2T的勻強(qiáng)磁場中.若磁場方向豎直向下，要使金屬桿靜止在導(dǎo)軌上，必須通以多大的電流.若磁場方向垂直斜面向下，要使金屬桿靜止在導(dǎo)軌上，必須通以多大的電流。能力·思維【解析】此類問題的共性是先畫出側(cè)視圖，并進(jìn)行受力分析.如圖所示由平衡條件得(1)F=BIL=mgtanθI=mgtanθ/BL=15A(2)當(dāng)磁場垂直斜面向下時F=BIL=mgsinθI=mgsinθ/BL=12A【解題回顧】要明確在該題中最后結(jié)果并不是很重要，相比而言，此題中的處理問題的方法卻是重點，即要先以側(cè)視的方式畫出受力圖，切記.例6：如圖所示，有一金屬棒ab，質(zhì)量為m

=

5g，電阻R

=

1Ω，可以無摩擦地在兩條平行導(dǎo)軌上滑行。導(dǎo)軌間距離為d

=

10cm，電阻不計。導(dǎo)軌平面與水平面的夾角θ=30°，整個裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B

=

0.4T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向上。電源的電動勢E

=

2V，內(nèi)電阻r

=

0.1Ω，試求變阻器取值是多少時，可使金屬棒靜止在導(dǎo)軌上。例7:如圖所示,粗細(xì)均勻的金屬桿長為0.5m,質(zhì)量為10g,懸掛在兩根輕質(zhì)絕緣彈簧下端,并處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B

= 0.49T.彈簧的勁度系數(shù)k

=

9.8N/m.試求彈簧不伸長時,通入金屬桿中的電流大小和方向?要使金屬桿下降落1cm后能夠靜止下來,通入金屬桿中的電流大小和方向?要使金屬桿上升1cm后靜止,則通入的電流大小和方向又如何?例8:在磁感應(yīng)強(qiáng)度B

= 0.08T,方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,一根長l1

=

20cm,質(zhì)量m

=

24g的金屬橫桿水平地懸掛在兩根長均為24cm的輕細(xì)導(dǎo)線上,電路中通以圖示的電流,電流強(qiáng)度保持在2.5A,橫桿在懸線偏離豎直位置θ=300處時由靜止開始擺下,求橫桿通過最低點

的瞬時速度大小.·拓展例9:如圖所示,兩根平行光滑軌道水平放置，相互間隔d=0.1m,質(zhì)量為m=3g的金屬棒置于軌道一端.勻強(qiáng)磁場B=0.1T,方向豎直向下,軌道平面距地面高度h=0.8m,當(dāng)接通開關(guān)S時,金屬棒由于受磁場力作用而被水平拋出,落地點水平距離s=2m,求接通S瞬間,通過金屬棒的電量.Bhs【解析】此題導(dǎo)體運(yùn)動的過程實際上分為兩個，一是加速度過程，此過程中牽涉到安培力的問題；二是平拋運(yùn)動.而問題的關(guān)鍵在兩種運(yùn)動連結(jié)點上的速度，此速度可以說是承上啟下.先由平拋運(yùn)動確定其平拋初速度：h=gt２/2、s=vt解得：v=5m/s而該速度亦為水平加速的末速此后的問題可用動量定理來求解：即：BILt=mv且q=It=mv/BL=1.5C【解題回顧】對于短時間內(nèi)的打擊或沖擊問題是動量定理最應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮的，而在此題中似乎并無電量問題，但有電流，電流與電量的關(guān)系中恰好有時間關(guān)系，即要考慮力的時間作用效果，綜合上述內(nèi)容，故考慮用動量定理.2、電流表的工作原理二、電 流表的工作原理1.磁電式電流表的構(gòu)造如圖所示.平行，線圈受到的安培力矩M=nBIS保持不變.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動某一角度，螺旋彈簧的阻力矩M′與安培力矩M大小相等時線圈停止轉(zhuǎn)動，2.如圖中蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻向分布的.不管通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)到什么位置，線圈平面都磁跟感線電流表的工作原理1.輻向磁場使得線圈在任意位置所受的磁力矩總是：與轉(zhuǎn)動的角度無關(guān)，只跟電流M=nBIS強(qiáng)度成正比螺旋彈簧的扭轉(zhuǎn)力矩與轉(zhuǎn)動角成正比電流表的指針的偏轉(zhuǎn)角度與電流強(qiáng)度成正比。因此電流表的刻度是均勻的。例6.如圖所示，一位于xy平面內(nèi)的矩形通電線框只能繞ox軸轉(zhuǎn)動，線圈的4個邊分別與x、y軸平行，線圈中電流方向如圖，當(dāng)空間加上如下所述的哪種磁場線圈會轉(zhuǎn)動起來：

A.方向沿x軸的恒定磁場

B.方向沿y軸的恒定磁場

C.方向沿z軸的恒定磁場D.方向沿x軸的反方向的恒定磁場答案：

B(1).在速度垂直于磁場時，洛倫茲力最大(3)洛倫茲力的方向用左手定則

(注意：四指的方向為正電荷的運(yùn)動方向，或負(fù)電荷運(yùn)動的反方向。)(2).洛倫茲力始終垂直于速度，所以洛倫茲力不做功洛倫茲力磁場對運(yùn)動電荷的作用力洛倫茲力的公式：f=qvB+fv問題分析：三只帶電小球，從同一高度，分別在水平電場、垂直紙面向內(nèi)的磁場、只有重力作用下自由落下，試分析它們落地的時間、速率。EB例11．顯像管的磁偏轉(zhuǎn)線圈由兩個半圓鐵芯上繞以導(dǎo)線制成，如圖所示．當(dāng)線圈中通以圖示電流，并在圓環(huán)中心（顯像管的軸線方向）有垂直紙面向外的陰極電子束運(yùn)動時，這些電子將A．向左偏轉(zhuǎn)

B．向右偏轉(zhuǎn)

C．向下偏轉(zhuǎn)

D．向上偏轉(zhuǎn)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的勻速圓周運(yùn)動注意：周期與運(yùn)動速度無關(guān)例1：兩個粒子帶電量相等，在同一勻強(qiáng)磁場中只)受磁場力而做勻速圓周運(yùn)動，則(C

A.若速率相等，則半徑相等

B.若速率相等，則周期相等C.若動量大小相等，則半徑相等D.若動能相等，則周期相等Ⅰ:軌跡問題的定性分析例2：如圖所示，在長直導(dǎo)線中有恒電流I通過，導(dǎo)線正下方電子初速度v０方向與電流I的方向相同，電子將A.沿路徑

a

運(yùn)動，軌跡是圓B.沿路徑

a運(yùn)動，軌跡半徑越來越大C.沿路徑

a運(yùn)動，軌跡半徑越來越小D.沿路徑

b

運(yùn)動，軌跡半徑越來越大例3.一帶電粒子沿垂直于磁場的方向射入一勻強(qiáng)磁場，粒子的一段徑跡如圖，徑跡上每一段都可看成園弧，由于帶電粒子使沿途中空氣電離，粒子的能量逐漸減少(電量不變),則可判斷:A、粒子從aB、粒子從bC、粒子從aD、粒子從bb

，帶正電；a

，帶負(fù)電；b ，帶正電；a， 帶負(fù)電。ab答案：BⅡ:帶電粒子在磁場中的運(yùn)動的定量計算：方法：定圓心，找半徑已知入射方向和出射方向已知入射方向和出射點在磁場中的運(yùn)動時間θ⑵帶電粒子在不同邊界磁場中的運(yùn)動①直線邊界(進(jìn)出磁場具有對稱性，如圖)②平行邊界(存在臨界條件，如圖)③圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖)例5

:垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場僅限于寬度為d

的條形區(qū)域內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一個質(zhì)量為m,電量為

q的粒子以一定的速度垂直于磁場邊界方向從α點垂直飛入磁場區(qū),如圖所示,當(dāng)它飛離磁場區(qū)時,運(yùn)動方向偏轉(zhuǎn)θ角.試求粒子的運(yùn)動速度v以及在磁場中運(yùn)動的時間t.0解析：例6.一足夠長的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,現(xiàn)從矩形區(qū)域ad的中點0處,垂直磁場射入一速度方向跟ad邊夾角為300,大小為v0的帶電粒子,已知粒子質(zhì)量為m,電量為q,ad邊長為L,ab邊足夠長,重力忽略不計.求(1)粒子能從ab

邊射出v0的大小范圍.(2)粒子在磁場中運(yùn)動的最長時間.V0abcdO’Dvαf例7： 一帶電質(zhì)點，質(zhì)量為m，電量為q，以平行于x軸的速度v從y軸上的a點射入圖中第一象限所示的區(qū)域，為了使該質(zhì)點能從x軸上的b點以垂直于x軸的速度v射出，可在適當(dāng)?shù)牡胤郊右粋€垂直于xy平面、磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場．若此磁場僅分布在一個圓形區(qū)域內(nèi)，試求這圓形磁場區(qū)域的最小半徑．重力忽略不計．例8．圖中的S是能在紙面內(nèi)的360°方向發(fā)射電子的電子源，所發(fā)射出的電子速率均相同．MN是一塊足夠大的豎直擋板，與電子源S的距離OS=L，擋板的左側(cè)分布著方向垂直與紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感強(qiáng)度為B．設(shè)電子的質(zhì)量為m，帶電量為e，求：要使電子源發(fā)射的電子能達(dá)到檔板，則發(fā)射的電子速率至少要多大？若電子源發(fā)射的電子速率為eBL/m，擋板被電子擊中的范圍有多大？要求在圖中畫出能擊中擋板的距O點上下最遠(yuǎn)的電子運(yùn)動軌跡．vV1f1fv2f2例9.如圖所示,在直角坐標(biāo)系的第一,二象限內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,第三象限有沿Y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電

場,第四象限內(nèi)無電場和磁場.質(zhì)量為m,帶電量為q的粒子從M點以速度v0沿X軸負(fù)方向進(jìn)入電場,不計粒子的重力,粒子經(jīng)X軸上的N和P點最后又回到M點.設(shè)

OM=OP=l,ON=2l.求：(1)帶電粒子的電性,電場強(qiáng)度E的大?。?/p>

(2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向．

(3)粒子從M點進(jìn)入電場,經(jīng)N,P點最后又回到M點所用的時間．【例與 練】如圖所示，空間存在水平方向的勻強(qiáng)電場E和垂直 紙面向外的勻強(qiáng)磁場

B，一個質(zhì)量為

m、帶電量為＋q的小球套在不光滑的足夠長的豎直絕緣桿上，自靜止開始下滑，則（

）ACA．小球的動能不斷增大，直到某一最大值

B．小球的加速度不斷減小，直至為零

C．小球的加速度先增大后減小，最終為零

D．小球的速度先增加后減小，最終為零

Δ若小球