2013年廣東物理一輪【第八章第一講磁場及磁場對電流的作用】.ppt

1、1磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線() 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(qiáng)磁場中的安培力() 5洛倫茲力、洛倫茲力的方向() 6洛倫茲力的公式() 7帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動() 8質(zhì)譜儀和回旋加速器(),本章的考查熱點(diǎn)有磁場的基本概念的理解、安培力、洛倫茲力、左手定則、帶電粒子在磁場和復(fù)合場中的運(yùn)動等，基本概念的理解往往以選擇題的形式出現(xiàn)，帶電粒子在磁場和復(fù)合場中的運(yùn)動，以及磁場知識與生活、科技相聯(lián)系的應(yīng)用問題，常以計算題的形式出現(xiàn)，難度中等偏上,復(fù)習(xí)時應(yīng)掌握有關(guān)磁場的基本概念和規(guī)律，能夠熟練應(yīng)用安培力的公式解決通電導(dǎo)線的平衡問題，對粒子只在磁場力作用下的

2、圓周運(yùn)動問題，要熟練掌握圓心、半徑、圓心角的確定，對帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動，要注意運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)相結(jié)合，分析粒子運(yùn)動規(guī)律特點(diǎn),一、磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量 1磁場 (1)基本特性：磁場對處于其中的磁體、電流和運(yùn)動電 荷有 的作用 (2)方向：小磁針的 所受磁場力的方向或小磁針 靜止時北極的指向,磁場力,北極(N),2磁感應(yīng)強(qiáng)度 (1)定義式：B (公式適用條件：通電導(dǎo)線垂直于 磁場) (2)方向：同磁場方向,3磁通量 (1)公式： ，其中S為與B垂直的面積 (2)單位：1 Wb .,BS,1 Tm2,特別提醒磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)之分，其正負(fù)僅表示磁感線是從正面穿過還是從反面穿過,二、幾種常

3、見磁場的磁感線分布 1條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(如圖811),2幾種電流周圍的磁場分布,越弱,勻強(qiáng),由S極指向N極,非勻強(qiáng),條形,越弱,特別提醒同一個圖中可以根據(jù)磁感線的疏密判定磁場的強(qiáng)弱；沒有畫出磁感線的地方并不表示該處沒有磁場存在,3勻強(qiáng)磁場：在磁場的某些區(qū)域內(nèi)，磁感線為 的 平行線，如圖812所示,等間距,4地磁場 (1)地磁場的N極在地理 附近， 地磁場的S極在地理 附近， 磁感線分布如圖813所示 (2)地磁場B的水平分量(Bx)總是從 地理南極指向北極，而豎直分 量(By)，在南半球垂直地面向 上，在北半球垂直地面向下赤道處的地磁場沿水平方向，指向北,南極,北極,三、安培分子電流假

4、說 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該假說能夠解釋磁化、去磁等現(xiàn)象,3分子電流的實(shí)質(zhì)是原子內(nèi)部帶電粒子在不停地運(yùn)動,磁體,磁極,四、安培力的大小和方向 1安培力的大小(如圖814) (1)F . (2)磁場和電流垂直時：F . (3)磁場和電流平行時：F .,BILsin,BIL,0,特別提醒L是有效長度彎曲導(dǎo)線的有效長度L等于兩端點(diǎn)所連直線的長度(如圖815所示)，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端因?yàn)槿我庑螤畹拈]合線圈，其有效長度為零，所以閉合線圈通電后在勻強(qiáng)磁場中，受到的安培力的矢量和為零,2安

5、培力的方向 (1)用左手定則判定 (2)安培力的方向特點(diǎn)：FB，F(xiàn)I，即F垂直于 決定 的平面,B和I,特別提醒 安培力的方向垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流I所決定的平面，但磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流I不一定垂直B與I垂直時產(chǎn)生的安培力最大,1. 關(guān)于磁場和磁感線，下列說法中正確的是 () A磁感線總是從磁體N極出發(fā)到磁體S極終止 B磁感線的疏密程度描述了磁場的強(qiáng)弱 C磁場中某點(diǎn)磁場方向與可以自由轉(zhuǎn)動的小磁針在 該點(diǎn)時N極所指的方向相同 D磁場中某處磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與通電導(dǎo)線在該處所 受的安培力方向相同,解析：在磁體內(nèi)部磁感線是從磁體S極出發(fā)到N極，在磁體外部磁感線是從磁體N極到S極，磁感線是閉合的曲線，故A

6、錯誤；安培力的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和電流方向均垂直，所以D錯誤；磁場方向的確定是以自由轉(zhuǎn)動的小磁針在該點(diǎn)靜止時N極的指向來確定的；磁場的大小是由磁感線的疏密程度來確定的，所以B正確，C錯誤,答案：B,2關(guān)于磁通量，下列說法正確的是 () A磁通量不僅有大小而且有方向，是矢量 B在勻強(qiáng)磁場中，a線圈面積比b線圈面積大，則穿 過a線圈的磁通量一定比穿過b線圈的大 C. 磁通量大磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定大 D把某線圈放在磁場中的M、N兩點(diǎn)，若放在M處的 磁通量比放在N處的大，則M處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定比N處的大,解析： 磁通量只有大小，沒有方向，是標(biāo)量，故A錯由BScos知，的大小與B、S、三個量有關(guān)，故B、D

7、錯，C正確,答案：C,3如圖816所示，環(huán)形金屬 軟彈簧套在條形磁鐵的中心 位置若將彈簧沿半徑向外 拉，使其面積增大，則穿過 彈簧所包圍面積的磁通量將 () A增大 B減小 C不變 D無法確定如何變化,解析：穿過彈簧所圍面積的磁通量應(yīng)為合磁通量，磁鐵內(nèi)部由S極指向N極的磁通量不變，而其外部由N 極指向S極的磁通量隨面積的增大而增大，故合磁通量減小，選B.,答案：B,4如圖817所示，彈簧測力計下掛 一條形磁鐵，條形磁鐵的N極的一部 分位于未通電的螺線管內(nèi)，下列說 法中正確的是 (),A若將a接電源正極，b接電源負(fù)極，彈簧測力計示數(shù) 將不變 B若將a接電源正極，b接電源負(fù)極，彈簧測力計示數(shù) 將增

8、大 C若將a接電源負(fù)極，b接電源正極，彈簧測力計示數(shù) 將增大 D若將a接電源負(fù)極，b接電源正極，彈簧測力計示數(shù) 將減小,解析：若a接電源正極，可確定螺線管中電流方向，再根據(jù)安培定則，螺線管上端為N極，由同名磁極相互排斥，A、B錯誤同理C正確，D錯誤,答案：C,5如圖818所示，均勻繞制的螺線管水 平放置，在其正中心的上方附近用絕緣線 水平吊起通電直導(dǎo)線A.A與螺線管垂直， “”表示導(dǎo)線中電流的方向垂直于紙面 向里電鍵S閉合后，A受到通電螺線管磁 場的作用力的方向是 () A水平向左B水平向右 C豎直向下 D豎直向上,解析：電鍵閉合后根據(jù)安培定則可判定導(dǎo)線所在位置處磁感線的方向?yàn)樗较蛴?，再由?/p>

9、手定則判定導(dǎo)線受到安培力的方向?yàn)樨Q直向下，C項(xiàng)正確,答案：C,6如圖819所示，在傾角為的光滑斜面上，垂直 紙面放置一根長為L，質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，在導(dǎo)體棒中的電流I垂直紙面向里時，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 (),答案：A,典例啟迪 例1(2011銅陵模擬)如圖8110所示， 邊長為100 cm的正方形閉合線圈置于勻 強(qiáng)磁場中，線圈ab、cd兩邊中點(diǎn)連線OO 的左右兩側(cè)分別存在方向相同、磁感應(yīng)強(qiáng) 度大小各為B10.6 T，B20.40 T的勻強(qiáng) 磁場，若從上往下看，線圈逆時針方向轉(zhuǎn)過37時，穿過 線圈的磁通量改變了多少？線圈從初始位置轉(zhuǎn)過180

10、時，穿過線圈平面的磁通量改變了多少？,思路點(diǎn)撥根據(jù)磁通量的定義，分別求出轉(zhuǎn)動前后通過線圈abcd的磁通量，再求出磁通量的改變量,答案 0.1 Wb1.0 Wb,歸納領(lǐng)悟 (1)BS的含義 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的平面間的夾角為時，則有BScos.可理解為B(Scos)，即等于B與S在垂直于B方向上分量的乘積；也可理解為(Bcos)S，即等于B在垂直于S方向上的分量與S的乘積如圖8111甲所示,(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8111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

11、匝數(shù)無關(guān)，因?yàn)椴徽摼€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)可表示磁通量的大小,(4)合磁通量求法 若某個平面內(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,題組突破 1如圖8112所示，半徑為R的圓形 線圈共有n匝，其中心位置處半徑為 r的虛線范圍內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，磁場方 向垂直線圈平面若磁感應(yīng)強(qiáng)度為B， 則穿過線圈的磁通量為 () ABR2BBr2 CnBR2 DnBr2,答案：B,解析：磁通量與線圈匝數(shù)無關(guān)；且磁感線穿過的面積為r2，而并非R2，故B項(xiàng)對,2如圖81

12、13所示，一矩形線圈與通有相 同大小的電流的兩平行直導(dǎo)線位于同一平 面內(nèi)，而且處在兩導(dǎo)線的中央，則 () A兩電流同向時，穿過線圈的磁通量為 零 B兩電流反向時，穿過線圈的磁通量為 零 C兩電流同向或反向，穿過線圈的磁通量都相等 D因兩電流產(chǎn)生的磁場是不均勻的，因此不能判定 穿過線圈的磁通量是否為零,解析：根據(jù)安培定則和通電直導(dǎo)線周圍的磁場分布情況，可知當(dāng)兩電流同向時，正向和反向穿過線圈平面的磁感線條數(shù)相同，其磁通量為零，故選項(xiàng)A正確，B、C、D錯誤,答案：A,3如圖8114所示，有一四面 體OABC處在Ox方向的勻強(qiáng)磁 場中，下列關(guān)于穿過各個面的 磁通量的說法錯誤的是 () A穿過AOB面的

13、磁通量為零 B穿過ABC面和BOC面的磁通 量相等 C穿過AOC面的磁通量為零 D穿過ABC面的磁通量大于穿過BOC面的磁通量,解析：利用BS或BS，求得穿過AOB 面和AOC面的磁通量為零，BOC面和ABC面的磁通量相等，故選D.,答案：D,例2如圖8115所示，蹄形磁體用懸 線懸于O點(diǎn)，在磁鐵的正下方有一水平放置 的長直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通以由左向右的電 流時，蹄形磁鐵的運(yùn)動情況將是 () A靜止不動 B向紙外平動 CN極向紙外，S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動 DN極向紙內(nèi)，S極向紙外轉(zhuǎn)動,解析首先畫出導(dǎo)線所在位置的磁感線分 布情況如圖所示，導(dǎo)線左邊與右邊的磁場方 向不同，故把導(dǎo)線分為左右兩部分由左手 定則可

14、知左邊的導(dǎo)線受到向內(nèi)的作用力，右 邊的導(dǎo)線受到向外的作用力，所以導(dǎo)線左邊 向內(nèi)轉(zhuǎn)動，右邊向外轉(zhuǎn)動，現(xiàn)在導(dǎo)線固定， 蹄形磁鐵可以自由轉(zhuǎn)動，磁鐵的轉(zhuǎn)動方向與 導(dǎo)線的轉(zhuǎn)動方向相反，所以蹄形磁鐵的N極向外轉(zhuǎn)動，S極向內(nèi)轉(zhuǎn)動，本題選C.,答案C,歸納領(lǐng)悟 (1)基本思路 判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動或運(yùn)動趨勢，首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁場磁感線分布情況，然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況，進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動方向或運(yùn)動趨勢的方向,(2)常用方法,題組突破 4矩形導(dǎo)線框abcd與無限長直導(dǎo)線 MN放在水平面上，ab邊與MN平 行，直導(dǎo)線的電流方向如圖81 16所示，它將在其右側(cè)產(chǎn)生一 個磁場，當(dāng)

15、線框通順時針方向的 電流時，下列敘述正確的是(),ab、cd邊所受直導(dǎo)線電流的磁場的安培力方向相同ab、cd邊所受直導(dǎo)線電流的磁場的安培力方向相反線框所受直導(dǎo)線電流的磁場的安培力的合力朝右 線框所受直導(dǎo)線電流的磁場的安培力的合力朝左 A B C D,解析：由安培定則可判斷，線框所在處磁場方向垂直于紙面向里，由左手定則可判斷ab受安培力水平向左，cd所受安培力水平向右，但因ab所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度大故FabFcd，線框所受安培力的合力朝左,答案：D,5(2010上海高考)如圖8117， 水平桌面上放置一根條形磁鐵， 磁鐵中央正上方用絕緣彈簧懸 掛一水平直導(dǎo)線，并與磁鐵垂 直當(dāng)直導(dǎo)線中通入圖中所示 方

16、向的電流時，可以判斷出 (),A彈簧的拉力增大，條形磁鐵對桌面的壓力減小 B彈簧的拉力減小，條形磁鐵對桌面的壓力減小 C彈簧的拉力增大，條形磁鐵對桌面的壓力增大 D彈簧的拉力減小，條形磁鐵對桌面的壓力增大,解析：如圖所示，畫出直導(dǎo)線附近 的條形磁鐵的磁感線，由左手定則， 直導(dǎo)線受向下的安培力，由力的作 用是相互的，條形磁鐵受向上的作 用力故A正確,答案：A,典例啟迪 例3如圖8118所示，兩平 行金屬導(dǎo)軌間的距離L0.40 m， 金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾 角37，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)， 分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.50 T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E4.5 V、內(nèi)阻r

17、0.50 的直流電源現(xiàn)把一個質(zhì)量m0.040 kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止導(dǎo)體棒與金屬,導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R02.5 ，金屬導(dǎo)軌電阻不計，g取10 m/s2.已知sin370.60，cos370.80，求： (1)通過導(dǎo)體棒的電流； (2)導(dǎo)體棒受到的安培力大?。?(3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力,思路點(diǎn)撥解答本題時應(yīng)注意以下三個方面： (1)導(dǎo)體棒中的電流可由閉合電路歐姆定律求解 (2)判斷安培力的方向，畫好導(dǎo)體棒受力圖 (3)摩擦力應(yīng)由物體的平衡條件列式計算,答案(1)1.5 A(2)0.30 N(3)0.06 N,歸納領(lǐng)悟 (1)對導(dǎo)體棒進(jìn)行

18、受力分析時，注意將三維立體圖轉(zhuǎn)變 為二維平面圖畫受力圖 (2)通電導(dǎo)體棒在磁場中的平衡及加速運(yùn)動問題的處理 方法與純力學(xué)問題一樣，無非是有安培力參與作用,題組突破 6質(zhì)量為m的通電細(xì)桿置于傾角為的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的 寬度為d，桿與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為，有垂直于紙面向里的電流通過桿，桿恰好靜止于導(dǎo)軌上在如圖8119所示的A、B、C、D四個圖中，桿與導(dǎo)軌間的摩擦力一定不為零的是 () 圖8119,解析：中通電細(xì)桿所受安培力水平向右，中安培力豎直向上，這兩種情況，即使沒有摩擦力，通電細(xì)桿也可以靜止在導(dǎo)軌上；中安培力豎直向下，中安培力水平向左，這兩種情況，如果沒有摩擦力，通電細(xì)桿均不能靜止，故、均對,答案：D, B. C. D. ,7質(zhì)量為m、長度為L的導(dǎo)軌棒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， 方向與導(dǎo)軌平面成角斜向下，如 圖8120所示，求棒MN受到的支持力和摩擦力,圖8120,答案： FNFc