高中物理電磁感應(yīng)選修3-1第8章第1講磁場(chǎng).ppt

1、第8章磁場(chǎng),2014高考導(dǎo)航,第1講磁場(chǎng)的描述磁場(chǎng)對(duì)電流的作用,本節(jié)目錄,基礎(chǔ)再現(xiàn)對(duì)點(diǎn)自測(cè),知能演練輕巧奪冠,考點(diǎn)探究講練互動(dòng),技法提煉思維升華,要點(diǎn)透析直擊高考,知識(shí)清單,磁場(chǎng)力,N極,特斯拉,二、磁感線及幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)分布 1磁感線 在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的_方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致 2幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng) (1)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(chǎng)(如圖所示),切線,(2)幾種電流周圍的磁場(chǎng)分布,特別提示：同一個(gè)圖中可以根據(jù)磁感線的疏密判定磁場(chǎng)的強(qiáng)弱；沒(méi)有畫(huà)出磁感線的地方并不表示該處沒(méi)有磁場(chǎng)存在.,三、安培力的大小和方向 1. 大小 (1)FBILsin(其中為B與I之間的夾角)

2、(2)磁場(chǎng)和電流垂直時(shí)F_. (3)磁場(chǎng)和電流平行時(shí)F0. 2.方向 (1)用左手定則判定：伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入,并使四指指向_的方向，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)安培力的方向特點(diǎn)：FB，F(xiàn)I，即F垂直于B和I決定的平面(注意：B和I可以有任意夾角),BIL,電流,拇指,熱身體驗(yàn) 1.關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說(shuō)法正確的是() A一小段通電導(dǎo)線放在B為零的位置，那么它受到的磁場(chǎng)力也一定為零 B通電導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力為零，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度也一定為零 C放置在磁場(chǎng)中1 m長(zhǎng)的通電導(dǎo)線，通過(guò)1 A的電流，受到的磁場(chǎng)

3、力為1 N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度就是1 T D磁場(chǎng)中某處的B的方向跟電流在該處受到的磁場(chǎng)力F的方向相同,22.(2011高考新課標(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(),23.通電螺線管內(nèi)有一在磁場(chǎng)力作用下處于靜止的小磁針,磁針指向如圖所示，則() A螺線管的P端為N極，a接電源的正極 B螺線管的P端為N極，a接電源的負(fù)極 C螺線管的P端為S極，a接電源的正極 D螺線管的P端為S極，a接電源的負(fù)極,31.如圖所示四種情況中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,載流導(dǎo)體長(zhǎng)度相同，通過(guò)的電流也相同，導(dǎo)體

4、受到的磁場(chǎng)力最大的是() A甲、丁B甲、丙 C乙、丁 D乙、丙,32.(2012高考海南卷改編)圖中裝置可演示磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用.電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌,L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬桿.當(dāng)電磁鐵線圈兩端a、b，導(dǎo)軌兩端e、f，分別接到兩個(gè)不同的直流電源上時(shí)，L便在導(dǎo)軌上滑動(dòng)下列說(shuō)法正確的是(),A若a接正極，b接負(fù)極，e接正極，f接負(fù)極，則L向右滑動(dòng) B若a接正極，b接負(fù)極，e接負(fù)極，f接正極，則L向左滑動(dòng) C若a接負(fù)極，b極正極，e接正極，f接負(fù)極，則L向左滑動(dòng) D若a接負(fù)極，b極正極，e接負(fù)極，f接正極，則L向左滑動(dòng),熱身體驗(yàn)答案與解析 1.解析：選A.

5、根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義,A選項(xiàng)對(duì)通電導(dǎo)線(電流I)與磁場(chǎng)方向平行時(shí),磁場(chǎng)力為零,磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零,B選項(xiàng)錯(cuò)只有通電導(dǎo)線(電流I)與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小才為1 T，C選項(xiàng)錯(cuò)B與F方向一定垂直，D選項(xiàng)錯(cuò) 21.解析：選B.電場(chǎng)線和磁感線都是假想的線，都不能相交,故B錯(cuò) 22.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,23.解析：選B.由磁針N極指向判斷管內(nèi)磁場(chǎng)方向向左，P端為N極，由安培定則判定螺線管中的電流方向ba，則a端接電源負(fù)極，故B正確 31.解析：選C.BI時(shí)受磁場(chǎng)力最大，故乙、丁圖中最大,故C正確

6、 32.解析：選D.若a接正極，b接負(fù)極，電磁鐵磁極間磁場(chǎng)方向向上，e接正極，f接負(fù)極，由左手定則判定金屬桿受安培力向左,則L向左滑動(dòng),A項(xiàng)錯(cuò)誤，同理判定D項(xiàng)正確,B、C項(xiàng)錯(cuò)誤,一、安培定則的應(yīng)用和磁場(chǎng)的疊加 1安培定則的應(yīng)用 在運(yùn)用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場(chǎng)時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”.,2.磁場(chǎng)的疊加 磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，計(jì)算時(shí)與力的計(jì)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 特別提醒：兩個(gè)電流附近的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是由兩個(gè)電流分別獨(dú)立存在時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加而成的.,二、通電導(dǎo)體在安培力作用下運(yùn)動(dòng)的判斷 判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，首先必須弄清楚

7、導(dǎo)體所在位置的磁場(chǎng)分布情況，然后利用左手定則判定導(dǎo)體的受力方向，進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向現(xiàn)對(duì)幾種常用的方法列表比較如下：,即時(shí)應(yīng)用2 (2013徐州模擬)如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過(guò)線圈的圓心且垂直線圈平面當(dāng)線圈內(nèi)通以圖示方向的電流后，線圈的運(yùn)動(dòng)情況是() A線圈向左運(yùn)動(dòng) B線圈向右運(yùn)動(dòng) C從上往下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D從上往下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),解析：選A.法一：電流元法.首先將圓形線圈分成很多小段,每一段可看作一直線電流元，取其中上、下兩小段分析，其截面圖和受安培力情況如圖甲所示根據(jù)對(duì)稱性可知，線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運(yùn)動(dòng)只有選項(xiàng)A正

8、確,法二：等效法將環(huán)形電流等效成小磁針，如圖乙所示，據(jù)異名磁極相吸引知，線圈將向左運(yùn)動(dòng)，選A.也可將左側(cè)條形磁鐵等效成環(huán)形電流，根據(jù)結(jié)論“同向電流相吸引，異向電流相排斥”，也可判斷出線圈向左運(yùn)動(dòng)，選A.,三、安培力的計(jì)算及力學(xué)綜合問(wèn)題 1安培力的大小 計(jì)算安培力常用公式FBIL,要求兩兩垂直,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?yàn)槿我庑螤畹拈]合線圈,其有效長(zhǎng)度為零，所以閉合線圈通電后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，受到的安培力的矢量和為零,2通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的平衡和加速問(wèn)

9、題的分析思路 (1)選定研究對(duì)象； (2)變?nèi)S為二維，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫(huà)出平面受力分析圖，其中安培力的方向要注意F安B、F安I. (3)列平衡方程或牛頓第二定律方程進(jìn)行求解 3安培力做功與能量轉(zhuǎn)換 (1)安培力做正功：是將電源的能量傳遞給通電導(dǎo)線后轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的動(dòng)能或轉(zhuǎn)化為其他形式的能 (2)安培力做負(fù)功：是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能后儲(chǔ)存起來(lái)或轉(zhuǎn)化為其他形式的能,即時(shí)應(yīng)用3如圖，長(zhǎng)為2l的直導(dǎo)線折成邊長(zhǎng)相等、夾角為60的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí)，該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為() A0B0.5BIl CBI

10、l D2BIl 解析：選C.該導(dǎo)線受安培力的有效長(zhǎng)度為l，所以該導(dǎo)線受到的安培力的大小為FBIl，C正確,AO點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 Ba、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反 Cc、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同 Da、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同 【思路點(diǎn)撥】先根據(jù)安培定則確定兩電流在各點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，再根據(jù)B與距離的關(guān)系，判斷各點(diǎn)兩個(gè)分磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小關(guān)系，然后根據(jù)矢量合成法則確定合磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小關(guān)系,【解析】由安培定則可以判斷通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線如圖所示，由磁場(chǎng)的疊加原理可知C項(xiàng)正確 【答案】C 【規(guī)律總結(jié)】(1)直流電流在周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)弱與該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離有關(guān)，距

11、離越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越小； (2)磁場(chǎng)疊加遵守平行四邊形定則,考點(diǎn)2安培力作用下導(dǎo)體的平衡問(wèn)題 (2013泉州模擬)如圖所示，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)軌所在區(qū)域內(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(chǎng)金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢(shì)E4.5 V、內(nèi)阻r0.50 的直流電源現(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m0.04 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(jì)，g取10 m/s2.已知 sin370.60，cos370.80，求： (1)導(dǎo)體棒受

12、到的安培力大??； (2)導(dǎo)體棒受到的摩擦力,【答案】見(jiàn)解析 【方法總結(jié)】有關(guān)安培力的平衡問(wèn)題往往涉及到三維立體空間問(wèn)題，處理相關(guān)安培力問(wèn)題時(shí)，畫(huà)出導(dǎo)體棒的橫截面受力圖，變?nèi)S為二維便可變難為易，迅速解題,跟蹤訓(xùn)練 (2012高考天津卷)如圖所示，金屬棒MN兩端由等長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，棒中通以由M向N的電流，平衡時(shí)兩懸線與豎直方向夾角均為.如果僅改變下列某一個(gè)條件，角的相應(yīng)變化情況是 () A棒中的電流變大，角變大 B兩懸線等長(zhǎng)變短，角變小 C金屬棒質(zhì)量變大，角變大 D磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，角變小,解析：選A.金屬棒MN受力分析及其側(cè)視圖如圖所示，由平衡條件可知F安mgtan，而F安BIL，即BILmgtan,則I，m，B，故A正確,C、D錯(cuò)誤角與懸線長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤,易錯(cuò)辨析把速度為零的狀態(tài)誤認(rèn)為平衡狀態(tài) 【范例】 如圖所示，質(zhì)量為m50 g，長(zhǎng)l10 cm的銅棒，用長(zhǎng)度也為l的兩根輕軟導(dǎo)線水平懸吊在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，