高考物理人教一輪配套課件8.1磁場及其對電流的作用

1、第八章 磁 場,1.對本章的重要概念，如磁感應強度、磁感線、磁通量、安培力、洛倫茲力等要深刻理解、準確掌握。同時注意與電場進行類比學習、類比記憶。 2.對各種磁場分布圖如：條形磁鐵的磁場、蹄形磁鐵的磁場、同名磁極靠近區(qū)域的磁場、異名磁極靠近區(qū)域的磁場、通電直導線周圍的磁場、通電螺線管的磁場、環(huán)形電流的磁場等，要從立體圖、橫截面圖、縱截面等不同角度識記且能夠根據(jù)問題需要準確畫出。 3.針對安培定則、左手定則以及下一章中的右手定則易混的特點，復習時可通過比較、區(qū)別、反復練習的方法，從而達到準確應用。 4.對安培力的復習，不但要明確其大小、方向，還要學會用“電流元法”、“特殊位置法”、“等效分析法”

2、等方法。分析具體問題將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖進行受力分析，是解決涉及到安培力的綜合問題的有效途徑。 5.帶電粒子在勻強磁場中的運動是本章的重點。涉及帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動問題要按定圓心、畫軌跡、求半徑的方法根據(jù)幾何關系和運動學方程求解。 6.本章知識與生產(chǎn)、生活、現(xiàn)代科技聯(lián)系密切，如帶電粒子在磁場中的運動與質(zhì)譜儀、回旋加速器、粒子速度選擇器、等離子體發(fā)電機、電磁流量計等相聯(lián)系，可以設計一些生產(chǎn)、生活中對這些知識應用的原型，讓學生應用所學知識進行分析，提高學生應用知識解決實際問題的能力。,1.磁場的基本特性：磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有 的作用。其方向是小磁針的 所受磁場力的方

3、向或小磁針靜止時北極的指向。磁感應強度的定義式：B （公式適用條件：通電導線垂直于磁場）。 2.安培力的大?。?）F 。 （2）磁場和電流垂直時：F 。 （3）磁場和電流平行時：F 。 3.安培力的方向 （1）用安培力的方向由 判定。 （2）安培力的方向特點： FB，F(xiàn)I，即F垂直于 決定的平面。,BIL,左手定則,FI/L,學案1 磁場及其對電流的作用,磁場力,北極（N極）,0,B和I,BILsin,考點 1 磁場,幾種電流周圍的磁場分布,電荷定向移動形成電流，當電子沿y軸正方向運動時，相當于通以沿負y方向的電流，根據(jù)安培定則可得，在zOy平面內(nèi)的y軸上方，磁場方向是垂直于zOy平面指向x軸

4、的負方向。故只有B正確。,例1 如圖8-1-1所示，有一束電子正在y軸上向y軸正方 向移動，則在z軸上某點A處的磁場方向應是( ) A.沿x軸的正方向 B.沿x軸的負方向 C.沿z軸的正方向 D.沿z軸的負方向,B,圖8-1-1,1.如圖8-1-2所示，水平直導線ab通有 向右的電流I，置于導線正下方的小 磁針S極將( ) A.向紙外偏轉(zhuǎn) B.向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn) C.在紙面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)動90 D.不動,A,圖8-1-2,由安培定則知，導線ab下方磁場方向垂直紙面向里，故小磁針S極將向紙外偏轉(zhuǎn)。,考點 2 磁場的描述,1.磁感應強度 (1)物理意義：描述磁場的強弱和方向。 (2)大?。築FI/L(通電導線

5、垂直于磁場)。 (3)方向：小磁針靜止時N極的指向。 (4)單位：國際單位制中的單位是特斯拉(T)。 2.勻強磁場 (1)定義：磁感應強度的大小處處相等、方向處處相同的磁場稱為勻強磁場。 (2)特點：勻強磁場中的磁感線是疏密程度相同的、方向相同的平行直線。,磁感應強度B與電場強度E的比較：,導線M、N產(chǎn)生的磁場在O點的磁感應強度方向都向下，不能為零，A錯誤；a、b兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同，B錯誤；c、d兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同，C正確；c、d兩點處的磁感應強度方向相同，都向下，D錯誤。,例2 2012年高考全國理綜卷如圖8-1-3，兩根互相平行的長直導線過紙面上的M、N

6、兩點，且與紙面垂直，導線中通有大小相等、方向相反的電流。a、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點的距離均相等。關于以 上幾點處的磁場，下列說法正確的是( ) A.O點處的磁感應強度為零 B.a、b兩點處的磁感應強度大小相等，方向相反 C.c、d兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同 D.a、c兩點處磁感應強度的方向不同,圖8-1-3,C,2. 關于磁感應強度B，下列說法中正確的是( ) A.磁場中某點B的大小，跟放在該點的試探電流元的情況有關 B.磁場中某點B的方向，跟放在該點的試探電流元所受磁場力 的方向一致 C.在磁場中某點的試探電流元不受

7、磁場力作用時，該點B值大 小為零 D.在磁場中磁感線越密集的地方,磁感應強度越大,D,磁感應強度是磁場本身的屬性，在磁場中某處的磁感應強度為一恒量，其大小可由BFI/L計算，與試探電流元的F、I、L的情況無關，A錯誤；磁感應強度的方向規(guī)定為小磁針N極受磁場力的方向，與放在該處電流元的受力方向垂直，B錯誤；當試探電流元的方向與磁場方向平行時，雖電流元受磁場力為零，但磁感應強度卻不為零，C錯誤；磁感線的疏密是根據(jù)磁場的強弱畫出的。磁感線越密集的地方，磁感應強度越大，磁感線越稀疏的地方，磁感應強度越小，故D正確。,考點 3 安培力,1.安培力的大小 安培力的公式F=BILsin (1)磁場和電流垂直

8、時：FBIL。 (2)磁場和電流平行時：F0。 2.安培力的方向 (1)用左手定則判定：伸開左手，使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，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。 (2)安培力的方向特點：FB，F(xiàn)I，即F垂直于B和I決定的平面。 3.與安培力有關的力學的綜合問題 “與安培力有關的通電導體在磁場中的加速或平衡問題”已成為高考的熱點，這類問題的求解方法如下： （1）選定研究對象； （2）變?nèi)S為二維，畫出平面受力分析圖，其中安培力的方向切忌跟著感覺走，要用左手定則來判斷，注意F安B、F安I。 （3）列平衡方程

9、、牛頓第二定律的方程式進行求解。,思路點撥： 安培力作用下的平衡問題關鍵要搞清磁感應強度方向、電流方向、安培力方向之間的關系畫出側(cè)視圖，在同一平面內(nèi)作好受力分析圖。,例3 如圖8-1-4所示，在傾角=30的斜面 上，固定一金屬框架，寬L=0.25 m，接入電 動勢E=12 V、內(nèi)阻不計的電池。在框架上 放有一根質(zhì)量m=0.2 kg的金屬棒ab，它與框 架的動摩擦因數(shù) = ，整個裝置放在磁 感應強度B=0.8 T、 垂直框架向上的勻強磁 場中。當調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值在什么范 圍內(nèi)時，可使金屬棒靜止在框架上？框架與 棒的電阻不計，取g=10 m/s2。,圖8-1-4,(1)當變阻器R取值較小時，

10、I較大，安 培力F較大，會使金屬棒產(chǎn)生沿框架上滑的趨勢， 因此，框架對棒的摩擦力沿框架向下，如圖8-1-5甲 所示。金屬棒剛好不上滑時滿足平衡條件 B(E/R1)L-mgcos-mgsin=0， R1=BEL/mg(sin+cos)=1.6 。 (2)當變阻器R取值較大時，I較小，安培力F較 小，在金屬棒重力分力mgsin作用下，使棒有沿框 架下滑的趨勢，框架對棒的摩擦力沿框架向上，如 圖8-1-5乙所示。 金屬棒剛好不下滑時滿足平衡條件 B(E/R2)L+mgcos-mgsin=0，得 R2=BEL/mg(sin-cos)= 0.8120.25/0.210(0.5- ) =4.8 所以R的取

11、值范圍應為1.6 R4.8 。,方法點撥： 有關安培力的平衡問題往往涉及到三維立體空間問題，處理相關安培力問題時，畫出導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。,圖8-1-5,3. 2012年高考天津理綜卷如圖8-1-6所示，金屬棒MN 兩端由等長的輕質(zhì)細線水平懸掛，處于豎直向上的勻強磁 場中，棒中通以由M向N的電流，平衡時兩懸線與豎直方 向夾角均為。如果僅改變下列某一個條件，角的相應 變化情況是( ) A.棒中的電流變大，角變大 B.兩懸線等長變短，角變小 C.金屬棒質(zhì)量變大，角變大 D.磁感應強度變大，角變小,水平的直線電流在豎直磁場中受到水平的安培力而偏轉(zhuǎn)，與豎直方向形成

12、夾角，此時它受拉力、重力和安培力而達到平衡，根據(jù)平衡條件有tan=F安/mg=BIL/mg，所以棒中的電流增大，角度變大；兩懸線變短，不影響平衡狀態(tài)，角度不變；金屬棒質(zhì)量變大，角度變?。淮鸥袘獜姸茸兇?，角度變大，故A正確。,圖8-1-6,A,1.有一小段通電導線，長為1 cm，電流強度5 A，把它置于磁場中，受到的磁場力為0.1 N，則該處的磁感應強度B一定是( ) A.B=2 T B.B2 T C.B2 T D.以上情況均可能,當通電導線與磁場垂直時，磁感應強度最小，Bmin=F/IL=0.1/5110-2 T=2 T，故B2 T，選項C正確。,C,3.如圖8-1-7所示，一段導線abcd位

13、于磁感應強度大小為B的勻強磁場中，且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直。線段ab、bc和cd的長度均為L，且abcbcd135。流經(jīng)導線的電流為I，方向如圖中箭頭所示。導線段abcd所受到的磁場的作用力的合力( ) A.方向沿紙面向上，大小為( 1)ILB B.方向沿紙面向上，大小為( 1)ILB C.方向沿紙面向下，大小為( 1)ILB D.方向沿紙面向下，大小為( 1)ILB,A,圖8-1-7,ab、bc、cd所受安培力的大小 均為FBIL，bc邊所受安培力的方向垂直于bc向上，ab、cd邊所受安培力的方向如圖所示，由幾何關系可知ab與cd邊所受安培力方向之間的夾角為90，合 力大小F BI

14、L，方向垂直于bc邊向上， 且與bc邊所受安培力在一條直線上，因此 abcd所受磁場的作用力的合力為F合F F( 1)ILB，方向沿紙面垂直bc向上。,3.如圖8-1-8所示，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線，并與磁鐵垂直。當直導線通入如圖8-1-8所示方向的電流時，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,A,圖8-1-8,如圖所示，畫出直導線附近的條形磁鐵的磁感線，由左手定則，直導線受向下的安培力，由力的作用是相互的，條形磁鐵受向上的作用力。故A正確。,4.圖8-1-9為一電流表的原理示意圖。質(zhì)量為m的勻 質(zhì)細金屬棒MN的中心處通過一絕緣掛鉤與一豎直 懸掛的彈簧相連，彈簧勁度系數(shù)為k。在矩形區(qū)域 abcd內(nèi)有勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂 直紙面向外。與MN的右端N連接的一絕緣輕指針 可指示標尺上的讀數(shù)，MN的長度大于ab。當MN中 沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時，MN與矩形區(qū)域 的cd邊重合；當MN中有電流通過時，指