物理復(fù)習(xí) 專題九第1講 磁場 磁場對電流的作用 2013114

1、專題九磁場第一課時 磁場的描述、磁場對電流的作用1、磁場的產(chǎn)生磁體的周圍存在磁場（與電場一樣是一種特殊物質(zhì)）電流周圍存在磁場奧斯特實驗?zāi)媳狈胖脤?dǎo)線通電后發(fā)生偏轉(zhuǎn)電流產(chǎn)生磁場運動電荷產(chǎn)生磁場2、磁場的基本性質(zhì)對放入其中的磁體、電流、運動電荷有力的作用同名磁極相互排斥異名磁極相互吸引磁體對電流的作用電流對電流的作用一、磁場的描述3、磁體間相互作用的本質(zhì)磁體磁場磁體磁體或電流磁體或電流4、磁現(xiàn)象的電本質(zhì)安培分子電流假說：在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部存在一種環(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，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極。解釋磁化、消磁現(xiàn)象不顯磁性顯磁性磁化消磁總結(jié)：一切磁現(xiàn)象都是由電荷

2、的運動產(chǎn)生的磁場5、磁場的方向：規(guī)定為小磁針N極在磁場中的受力方向。或小磁針靜止時N極所指的方向！6、磁感線用來形象地描述磁場中各點的磁場方向和強弱的假想曲線 磁感線上每一點的切線方向就是該點的磁場方向，即小磁針N極在該點的受力方向或靜止時的指向 磁感線的疏密表示磁場的強弱 磁感線是封閉曲線（和靜電場的電場線不同） 幾種磁場的磁感線條形磁鐵蹄形磁鐵通電直導(dǎo)線判斷方法：立體圖縱截面圖橫截面圖環(huán)形電流判斷方法：立體圖縱截面圖橫截面圖通電螺線管判斷方法電流安培定則（二）立體圖橫截面圖縱截面圖地磁場7、磁感應(yīng)強度描述磁場的強弱與方向的物理量定義：在磁場中垂直磁場方向的通電導(dǎo)線，受到的安培力跟電流和導(dǎo)線

3、長度的乘積的比值。表達式：ILFB 單位：特斯拉（T）矢量：方向為該點的磁場方向，即通過該點的磁感線的切線方向8、理解與鞏固電流磁場方向的判斷在地球赤道上空有一小磁針處于水平靜止?fàn)顟B(tài)，突然發(fā)現(xiàn)小磁針N極向東偏轉(zhuǎn)，由此可知（ ）A一定是小磁針正東方向上有一條形磁鐵的N極靠近小磁針B一定是小磁針正東方向上有一條形磁鐵的S極靠近小磁針C可能是小磁針正上方有電子流自南向北水平通過D可能是小磁針正上方有電子流自北向南水平通過 二、磁場對電流的作用力1、磁場對電流的作用力安培力方向：左手定則磁場方向電流方向電流方向判斷下列通電導(dǎo)線的受力方向 安培力方向判斷下列導(dǎo)線的電流方向或磁場方向或受力方向 大小F=B

4、ILBI如BI則F=0如B與I成任意角則把L投影到與B垂直和平行的方向上與B垂直的為有效L為在磁場中的有效長度F=BILsinB與I的夾角2、通電導(dǎo)線在安培力作用下運動的定性判斷(4)單位：韋伯，符號是Wb.1Wb1Tm4磁通量(1)定義：磁感應(yīng)強度與垂直磁場方向的面積的乘積叫做穿過這個面的磁通量，其物理意義是穿過某一面積的磁感線 (2)定義式：BScos，式中 Scos為面積 S 在垂直于磁場方向的平面(中性面)上投影的大小，是面積 S 所在平面的法線方向與磁場方向的夾角(3)磁通量是標(biāo)量，但是有正負，其正負表示與規(guī)定的正方向(如平面法線的方向)是相同還是相反若磁感線沿相反方向穿過同一平面，

5、且正向磁感線條數(shù)為1，反向磁感線條數(shù)為2，則磁通量等于穿過平面的合磁通(磁通量的代數(shù)和)，即21.2條數(shù).5勻強磁場：磁感應(yīng)強度的大小處處 、方向處處 的磁場稱為勻強磁場距離很近的兩個異名磁極之間的磁場、通電螺線管內(nèi)部的磁場(邊緣部分除外)以及平行板電容間的磁場，都可以認為是勻強磁場1(單選)下列關(guān)于磁場的說法中，正確的是()A只有磁鐵周圍才存在磁場B磁場是假想的，不是客觀存在的C磁場的方向就是小磁針靜止時南極所指的方向D磁極與磁極，磁極與電流、電流與電流之間都是通過磁場發(fā)生相互作用相等相同D2(單選)關(guān)于磁感應(yīng)強度，下列說法正確的是()AA一小段通電導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強度為零的位置，那么它受到的

6、磁場力也一定為零B通電導(dǎo)線所受的磁場力為零，該處的磁感應(yīng)強度也一定為零C放置在磁場中 1 m 長的通電導(dǎo)線，通過 1 A 的電流，受到的磁場力為 1 N，則該處的磁感應(yīng)強度就是 1 TD磁場中某處的 B 的方向跟電流在該處受到磁場力 F 的方向相同3(雙選)關(guān)于磁感線，下列說法中正確的是()AD A磁感線上每一點的切線方向都跟該點的磁場方向一致 B磁感線是磁場中客觀存在的、肉眼看不見的曲線 C兩條磁感線的空隙處不存在磁場，不同磁場形成的磁感線可以相交 D勻強磁場的磁感線是同向的平行等間距的直線4(單選)(上海閘北區(qū) 2011 屆高三期末)關(guān)于磁通量的概念，以下說法中正確的是()DA磁通量發(fā)生變

7、化，一定是磁場發(fā)生變化引起的B磁感應(yīng)強度越大，穿過閉合回路的磁通量也越大C磁感應(yīng)強度越大，線圈面積越大，則穿過線圈的磁通量也越大D穿過線圈的磁通量為零，但該處的磁感應(yīng)強度不一定為零考點 2電流的磁場、磁場對電流的作用 1電流磁效應(yīng)：奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，即電流周圍存在磁場，可用安培定則(右手螺旋定則)判斷電流的磁場方向 2磁場對電流的作用(1)安培力的大小：當(dāng) IB 時(90)，F(xiàn)maxBIL；當(dāng) IB 時(0)，F(xiàn)min0；當(dāng)通電導(dǎo)線方向與磁場方向成角時，F(xiàn) 安BILsin .(2)特點：不僅與 B、I、L 有關(guān)，還與夾角有關(guān)；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

8、 等于兩端點所連直線的長度，所以任意形狀的閉合線圈的有效長度 L0.(3)安培力的方向：安培力的方向既與磁場方向垂直，又與電流的方向垂直，即 F 總是垂直于 B 和 I 所在的平面，可以用左手定則來判定3安培定則與左手定則的比較5(單選)如圖 911 所示，帶負電的金屬環(huán)繞軸 OO以角速度勻速旋轉(zhuǎn)，在環(huán)左側(cè)軸線上的小磁針最后平衡的位置是()C圖 911AN 極豎直向上 BN 極豎直向下CN 極沿軸線向左 DN 極沿軸線向右6(單選)如圖 912 所示，a、b、c 三枚小磁針分別放在通電螺線管的正上方、管內(nèi)和右側(cè)當(dāng)這些小磁針靜止時，小磁針 N 極的指向是()C圖 912Aa、b、c 均向左Ba、

9、b、c 均向右Ca 向左，b 向右，c 向右Da 向右，b 向左，c 向右互關(guān)系(方向關(guān)系)，正確的是()A 7(單選)如選項圖所示，勻強磁場對電流 I 的作用力為 F 的相考點 3涉及安培力的力學(xué)問題1通電導(dǎo)線在安培力作用下運動情況的判定方法(1)畫出通電導(dǎo)線所在處的磁感線方向；(2)用左手定則判斷各段通電導(dǎo)線所受安培力的方向；(3)確定導(dǎo)線的運動情況2安培力作用下導(dǎo)線受力運動問題的處理步驟(1)正確畫出導(dǎo)線受力的投影平面圖(或側(cè)視圖)；(2)結(jié)合物體平衡條件、牛頓定律、歐姆定律等進行分析解答3物體在安培力作用下運動的分析方法(1)電流元受力分析法：即把整段電流等效為很多段直流電流元，先用左

10、手定則判斷出每小段電流元所受安培力方向，從而判斷出整段電流所受合力方向，最后確定運動方向(2)特殊值分析法：把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個便于分析的特殊位置(如轉(zhuǎn) 90 度)后再判斷所受安培力方向，從而確定運動方向(3)等效分析法：環(huán)形電流可以等效成條形磁鐵，條形磁鐵也可以等效成環(huán)形電流，通電螺線管可等效成很多的環(huán)形電流(4)推論分析法：兩電流相互平行時無轉(zhuǎn)動趨勢，方向相同相互吸引，方向相反相互排斥；兩電流不平行時有轉(zhuǎn)動趨勢8(單選) 如圖 913 所示，把輕質(zhì)線圈用細線掛在磁鐵 N 極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈的平面，)A當(dāng)線圈內(nèi)通過圖示方向的電流時，線圈運動的情況是(圖 913A線圈

11、向磁鐵靠攏B線圈遠離磁鐵C線圈不動D無法確定【備選題】如圖甲所示，把一重力不計的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，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)線的運動情況是(從上往下看)()AA順時針轉(zhuǎn)動，同時下降B順時針轉(zhuǎn)動，同時上升C逆時針轉(zhuǎn)動，同時下降D逆時針轉(zhuǎn)動，同時上升解析：畫出馬蹄形磁鐵的兩條磁感線，在磁感線與電流相交處分別取一小段電流，如圖乙中的 BC、AD 兩段，由左手定則可知，AD 段受安培力垂直紙面向外，BC 段受垂直紙面向里的安培力，故導(dǎo)線將繞軸線 OO順時針旋轉(zhuǎn)(俯視) 當(dāng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)動 90時(特殊位置法)，由左手定則可知，導(dǎo)線受向下的安培力作用，所以導(dǎo)線在順

12、時針轉(zhuǎn)動的同時還向下運動【例 1】(單選)(2010 年上海卷)如圖 914，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向的電流時，可以判斷出()A熱點 安培定則和左手定則圖 914A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“左手定則”用的是左手，而“安培定則”用的是右手；“左手定則”是要求伸直手掌，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)，而“安培定則”的要求是其余四個手指彎曲并與拇指垂直.

13、“安培定則”主要是用來判斷電流周圍及軸線上的磁場方向的，也可以用來判斷導(dǎo)線中的電流方向，“左手定則”主要用來判斷安培力的方向，也可以用來判斷磁場中導(dǎo)體棒電流的方向、導(dǎo)體的運動方向以及磁場的方向因此，在實際應(yīng)用中注意不要混淆這兩個定則1(單選)(2009 年廣州一模)如圖 915 所示，在同一平面內(nèi)四根彼此絕緣、固定放置的通電直導(dǎo)線，開始通入的電流i4i3i2i1.如果要使四根導(dǎo)線圍成的方框中心點 O 的磁場減弱，可以()A圖 915A只減弱 i1，其他電流不變B只增強 i2，其他電流不變C同時減弱 i3、i4 到某一定值，其他電流不變D同時增強 i3、i4到某一定值，其他電流不變解析：根據(jù)安培

14、定則，i1、i2、i3、i4 在O點的磁場方向分別為垂直于紙面向里、向里、向里、向外，i1、i2 在O點的磁場方向相同，而由于 i3i4，兩者在O 點的磁場大小相等、方向相反，剛好抵消因此可知只減弱 i1，其他電流不變可使O點的磁場減弱，故 A 正確 【例 2】 如圖 919 所示在傾角為的斜面上，固定一金屬框，寬為 L，接入電動勢為 E，電池內(nèi)阻不計垂直框面放有一根質(zhì)量為 m 的金屬棒 ab，它與框架的動摩擦因數(shù)為.整個裝置放在磁感應(yīng)強度為 B, 垂直框面向上的勻強磁場中當(dāng)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)圖 919熱點 安培力的綜合應(yīng)用

15、解決這類問題的關(guān)鍵是把立體圖轉(zhuǎn)化成易于分析的平面?zhèn)纫晥D，以便于畫出其受力分析圖；在具體分析時，一定要注意安培力的方向與磁場方向垂直，與電流方向垂直；物體在安培力和其他力作用下的平衡問題可理解成力學(xué)問題，只不過多了一個力安培力而已易錯點：磁通量公式BS 的應(yīng)用【例 1】(單選)如圖 9110 所示，水平放置的扁平條形磁鐵，在磁鐵的左端正上方有一線框，線框平面與磁鐵垂直，當(dāng)線框從左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的過程中，)D穿過它的磁通量的變化是(A先減小后增大B始終減小C始終增大D先增大后減小圖 9110錯解分析：條形磁鐵的兩極磁性強，故線框從磁極的一端移到另一端的過程中磁性由強到弱再到強，

16、由磁通量計算公式可知BS，線框面積不變，與 B 成正比例變化，所以選A.以上分析沒有真正搞清磁通量的概念，未正確明白條形磁鐵的磁感線空間分布的模型因此，盲目地生搬硬套磁通量的計算公式BS，由條形磁鐵兩極的磁感應(yīng)強度B大于中間部分的磁感應(yīng)強度，得出線框在兩極正上方所穿過的磁通量大于中間正上方所穿過的磁通量正確解析：規(guī)范地畫出條形磁鐵的磁感線空間分布的剖面圖，如圖 9111 所示利用BS 定性判斷出穿過閉合線圈的磁通量先增大后減小，選 D.圖 9111BS 計算公式使用時是有條件的，B 是勻強磁場且要求 B垂直S，所以磁感應(yīng)強度大的位置磁通量不一定大，而本題的兩極上方的磁場不是勻強磁場，磁場與正上方線框平面所成的角度又未知，難以定量加以計算，此