九年級(jí)物理上冊(cè) 8.2 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 教科版

第八章磁場(chǎng)內(nèi)容要求說明考綱下載磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場(chǎng)的方向安培力、安培力的方向勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力洛倫茲力、洛倫茲力的方向洛倫茲力的公式帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)質(zhì)譜儀和回旋加速器ⅠⅠⅠⅡⅠⅡⅡⅠ1.安培力的計(jì)算只限于電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直的情形2.洛倫茲力的計(jì)算只限于速度與磁場(chǎng)方向垂直的情形課件ppt考綱解讀1.考查磁場(chǎng)的基本概念，如磁感線、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量等，一般以選擇題的形式出現(xiàn)。2.結(jié)合左手定則分析解決通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的平衡、運(yùn)動(dòng)類的問題。以非選擇題的形式考查居多。3.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，確定其圓心、半徑、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)時(shí)間等問題，特別注意“邊界問題”以及由周期性引起的“多解問題”。帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題是本考點(diǎn)重點(diǎn)內(nèi)容，有可能成為試卷的壓軸題。4.帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題，以及分析解決磁電式電表、粒子速度選擇器、磁流體發(fā)電機(jī)、質(zhì)譜儀、回旋加速器、霍爾效應(yīng)、電磁流量計(jì)等磁場(chǎng)知識(shí)在生活和科技方面的應(yīng)用問題。課件ppt1.對(duì)本章的重要概念，如磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線、磁通量、安培力、洛倫茲力等要深刻理解、準(zhǔn)確掌握。同時(shí)注意與電場(chǎng)進(jìn)行類比學(xué)習(xí)、類比記憶。2.對(duì)各種磁場(chǎng)分布圖如：條形磁鐵的磁場(chǎng)、蹄形磁鐵的磁場(chǎng)、地球的磁場(chǎng)同名磁極靠近區(qū)域的磁場(chǎng)、異名磁極靠近區(qū)域的磁場(chǎng)、通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)、通電螺線管的磁場(chǎng)、環(huán)形電流的磁場(chǎng)等，要從立體圖、橫截面圖、縱截面等不同角度識(shí)記且能夠根據(jù)問題需要準(zhǔn)確畫出。3.針對(duì)安培定則、左手定則以及下一章中的右手定則易混的特點(diǎn)，復(fù)習(xí)時(shí)可通過比較、區(qū)別、反復(fù)練習(xí)的方法，從而達(dá)到準(zhǔn)確應(yīng)用。4.對(duì)安培力的復(fù)習(xí)，不但要明確其大小、方向，還要學(xué)會(huì)用“電流元法”、“特殊位置法”、“等效分析法”等方法。分析具體問題將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖進(jìn)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(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是本章的重點(diǎn)。涉及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題要按定圓心、畫軌跡、求半徑的方法根據(jù)幾何關(guān)系和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程求解。6.本章知識(shí)與生產(chǎn)、生活、現(xiàn)代科技聯(lián)系密切，如帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)與速度選擇器、等離子體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)等相聯(lián)系，可以設(shè)計(jì)一些生產(chǎn)、生活中對(duì)這些知識(shí)應(yīng)用的原型，讓學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析，提高學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。課件ppt考點(diǎn)1磁場(chǎng)的概念磁場(chǎng)對(duì)電流的作用幾種電流周圍的磁場(chǎng)分布直線電流的磁場(chǎng)通電螺線管的磁場(chǎng)環(huán)形電流的磁場(chǎng)特點(diǎn)無磁極、非勻強(qiáng)且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)越弱與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似，管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且磁場(chǎng)最強(qiáng)，管外為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng)越弱安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖課件ppt磁感線的疏密能形象地表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，但應(yīng)注意：(1)只有在同一圖中才能根據(jù)磁感線的疏密判定各處磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，在不同的兩個(gè)圖中，不能根據(jù)磁感線的疏密判定沒有聯(lián)系的兩個(gè)圖中磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。(2)沒有畫到磁感線的地方并不表示那里沒磁場(chǎng)存在。課件ppt典例一對(duì)安培定則的認(rèn)識(shí)【例1】如圖所示，有一束電子正在y軸上向y軸正方向移動(dòng)，則在z軸上某點(diǎn)A處的磁場(chǎng)方向應(yīng)是()x軸的正方向x軸的負(fù)方向z軸的正方向z軸的負(fù)方向(1)明確電流的方向。(2)建立正確的三維空間觀，結(jié)合坐標(biāo)系，根據(jù)安培定則確定磁場(chǎng)方向。B

【解析】電荷定向移動(dòng)形成電流，當(dāng)電子沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于通以沿負(fù)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(chǎng)方向是垂直于zOy平面指向x軸的負(fù)方向。故只有B正確。課件ppt

1如圖所示，水平直導(dǎo)線ab通有向右的電流I，置于導(dǎo)線正下方的小磁針S極將()C.在紙面內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°A課件ppt考點(diǎn)2磁場(chǎng)的描述(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身決定，跟在該位置放入的導(dǎo)體長(zhǎng)度L，電流I的大小及受到磁場(chǎng)的作用力均無關(guān)，與放不放通電導(dǎo)體也無關(guān)。不能根據(jù)公式B=F/(IL)就說B與F成正比，與IL成反比。(2)由公式B=F/(IL)計(jì)算B時(shí)，通電直導(dǎo)線必須垂直于磁場(chǎng)放入。如果小段通電導(dǎo)線平行放入磁場(chǎng)，其所受安培力F為零，但不能說該處磁感應(yīng)強(qiáng)度B為零。(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不是通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)作用力的方向，而是與通電導(dǎo)線受到的作用力的方向垂直。B=F/(IL)時(shí)，必須注意前提條件：I⊥B。2.B=F/(IL)為磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式，而不是決定式，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小及方向是由磁場(chǎng)本身決定的，與磁場(chǎng)中是否存在電流無關(guān)。B是矢量，但其方向不與安培力方向一致，而是與小磁針靜止時(shí)N極所指的方向一致。課件ppt(2)面積S的含義：S不一定是某個(gè)線圈的真正面積，而是線圈在磁場(chǎng)范圍內(nèi)的面積。如圖(2)所示，S應(yīng)為線圈面積的一半。(1)=B·S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(shí)，則有=BScos?？衫斫鉃?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(1)所示。(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?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(gè)平面內(nèi)有不同方向和強(qiáng)弱的磁場(chǎng)共同存在，當(dāng)計(jì)算穿過這個(gè)面的磁通量時(shí)，先規(guī)定某個(gè)方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負(fù)，平面內(nèi)各個(gè)方向的磁通量的代數(shù)和等于這個(gè)平面內(nèi)的合磁通量。課件ppt(1)磁通量是標(biāo)量，其正、負(fù)值僅表示磁感線是正向還是反向穿過線圈平面。(2)同一線圈平面，如果正向穿過平面的磁感線條數(shù)與反向穿過平面的條數(shù)一樣多，則=0。課件ppt典例二對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解【例2】下列說法中正確的是()A.電荷在某處不受電場(chǎng)力的作用，則該處電場(chǎng)強(qiáng)度為零B.一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場(chǎng)力作用，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C.表征電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱，是把一個(gè)試探電荷放在該點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力與試探電荷本身電荷量的比值D.表征磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，是把一小段通電導(dǎo)線放在該點(diǎn)時(shí)受到的磁場(chǎng)力與該小段導(dǎo)體長(zhǎng)度和電流乘積的比值(1)電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)本身決定，與試探電荷無關(guān)。(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身決定，與試探電流元無關(guān)。(3)比值定義法定義的物理量具有相似的特點(diǎn)?！窘馕觥侩妶?chǎng)和磁場(chǎng)有一個(gè)明顯的區(qū)別是：電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用，而磁場(chǎng)僅對(duì)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)且速度方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不平行的帶電粒子有力的作用，磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用的條件是磁場(chǎng)方向不能和電流方向平行，因此A對(duì)B錯(cuò)。同理根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E=F/q可知C答案正確。而同樣用比值定義法定義的磁感應(yīng)強(qiáng)度則應(yīng)有明確的說明，即B=F/(IL)中I和B的方向必須垂直，故D錯(cuò)，所以應(yīng)選A、C。AC課件ppt

2有一小段通電導(dǎo)線，長(zhǎng)為1cm，電流強(qiáng)度5A，把它置于磁場(chǎng)中，受到的磁場(chǎng)力為0.1N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定是()A.B=2TB.B≤2TC.BC課件ppt典例三磁通量的理解【例3】如圖所示，面積為S的矩形線圈abcd，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為

B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與線框平面成角，當(dāng)線框以ab為軸順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過90°時(shí)，穿過abcd面的磁通量變化量

為()A.BScosB.BS(sin+cos)C.BSsinD.BS(1)磁通量為穿過平面的磁感線的有效條數(shù)，故應(yīng)為EB沿垂直于平面的分量與S的乘積。(2)有正負(fù)之分。(3)=|2-1|，即總為正。B【解析】磁通量由磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量在垂直于線框方向上的分量決定，開始時(shí)B與線框平面成角，磁通量1=BSsin，線框平面按題意方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁通量先減小再反向增大，當(dāng)轉(zhuǎn)過90°時(shí)，磁通量為負(fù)值，2=-BScos，可見，磁通量的變化量為

=|2-1|=|-BScos-BSsin|=BS(cos+sin)。課件ppt

3如圖所示，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()B課件ppt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)，首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁場(chǎng)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(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向?，F(xiàn)對(duì)幾種常用的方法列表比較如下：電流元法把整段彎曲導(dǎo)線分為多段直流電流元，先用左手定則判斷每段電流元受力的方向，然后判斷整段導(dǎo)線所受合力的方向，從而確定導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)的方向特殊位置法通電導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)到某個(gè)便于分析的特殊位置時(shí)，判斷其所受安培力的方向，從而確定其運(yùn)動(dòng)方向等效法環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個(gè)環(huán)形電流，反過來等效也成立。等效后再確定相互作用情況結(jié)論法兩平行直線電流在相互作用過程中，無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，同向電流互相吸引，反向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢(shì)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的問題,可先分析電流在磁體磁場(chǎng)中所受的安培力,然后由牛頓第三定律,確定磁體所受電流磁場(chǎng)的作用力,從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向課件ppt安培力的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直，而不是相同或相反，這跟電場(chǎng)力與電場(chǎng)強(qiáng)度方向之間的關(guān)系是不同的。課件ppt(1)安培力的大小安培力常用公式F=BIL，要求兩兩垂直，應(yīng)用時(shí)要滿足：①B與L垂直；②L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。

③B并非一定是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，但一定是導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度值。(2)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的平衡和加速①選定研究對(duì)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、牛頓第二定律的方程式進(jìn)行求解。課件ppt涉及安培力的運(yùn)動(dòng)及平衡問題，分析的方法是在分析了其他力的基礎(chǔ)上又多加上了一個(gè)安培力。該類問題用動(dòng)能定理或能量守恒定律有時(shí)會(huì)比較方便。課件ppt【例4】如圖所示，把一重力不計(jì)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(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流I時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是(從上往下看)()A.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降B.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升C.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降D.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判定判斷通電導(dǎo)線在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)時(shí)方法很多。關(guān)鍵在于根據(jù)不同的情況選擇不同的解法。解決本題時(shí)應(yīng)明確轉(zhuǎn)動(dòng)和下降是同時(shí)進(jìn)行，不要因?yàn)橛昧藘煞N方法而認(rèn)為是兩個(gè)過程。A

【解析】(1)電流元法：設(shè)導(dǎo)線中心為O點(diǎn)，把直線電流等效為AO、OB兩段電流元，由左手定則可以判斷出AO段受力方向垂直紙面向外，OB段受力方向垂直紙面向內(nèi)，因此，從上向下看AB將以中心O為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)特殊位置法：用導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90°的特殊位置來分析，根據(jù)左手定則判得安培力的方向向下，故導(dǎo)線在順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)。故選A。典例四課件ppt如圖所示，在光滑的水平桌面上放著一個(gè)矩形導(dǎo)線框abcd，其中通有順時(shí)針方向的電流。在矩形線框的左側(cè)固定著一個(gè)長(zhǎng)直導(dǎo)線MN，MN與ad邊平行，并與線框在同一平面內(nèi)。當(dāng)長(zhǎng)直導(dǎo)線MN中通有自下而上的電流時(shí)，矩形線框?qū)?)ad邊為軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)

4A課件ppt【例5】如圖所示，在傾角=30°的斜面上，固定一金屬框架，寬L=0.25m，接入電動(dòng)勢(shì)E=12V、內(nèi)阻不計(jì)的電池。在框架上放有一根質(zhì)量m=0.2kg的金屬棒ab，它與框架的動(dòng)摩擦因數(shù)

=，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T、垂直框架向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值在什么范圍內(nèi)時(shí)，可使金屬棒靜止在框架上？框架與棒的電阻不計(jì)，g取10m/s2。安培力作用下物體的平衡典例五課件ppt有關(guān)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(guān)安培力問題時(shí)，畫出導(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。

【解析】(1)當(dāng)變阻器R取值較小時(shí)，I較大，安培力F較大，會(huì)使金屬棒產(chǎn)生沿框架上滑的趨勢(shì)，因此，框架對(duì)棒的摩擦力沿框架向下，如圖(1)所示。金屬棒剛好不上滑時(shí)滿足平衡條件B(E/R1)L-mgcos-mgsin=0，R1=BEL/[mg(sin+cos)]=1.6。(2)當(dāng)變阻器R取值較大時(shí)，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