【優(yōu)化方案】高考物理總復(fù)習(xí) 第11章第一節(jié) 磁場的描述 磁場對(duì)電流的作用課件 大綱

第一節(jié)磁場的描述磁場對(duì)電流的作用第一節(jié)磁場的描述磁場對(duì)電流的作用基礎(chǔ)知識(shí)梳理課堂互動(dòng)講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、磁場、磁感線1．磁場(1)基本性質(zhì)：磁場對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有______的作用．(2)方向：小磁針的N極所受磁場力的方向．2．磁感線在磁場中畫出一些曲線，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．磁力切線3．安培分子電流假說安培認(rèn)為，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(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的_______，它的兩側(cè)相當(dāng)于磁極(如圖11－1－1所示)．磁體圖11－1－1二、幾種常見的磁場及安培定則1．條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(如圖11－1－2所示)圖11－1－22．幾種電流周圍的磁場分布直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場特點(diǎn)無磁極、非勻強(qiáng)且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場______與條形磁鐵的磁場相似，管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場且磁場_____，管外為非勻強(qiáng)磁場環(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______越弱最強(qiáng)越弱直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場安培定則立體圖直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場橫截面圖縱截面圖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11－1－3所示．等間距圖11－1－34．地磁場(1)地磁場的N極在地球______附近，S極在地球______附近，磁感線分布如圖11－1－4所示．南極北極圖11－1－4(2)地磁場B的水平分量(Bx)總是從地球______指向_______，而豎直分量量(By)則南北相反，，在南半球垂垂直地面向上上，在北半球球垂直地面向向下．(3)在赤道平面上上，距離地球球表面高度相相等的各點(diǎn)，，磁感應(yīng)強(qiáng)度度_______，且方向水平平______．南極北極相等向北名師點(diǎn)撥：(1)任何一條磁感感線都是閉合合的曲線，在在磁體外部，，磁感線從N極到S極；在磁體內(nèi)內(nèi)部，從S極到N極．(2)只有在同一個(gè)個(gè)圖中才能根根據(jù)磁感線的的疏密來判定定磁場的強(qiáng)弱弱．強(qiáng)弱方向特(T)矢量大小方向四、安培力1．大?。?如圖11－1－5)(1)F＝BILsinθ.(其中θ為B與I之間的夾角)(2)磁場和電流垂垂直時(shí)F＝_____.(3)磁場和電流平平行時(shí)F＝0.BIL圖11－1－52．方向(1)用左手定則判判定：伸開左左手，使大拇拇指與其余四四個(gè)手指垂直直，并且都跟跟手掌在同一一個(gè)平面內(nèi)，，把手放入磁磁場中，讓磁磁感線垂直穿穿入手心，并并使伸開的四四指指向______的方向，那么么，大______所指的方向就就是通電導(dǎo)線線在磁場中所所受安培力的的方向．(2)安培力的方向向特點(diǎn)：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B和I決定的的平面面．(注意：：B和I可以有有任意意夾角角)電流拇指五、磁磁電式式電流流表1．磁場場特點(diǎn)點(diǎn)(1)方向：：沿______均勻輻輻射地地分布布．(2)大小：：在距距軸線線等距距離處處的磁磁感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度度大小小______．徑向相等圖11－1－62．安培培力的的特點(diǎn)點(diǎn)(1)方向：：安培培力的的方向向與線線圈平平面______．(2)大?。海喊才嗯嗔Φ牡拇笮⌒∨c通通過的的電流流成______．3．表盤盤刻度度特點(diǎn)點(diǎn)由于導(dǎo)導(dǎo)線在在安培培力作作用下下帶動(dòng)動(dòng)線圈圈轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，螺螺旋彈彈簧變變形，，反抗抗線圈圈的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，，電流流越大大，安安培力力越大大，形形變就就______，所以以指針針偏角角與通通過線線圈的的電流流I成______，表盤盤刻度度______．垂直正比越大正比均勻課堂互動(dòng)講練3．勻強(qiáng)強(qiáng)磁場場：磁磁感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度度大小小和方方向處處處相相同，，磁感感線互互相平平行且且間距距相等等．特別提提醒：：(1)電場強(qiáng)強(qiáng)度的的方向向和電電荷受受力方方向相相同或或相反反，而而磁感感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度的的方向向和電電流元元受力力方向向垂直直．(2)電荷在在電場場中一一定受受靜電電力作作用，，而電電流在在磁場場中不不一定定受安安培力力．1.關(guān)于磁磁感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度度B，下列列說法法中正正確的的是()A．磁場場中某某點(diǎn)B的大小小，跟跟放在在該點(diǎn)點(diǎn)的試試探電電流元元的情情況有有關(guān)B．磁場場中某某點(diǎn)B的方向向，跟跟放在在該點(diǎn)點(diǎn)的試試探電電流元元所受受磁場場力方方向一一致C．在磁磁場中中某點(diǎn)點(diǎn)的試試探電電流元元不受受磁場場力作作用時(shí)時(shí)，該該點(diǎn)的的B值大小小為零零D．在磁磁場中中磁感感線越越密集集的地地方，，磁感感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度越越大即時(shí)應(yīng)用二、通通電導(dǎo)導(dǎo)體在在安培培力作作用下下運(yùn)動(dòng)動(dòng)的判判斷判定通通電導(dǎo)導(dǎo)體在在安培培力作作用下下的運(yùn)運(yùn)動(dòng)或或運(yùn)動(dòng)動(dòng)趨勢勢，首首先必必須弄弄清楚楚導(dǎo)體體所在在位置置的磁磁場分分布情情況，，然后后利用用左手手定則則準(zhǔn)確確判定定導(dǎo)體體的受受力情情況，，進(jìn)而而確定定導(dǎo)體體的運(yùn)運(yùn)動(dòng)方方向或或運(yùn)動(dòng)動(dòng)趨勢勢的方方向．．現(xiàn)對(duì)對(duì)幾種種常用用的方方法列列表比比較如如下：：電流元法把整段彎曲導(dǎo)線分為多段直線電流元，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)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．然后根據(jù)同極相斥、異極相吸判斷相互作用情況結(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，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轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢的問題時(shí)，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向特別提醒：：(1)安培力的方方向與磁感感應(yīng)強(qiáng)度的的方向垂直直，而不是是相同或相相反，這跟跟電場力與與電場強(qiáng)度度方向之間間的關(guān)系是是不同的．．(2)某些導(dǎo)體在在安培力作作用下可能能會(huì)出現(xiàn)平平動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)同時(shí)發(fā)生生的情況．．2．(2011年徐州模擬擬)如圖11－1－7所示，把輕輕質(zhì)導(dǎo)線圈圈用絕緣細(xì)細(xì)線懸掛在在磁鐵N極附近，磁磁鐵的軸線線穿過線圈圈的圓心，，且垂直于于線圈平面面，當(dāng)線圈圈中通入如如圖方向的的電流后，，線圈的運(yùn)運(yùn)動(dòng)情況是是()A．線圈向左左運(yùn)動(dòng)B．線圈向右右運(yùn)動(dòng)C．從上往下下看順時(shí)針針轉(zhuǎn)動(dòng)D．從上往下下看逆時(shí)針針轉(zhuǎn)動(dòng)即時(shí)應(yīng)用圖11－1－7解析：選A.法一：電流流元法．首首先將圓形形線圈分成成很多小段段，每一段段可看作一一直線電流流，取其中中上、下兩兩小段分析析，其截面面圖和受安安培力情況況如圖11－1－8甲所示．根根據(jù)對(duì)稱性性可知，線線圈所受安安培力的合合力水平向向左，故線線圈向左運(yùn)運(yùn)動(dòng)．只有有選項(xiàng)A正確．法二：等效效法．將環(huán)環(huán)形電流等等效成一條條形磁鐵，，如圖乙所所示，據(jù)異異名磁極相相吸引知，，線圈將向向左運(yùn)動(dòng)，，選A.也可將左側(cè)側(cè)條形磁鐵鐵等效成一一環(huán)形電流流，根據(jù)結(jié)結(jié)論“同向向電流相吸吸引，異向向電流相排排斥”．也也可判斷出出線圈向左左運(yùn)動(dòng)，選選A.三、安培力力公式F＝BIL的說明1．B是與L垂直或與L垂直的分量量．2．L是有效長度度．3．B并非一定是是勻強(qiáng)磁場場，但一定定是導(dǎo)線所所在處的磁磁感應(yīng)強(qiáng)度度．如圖11－1－8甲所示．折折線abc中通入電流流I，ab＝bc＝L，折線所在在平面與勻勻強(qiáng)磁場磁磁感應(yīng)強(qiáng)度度B垂直．a(chǎn)bc受安培力等等效于ac(通有a→c的電流I)所受的安培培力，即F＝BI·L，方向同樣樣由等效電電流ac判斷為在紙紙面內(nèi)垂直直于ac斜向上．同同理推知：：(1)如圖乙所示示，半圓形形通電導(dǎo)線線受安培力力F＝BI·2R；(2)如圖丙所示示閉合的通通電導(dǎo)線框框受安培力力F＝0.圖11－1－83．(2009年高考全國國卷Ⅰ)如圖11－1－9所示，一段段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度大小小為B的勻強(qiáng)磁場場中，且與與磁場方向向(垂直于紙面面向里)垂直．線段段ab、bc和cd的長度均為為L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流經(jīng)導(dǎo)線的的電流為I，方向如圖圖中箭頭所所示．導(dǎo)線線段abcd所受到的磁磁場的作用用力的合力力()即時(shí)應(yīng)用圖11－1－9經(jīng)典題型探究磁場的疊加題型一(2011年山東青島島模擬)三根平行的的長直通電電導(dǎo)線，分分別通過一一個(gè)等腰直直角三角形形的三個(gè)頂頂點(diǎn)且與三三角形所在在平面垂直直，如圖11－1－10所示．現(xiàn)在在使每根通通電導(dǎo)線在在斜邊中點(diǎn)點(diǎn)O處所產(chǎn)生的的磁感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度大小均均為B，則下列說說法中正確確的是()例1圖11－1－10圖11－1－11【答案】BD(2011年長沙市一一中月考)通有電流的的導(dǎo)線L1、L2處在同一平平面(紙面)內(nèi)，L1是固定的，，L2可繞垂直紙紙面的固定定轉(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動(dòng)(O為L2的中心)，各自的電電流方向如如圖11－1－12所示．下列列哪種情況況將會(huì)發(fā)生生()A．因L2不受磁場力力的作用，，故L2不動(dòng)B．因L2上、下兩部部分所受的的磁場力平平衡，故L2不動(dòng)C．L2繞軸O按順時(shí)針方方向轉(zhuǎn)動(dòng)D．L2繞軸O按逆時(shí)針方方向轉(zhuǎn)動(dòng)題型二安培力作用下物體運(yùn)動(dòng)方向的判斷例2圖11－1－12【解析】由右手螺螺旋定則則可知導(dǎo)導(dǎo)線L1上方的磁磁場的方方向?yàn)榇勾怪奔埫婷嫦蛲?，，且離導(dǎo)導(dǎo)線L1的距離越越遠(yuǎn)的地地方，磁磁場越弱弱，導(dǎo)線線L2上的每一一小部分分受到的的安培力力方向水水平向右右，由于于O點(diǎn)的下方方磁場較較強(qiáng)，則則安培力力較大，，因此L2繞固定轉(zhuǎn)軸O按逆時(shí)針方向向轉(zhuǎn)動(dòng)，D正確．【答案】D(滿分樣板10分)(2011年北京東城區(qū)區(qū)檢測)如圖11－1－13所示，在傾角角為θ＝30°的斜面上，固固定一寬L＝0.25m的平行金屬導(dǎo)導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌軌上端接入電電源和滑動(dòng)變變阻器R.電源電動(dòng)勢E＝12V，內(nèi)阻r＝1Ω，一質(zhì)量m＝20g的金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直直并接觸良好好．整個(gè)裝置置處于磁感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度B＝0.80T、垂直于斜面面向上的勻強(qiáng)強(qiáng)磁場中(導(dǎo)軌與金屬棒棒的電阻不計(jì)計(jì))．金屬導(dǎo)軌是是光滑的，取取g＝10m/s2，要保持金屬屬棒在導(dǎo)軌上上靜止，求：：題型三安培力作用下物體的平衡例3(1)金屬棒所受到到的安培力大大