2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理選擇性必修2 第1章安培力與洛倫茲力單元復(fù)習(xí)課件

磁場單元復(fù)習(xí)磁場的產(chǎn)生在磁體周圍存在磁場一、磁場：磁場的產(chǎn)生2、電流周圍存在磁場磁場：直線電流周圍的磁場-----奧斯特實(shí)驗(yàn)環(huán)形電流周圍的磁場通電螺線管周圍的磁場1、磁體周圍存在磁場二、安培分子電流假說在原子、分子等物質(zhì)微粒內(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)微粒都成為微小的磁體,它相當(dāng)于兩個(gè)磁極NS磁體被磁化分子電流磁場磁體的周圍存在磁場電流周圍存在磁場—奧斯特實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)的電荷周圍存在磁場—羅蘭實(shí)驗(yàn)安培分子環(huán)流假說所有磁場均產(chǎn)生于運(yùn)動(dòng)電荷.--磁現(xiàn)象的電本質(zhì)三、磁化現(xiàn)象如果每個(gè)微小的磁體的取向大致相同,整個(gè)物體對(duì)外就顯示磁性.一個(gè)原來不具有磁性的物體,在磁場中它具的磁性,這種現(xiàn)象叫磁化.NS磁性材料順磁性物質(zhì)抗磁性物質(zhì)鐵磁性物質(zhì)被磁化后磁性的強(qiáng)弱很弱很弱很強(qiáng)被磁化后的磁場方向使外磁場稍有增強(qiáng)使外磁場稍有減弱使外磁場大增強(qiáng)外磁場撤去以后磁性幾乎完全消失磁性幾乎完全消失剩余一部分磁性典型代表物質(zhì)錳、鉻、鋁等鉍、銅、銀、惰性氣體等金屬磁性材料,包括鐵、鈷、鎳及其合金等；鐵氧體

磁性材料的應(yīng)用軟磁材料：收音機(jī)的天線磁棒、錄音磁頭、記憶元件、變壓器等.硬磁材料：磁電式儀表、揚(yáng)聲器、話簡、永磁電動(dòng)機(jī)等.第二部分:磁感線NS一.磁感線(1).磁感線是用來形象描繪磁場的一些列線(2).磁感線是不存在的(3).對(duì)磁體的磁感線,在磁體的外部是從N出發(fā)到S進(jìn)入(4).磁感線一定是閉合的曲線(5).磁感線某點(diǎn)的切向方向?yàn)樵擖c(diǎn)小磁針N的指向,即為該點(diǎn)的磁場方向(6).磁感線越密的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度越大1、磁體的磁感線NSNS2、電流的磁感線二、電流的磁場方向的判斷

1：直線電流的磁場.

---安培定則

2：環(huán)形電流的磁場.

---安培定則

---右手螺旋定則

3：通電螺線管的磁場.

---右手螺旋定則1、直線電流的磁場方向的判斷安培定則—右手螺旋定則2、環(huán)形電流的磁場方向的判斷安培定則—右手螺旋定則3、通電螺線管的磁場方向的判斷安培定則—右手螺旋定則例：在圖中,當(dāng)電流逆時(shí)針通過圓環(huán)導(dǎo)體時(shí),在導(dǎo)體中央的小磁針的N極將指向_________指向讀者例.如圖所示,一小磁針靜止在通電螺線管的內(nèi)部,請(qǐng)分別標(biāo)出通電螺線管和小磁針的南北極.SNNS磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式B的大小與F、IL均無關(guān)導(dǎo)線一定要垂直放置在磁場中單位：特斯拉(1T=1N/A·m)地磁場：0.3×10-4～0.7×10-4T磁場方向總是與F的方向垂直,由左手定則進(jìn)行判斷.第三部分：磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量ILFB=１、磁感應(yīng)強(qiáng)度

磁通量：穿過某一面積磁感線的條數(shù)(用Φ表示)

大?。害?BS(S為垂直于磁場的面積)

標(biāo)量：沒有方向,它只是條數(shù),但有正負(fù)

單位：韋伯(Wb)磁通密度：B=Φ/S

--------磁感應(yīng)強(qiáng)度又叫磁通密度

--------垂直穿過1m2面積的磁感線條數(shù)．

1T=1Wb/m2.在勻強(qiáng)磁場中,當(dāng)B與S的夾角為α?xí)r,有Φ=BSsinα.2、磁通量穿過兩面積的磁通量相等嗎？

２Ｒ

R穿過兩面積的磁通量相等嗎？兩面積內(nèi)的磁通量相等嗎？BBSSα例:如圖所示,在水平虛線上方有磁感強(qiáng)度為2B,方向水平向右的勻強(qiáng)磁場,水平虛線下方有磁感強(qiáng)度為B,方向水平向左的勻強(qiáng)磁場.邊長為l的正方形線圈放置在兩個(gè)磁場中,線圈平面與水平面成α角,線圈處于兩磁場中的部分面積相等,則穿過線圈平面的磁通量大小為多少?例2、如圖所示,大圓導(dǎo)線環(huán)A中通有電流I,方向如圖.另在導(dǎo)線環(huán)所在的平面畫了一個(gè)圓B,它的一半面積在A環(huán)內(nèi),一半面積在A環(huán)外.則圓B內(nèi)的磁通量下列說法正確的是：（A）圓B內(nèi)的磁通量垂直紙面向外（B）圓B內(nèi)的磁通量垂直紙面向里（C）圓B內(nèi)的磁通量為零（D）條件不足,無法判斷BA答案：B安培力：磁場對(duì)電流的作用力----安培力(磁場力)

(1).當(dāng)電流與磁場垂直時(shí),安培力的大?。?/p>

F＝BIL第四部分：安培力××××××××××××××××××××××××××××××FI1、安培力的大小F=ILBSinα不受力受力最大受力abbcb圖中安培力如何計(jì)算？2、安培力方向的判斷：安培力的方向－－左手定則伸開左手,使大姆指跟其余四指

垂直,并且都跟手掌在一個(gè)平面

內(nèi),把手放入磁場中,讓磁感線

穿過手心,并使伸開的四指指向

電流的方向,那么大姆指所指的

方向就是通電導(dǎo)線所受的安培力

方向.

FBIIα3.通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)

情況的分析方法：

(1).電流元分析法

(2).特殊位置法

(3).等效法

(4).推論法

方法：

電流元分析法：【例】如圖11-2-7所示,把一重力不計(jì)的通電導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方,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；A特殊位置法：能力·思維·方法【解析】本題主要用電流元法和特殊位置法,即在N、S上方,均在電流上選取一段微小電流,分析其受力,以確定導(dǎo)線的轉(zhuǎn)動(dòng),再將電流轉(zhuǎn)到特殊位置時(shí)再確定其平動(dòng).【解題回顧】定性判斷通電導(dǎo)線或線圈在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)問題：主要方法：(1)電流元法；(2)特殊位置法；(3)等效法(有時(shí)將線圈等效成小磁針)；NNSS等效分析法L2L1電流之間的相互作用磁場：反相電流相互排斥同相電流相互吸引推論法通以如圖所示的電流彈簧會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？第五部分：

有關(guān)安培力的定性

分析和定量計(jì)算例1：如圖所示的條形磁鐵放置在水平桌面上,它的中央正方固定一條直導(dǎo)線,導(dǎo)線與磁鐵垂直,給導(dǎo)線通以垂直線面向外的電流,磁鐵仍然靜止的桌面上,則：（）A．磁鐵對(duì)桌面壓力減小,

它仍不受桌面摩擦力作用

B．磁鐵對(duì)桌面壓力增大,

它要受桌面摩擦力作用

C．磁鐵對(duì)桌面壓力增大,

它仍不受桌面摩擦力作用

D．磁鐵對(duì)桌面壓力減小,

它要受桌面摩擦力作用答案：A

例2：一圓形線圈,半徑為r,通以電流強(qiáng)度為I的電流,放在光滑水平面上,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向豎直向下,如圖所示（俯視圖）,則線圈截面上張力大小為：（）

A．2BIrB．0.5BIr

C．BIrD．不能求解C例3：磁場具有能量,磁場中單位體積所具有的能量叫做能量密度,其值為B2/2μ,式中B是磁感強(qiáng)度,μ是磁導(dǎo)率,在空氣中μ為一已知常數(shù).為了近似測得條形磁鐵磁極端面附近的磁感強(qiáng)度B,一學(xué)生用一根端面面積為A的條形磁鐵吸住一相同面積的鐵片P,再用力將鐵片與磁鐵拉開一段微小距離Δl,并測出拉力F,如圖所示.因?yàn)镕所作的功等于

間隙中磁場的能量,所以

由此可得磁感強(qiáng)度B與F、

A之間的關(guān)系為B＝

.例:畫出通電導(dǎo)體ab所受的磁場力的方向如圖所示,電源的電動(dòng)勢E=2V,r=0.5Ω豎直導(dǎo)軌電阻可忽略,金屬棒的質(zhì)量m=0.1kg,R=0.5Ω,它與導(dǎo)軌動(dòng)摩擦系數(shù)為0.4,有效長度為0.2,靠在導(dǎo)軌外面,為使金屬棒不動(dòng),我們施一與紙面夾角為300且與導(dǎo)軌垂直向里的磁場,求:此磁場是斜向上還是斜向下?Ｂ的范圍是多少?mgNf行嗎？mgNf行嗎？還有什么情況？mgNfmgNf例4：如圖所示,空間有勻強(qiáng)磁場,將一導(dǎo)線OA放在xoy平面上通以電流I,導(dǎo)線與ox軸夾角為45°,AO導(dǎo)線受到安培力的方向沿z軸的負(fù)方向.若將此導(dǎo)線改放在oz軸上并通以沿zo方向的電流,這時(shí)導(dǎo)線受安培力的方向沿x軸正方向,則磁場方向?yàn)椋海ǎ?/p>

A．沿x軸正方向

B．沿y軸正方向

C．沿z軸正方向

D．與AO不垂直BD

例5：如圖,相距20cm的兩根光滑平行銅導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面傾角為θ=370,上面放著質(zhì)量為80g的金屬桿ab,整個(gè)裝置放在B=0.2T的勻強(qiáng)磁場中.(1)若磁場方向豎直向下,要使金屬桿靜止在導(dǎo)軌上,必須通以多大的電流.(2)若磁場方向垂直斜面向下,要使金屬桿靜止在導(dǎo)軌上,必須通以多大的電流.能力·思維·方法【解析】此類問題的共性是先畫出側(cè)視圖,并進(jìn)行受力分析.如圖所示由平衡條件得(1)F=BIL=mgtanθI=mgtanθ/BL=15A(2)當(dāng)磁場垂直斜面向下時(shí)F=BIL=mgsinθI=mgsinθ/BL=12A

【解題回顧】要明確在該題中最后結(jié)果并不是很重要,相比而言,此題中的處理問題的方法卻是重點(diǎn),即要先以側(cè)視的方式畫出受力圖,切記.例6：如圖所示,有一金屬棒ab,質(zhì)量為m=5g,電阻R=1Ω,可以無摩擦地在兩條平行導(dǎo)軌上滑行.導(dǎo)軌間距離為d=10cm,電阻不計(jì).導(dǎo)軌平面與水平面的夾角θ=30°,整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T的勻強(qiáng)磁場中,

磁場方向豎直向上.電源的

電動(dòng)勢E=2V,內(nèi)電阻

r=0.1Ω,試求變阻器取值

是多少時(shí),可使金屬棒靜止

在導(dǎo)軌上.

例7:如圖所示,粗細(xì)均勻的金屬桿長為0.5m,質(zhì)量為10g,懸掛在兩根輕質(zhì)絕緣彈簧下端,并處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.49T.彈簧的勁度系數(shù)k=9.8N/m.試求彈簧不伸長時(shí),通入金屬桿中的電流大小和方向?要使金屬桿下降落1cm后能夠靜止下來,通入金屬桿中的電流大小和方

向?要使金屬桿上升1cm后靜

止,則通入的電流大小和方向

又如何?例8:在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.08T,方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,一根長l1=20cm,質(zhì)量m=24g的金屬橫桿水平地懸掛在兩根長均為24cm的輕細(xì)導(dǎo)線上,電路中通以圖示的電流,電流強(qiáng)度保持在2.5A,橫桿在懸線偏離豎直位置

θ=300處時(shí)由靜止開始擺

下,求橫桿通過最低點(diǎn)

的瞬時(shí)速度大小.延伸·拓展例9:如圖所示,兩根平行光滑軌道水平放置,相互間隔d=0.1m,質(zhì)量為m=3g的金屬棒置于軌道一端.勻強(qiáng)磁場B=0.1T,方向豎直向下,軌道平面距地面高度h=0.8m,當(dāng)接通開關(guān)S時(shí),金屬棒由于受磁場力作用而被水平拋出,落地點(diǎn)水平距離s=2m,求接通S瞬間,通過金屬棒的電量.Bhs【解析】此題導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的過程實(shí)際上分為兩個(gè),一是加速度過程,此過程中牽涉到安培力的問題；二是平拋運(yùn)動(dòng).而問題的關(guān)鍵在兩種運(yùn)動(dòng)連結(jié)點(diǎn)上的速度,此速度可以說是承上啟下.

先由平拋運(yùn)動(dòng)確定其平拋初速度：

h=gt２/2、s=vt解得：v=5m/s

而該速度亦為水平加速的末速此后的問題可用動(dòng)量定理來求解：即：BILt=mv且q=It=mv/BL=1.5C

【解題回顧】對(duì)于短時(shí)間內(nèi)的打擊或沖擊問題是動(dòng)量定理最應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮的,而在此題中似乎并無電量問題,但有電流,電流與電量的關(guān)系中恰好有時(shí)間關(guān)系,即要考慮力的時(shí)間作用效果,綜合上述內(nèi)容,故考慮用動(dòng)量定理.第六部分：安培力矩與電流表的工作原理磁力矩◎NSabI◎NSaIb·右視：前視：磁力矩◎NS·前視：I磁力矩◎NS·前視：aIb磁力矩◎NS·前視：I磁力矩◎NS·前視：I磁力矩·1.線圈在勻強(qiáng)磁場中任意位置,其合外力為零2.在線圈平行于磁場時(shí),其磁力矩最大；垂直于磁場時(shí)磁力矩最小并為零.一般位置磁力矩M=nBIScosθ3.磁力矩的大小只跟面積有關(guān),與線圈形狀無關(guān)4.磁力矩的大小與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置無關(guān)5.其中θ是線圈平面與磁場的夾角1、磁力矩2、電流表的工作原理·電流表的工作原理1.輻向磁場使得線圈在任意位置所受的磁力矩總是：

M=nBIS與轉(zhuǎn)動(dòng)的角度無關(guān),只跟電流強(qiáng)度成正比2.螺旋彈簧的扭轉(zhuǎn)力矩與轉(zhuǎn)動(dòng)角成正比3.電流表的指針的偏轉(zhuǎn)角度與電流強(qiáng)度成正比.因此電流表的刻度是均勻的.例1：一矩形線圈通電框abcd,可繞其中心軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng),它處在與OO′垂直的勻強(qiáng)磁場中,如圖所示,在磁場作用下開始轉(zhuǎn)動(dòng),后靜止在平衡位置,則平衡后：A.線框都不受磁場力的作用B.線框四邊受到指向線框外部

的磁場作用力,但合力為零C.線框四邊受到指向線框內(nèi)部

的磁場作用力,但合力為零D.線框的一對(duì)邊受到指向線框

外部的磁場作用力,另一對(duì)邊受到指向線框內(nèi)部磁場作用力,但合力為零答案：B例2.通電矩形導(dǎo)線框abcd與無限長通電直導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi),電流的方向如圖所示,ab邊與MN平行,關(guān)于MN的磁場對(duì)線框的作用,下列敘述正確的是A.線框有兩條邊所受的安培力

方向相同B.線框有兩條邊所受的安培

力大小相等C.線框所受安培力的合力朝左D.cd所受安培力對(duì)ab邊的力矩

不為零答案：C例3.如圖所示的天平可用來測定磁感應(yīng)強(qiáng)度,天平的右臂下面掛一個(gè)矩形線圈,寬為L,共N匝,線圈的下部懸掛在勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直紙面,當(dāng)線圈中通有電流I（方向如圖）時(shí),在天平兩邊加上質(zhì)量為m1、m2的砝碼,天平平衡,當(dāng)電流反向大小不變時(shí),右邊再加上質(zhì)量為m的砝碼后,天平重新平衡,由此可知：A.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里,

大小為(m1-m2)g/NILB.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里,

大小為mg/2NILC.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向外,

大小為（m1-m2）g/NILD.磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外,

大小為mg/2NIL答案：B例4：設(shè)電流計(jì)中的磁場為均勻幅向分布的磁場,下圖中abcd表示的是電流計(jì)中的通電線圈,ab=dc=1cm,ad=bc=0.9cm,共50匝,線圈兩邊所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T,已知線圈每偏轉(zhuǎn)1°,彈簧產(chǎn)生的阻礙線圈偏轉(zhuǎn)的力矩為2.5×10-8N·m(1)當(dāng)線圈中電流為0.6mA時(shí),

指針將轉(zhuǎn)過多少度？(2)如果指針的最大偏轉(zhuǎn)角為

90°,則這只電流計(jì)量程

是多少？(3)當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)角為40°時(shí),

通入線圈的電流多大？答案：(1)54°(2)1mA(3)0.44mA例5.矩形導(dǎo)線框接在電壓穩(wěn)定的電路中,且與磁感線平行地放在勻強(qiáng)磁場中,此時(shí)它受到的磁力矩為M,要使線框受到的磁力矩變?yōu)?/2.可以采用的措施是：

A.將匝數(shù)減少一半

B.將長寬均減少一半

C.將線框轉(zhuǎn)過30°角

D.將線框轉(zhuǎn)過60°角答案：BD例6.如圖所示,一位于xy平面內(nèi)的矩形通電線框只能繞ox軸轉(zhuǎn)動(dòng),線圈的4個(gè)邊分別與x、y軸平行,線圈中電流方向如圖,當(dāng)空間加上如下所述的哪種磁場線圈會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來：

A.方向沿x軸的恒定磁場

B.方向沿y軸的恒定磁場