新人教版11.1磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用課件（47張）

第1講磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用課

程

標(biāo)

準(zhǔn)1.能列舉磁現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用．了解我國(guó)古代在磁現(xiàn)象方面的研究成果及其對(duì)人類文明的影響．關(guān)注與磁相關(guān)的現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展．2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)．了解磁感應(yīng)強(qiáng)度，會(huì)用磁感線描述磁場(chǎng)．體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用．3．通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)安培力．能判斷安培力的方向，會(huì)計(jì)算安培力的大小．了解安培力在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用．素

養(yǎng)

目

標(biāo)物理觀念：理解磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線、安培力等概念，掌握安培定則應(yīng)用方法，建立磁場(chǎng)的物質(zhì)觀念．科學(xué)思維：通過(guò)電場(chǎng)與磁場(chǎng)的類比，培養(yǎng)科學(xué)思維方法，掌握安培力的應(yīng)用方法，運(yùn)用力學(xué)觀點(diǎn)、能量觀點(diǎn)分析帶電體在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，培養(yǎng)分析推理能力．必備知識(shí)·自主落實(shí)關(guān)鍵能力·精準(zhǔn)突破必備知識(shí)·自主落實(shí)

強(qiáng)弱N靜止2．勻強(qiáng)磁場(chǎng)理想化模型(1)定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等、方向________的磁場(chǎng)．(2)磁感線特點(diǎn)：疏密程度相同、方向相同的平行直線．相同二、磁感線、通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場(chǎng)的方向1．磁感線及其特點(diǎn)(1)磁感線：在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的___________的方向一致．(2)特點(diǎn)：①描述磁場(chǎng)的方向：磁感線上某點(diǎn)的________方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向．②描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱：磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)的______，在磁感線較密的地方磁場(chǎng)______；在磁感線較疏的地方磁場(chǎng)________．③是閉合曲線：在磁體外部，從________指向______；在磁體內(nèi)部，由______指向______．④不相交：同一磁場(chǎng)的磁感線永不________、不相切．⑤是假想線：磁感線是為了形象描述磁場(chǎng)而假想的曲線，客觀上并不存在．磁感應(yīng)強(qiáng)度切線強(qiáng)弱較強(qiáng)較弱N極S極S極N極相交2．電流的磁場(chǎng)

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(wú)磁極、非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)________與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似，管內(nèi)為_(kāi)_______磁場(chǎng)，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)_____安培定則立體圖

越弱勻強(qiáng)越弱三、安培力1．安培力的大小(1)磁場(chǎng)方向和電流方向垂直時(shí)：F＝________．(2)磁場(chǎng)方向和電流方向平行時(shí)：F＝0.2．安培力的方向左手定則判斷(1)伸出左手，使拇指與其余四個(gè)手指________，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)．(2)讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入，并使四指指向________的方向．(3)________所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向．

垂直于電流與磁場(chǎng)方向決定的平面IlB垂直電流拇指走進(jìn)科技全球性“超導(dǎo)熱”的興起，使超導(dǎo)電磁船的制造成為可能．如圖是電磁船的簡(jiǎn)化原理圖，MN和CD是與電源相連的兩個(gè)電極，MN與CD之間部分區(qū)域有垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁場(chǎng)由超導(dǎo)線圈產(chǎn)生，其獨(dú)立電路部分未畫(huà)出)，兩電極之間的海水會(huì)受到安培力的作用，船體就在海水的反作用力推動(dòng)下向前行駛．(1)要使船前進(jìn)，圖中MN導(dǎo)體棒應(yīng)接直流電源的正極．(

)(2)改變電極的正負(fù)或磁場(chǎng)方向，可控制船前進(jìn)或后退．(

)(3)增大電極間的電流，可增大船航行的速度．(

)(4)增大勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，可減小船體的推動(dòng)力．(

)×√√×關(guān)鍵能力·精準(zhǔn)突破考點(diǎn)一安培定則的應(yīng)用和磁場(chǎng)的疊加磁場(chǎng)疊加問(wèn)題的一般解題思路：(1)確定磁場(chǎng)場(chǎng)源，如通電導(dǎo)線．(2)定位空間中需求解磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的點(diǎn)，利用安培定則判定各個(gè)場(chǎng)源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度．如圖所示為M、N在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度．(3)應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成，如圖中的合磁感應(yīng)強(qiáng)度．針

對(duì)

訓(xùn)

練1.如圖所示，矩形abcd的邊長(zhǎng)bc是ab的2倍．兩細(xì)長(zhǎng)直導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流，垂直穿過(guò)矩形平面，與平面交于b、d兩點(diǎn)．圖中e、f分別為ad、bc的中點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是(

)A．a(chǎn)點(diǎn)與f點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同B．e點(diǎn)與f點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同C．a(chǎn)點(diǎn)與c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不同D．e點(diǎn)與c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同答案：B解析：通電直導(dǎo)線在其周圍某點(diǎn)處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與該點(diǎn)到直導(dǎo)線的距離成反比，由安培定則可知磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于該點(diǎn)到導(dǎo)線的垂直線段，根據(jù)矢量合成可知，a點(diǎn)與f點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不相同，故A錯(cuò)誤；根據(jù)對(duì)稱性可知，e點(diǎn)與f點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向均相同，故B正確；同理可知，a點(diǎn)與c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向均相同，故C錯(cuò)誤；e點(diǎn)與c點(diǎn)和a點(diǎn)與f點(diǎn)類似，磁感應(yīng)強(qiáng)度不相同，故D錯(cuò)誤．2．[2022·全國(guó)乙卷](多選)安裝適當(dāng)?shù)能浖?，利用智能手機(jī)中的磁傳感器可以測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B.如圖，在手機(jī)上建立直角坐標(biāo)系，手機(jī)顯示屏所在平面為xOy面．某同學(xué)在某地對(duì)地磁場(chǎng)進(jìn)行了四次測(cè)量，每次測(cè)量時(shí)y軸指向不同方向而z軸正向保持豎直向上．測(cè)量序號(hào)Bx/μTBy/μTBz/μT1021－4520－20－463210－454－210－45根據(jù)表中測(cè)量結(jié)果可推知(

)A．測(cè)量地點(diǎn)位于南半球B．當(dāng)?shù)氐牡卮艌?chǎng)大小約為50μTC．第2次測(cè)量時(shí)y軸正向指向南方D．第3次測(cè)量時(shí)y軸正向指向東方答案：BC解析：依題意，z軸正向保持豎直向上，測(cè)量結(jié)果表明z軸方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為負(fù)，即測(cè)量地點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量是向下的，說(shuō)明測(cè)量地點(diǎn)位于北半球，A錯(cuò)誤；每次測(cè)量得到的地磁場(chǎng)的兩個(gè)分量互相垂直，任選一組數(shù)據(jù)根據(jù)平行四邊形定則可以求出當(dāng)?shù)氐牡卮艌?chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小約為50μT，B正確；在北半球，地磁場(chǎng)的水平分量是由南向北的，第2次測(cè)量時(shí)得到的水平分量即By是負(fù)值，說(shuō)明y軸正向與地磁場(chǎng)的水平分量方向相反，即指向南方，C正確；第3次測(cè)量時(shí)By為零，說(shuō)明y軸沿東西方向，又因Bx為正，即x軸正向指北方，則y軸正向應(yīng)指向西方，D錯(cuò)誤．考點(diǎn)二安培力的大小和方向1．安培力一定垂直于B和I確定的平面．2．應(yīng)用公式F＝BIL計(jì)算彎曲導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受安培力的大小時(shí)，有效長(zhǎng)度L等于彎曲導(dǎo)線兩端點(diǎn)間的線段長(zhǎng)度(如圖所示)．針

對(duì)

訓(xùn)

練3.[2022·浙江卷1月]利用如圖所示裝置探究勻強(qiáng)磁場(chǎng)中影響通電導(dǎo)線受力的因素，導(dǎo)線垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向放置．先保持導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度L不變，改變電流I的大小，然后保持電流I不變，改變導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度L，得到導(dǎo)線受到的力F分別與I和L的關(guān)系圖像，則正確的是(

)答案：B解析：根據(jù)磁場(chǎng)方向與電流方向垂直時(shí)的安培力表達(dá)式F＝ILB可知，在只改變電流I時(shí)，其安培力F∝I，因此F-I圖線為過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)向上傾斜的直線，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；同理，在只改變導(dǎo)線通電部分長(zhǎng)度L時(shí)，其安培力F∝L，因此F-L圖線也為過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)向上傾斜的直線，故選項(xiàng)C、D均錯(cuò)誤．4．[2022·江蘇卷]如圖所示，兩根固定的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線a、b相互垂直，a平行于紙面，電流方向向右，b垂直于紙面電流方向向里，則導(dǎo)線a所受安培力方向(

)A．平行于紙面向上B．平行于紙面向下C．左半部分垂直紙面向外，右半部分垂直紙面向里D．左半部分垂直紙面向里，右半部分垂直紙面向外答案：C解析：根據(jù)安培定則，可判斷出導(dǎo)線a左側(cè)部分所在的空間磁場(chǎng)方向斜向右上，右側(cè)部分所在的空間磁場(chǎng)方向斜向下方，根據(jù)左手定則可判斷出左半部分所受安培力方向垂直紙面向外，右半部分所受安培力方向垂直紙面向里，選項(xiàng)C正確．

答案：C

6.(多選)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種天平，其裝置如圖所示．兩相同的同軸圓線圈M、N水平固定，圓線圈P與M、N共軸且平行等距．初始時(shí)，線圈M、N通以等大反向的電流后，在線圈P處產(chǎn)生沿半徑方向的磁場(chǎng)，線圈P內(nèi)無(wú)電流且天平平衡．設(shè)從上往下看順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎颍?dāng)左托盤放入重物后，要使線圈P仍在原位置且天平平衡，可能的辦法是(

)A．若P處磁場(chǎng)方向沿半徑向外，則在P中通入正向電流B．若P處磁場(chǎng)方向沿半徑向外，則在P中通入負(fù)向電流C．若P處磁場(chǎng)方向沿半徑向內(nèi)，則在P中通入正向電流D．若P處磁場(chǎng)方向沿半徑向內(nèi)，則在P中通入負(fù)向電流答案：BC解析：當(dāng)左托盤放入重物后，要使線圈P仍在原位置且天平平衡，則線圈P需要受到豎直向下的安培力，若P處磁場(chǎng)方向沿半徑向外，由左手定則可知，應(yīng)在P中通入負(fù)向電流，A錯(cuò)誤，B正確；若P處磁場(chǎng)方向沿半徑向內(nèi)，由左手定則可知，應(yīng)在P中通入正向電流，C正確，D錯(cuò)誤．

例1[2022·湖南卷]如圖(a)，直導(dǎo)線MN被兩等長(zhǎng)且平行的絕緣輕繩懸掛于水平軸OO′上，其所在區(qū)域存在方向垂直指向OO′的磁場(chǎng)，與OO′距離相等位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等且不隨時(shí)間變化，其截面圖如圖(b)所示．導(dǎo)線通以電流I，靜止后，懸線偏離豎直方向的夾角為θ.下列說(shuō)法正確的是(

)A.當(dāng)導(dǎo)線靜止在圖(a)右側(cè)位置時(shí)，導(dǎo)線中電流方向由N指向MB．電流I增大，靜止后，導(dǎo)線對(duì)懸線的拉力不變C．tanθ與電流I成正比D．sinθ與電流I成正比答案：D

規(guī)律方法解決安培力作用下平衡問(wèn)題的兩條主線(1)遵循平衡條件基本解題思路如下：(2)遵循電磁學(xué)規(guī)律，受力分析時(shí)，要注意準(zhǔn)確判斷安培力的方向．

答案：D

答案：A

考點(diǎn)四安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的判斷電流元法特殊位置法在特殊位置→安培力方向→運(yùn)動(dòng)方向等效法環(huán)形電流?小磁針條形磁鐵?通電螺線管?多個(gè)環(huán)形電流結(jié)論法同向電流互相吸引，異向電流互相排斥，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)例2一個(gè)可以自由運(yùn)動(dòng)的線圈L1和一個(gè)固定的線圈L2互相絕緣垂直放置，且兩個(gè)線圈的圓心重合，如圖所示．當(dāng)兩線圈中通以圖示方向的電流時(shí)，從左向右看，線圈L1將(

)A．不動(dòng)

B．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)

D．在紙面內(nèi)平動(dòng)答案：B解析：方法一(電流元法)把線圈L1沿水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸分成上下兩部分，每一部分又可以看成由無(wú)數(shù)段直線電流元組成，電流元處在I2產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，根據(jù)安培定則可知各電流元所在處的磁場(chǎng)方向豎直向上，由左手定則可得，上半部分電流元所受安培力均指向紙外，下半部分電流元所受安培力均指向紙內(nèi)，因此從左向右看，線圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)．方法二(等效法)把線圈L1等效為小磁針，該小磁針剛好處于環(huán)形電流I2的中心，小磁針的N極應(yīng)指向該點(diǎn)環(huán)形電流I2的磁場(chǎng)方向，由安培定則知I2產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在其中軸線處豎直向上，而L1等效成小磁針后，轉(zhuǎn)動(dòng)前，N極指向紙內(nèi)，因此小磁針的N極應(yīng)由指向紙內(nèi)轉(zhuǎn)為向上，所以從左向右看，線圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)．方法三(結(jié)論法)環(huán)形電流I1、I2之間不平行，則必有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到兩環(huán)形電流同向平行為止．據(jù)此可得，從左向右看，線圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)．針

對(duì)

訓(xùn)

練9.[2023·廣東深圳月考]如圖所示，一平行于光滑斜面的輕彈簧一端固定于斜面上，一端拉住條形磁鐵，條形磁鐵處于靜止?fàn)顟B(tài)，磁鐵中垂面上放置一通電導(dǎo)線，導(dǎo)線中電流方向垂直紙面向里且緩慢增大，下列說(shuō)法正確的是(

)A．彈簧彈力逐漸變小B．彈簧彈力先減小后增大C．磁鐵對(duì)斜面的壓力逐漸變小D．磁鐵對(duì)斜面的壓力逐漸變大答案：D解析：磁鐵外部的磁感線從N極出發(fā)回到S極，則此時(shí)在導(dǎo)線處磁感線平行于斜面向下，如圖所示，根據(jù)左手定則可以判斷導(dǎo)線受到的安培力方向垂直斜面向上，因電流增大，所以安培力增大，安培力與斜面垂直，根據(jù)牛頓第三定律與受力平衡可知磁鐵對(duì)斜面的壓力逐漸變大，彈簧彈力不變，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，D正確．10.(多選)如圖所示，輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)下懸掛的圓形線圈中通有順時(shí)針?lè)较螂娏鱅0，線圈的正下方固定有一根足夠長(zhǎng)的直導(dǎo)線a，線圈靜止時(shí)導(dǎo)線a垂直于線圈平面．現(xiàn)在導(dǎo)線a中通有垂直于紙面向外的較大電流，則下列判斷正確的是(

)A．線圈仍靜止不動(dòng)B．從上往下看，線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C．彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)減小D．彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)增大答案