《高考物理沖刺專題復習課件第三章 第4講 磁場及磁場對電流的作用》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理沖刺專題復習課件第三章 第4講 磁場及磁場對電流的作用（83頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

歡迎進入物理課堂 1 磁場 磁感應強度 磁感線 2 通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向 3 安培力 安培力的方向 4 勻強磁場中的安培力 5 洛倫茲力 洛倫茲力的方向 6 洛倫茲力的公式 7 帶電粒子在勻強磁場中的運動 8 質(zhì)譜儀和回旋加速器 本章的考查熱點有磁場的基本概念的理解 安培力 洛倫茲力 左手定則 帶電粒子在磁場和復合場中的運動等 基本概念的理解往往以選擇題的形式出現(xiàn) 帶電粒子在磁場和復合場中的運動 以及磁場知識與生活 科技相聯(lián)系的應用問題 常以計算題的形式出現(xiàn) 難度中等偏上 復習時應掌握有關(guān)磁場的基本概念和規(guī)律 能夠熟練應用安培力的公式解決通電導線的平衡問題 對粒子只在磁場力作用下的圓周運動問題 要熟練掌握圓心 半徑 圓心角的確定 對帶電粒子在復合場中的運動 要注意運動學與動力學相結(jié)合 分析粒子運動規(guī)律特點 一 磁場 磁感應強度 磁通量1 磁場 1 基本特性 磁場對處于其中的磁體 電流和運動電荷有的作用 2 方向 小磁針的所受磁場力的方向或小磁針靜止時北極的指向 磁場力 北極 N 2 磁感應強度 1 定義式 B 公式適用條件 通電導線垂直于磁場 2 方向 同磁場方向 3 磁通量 1 公式 其中S為與B垂直的面積 2 單位 1Wb BS 1T m2 特別提醒 磁通量是標量 但有正負之分 其正負僅表示磁感線是從正面穿過還是從反面穿過 二 幾種常見磁場的磁感線分布1 條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場 如圖8 1 1 2 幾種電流周圍的磁場分布 越弱 勻強 由S極指向N極 非勻強 條形 越弱 特別提醒 同一個圖中可以根據(jù)磁感線的疏密判定磁場的強弱 沒有畫出磁感線的地方并不表示該處沒有磁場存在 3 勻強磁場 在磁場的某些區(qū)域內(nèi) 磁感線為的平行線 如圖8 1 2所示 等間距 4 地磁場 1 地磁場的N極在地理附近 地磁場的S極在地理附近 磁感線分布如圖8 1 3所示 2 地磁場B的水平分量 Bx 總是從地理南極指向北極 而豎直分量 By 在南半球垂直地面向上 在北半球垂直地面向下 赤道處的地磁場沿水平方向 指向北 南極 北極 三 安培分子電流假說1 內(nèi)容 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 分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的 它的兩側(cè)相當于兩個 2 該假說能夠解釋磁化 去磁等現(xiàn)象 3 分子電流的實質(zhì)是原子內(nèi)部帶電粒子在不停地運動 磁體 磁極 四 安培力的大小和方向1 安培力的大小 如圖8 1 4 1 F 2 磁場和電流垂直時 F 3 磁場和電流平行時 F BILsin BIL 0 特別提醒 L是有效長度 彎曲導線的有效長度L等于兩端點所連直線的長度 如圖8 1 5所示 相應的電流方向沿L由始端流向末端 因為任意形狀的閉合線圈 其有效長度為零 所以閉合線圈通電后在勻強磁場中 受到的安培力的矢量和為零 2 安培力的方向 1 用左手定則判定 2 安培力的方向特點 F B F I 即F垂直于決定的平面 B和I 特別提醒 安培力的方向垂直于磁感應強度B和電流I所決定的平面 但磁感應強度B與電流I不一定垂直 B與I垂直時產(chǎn)生的安培力最大 1 關(guān)于磁場和磁感線 下列說法中正確的是 A 磁感線總是從磁體N極出發(fā)到磁體S極終止B 磁感線的疏密程度描述了磁場的強弱C 磁場中某點磁場方向與可以自由轉(zhuǎn)動的小磁針在該點時N極所指的方向相同D 磁場中某處磁感應強度方向與通電導線在該處所受的安培力方向相同 解析 在磁體內(nèi)部磁感線是從磁體S極出發(fā)到N極 在磁體外部磁感線是從磁體N極到S極 磁感線是閉合的曲線 故A錯誤 安培力的方向與磁感應強度方向和電流方向均垂直 所以D錯誤 磁場方向的確定是以自由轉(zhuǎn)動的小磁針在該點靜止時N極的指向來確定的 磁場的大小是由磁感線的疏密程度來確定的 所以B正確 C錯誤 答案 B 2 關(guān)于磁通量 下列說法正確的是 A 磁通量不僅有大小而且有方向 是矢量B 在勻強磁場中 a線圈面積比b線圈面積大 則穿過a線圈的磁通量一定比穿過b線圈的大C 磁通量大磁感應強度不一定大D 把某線圈放在磁場中的M N兩點 若放在M處的磁通量比放在N處的大 則M處的磁感應強度一定比N處的大 解析 磁通量只有大小 沒有方向 是標量 故A錯 由 BScos 知 的大小與B S 三個量有關(guān) 故B D錯 C正確 答案 C 3 如圖8 1 6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 A 增大B 減小C 不變D 無法確定如何變化 解析 穿過彈簧所圍面積的磁通量應為合磁通量 磁鐵內(nèi)部由S極指向N極的磁通量不變 而其外部由N極指向S極的磁通量隨面積的增大而增大 故合磁通量減小 選B 答案 B 4 如圖8 1 7所示 彈簧測力計下掛一條形磁鐵 條形磁鐵的N極的一部分位于未通電的螺線管內(nèi) 下列說法中正確的是 A 若將a接電源正極 b接電源負極 彈簧測力計示數(shù)將不變B 若將a接電源正極 b接電源負極 彈簧測力計示數(shù)將增大C 若將a接電源負極 b接電源正極 彈簧測力計示數(shù)將增大D 若將a接電源負極 b接電源正極 彈簧測力計示數(shù)將減小 解析 若a接電源正極 可確定螺線管中電流方向 再根據(jù)安培定則 螺線管上端為N極 由同名磁極相互排斥 A B錯誤 同理C正確 D錯誤 答案 C 5 如圖8 1 8所示 均勻繞制的螺線管水平放置 在其正中心的上方附近用絕緣線水平吊起通電直導線A A與螺線管垂直 表示導線中電流的方向垂直于紙面向里 電鍵S閉合后 A受到通電螺線管磁場的作用力的方向是 A 水平向左B 水平向右C 豎直向下D 豎直向上 解析 電鍵閉合后根據(jù)安培定則可判定導線所在位置處磁感線的方向為水平向右 再由左手定則判定導線受到安培力的方向為豎直向下 C項正確 答案 C 6 如圖8 1 9所示 在傾角為 的光滑斜面上 垂直紙面放置一根長為L 質(zhì)量為m的直導體棒 在導體棒中的電流I垂直紙面向里時 欲使導體棒靜止在斜面上 下列外加勻強磁場的磁感應強度B的大小和方向正確的是 答案 A 典例啟迪 例1 2011 銅陵模擬 如圖8 1 10所示 邊長為100cm的正方形閉合線圈置于勻強磁場中 線圈ab cd兩邊中點連線OO 的左右兩側(cè)分別存在方向相同 磁感應強度大小各為B1 0 6T B2 0 40T的勻強磁場 若從上往下看 線圈逆時針方向轉(zhuǎn)過37 時 穿過線圈的磁通量改變了多少 線圈從初始位置轉(zhuǎn)過180 時 穿過線圈平面的磁通量改變了多少 思路點撥 根據(jù)磁通量的定義 分別求出轉(zhuǎn)動前后通過線圈abcd的磁通量 再求出磁通量的改變量 答案 0 1Wb 1 0Wb 歸納領(lǐng)悟 1 B S的含義 BS只適用于磁感應強度B與面積S垂直的情況 當S與垂直于B的平面間的夾角為 時 則有 BScos 可理解為 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8 1 11甲所示 2 面積S的含義S不一定是某個線圈的真正面積 而是線圈在磁場范圍內(nèi)的面積 如圖8 1 11乙所示 S應為線圈面積的一半 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) 因為不論線圈匝數(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平面內(nèi)有不同方向和強弱的磁場共同存在 當計算穿過這個面的磁通量時 先規(guī)定某個方向的磁通量為正 反方向的磁通量為負 平面內(nèi)各個方向的磁通量的代數(shù)和等于這個平面內(nèi)的合磁通量 題組突破 1 如圖8 1 12所示 半徑為R的圓形線圈共有n匝 其中心位置處半徑為r的虛線范圍內(nèi)有勻強磁場 磁場方向垂直線圈平面 若磁感應強度為B 則穿過線圈的磁通量為 A BR2B Br2C n BR2D n Br2 答案 B 解析 磁通量與線圈匝數(shù)無關(guān) 且磁感線穿過的面積為 r2 而并非 R2 故B項對 2 如圖8 1 13所示 一矩形線圈與通有相同大小的電流的兩平行直導線位于同一平面內(nèi) 而且處在兩導線的中央 則 A 兩電流同向時 穿過線圈的磁通量為零B 兩電流反向時 穿過線圈的磁通量為零C 兩電流同向或反向 穿過線圈的磁通量都相等D 因兩電流產(chǎn)生的磁場是不均勻的 因此不能判定穿過線圈的磁通量是否為零 解析 根據(jù)安培定則和通電直導線周圍的磁場分布情況 可知當兩電流同向時 正向和反向穿過線圈平面的磁感線條數(shù)相同 其磁通量為零 故選項A正確 B C D錯誤 答案 A 3 如圖8 1 14所示 有一四面體OABC處在Ox方向的勻強磁場中 下列關(guān)于穿過各個面的磁通量的說法錯誤的是 A 穿過AOB面的磁通量為零B 穿過ABC面和BOC面的磁通量相等C 穿過AOC面的磁通量為零D 穿過ABC面的磁通量大于穿過BOC面的磁通量 解析 利用 BS或 BS 求得穿過AOB面和AOC面的磁通量為零 BOC面和ABC面的磁通量相等 故選D 答案 D 例2 如圖8 1 15所示 蹄形磁體用懸線懸于O點 在磁鐵的正下方有一水平放置的長直導線 當導線中通以由左向右的電流時 蹄形磁鐵的運動情況將是 A 靜止不動B 向紙外平動C N極向紙外 S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動D N極向紙內(nèi) S極向紙外轉(zhuǎn)動 解析 首先畫出導線所在位置的磁感線分布情況如圖所示 導線左邊與右邊的磁場方向不同 故把導線分為左右兩部分 由左手定則可知左邊的導線受到向內(nèi)的作用力 右邊的導線受到向外的作用力 所以導線左邊向內(nèi)轉(zhuǎn)動 右邊向外轉(zhuǎn)動 現(xiàn)在導線固定 蹄形磁鐵可以自由轉(zhuǎn)動 磁鐵的轉(zhuǎn)動方向與導線的轉(zhuǎn)動方向相反 所以蹄形磁鐵的N極向外轉(zhuǎn)動 S極向內(nèi)轉(zhuǎn)動 本題選C 答案 C 歸納領(lǐng)悟 1 基本思路判定通電導體在安培力作用下的運動或運動趨勢 首先必須弄清楚導體所在位置的磁場磁感線分布情況 然后利用左手定則準確判定導體的受力情況 進而確定導體的運動方向或運動趨勢的方向 2 常用方法 題組突破 4 矩形導線框abcd與無限長直導線MN放在水平面上 ab邊與MN平行 直導線的電流方向如圖8 1 16所示 它將在其右側(cè)產(chǎn)生一個磁場 當線框通順時針方向的電流時 下列敘述正確的是 ab cd邊所受直導線電流的磁場的安培力方向相同 ab cd邊所受直導線電流的磁場的安培力方向相反 線框所受直導線電流的磁場的安培力的合力朝右 線框所受直導線電流的磁場的安培力的合力朝左A B C D 解析 由安培定則可判斷 線框所在處磁場方向垂直于紙面向里 由左手定則可判斷ab受安培力水平向左 cd所受安培力水平向右 但因ab所在處磁感應強度大 故Fab Fcd 線框所受安培力的合力朝左 答案 D 5 2010 上海高考 如圖8 1 17 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線 并與磁鐵垂直 當直導線中通入圖中所示方向的電流時 可以判斷出 A 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 解析 如圖所示 畫出直導線附近的條形磁鐵的磁感線 由左手定則 直導線受向下的安培力 由力的作用是相互的 條形磁鐵受向上的作用力 故A正確 答案 A 典例啟迪 例3 如圖8 1 18所示 兩平行金屬導軌間的距離L 0 40m 金屬導軌所在的平面與水平面夾角 37 在導軌所在平面內(nèi) 分布著磁感應強度B 0 50T 方向垂直于導軌所在平面的勻強磁場 金屬導軌的一端接有電動勢E 4 5V 內(nèi)阻r 0 50 的直流電源 現(xiàn)把一個質(zhì)量m 0 040kg的導體棒ab放在金屬導軌上 導體棒恰好靜止 導體棒與金屬 導軌垂直且接觸良好 導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻R0 2 5 金屬導軌電阻不計 g取10m s2 已知sin37 0 60 cos37 0 80 求 1 通過導體棒的電流 2 導體棒受到的安培力大小 3 導體棒受到的摩擦力 思路點撥 解答本題時應注意以下三個方面 1 導體棒中的電流可由閉合電路歐姆定律求解 2 判斷安培力的方向 畫好導體棒受力圖 3 摩擦力應由物體的平衡條件列式計算 答案 1 1 5A 2 0 30N 3 0 06N 歸納領(lǐng)悟 1 對導體棒進行受力分析時 注意將三維立體圖轉(zhuǎn)變?yōu)槎S平面圖畫受力圖 2 通電導體棒在磁場中的平衡及加速運動問題的處理方法與純力學問題一樣 無非是有安培力參與作用 題組突破 6 質(zhì)量為m的通電細桿置于傾角為 的導軌上 導軌的寬度為d 桿與導軌間的動摩擦因數(shù)為 有垂直于紙面向里的電流通過桿 桿恰好靜止于導軌上 在如圖8 1 19所示的A B C D四個圖中 桿與導軌間的摩擦力一定不為零的是 圖8 1 19 解析 中通電細桿所受安培力水平向右 中安培力豎直向上 這兩種情況 即使沒有摩擦力 通電細桿也可以靜止在導軌上 中安培力豎直向下 中安培力水平向左 這兩種情況 如果沒有摩擦力 通電細桿均不能靜止 故 均對 答案 D B C D 7 質(zhì)量為m 長度為L的導軌棒MN靜止于水平導軌上 通過MN的電流為I 勻強磁場的磁感應強度為B 方向與導軌平面成 角斜向下 如圖8 1 20所示 求棒MN受到的支持力和摩擦力 圖8 1 20 答案 FN Fcos mgFf BILsin 解析 注意棒與磁場方向是垂直的關(guān)系 安培力方向既垂直于棒又垂直于磁場 棒MN受力分析如圖所示 由平衡條件水平方向Ff Fsin 豎直方向 FN Fcos mg且F BIL 從而得 Ff BILsin FN Fcos mg 10分 如圖8 1 21所示 質(zhì)量為m 50g 長l 10cm的銅棒 用長度也為l的兩根輕軟導線水平懸吊在豎直向上的勻強磁場中 磁感應強度B 1 3T 未通電時 輕線在豎直方向 通入恒定電流后 棒向外偏轉(zhuǎn)的最大角度 37 求此棒中恒定電流的大小 自主嘗試 試一試 能否做到正確解答 答案 5A 點擊下圖進入 創(chuàng)新演練 大沖關(guān) 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全