【人教版】2014屆高考物理總復習 第8章 第1講 磁場及其描述 磁場對電流的作用課件(共57張PPT)

1、第八章第八章 磁磁 場場第一講磁場及其描述磁場對電流的作用第一講磁場及其描述磁場對電流的作用考綱展示考綱展示1.磁場、磁感應強度、磁感線磁場、磁感應強度、磁感線()2.磁通量磁通量()3.通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向()4.安培力、安培力的方向安培力、安培力的方向()5.勻強磁場中的安培力勻強磁場中的安培力()復習目標復習目標1.了解各種常見磁場的磁感線分布情況，理解磁了解各種常見磁場的磁感線分布情況，理解磁感應強度、磁感線、地磁場等概念感應強度、磁感線、地磁場等概念2.掌握安培定則、左手定則，能確定安培力的大掌握安培定則、左手定則，能確定安培力的大小和

2、方向小和方向3.會分析通電導線在安培力作用下的運動會分析通電導線在安培力作用下的運動4.掌握含有安培力作用的力學問題的解題方法掌握含有安培力作用的力學問題的解題方法.知識點一磁場磁感應強度知識點一磁場磁感應強度1磁場磁場(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 的作用的作用(2)方向：小磁針的方向：小磁針的 極所受磁場力的方向極所受磁場力的方向磁場力磁場力N強弱強弱 方向方向 靜止靜止 垂直垂直 BS 1 Tm2 1對磁感應強度的理解對磁感應強度的理解(1)磁感應強度磁感應強度B與電場強度與電場強度E的比較的比較(2)磁感應強度的疊

3、加磁感應強度的疊加兩個電流附近的磁場的磁感應強度是兩個電流分別單獨存兩個電流附近的磁場的磁感應強度是兩個電流分別單獨存在時產(chǎn)生的磁場的磁感應強度疊加而成的若兩個電流在某處在時產(chǎn)生的磁場的磁感應強度疊加而成的若兩個電流在某處產(chǎn)生的磁場的磁感應強度產(chǎn)生的磁場的磁感應強度B1、B2不在同一直線上時，則應用平不在同一直線上時，則應用平行四邊形定則進行矢量合成可求得該點的磁感應強度行四邊形定則進行矢量合成可求得該點的磁感應強度B.電荷在電場中一定受靜電力作用而且靜電力方向與電場強電荷在電場中一定受靜電力作用而且靜電力方向與電場強度方向在同一直線上；而電流在磁場中不一定受安培力，若受度方向在同一直線上；而

4、電流在磁場中不一定受安培力，若受安培力，則其方向與磁感應強度方向不能平行安培力，則其方向與磁感應強度方向不能平行2對磁通量的理解對磁通量的理解(1)對對BS的理解：的理解：BS只適用于磁感應強度只適用于磁感應強度B與面積與面積S垂直的情況，當垂直的情況，當S與垂直于與垂直于B的平面間的夾角為的平面間的夾角為時，則有時，則有BScos ，如圖甲，如圖甲 (2)面積面積S的含義：的含義：S不一定是某個線圈的真正面積，而是線不一定是某個線圈的真正面積，而是線圈在磁場范圍內(nèi)的面積如圖乙所示，圈在磁場范圍內(nèi)的面積如圖乙所示，S應為線圈面積的一半應為線圈面積的一半(3)多匝線圈的磁通量：磁通量的大小與線圈

5、匝數(shù)無關，因多匝線圈的磁通量：磁通量的大小與線圈匝數(shù)無關，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條數(shù)可表示磁通量的大小(4)合磁通量求法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)的合磁通量平面內(nèi)的合磁通量1關于磁感

6、應強度關于磁感應強度B，下列說法中正確的是，下列說法中正確的是()A磁場中某點磁場中某點B的大小，跟放在該點的試探電流元的情況的大小，跟放在該點的試探電流元的情況有關有關B磁場中某點磁場中某點B的方向，跟放在該點的試探電流元所受磁的方向，跟放在該點的試探電流元所受磁場力方向一致場力方向一致C在磁場中某點的試探電流元不受磁場力作用時，該點的在磁場中某點的試探電流元不受磁場力作用時，該點的B值大小為零值大小為零D在磁場中磁感線越密集的地方，磁感應強度越大在磁場中磁感線越密集的地方，磁感應強度越大2.矩形線圈矩形線圈abcd有有n匝，面積大小為匝，面積大小為S，放在水平面內(nèi)，加一，放在水平面內(nèi)，加一

7、個豎直向下的范圍較大的勻強磁場，如圖所示，磁感應強度為個豎直向下的范圍較大的勻強磁場，如圖所示，磁感應強度為B.(1)若線圈從圖示位置繞若線圈從圖示位置繞ab邊轉(zhuǎn)過邊轉(zhuǎn)過60，則穿過線圈的磁通，則穿過線圈的磁通量是多少？量是多少？(2)若線圈繞若線圈繞ab邊轉(zhuǎn)過邊轉(zhuǎn)過180，則穿過線圈的磁通量是多少？，則穿過線圈的磁通量是多少？ 知識點二磁感線及幾種常見的磁場知識點二磁感線及幾種常見的磁場1磁感線磁感線在磁場中畫一些曲線，使曲線上每一點的在磁場中畫一些曲線，使曲線上每一點的 方向都跟這方向都跟這點的磁感應強度的方向一致，這樣的曲線就是磁感線點的磁感應強度的方向一致，這樣的曲線就是磁感線2磁感線

8、的特點磁感線的特點(1)磁感線是為了形象地研究磁場而人為磁感線是為了形象地研究磁場而人為 的曲線，并不的曲線，并不是客觀存在于磁場中的真實曲線是客觀存在于磁場中的真實曲線切線切線假設假設不是客觀存在于磁場中的真實曲線不是客觀存在于磁場中的真實曲線(2)磁感線密的地方磁場磁感線密的地方磁場 ，磁感線疏的地方磁場，磁感線疏的地方磁場 (3)磁場對小磁針磁場對小磁針 極作用力的方向叫做磁場方向，由于磁極作用力的方向叫做磁場方向，由于磁感線上任何一點的受力方向都跟該點的切線方向一致，所以磁感線上任何一點的受力方向都跟該點的切線方向一致，所以磁場方向、磁感線方向和小磁針靜止時場方向、磁感線方向和小磁針靜

9、止時 極所指的方向，三者是極所指的方向，三者是一致的一致的(4)磁感線不能磁感線不能 ，也不能，也不能 (5)磁場中任何一條磁感線都是磁場中任何一條磁感線都是 曲線曲線強強弱弱NN相交相交相切相切閉合閉合3幾種常見磁場的磁感線分布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條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(如圖所示如圖所示) (2)幾種電流周圍的磁場分布幾種電流周圍的磁場分布(3)勻強磁場：在磁場的某些區(qū)域內(nèi)，磁感線為等間距的平勻強磁場：在磁場的某些區(qū)域內(nèi)，磁感線為等間距的平行線，如圖所示行線，如圖所示 (4)地磁場地磁場地磁場的地磁場的N極在地理南極附近，地磁場的極在地理南極附近，地磁場的

10、S極在地理北極極在地理北極附近，磁感線分布如圖所示附近，磁感線分布如圖所示地磁場地磁場B的水平分量的水平分量(Bx)總是從地理南極指向北極，而豎總是從地理南極指向北極，而豎直分量直分量(By)則南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直則南北相反，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，指向北地面向下赤道處的地磁場沿水平方向，指向北3.如圖所示，一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛如圖所示，一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛過小磁針上方時，小磁針的過小磁針上方時，小磁針的S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)這一束帶極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)這一束帶電粒子可能是電粒子可能是()A向右飛行的正離子束向右飛行的

11、正離子束B向左飛行的正離子束向左飛行的正離子束C向右飛行的負離子束向右飛行的負離子束D向左飛行的負離子束向左飛行的負離子束 解析：解析：由安培定則可知，在圖中小磁針處由安培定則可知，在圖中小磁針處S極向內(nèi)，則極向內(nèi)，則N極極向外，所以帶電粒子束相當于向左的電流，所以向外，所以帶電粒子束相當于向左的電流，所以B、C選項正選項正確確答案：答案：BC知識點三安培力的大小和方向知識點三安培力的大小和方向1大小大小(1)FILBsin (其中其中為為B與與I之間的夾角之間的夾角)(2)磁感應強度磁感應強度B的方向與電流的方向與電流I的方向垂直時的方向垂直時F .(3)磁感應強度磁感應強度B的方向與電流的

12、方向與電流I的方向平行時的方向平行時F0.ILB2方向方向(1)用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向使四指指向 的方向，這時的方向，這時 所指的方向就是通電導線在所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向磁場中所受安培力的方向(2)安培力的方向特點：安培力的方向特點：FB，F(xiàn)I，即，即F垂直于垂直于B和和I決定決定的平面的平面(注意：注意：B和和I可以有任意夾角可以有任意夾角)電流電流拇指拇指1安培力的大小安培力的

13、大小計算安培力常用公式計算安培力常用公式FBIL，要求兩兩垂直，應用時要滿，要求兩兩垂直，應用時要滿足：足：(1)B與與L垂直；垂直；(2)L是有效長度，即垂直磁感應強度方向的長度；是有效長度，即垂直磁感應強度方向的長度；如彎曲導線的有效長度如彎曲導線的有效長度L等于兩端點所等于兩端點所連直線的長度連直線的長度(如圖所示如圖所示)，相應的電流方向，相應的電流方向沿沿L由始端流向末端因為任意形狀的閉合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后在勻強磁場中，受到的安培力的矢量和為零零2通電導體

14、在安培力作用下運動的判斷通電導體在安培力作用下運動的判斷判定通電導體在安培力作用下的運動或運動趨勢，首先必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分布情況，然后利用左手定則判須弄清楚導體所在位置的磁場分布情況，然后利用左手定則判定導體的受力方向，進而確定導體的運動方向或運動趨勢的方定導體的受力方向，進而確定導體的運動方向或運動趨勢的方向現(xiàn)對幾種常用的方法列表比較如下：向現(xiàn)對幾種常用的方法列表比較如下：電流元法電流元法把整段彎曲導線分為多段直線電流元，先用左手定則判斷每把整段彎曲導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，然后判斷整段導線所受

15、合力的方向，段電流元受力的方向，然后判斷整段導線所受合力的方向，從而確定導線運動方向從而確定導線運動方向特殊位置法特殊位置法通電導線轉(zhuǎn)動到某個便于分析的特殊位置時，判斷其所受安通電導線轉(zhuǎn)動到某個便于分析的特殊位置時，判斷其所受安培力的方向，從而確定其運動方向培力的方向，從而確定其運動方向等效法轉(zhuǎn)換等效法轉(zhuǎn)換環(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環(huán)形電流，反過來等效也成立然后根據(jù)同極相斥、或多個環(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異極相吸判斷相互作用情況研究對象法研究對象法定性分析磁體在電流磁

16、場作用下如何運動或運動趨勢的問題定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動或運動趨勢的問題時，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓時，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動方向所受合力及運動方向(1)安培力的方向與磁感應強度的方向垂直，而不是相同或安培力的方向與磁感應強度的方向垂直，而不是相同或相反，這跟電場力與電場強度方向之間的關系是不同的相反，這跟電場力與電場強度方向之間的關系是不同的(2)某些導體在安培力作用下可能會出現(xiàn)平動與轉(zhuǎn)動同時發(fā)某些導體在安培力作用

17、下可能會出現(xiàn)平動與轉(zhuǎn)動同時發(fā)生的情況生的情況4請畫出在如圖所示的甲、乙、丙三種情況下，導線請畫出在如圖所示的甲、乙、丙三種情況下，導線ab受受到的安培力的方向到的安培力的方向 答案：答案：畫出甲、乙、丙三種情況的側面圖，利用左手定則畫出甲、乙、丙三種情況的側面圖，利用左手定則判定出在甲、乙、丙三種情況下，導線所受安培力的方向如圖判定出在甲、乙、丙三種情況下，導線所受安培力的方向如圖所示所示 5.將一個質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細線吊起將一個質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細線吊起來，在其附近放一塊條形磁鐵，磁鐵的軸線與來，在其附近放一塊條形磁鐵，磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個平面內(nèi)，且通過圓環(huán)中心，如圖圓環(huán)在同一個平

18、面內(nèi)，且通過圓環(huán)中心，如圖所示，當圓環(huán)中通以順時針方向的電流時，從所示，當圓環(huán)中通以順時針方向的電流時，從上往下看上往下看()A圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵B圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，遠離磁鐵圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，遠離磁鐵C圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵D圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，遠離磁鐵圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，遠離磁鐵解析：解析：該通電圓環(huán)相當于一個垂直于紙面的小磁針，該通電圓環(huán)相當于一個垂直于紙面的小磁針，N極在極在內(nèi)，內(nèi)，S極在外，根據(jù)同極相互排斥，異極相互吸引，可得極在外，根據(jù)同極相互排斥，異極相互吸引，可得C項正項正確確答案：答案：C (2012大綱全國高考大綱全國高考)如圖，兩

19、根互相平行的長直導線如圖，兩根互相平行的長直導線過紙面上的過紙面上的M、N兩點，且與紙面垂直，導線中通有大小相等、兩點，且與紙面垂直，導線中通有大小相等、方向相反的電流方向相反的電流a、O、b在在M、N的連線上，的連線上，O為為MN的中點，的中點，c、d位于位于MN的中垂線上，且的中垂線上，且a、b、c、d到到O點的距離均相點的距離均相等關于以上幾點處的磁場，下列說法正確的是等關于以上幾點處的磁場，下列說法正確的是AO點處的磁感應強度為零點處的磁感應強度為零Ba、b兩點處的磁感應強度大小相等，方向相反兩點處的磁感應強度大小相等，方向相反Cc、d兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同兩點處的磁感應

20、強度大小相等，方向相同Da、c兩點處磁感應強度的方向不同兩點處磁感應強度的方向不同 解析：解析：由安培定則和磁場疊加原理可判斷出由安培定則和磁場疊加原理可判斷出O點處的磁感應點處的磁感應強度方向向下，一定不為零，選項強度方向向下，一定不為零，選項A錯誤；錯誤；a、b兩點處的磁感應兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同，選項強度大小相等，方向相同，選項B錯誤；錯誤；c、d兩點處的磁感應強兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同，選項度大小相等，方向相同，選項C正確；正確；a、c兩點處磁感應強度的兩點處磁感應強度的方向相同，選項方向相同，選項D錯誤錯誤答案：答案：C 磁場的疊加和安培定則的應用的注意事項

21、磁場的疊加和安培定則的應用的注意事項1根據(jù)安培定則確定通電導線周圍磁感線的方向根據(jù)安培定則確定通電導線周圍磁感線的方向2磁場中每一點磁感應強度的方向為該點磁感線的切線方磁場中每一點磁感應強度的方向為該點磁感線的切線方向向3磁感應強度是矢量，多個通電導體產(chǎn)生的磁場疊加時，磁感應強度是矢量，多個通電導體產(chǎn)生的磁場疊加時，合磁場的磁感應強度等于各場源單獨存在時在該點磁感應強度合磁場的磁感應強度等于各場源單獨存在時在該點磁感應強度的矢量和的矢量和【變式訓練】【變式訓練】1.(2011大綱全國高考大綱全國高考)如圖，兩根相互平行的如圖，兩根相互平行的長直導線分別通有方向相反的電流長直導線分別通有方向相反

22、的電流I1和和I2且且I1I2；a、b、c、d為為導線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點，且導線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點，且a、b、c與兩導線共面；與兩導線共面；b點在兩導線之間，點在兩導線之間，b、d的連線與導線所在平面垂直磁感應強的連線與導線所在平面垂直磁感應強度可能為零的點是度可能為零的點是()Aa點點 Bb點點Cc點點Dd點點解析：解析：根據(jù)安培定則可知根據(jù)安培定則可知I1和和I2電流分別在電流分別在a處產(chǎn)生的磁場處產(chǎn)生的磁場方向為垂直方向為垂直ac連線向上和向下，由于連線向上和向下，由于I1I2，且，且I1電流與電流與a點的距點的距離比離比I2電流與電流與a點距離要小，故點距離要小，故Ba

23、1Ba2，則，則a處磁感應強度不可處磁感應強度不可能為零，能為零，A錯；兩電流在錯；兩電流在b處產(chǎn)生的磁場方向均垂直處產(chǎn)生的磁場方向均垂直ac連線向連線向下，故下，故B錯；錯；I1和和I2電流分別在電流分別在c處產(chǎn)生的磁場方向為垂直處產(chǎn)生的磁場方向為垂直ac連線連線向下和向上，且向下和向上，且I1電流與電流與c點的距離比點的距離比I2電流與電流與c點距離要大，故點距離要大，故Bc1與與Bc2有可能等大反向，有可能等大反向，C對；兩電流在對；兩電流在d處產(chǎn)生的磁場方向一處產(chǎn)生的磁場方向一定成某一夾角，且夾角一定不為定成某一夾角，且夾角一定不為180，D錯錯答案：答案：C 如圖所示，條形磁鐵放在光

24、滑斜面上，用平行于斜面的如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡，輕彈簧拉住而平衡，A為水平放置的直導線的截面，導線中無電為水平放置的直導線的截面，導線中無電流時磁鐵對斜面的壓力為流時磁鐵對斜面的壓力為FN1；當導線中有垂直紙面向外的電流；當導線中有垂直紙面向外的電流時，磁鐵對斜面的壓力為時，磁鐵對斜面的壓力為FN2，則下列關于壓力和彈簧的伸長量，則下列關于壓力和彈簧的伸長量的說法中正確的是的說法中正確的是 AFN1FN2，彈簧的伸長量增大，彈簧的伸長量增大DFN1FN2，彈簧的伸長量減小，彈簧的伸長量減小解析：解析：采用采用“轉(zhuǎn)換研究對象法轉(zhuǎn)換研究對象法”：由于條形磁

25、鐵的磁感線是從由于條形磁鐵的磁感線是從N極出發(fā)到極出發(fā)到S極，所以可畫出磁鐵在導線極，所以可畫出磁鐵在導線A處的一條處的一條磁感線，此處磁感應強度方向斜向左下磁感線，此處磁感應強度方向斜向左下方，如圖，導線方，如圖，導線A中的電流垂直紙面向中的電流垂直紙面向外，由左手定則可判斷導線外，由左手定則可判斷導線A必受斜向必受斜向右下方的安培力，右下方的安培力， 由牛頓第三定律可知磁鐵所受作用力的方向是斜向左上由牛頓第三定律可知磁鐵所受作用力的方向是斜向左上方，所以磁鐵對斜面的壓力減小，即方，所以磁鐵對斜面的壓力減小，即FN1FN2，同時，由于導線，同時，由于導線A比較靠近比較靠近N極，安培力的方向與

26、斜面的夾角小于極，安培力的方向與斜面的夾角小于90，所以對，所以對磁鐵的作用力有沿斜面向下的分力，使得彈簧彈力增大，可知磁鐵的作用力有沿斜面向下的分力，使得彈簧彈力增大，可知彈簧的伸長量增大，所以正確選項為彈簧的伸長量增大，所以正確選項為C.答案：答案：C【變式訓練】【變式訓練】2.如圖所示，用細橡皮筋懸掛一輕質(zhì)線圈，置如圖所示，用細橡皮筋懸掛一輕質(zhì)線圈，置于一固定直導線上方，線圈可以自由運動當給兩者通以圖示于一固定直導線上方，線圈可以自由運動當給兩者通以圖示電流時，線圈將電流時，線圈將() A靠近直導線，兩者仍在同一豎直平面內(nèi)靠近直導線，兩者仍在同一豎直平面內(nèi)B遠離直導線，兩者仍在同一豎直平面內(nèi)遠離直導線，兩者仍在同一豎直平面內(nèi)C靠近直導線，同時旋轉(zhuǎn)靠近直導線，同時旋轉(zhuǎn)90D遠離直導線，同時旋轉(zhuǎn)遠離直導線，同時旋轉(zhuǎn)90解析：解析：由安培定則知，通電直導線在線圈處產(chǎn)由安培定則知，通電直導線在線圈處產(chǎn)生的磁場垂直于紙面向外為了判定通電線圈在這生的磁場垂直于紙面向外為了判定通電線圈在這一磁場內(nèi)的受力方向，不妨將它分成足夠多的等份一磁場內(nèi)的受力方向，不妨將它分成足夠多的等份來處理，這樣每一小段便可看作是一小段通電直導來處理，這樣每一小段便可看作是一小段通電直導線結合左手定則可判定出各段受力皆背離圓心，線結合左手定則可判定出各段受力皆背離圓心，