资源描述
单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,磁场、磁感应强度和磁通量,记一记,1磁场,磁体与磁体之间，磁体与,之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用是通过,发生的。,通电导体,磁场,2磁感应强度,(1)物理意义：描述磁场的,和,。,(2)定义式：,B,(通电导体垂直于磁场)。,(3)方向：小磁针,时N极的指向。,3磁通量,(1)概念：在磁感应强度为,B,的匀强磁场中，与磁场方向,的面积,S,和,B,的乘积。,(2)公式：,。,(3)单位：1 Wb,。,强弱,方向,静止,垂直,BS,1 Tm,2,试一试,1以下说法中正确的选项是 (),A电荷在某处不受电场力的作用，那么该处电场强,度为零,B一小段通电导线在某处不受磁场力作用，那么该,处磁感应强度一定为零,C表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电,荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值,D表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电,导线放在该点时受到的磁场力与该小段导体长度和电流乘积的比值,答案：AC,磁感线和电流的磁场,想一想,如图811所示，一束带电粒子沿水平方向的虚线飞过小磁针上方，并与小磁针方向平行，能使小磁针N极转向读者，那么这束带电粒子可能是如何运动的？,图811,超链接,提示带电粒子沿水平方向的虚线飞过小磁针上方，并与小磁针方向平行，能使小磁针N极转向读者。可知电流的磁场在小磁针所在处是垂直于纸面指向读者的。,依据安培定那么可得，电流的方向水平向左。因此，如果这束带电粒子是正离子，那么向左飞行；如果是负离子，那么向右飞行。,记一记,1磁感线,(1)磁感线：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的,方向跟这点的磁感应强度方向一致。,(2)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布，如图812所示。,切线,图812,2.地磁场,(1)地磁场的N极在地理,附近，地磁场的S极在地理,附近，磁感线分布如图813所示。,南极,北极,图813,(2)地磁场,B,的水平分量(,B,x,)总是从地理南极指向地理北极，而竖直分量(,B,y,)，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下。赤道处的地磁场沿水平方向，指向北。,3电流的磁场,直线电流的磁场,通电螺线管的磁场,环形电流的磁场,特点,无磁极、非匀强且距导线越远处磁场 _,与条形磁铁的磁场相似，管内为_磁场且磁场,，管外为非匀强磁场,环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场_,越弱,匀强,最强,越弱,横截面图,立体图,安培定那么,环形电流的磁场,通电螺线管的磁场,直线电流的磁场,试一试,2.磁场中某区域的磁感线如图814所示，,那么 (),Aa、b两处的磁感应强度的大小不等，,BaBb,Ba、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBb,C同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大,D同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小,解析：在磁场中，磁感线疏密表示磁场的强弱，故BaBb，选项B正确，A错误；同一通电导线如果都垂直放入磁场中，那么在a处受力一定比b处受力小，但如果导线与磁场平行放置，受力均为0，故C、D均错误。,答案：B,图814,磁场对电流的作用安培力,想一想,通电导线处在磁场中，导线一定受安培力吗？安培力的方向怎样判定？,提示不一定。利用左手定那么判断。,记一记,1安培力的方向,(1)左手定那么：伸开左手，让拇指与其余四个手指 ，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向 的方向，这时 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。,(2)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相 ，异向电流互相 。,垂直,电流,拇指,吸引,排斥,2安培力的大小,当磁感应强度,B,的方向与导线方向成,角时，,F,，这是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况：,(1)当磁场与电流,时，安培力最大，,F,max,。,(2)当磁场与电流,时，安培力等于零。,ILB,sin,垂直,ILB,平行,试一试,3(2021渭南质检)如图815所示，长方形,线框abcd通有电流I，放在直线电流I附近，,以下关于线框四个边受到安培力的说法正,确的是 (),A线框只有两个边受力，合力向左,B线框只有两个边受力，合力向右,C线框四个边都受力，合力向左,D线框四个边都受力，合力向右,图815,解析：利用左手定那么可判断出线框四个边都受力，由于左侧边所在处磁感应强度最大，所以合力向左，选项C正确。,答案：C,安培定那么的应用,1.安培定那么的应用,在运用安培定那么判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因和“果。,大拇指,四指,环形电流的磁场,四指,大拇指,直线电流的磁场,结果(磁场绕向),原因(电流方向),2磁场的叠加,磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法一样，利用平行四边形定那么或正交分解法进展合成与分解。,例1(2021全国高考)如图816,所示，两根互相平行的长直导线过纸面,上的M、N两点，且与纸面垂直，导线,中通有大小相等、方向相反的电流。,a、O、b在M、N的连线上，O为MN,的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，以下说法正确的选项是 (),图816,AO点处的磁感应强度为零,Ba、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反,Cc、d两点处的磁感应强度大小相等，方向一样,Da、c两点处磁感应强度的方向不同,尝试解题,由安培定那么可知，两导线在O点产生的磁场均竖直向下，合磁感应强度一定不为零，选项A错；由安培定那么，两导线在a、b两处产生的磁场方向均竖直向下，由于对称,性，电流M在a处产生磁场的磁感应强度等于电流N在b处产生磁场的磁感应强度，同时电流M在b处产生磁场的磁感应强度等于电流N在a处产生磁场的磁感应强度，所以a、b两处磁感应强度大小相等方向一样，选项B错；根据安培定那么，两导线在c、d两处产生的磁场垂直c、d两点与导线连线方向向下，且产生的磁场的磁感应强度相等，由平行四边形定那么可知，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向一样，选项C正确；a、c两处磁感应强度的方向均竖直向下，选项D错。,答案C,此题考察磁场的叠加和安培定那么的应用，解决此类问题应注意以下几点：,(1)根据安培定那么确定通电导线周围磁感线的方向。,(2)磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向。,(3)磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时，合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和。,安培力作用下通电导体的运动方向的判定,(1)判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况，然后利用左手定那么准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向。现对五种常用的方法列表如下：,把整段弯曲导线分为多段直线电流元，先用左手定那么判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向,电流元法,两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向一样的趋势,结论法,环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立。等效后再确定相互作用情况,等效法,特殊位置法,通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时，判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向,转换研究对象法,定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向,(2)在应用左手定那么判定安培力方向时，磁感线方向不一定垂直于电流方向，但安培力方向一定与磁场方向和电流方向垂直，即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面。,图817,例2,如图817所示，把一,重力不计的通电直导线水平放在蹄形,磁铁两极的正上方，导线可以自由转,动，当导线通入图示方向电流,I,时，导,线的运动情况是(从上往下看)(),A顺时针方向转动，同时下降,B顺时针方向转动，同时上升,C逆时针方向转动，同时下降,D逆时针方向转动，同时上升,审题指导,先明确常见磁场的磁感线分布情况，然后取“电流元，用左手定那么判定其受力方向，特别注意电流旋转后，有了垂直于纸面的分量而导致向下受力。,尝试解题,(1)电流元法,如下图，把直线电流等效为AO、,OO、OB三段(OO段极短)电流元，由于,OO段电流方向与该处磁场方向平行，所,以不受安培力作用；AO段电流元所在处的磁场方向倾斜向上，根据左手定那么可知其所受安培力方向垂直于纸面向外；OB段电流元所在处的磁场方向倾斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直于纸面向里。综上可知导线将以OO段为轴顺时针转动(俯视)。,(2)特殊位置法,把导线转过90的特殊位置来分析，根据左手定那么判得安培力方向向下，故导线在顺时针转动的同时向下运动。,综上所述，选项A正确。,答案A,1.安培力的大小,安培力常用公式,F,BIL,，要求两两,垂直，应用时要满足：,(1),B,与,L,垂直；,(2),L,是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度。如弯曲导线的有效长度,L,等于两端点所连直线的长度(如图818所示)，相应的电流方向沿,L,由始端流向末端。因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，所以闭合线圈通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和为零。,与安培力有关的力学综合问题,图818,2通电导线在磁场中的平衡和加速问题的分析思路,(1)选定研究对象；,(2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意F安B、F安I；,(3)列平衡方程或牛顿第二定律的方程式进展求解。,3安培力做功的特点和实质,(1)安培力做功与路径有关，不像重力、电场力做功与路径无关。,(2)安培力做功的实质：起能量转化的作用。,安培力做正功：是将电源的能量传递给通电导线后转化为导线的动能或转化为其他形式的能。,安培力做负功：是将其他形式的能转化为电能后储存起来或转化为其他形式的能。,图819,例3如图819所示，光滑的,金属轨道分水平段和圆弧段两局部，O,点为圆弧的圆心。两金属轨道之间的宽,度为0.5 m，匀强磁场方向如下图，大,小为0.5 T。质量为0.05 kg、长为0.5 m的金属细杆置于金属轨道上的M点。当在金属细杆内通以电流强度为2 A的恒定电流时，金属细杆可以沿杆向右由静止开场运动。MNOP1 m，那么 (),A金属细杆开场运动时的加速度大小为5 m/s2,B金属细杆运动到P点时的速度大小为5 m/s,C金属细杆运动到P点时的向心加速度大小为10 m/s2,D金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为0.75 N,答案D,典例(2021泉州模拟)如图81,10所示，两平行金属导轨间的距离,L0.40 m，金属导轨所在的平面与水平,面夹角37，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B0.50 T，方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场，金属,图8110,超链接,导轨的一端接有电动势E4.5 V、内阻r0.50 的直流电源。现把一个质量m0.04 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R02.5 ，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2。sin 370.60，cos 370.80，求：,(1)通过导体棒的电流；,(2)导体棒受到的安培力的大小；,(3)导体棒受到的摩擦力。,在三维空间对物体受力分析时，无法准确画出其受力情况，在解决此类问题时，可将三维立体图转化为二维平面图，即通过画俯视图、剖面图或侧视图等，可较清晰地明确物体受力情况，画出受力分析图,思路立现,立体图,平面图,转换对象,(2)导体棒受到的安培力：,F,安,BIL,0.3 N。,(3)导体棒所受重力沿导轨所在,平面向下的分力,F,1,mg,sin 37,0.24 N，由于,F,1,小于安培力，故导,体棒受沿导轨所在平面向下的摩擦,力,F,f,，如图8111所示，根据共,点力平衡条件,mg,sin 37,F,f,F,安,，解得：,F,f,0.06 N。,答案(1)1.5 A(2)0.3 N(3)0.06 N，方向沿导轨向下,图8111,题后悟道解决此类问题，首先将此立体图转化为平面图(剖面图)，金属杆用圆代替，电流方向用“与“表示，然后画出磁场方向，分析物体的受力，画出物体受力的平面图，列方程求解。,(2021苏州联考)如图8112所示，质,量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂,于O、O，并处于匀强磁场中。当导线中通,以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为，那么磁感应强度方向和大小可能为 (),图8112,答案：BC,随堂稳固落实,1(2021新课标全国卷)为了解释地球的磁性，19世纪,安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。图8113中，正确表示安培假设中环形电流方向的是 (),图8113,解析：由日常知识可知，地球的南极为磁场的N极，由右手螺旋定那么可知，电流方向如图B，应选项B正确。,答案：B,2(2021上海模拟)如图8114所示，,电流从A点分两路通过对称的半圆支,路集合于B点，在圆环中心O处的磁,感应强度 (),A方向垂直于纸面向外,B方向垂直于纸面向里,C大小为零,D无法确定,解析：根据对称性，由安培定那么可判断出在圆环中心O处的磁感应强度大小为零，选项C正确。,答案：C,图8114,3(2021黄冈期末)如图8115所示，在,光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条,形磁铁连接起来，此时磁铁对水平面的压力为N1，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后，磁铁对水平面的压力为N2，那么以下说法正确的选项是 (),A弹簧长度将变长B弹簧长度将变短,CN1N2DN1N2，选项B、C正确。,答案：BC,图8116,4(2021北京西城期末)如图8116所,示，A、B、C是等边三角形的三个顶,点，O是A、B连线的中点。以O为坐,标原点，A、B连线为x轴，O、C连线,为y轴，建立坐标系。过A、B、C、O四个点各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等、方向向里的电流。那么过O点的通电直导线所受安培力的方向为 (),A沿y轴正方向B沿y轴负方向,C沿x轴正方向 D沿x轴负方向,解析：由安培定那么和对称性可知，A、B在O点产生的磁场大小相等方向相反，抵消；C在O点产生的磁场方向沿x轴负方向，由左手定那么可知，过O点的通电直导线所受安培力的方向为沿y轴正方向，选项A正确。,答案：A,5(2021杭州模拟)如图8117所示，,两根间距为d的平行光滑金属导轨间,接有电源E，内阻不计，导轨平面与,水平面间的夹角30。金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中。当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab刚好处于静止状态。要使金属杆能沿导轨向上运动，可以采取的措施是 (),图8117,A增大磁感应强度,B,B调节滑动变阻器使电流减小,C增大导轨平面与水平面间的夹角,D将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变,答案：A,课时跟踪检测,见“课时跟踪,检测二十九,1(2021河北期末)电子做近核运动的时候，产,生了垂直于相对运动方向的磁场。如图1所,示，为某种用来束缚原子的磁场的磁感线,分布情况，以O点(图中白点)为坐标原点，沿z轴正方向磁感应强度大小的变化最有可能为 (),给有能力的学生加餐,图1,图2,解析：磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线。其疏密程度反映磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强，沿,z,轴正方向磁感线由密到疏再到密，即磁感应强度由大到小再到大，只有C正确。,答案：C,2.如图3所示，两根相互平行的长直导,线分别通有方向相反的电流,I,1,和,I,2,，,且,I,1,I,2,；,a,、,b,、,c,、,d,为导线某一横,截面所在平面内的四点，且,a,、,b,、,c,与两导线共面；,b,点在两导线之间，,b,、,d,的连线与导线所在平面垂直。磁感应强度可能为零的点是 (),A,a,点,B,b,点,C,c,点,D,d,点,图3,解析：根据安培定那么可知I1和I2电流分别在a处产生的磁场方向为垂直ac连线向上和向下，由于I1I2，且I1电流与a点的距离比I2电流与a点距离要小，故B1aB2a，那么a处磁感应强度不可能为零，A错；两电流在b处产生的磁场方向均垂直ac连线向下，故B错；I1和I2电流分别在c处产生的磁场方向为垂直ac连线向下和向上，且I1电流与c点的距离比I2电流与c点距离要大，故B1c与B2c有可能等大反向，C对；两电流在d处产生的磁场方向一定成某一夹角，且夹角一定不为180，D错。,答案：C,3.如图4所示，两个完全一样且相互绝缘、正交,的金属环，可沿轴线OO自由转动，现通以,图示方向电流，沿OO看去会发现(),AA环、B环均不转动,BA环将逆时针转动，B环也逆时针转动，两环相对不动,CA环将顺时针转动，B环也顺时针转动，两环相对不动,DA环将顺时针转动，B环将逆时针转动，两者吸引靠拢,解析：由于两环均可以自由转动，电流方向要趋于一样，因此A环顺时针转动，B环逆时针转动，而且尽可能的靠近，应选项D正确。,答案：D,图4,4(2021河北衡水中学调研)如图5所示，平行于纸面水,平向右的匀强磁场，磁感应强度B11 T。位于纸面内的细直导线，长L1 m，通有I1 A的恒定电流。当导线与B1成60夹角时，发现其受到的安培力为零，那么该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B2的可能值 (),图5,答案：BCD,5(2021西安五校联考)在地磁场作用下处于水平静止,的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流时，小磁针会发生偏转。当通过该导线电流为I时，小磁针偏转了30，问当发现小磁针偏转了45，通过该导线电流为(直导线在某点产生的磁场的磁感应强度与通过直导线的电流成正比) (),答案：C,6(2021郑州模拟)如图6所示，把一个,装有Na2SO4导电溶液的圆形玻璃器,皿放入磁场中，玻璃器皿的中心放,一个圆柱形电极，沿器皿边缘内壁放一个圆环形电极，把两电极分别与电池的正、负极相连。从器皿上方往下看(俯视)，对于导电溶液和溶液中正、负离子的运动，以下说法中正确的选项是 (),图6,A溶液做顺时针方向运动,B溶液做逆时针方向运动,C正离子沿圆形玻璃器皿的半径向边缘移动,D负离子沿圆形玻璃器皿的半径向中心移动,解析：溶液中有从中心流向边缘的电流，由左手定那么可知，溶液做顺时针方向运动，选项A正确B错误；溶液中正、负离子均做顺时针方向运动，选项C、D错误。,答案：A,7.如图7，一段导线,abcd,位于磁感应强,度大小为,B,的匀强磁场中，且与磁,场方向(垂直于纸面向里)垂直。线,段,ab,、,bc,和,cd,的长度均为,L,，且,abc,bcd,135。流经导线的电流为,I,，方向如图中箭头所示。导线段,abcd,所受到的磁场的作用力的合力 (),图7,答案：A,
展开阅读全文