高考物理复习 高效学习方略 81 磁场课件

第八章磁场考纲导航考纲展示1.磁场、磁感应强度、磁感线2磁通量3通电直导线和通电线圈周围磁场的方向4安培力、安培力的方向5匀强磁场中的安培力6洛伦兹力、洛伦兹力的方向 7洛伦兹力公式 8带电粒子在匀强磁场中的运动 9质谱仪和回旋加速器 说明：(1)安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形 (2)洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形 权威解读 1.会用安培定则、左手定则分析解决通电导体或带电粒子在磁场中的受力及平衡和运动类问题 2掌握带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，确定其圆心、半径、运动轨迹、运动时间等问题，特别注意“边界问题”以及由周期性引起的多解问题 3掌握带电粒子在复合场中运动的问题 4能够解决电流天平、速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器等磁场在生活和科技方面的应用问题.一、磁场、磁感应强度1磁场(1)基本性质：磁场对放入其中的磁体、 和 有磁场力的作用电流电流运动电荷运动电荷 同名磁极相互，异名磁极相互 ，磁体之间、磁体与电流之间、电流(或运动电荷)与电流(或运动电荷)之间的相互作用都是通过 发生的 (2)方向：规定在磁场中的任一点，小磁针 所受磁场力的方向或小磁针静止时， 的指向为该点的磁场方向排斥排斥吸引吸引磁场磁场N极极N极极强弱和方向强弱和方向 N极极 特斯拉特斯拉 二、磁感线、通电直导线和通电线圈周围磁场的方向1磁感线(1)定义：在磁场中画出一系列曲线，使曲线上任意点的 都跟该点的磁场方向一致，这一系列曲线即为磁感线(2)特点：磁感线的疏密表示磁场的 ，磁感线密的地方磁场强，磁感线疏的地方磁场 切线方向切线方向强弱强弱弱弱 磁感线是 曲线，没有起点和终点在磁体外部，从极指向极，在磁体内部从 极指向极 同一磁场的磁感线不中断，不 ，不相切闭合闭合NSSN相交相交 2条形磁铁和蹄形磁铁磁场的磁感线分布，如图所示 3电流的磁场直线电流直线电流的磁场的磁场通电螺线通电螺线管的磁场管的磁场环形电流环形电流的磁场的磁场特点特点无磁极、非匀无磁极、非匀强且距导线越强且距导线越远处磁场远处磁场与条形磁铁的磁与条形磁铁的磁场相似，管内为场相似，管内为 磁场且磁磁场且磁场场 ，管外，管外为非匀强磁场为非匀强磁场环形电流的两环形电流的两侧是侧是N极和极和S极且环两侧离极且环两侧离圆环中心越远，圆环中心越远，磁场磁场越弱越弱匀强匀强最强最强越弱越弱直线电流直线电流的磁场的磁场通电螺线通电螺线管的磁场管的磁场环形电流环形电流的磁场的磁场安培定则安培定则立体图立体图直线电流直线电流的磁场的磁场通电螺线通电螺线管的磁场管的磁场环形电流环形电流的磁场的磁场横截面图横截面图(从上往下看从上往下看)(从左向右看从左向右看)(从右向左看从右向左看)纵截面图纵截面图三、安培力1安培力的方向(1)安培力：通电导线在磁场中受到的力(2)左手定则：伸开左手，让拇指与其余四指 ，并且都与手掌在同一个平面内让磁感线垂直掌心进入，并使四指指向 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(3)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相 ，异向电流互相垂直垂直电流所指电流所指大拇指大拇指吸引吸引排斥排斥 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，FmaxBIL. (2)当磁场与电流 时，安培力等于零BILsin 垂直垂直平行平行 1下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是() A通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大 B通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大 C放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同 D磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关解析D因为磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，与通电导线的受力及方向都无关，故A错误，D正确因为通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有关，而且与通电导线的取向有关，故B错误对C选项虽然匀强磁场中磁感应强度处处相等，但当导线在各个位置的方向不同时，磁场力是不同的(导线与磁场垂直时受磁场力最大，与磁场平行时受磁场力为零)，而C中没有说明导线在各个位置的取向是否相同，故C错误 2.磁场中某区域的磁感线如图所示，则() 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B在磁场中，磁感线的疏密表示磁场的强弱，故BaBb，选项B正确，选项A错误；同一通电导线如果都垂直放入磁场中，则在a处受力一定比b处受力小，但如果导线与磁场平行放置，受力均为零，故选项C、D均错误3一根容易形变的弹性导线，两端固定导线中通有电流，方向如图中箭头所示当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是()解析D电流与磁场平行放置时不受磁场力，选项A错误；电流与磁场垂直放置时，由左手定则知选项D正确 4在如图所示电路中，电池均相同，当电键S分别置于a、b两处时，导线MM与NN之间的安培力的大小分别为fa、fb，可判断这两段导线() A相互吸引，fafb B相互排斥，fafbC相互吸引，fafb D相互排斥，fafb解析D由图可知无论电键置于a或b，导体中的电流方向均由MM和NN，由安培定则可知MM在NN处产生的磁场方向垂直板向上，由左手定则知NN受到的力向外，即这两段导线相互排斥；电键分别置于a、b两处时，在b处的电流较大，所以有faI2；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()Aa点 Bb点 Cc点 Dd点解析C由安培定则画出a、b、c、d的磁感线的分布图，由图可知a、c两点的磁场方向相反，当B1B2时该点处的磁感应强度可能为零，又I1I2，故该点距I1距离应比I2大，故C正确，A、B、D错误 3.将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看() A圆环顺时针转动，靠近磁铁 B圆环顺时针转动，远离磁铁 C圆环逆时针转动，靠近磁铁 D圆环逆时针转动，远离磁铁 解析C该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针，N极在内，S极在外，根据同极相互排斥，异极相互吸引，可得C项正确 4.等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一根长直导线垂直穿过纸面，三根导线均通有大小不变的恒定电流，方向均垂直于纸面向里，如图所示已知IaIb，则过c点的导线所受安培力的方向可能是() AF1 BF2 CF3 DF4解析D由安培定则可知，通电导线a在导线c处所产生的磁场方向与a、c连线垂直，并偏离PQ指向左下方，导线b在导线c处所产生的磁场方向与b、c连线垂直，并偏离PQ指向右下方由于IaIb，所以导线c处的合磁场方向并不在直线PQ上，而是介于PQ和b、c连线之间所以，由左手定则可知，导线c所受安培力的方向可能是F4.5(2012济南模拟)如图所示，在倾角为30的斜面上，固定一宽L0.25 m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R.电源电动势E12 V，内阻r1 ，一质量m20 g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好整个装置处于磁感应强度B0.80 T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)金属导轨是光滑的，取g10 m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求：(1)金属棒所受的安培力(2)通过金属棒的电流(3)滑动变阻器R接入电路中的阻值解析(1) F安mgsin 30，得F安0.1 N.【答案】(1)0.1 N(2)0.5 A(3)23