【全优课堂】2016高考物理总复习第9章第1课时磁场的描述磁场对电流的作用课件

考点内容要求说明考纲解读磁场、磁感应强度、磁感线Ⅰ说明：①安培力的计算只限于电流方向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.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.通电直导线和通电线圈周围磁场的方向Ⅰ安培力、安培力的方向Ⅰ匀强磁场中的安培力Ⅱ洛伦兹力、洛伦兹力的方向Ⅰ洛伦兹力的公式Ⅱ带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ质谱仪和回旋加速器Ⅰ第1课时磁场的描述磁场对电流的作用【导学目标】1.会用右手定则判断电流周围的磁场方向.2.会计算电流在磁场中受到的安培力.3.会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题．一、磁场、磁感应强度[基础导引]判断下列说法的正误(1)磁场和电场一样，是客观存在的物质．()(2)在地球北半球，地磁场的方向是向北且斜向下的．()(3)磁极与磁极、磁极与电流之间的相互作用是通过磁场发生的，而电流与电流之间的相互作用是通过电场发生的．()(4)磁场中某点的B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关．()(5)无论在何处，小磁针的指向都是磁场的方向．()(6)磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度B越大．()【答案】(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√[知识梳理]1．磁场的特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有__________的作用．2．磁场的方向：小磁针静止时________所指的方向．3．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的________________．(2)大小：B＝________(通电导线垂直于磁场)．(3)方向：小磁针静止时________的指向．(4)单位：________，简称______，符号：______.磁场力北极强弱和方向FIL北极特斯拉特T4．磁通量(1)概念：在匀强磁场中，与磁场方向________的面积S和磁感应强度B的乘积．(2)公式：Φ＝________.(3)单位：1Wb＝________.思考：Φ取决于哪些因素？B取决于什么？【答案】Φ取决于B和S两个因素．而B只与磁场本身有关，与Φ、S无关．垂直BS1T·m2二、磁感线、通电导体周围磁场的分布[知识梳理]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________方向跟这点的磁场方向一致．切线2．条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布(如图1所示)图13．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____磁铁的磁场相似，管内为____磁场且磁场____，管外为_______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______越弱条形匀强最强非匀强越弱－直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场安培定则立体图横截面图4．磁感线的特点(1)磁感线上某点的________方向就是该点的磁场方向．(2)磁感线的疏密定性地表示磁场的________，在磁感线较密的地方磁场______，在磁感线较疏的地方磁场较______．(3)磁感线是________曲线，没有起点和终点．在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极．(4)同一磁场的磁感线不________、不________、不相切．(5)磁感线是假想的曲线，客观上不存在．切线强弱较强弱闭合中断相交【答案】相同点：(1)都是假想曲线．(2)疏密表示强弱，切线表示方向．(3)都有不相交、不相切、不中断的特点．不同点：电场线不闭合，磁感线为闭合曲线．思考：磁感线与电场线有什么相同点与不同点．三、安培力的大小和方向[基础导引]下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是()【答案】C[知识梳理]1．安培力的大小当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，F＝________，这是一般情况下安培力的表达式，以下是两种特殊情况：(1)当磁场与电流方向________时，安培力最大，Fmax＝BIL.(2)当磁场与电流方向________时，安培力等于零．BILsinθ垂直平行2．安培力的方向(1)安培力：____________在磁场中受到的力．(2)左手定则：伸开左手，使拇指与其余四指________，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．(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________．通电导线垂直电流拇指吸引排斥【答案】不一定．当B∥I时，F安＝0.思考：在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大小就一定为零吗？【考点解读】1．高考对磁场基本知识的考查，往往同时考查多个方面，包括对磁感应强度的概念、安培定则的应用、磁场的叠加和磁感线的理解．以中低难度题为主．解题的关键是复习中对基本概念与知识的正确理解与记忆．考点一安培定则的应用和磁场的叠加2．安培定则的应用在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”．－原因(电流方向)结果(磁场绕向)直线电流的磁场大拇指四指环形电流的磁场四指大拇指3.磁场的叠加磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解．特别提醒两个电流附近磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生磁场的磁感应强度叠加而成的．【典例剖析】例1(2015·揭阳模拟)两长直通电导线互相平行，电流方向相同，其截面处于一个等边三角形的A、B处，如图2所示，两通电导线在C处的磁感应强度均为B，则C处总磁感应强度为()A．2BB．BC．0D．3B解析根据安培定则(右手螺旋定则)可以判断A导线在C处的磁感应强度BA，大小为B，方向在纸面内垂直于连线AC；B导线在C处的磁感应强度BB，大小为B，方向在纸面内垂直于连线BC，C处的总磁感应强度B由BA、BB按平行四边形定则求得为3B，方向水平向右．选D.答案D方法提炼1．牢记判断电流磁场的方法——安培定则，并能熟练应用，建立磁场的立体分布模型．2．在进行磁感应强度的叠加时，应注意是哪个电流产生的磁场，磁场方向如何．跟踪训练1(2013·海南)三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I，方向如图所示．a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等．将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3，下列说法正确的是()A．B1＝B2＜B3B．B1＝B2＝B3D．a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里C．a和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里【答案】AC【解析】对A、B选项，由题意可知，a点的磁感应强度等于三条通电导线在此处叠加而成，即垂直纸面向外，而b点与a点有相同的情况，有两根相互抵消，则由第三根产生磁场，即为垂直纸面向外，而c点三根导线产生磁场方向相，所以叠加而成的磁场最强，故A正确，B错误；对C、D选项，由图可知，根据右手螺旋定则可得，a和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里，故C正确，B错误．【考点解读】1．通电导体在磁场中的运动实质是在磁场对电流的安培力作用下导体的运动．2．明确磁场的分布和正确运用左手定则进行判断是解题的关键．考点二安培力作用下导体运动情况的判定【典例剖析】例2如图3所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面．当线圈内通以图中方向的电流后，线圈的运动情况是()A．线圈向左运动B．线圈向右运动C．从上往下看顺时针转动D．从上往下看逆时针转动图3解析解法一：电流元法．首先将圆形线圈分成很多小段，每一段可看作一直线电流元，取其上、下两小段分析，其截面图和受安培力情况如图甲所示．根据对称性可知，线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动．只有选项A正确．甲解法二：等效法．将环形电流等效成小磁针，如乙图乙所示，据异名磁极相吸引知，线圈将向左运动，选A.也可将左侧条形磁铁等效成环形电流，根据结论“同向电流相吸引，异向电流相排斥”．也可判断出线圈向左运动，选A.答案A方法提炼判定安培力作用下导体运动情况的常用方法电流元法分割为电流元―――→左手定则安培力方向―→整段导体所受合力方向―→运动方向特殊位置法在特殊位置―→安培力方向―→运动方向等效法环形电流小磁针条形磁铁通电螺线管多个环形电流结论法同向电流互相吸引，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相同的趋势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跟踪训练2一直导线平行于通电螺线管的轴线，放置在螺线管的上方，如图4所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为a到b的电流，则判断导线ab受磁场力后的运动情况为()A．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管B．从上向下看顺时针转动并远离螺线管C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管【答案】D图4【解析】先由安培定则判断通电螺线管的南北两极，找出导线左右两端磁感应强度的方向，并用左手定则判断这两端受到的安培力的方向，如图a所示．可以判断导线受磁场力后从上向下看按逆时针方向转动．再分析此时导线位置的磁场方向，再次用左手定则判断导线受磁场力方向，线管，所以D对．如图b所示，导线还要靠近螺考点三安培力的综合应用【考点解读】1．安培力的综合应用，一般有两种情形，一是安培力作用下导体的平衡和加速，二是与安培力有关的功能关系问题．安培力的综合应用是高考的热点，题型有选择题，也有综合性的计算题．2．处理这类问题，需弄清楚电流所在处的磁场分布情况．要做好受力分析，搞清物体的受力情况，然后利用牛顿运动定律或者功能关系求解．在受力分析时，有时要把立体图转换成平面图，转换时要标明B的方向，以有利于确定安培力的方向．3．安培力大小的计算公式F＝BIL是在磁感应强度B与电流I垂直情况下的结果．式中L是有效长度，对通电直导线，是导线在磁场中的那段长度；对弯曲导线，当导线所在平面与磁场方向垂直，且磁场为匀强磁场时，L等于弯曲导线两端点连接直线的长度，如图5所示，相应的电流方向沿L由始端流向末端．图5【典例剖析】例3如图6所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B＝0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E＝4.5V、内阻r＝0.50Ω的直流电源．现把一个质量m＝0.040kg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R0＝2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2.已知sin37°＝0.60、cos37°＝0.80，求：图6(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力大小．解析(1)根据闭合电路欧姆定律得I＝ER0＋r＝1.5A.(2)导体棒受到的安培力F安＝BIL＝0.30N.(3)对导体棒受力分析如图，将重力正交分解沿导轨方向F1＝mgsin37°＝0.24NF1F安，根据平衡条件mgsin37°＋f＝F安解得f＝0.06N.答案(1)1.5A(2)0.30N(3)0.06N方法提炼求解通电导体在磁场中的力学问题的方法1．选定研究对象；2．变三维为二维，画出平面受力分析图，判断安培力的方向时切忌跟着感觉走，要用左手定则来判断，注意F安⊥B，F安⊥I；3．根据力的平衡条件、