【名师面对面】2016高考物理大一轮复习第八章第1讲磁场的描述磁场对电流的作用课件.

磁场第八章考纲展示要求考纲解读磁场、磁感应强度、磁感线Ⅰ本章的主要内容是磁场的基本性质及安培力、洛伦兹力的应用，高考命题的题型有两种：1．以选择题的形式侧重考查磁场的基本概念、安培定则、左手定则、安培力的简单应用、带电粒子在磁场中的运动；2．以计算题形式着重考查带电粒子在磁场中及在复合场中的运动，与电磁感应结合以及与科技、生产实践结合的题型有可能出现．注：(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感应强度垂直的情形．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讲磁场的描述磁场对电流的作用一、磁场的产生及基本性质1．磁场的产生：磁场是一种物质，产生于磁体和电流周围．2．磁场的基本性质磁场对放入其中的_______和_______有磁场力的作用(对磁极一定有力的作用；对电流只是可能有力的作用，当电流和磁感线________时不受磁场力作用)．磁极电流平行3．磁场的方向规定：小磁针在磁场中静止时______极所指的方向就是该点的磁场方向或者说是小磁针在磁场中______极的受力方向．4．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：________.NN强弱和方向FIL北极特斯拉特T5．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，叫做穿过这个面积的磁通量．(2)公式：Φ＝________.(3)单位：1Wb＝________.垂直BS1T·m2【跟踪训练】1．(单选)下列关于磁场的说法正确的是()A．只有磁体周围才存在磁场B．磁场是假想的，不是客观存在的C．磁场的方向就是小磁针静止时南极所指的方向D．磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用的【答案】D二、磁感线、通电导体周围的磁场分布1．磁感线(1)磁感线是用来形象描述磁场中各点的___________和________的曲线，是________的物理模型．磁感线上每一点的____________就是该点的磁场方向，也就是在该点小磁针静止时N极的指向．磁感线的________表示磁场的强弱．(2)磁感线是________曲线(和静电场的电场线不同)．(3)电流磁场的磁感线绕向可由__________判定，它也叫做_________________．磁场方向强弱假想切线方向疏密封闭安培定则右手螺旋定则2．要熟记常见的几种磁场的磁感线，如图8－1－1所示．图8－1－13．地磁场：地球本身就是一个大磁体，具有以下几个特点：(1)地磁场的N极在地理________附近，S极在地理________附近，磁感线分布如图8－1－2所示．图8－1－2南极北极(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球南极指向北极，而竖直分量(By)则南北相反，在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下．(3)在赤道平面上，距离地球表面相等的各点，磁感应强度相等且方向水平向北．4．磁感线和电场线的比较磁感线和电场线的疏密都能形象地表示相应场的强弱，但应注意：(1)只有在同一个图中才能根据磁感线或电场线的疏密判定各处相应场的强弱．(2)没有画出磁感线或电场线的地方并不表示那里没有磁场或电场存在.磁感线电场线不同点闭合曲线，外部从N→S，内部从S→N起始于正电荷，终止于负电荷相似点引入目的都是为了形象描述场而引入的假想线，实际不存在疏密都能定性描述场的强弱切线方向都是表示该点场的方向是否相交不能相交(电场中无电荷空间不相交)【跟踪训练】2.(单选)(2015年福州模拟)已知地磁场的水平分量为B，利用这一值可以测定某一弱磁场的磁感应强度，如图8－1－3所示为测定通电线圈(在南北方向竖直面内)中央一点的磁感应强度的实验，实验方法：图8－1－3①先将未通电线圈平面固定于南北方向竖直平面内，中央放一枚小磁针，N极指向北方；②给线圈通电，此时小磁针N极指北偏东θ角后静止，由此可以确定线圈中电流方向(由东向西看)与线圈中央的合磁感应强度分别为()A．顺时针；BcosθB．顺时针；BsinθC．逆时针；BcosθD．逆时针；Bsinθ【答案】C【解析】由于合磁场的方向北偏东θ角，地磁场的水平分量为B向北，根据平行四边形定则，线圈中央的合磁感应强度大小为Bcosθ，通电线圈中央一点的磁场水平向东，结合安培定则，可判断线圈中电流方向(由东向西看)为逆时针方向，C正确．3．(单选)(2015年从化模拟)如图8－1－4所示，带负电的金属环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是()A．N极竖直向上B．N极竖直向下C．N极沿轴线向左D．N极沿轴线向右【答案】C图8－1－4【解析】带负电的金属环旋转，可形成环形电流，而产生磁场，负电荷匀速旋转，会产生与旋转方向相反的环形电流，由安培定则，可知在磁针所处的位置磁场方向沿OO′轴向左，由于磁针N极指向为磁场方向，所以选项C正确．三、磁场对电流的作用1．定义：通电导线在磁场中受到的作用力．2．安培力的大小(1)磁场和电流垂直时：F＝________.(2)磁场和电流平行时：F＝0.ILB3．安培力的方向(1)用左手定则判定：伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，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____________，这时大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受________________．(2)安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于________决定的平面．电流方向安培力的方向B与I4．(单选)(2015年湛江模拟)一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图8－1－5所示．在导线以其中心点为轴转动90°的过程中，导线受到的安培力()A．大小不变，方向不变B．由零增大到最大，方向时刻改变C．由最大减小到零，方向不变D．由零增大到最大，方向不变【答案】D图8－1－51．磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷运动产生的，磁场与电流方向的关系遵从安培定则．2．磁场可以用磁感线形象地描述．磁感线是闭合的曲线，在磁体外部从N极指向S极，在磁体内部从S极指向N极．磁感线不能相交，也不能相切．3．若某个区域里磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同，那么该区域的磁场叫做匀强磁场，匀强磁场中的磁感线是平行、等距的直线．对磁场、磁感线的理解(单选)一束带电粒子沿着水平方向，平行地飞过小磁针上方，如图8－1－6所示，当带电粒子飞过小磁针上方的瞬间，小磁针的S极向纸里转，这束带电粒子可能是()①向右飞行的正电荷束②向左飞行的正电荷束③向右飞行的负电荷束④向左飞行的负电荷束A．只有①②正确B．只有③④正确C．只有②③正确D．只有②④正确图8－1－6解析小磁针的S极向纸里转，N极向纸外转，说明该处的磁场方向为垂直于纸面向外，带电粒子束沿着水平方向运动，相当于一根通电直导线，对通电直导线的磁场由安培定则，可知该导线的电流方向应是水平向左，故应是向左飞行的正电荷束或是向右飞行的负电荷束．答案C一题一得(1)电流的方向是正电荷定向移动的方向，而负电荷定向移动的方向与电流的方向相反；(2)小磁针在磁场中静止时N极所指的方向即为该点磁场的方向．(单选)(2015年茂名质检)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．下图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是()【答案】B【解析】地球的南极附近为磁场的N极，由右手螺旋定则可知，电流方向如图B.对磁感应强度的理解及其应用1．磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量．磁场中某点的磁感应强度是客观存在的，与放入其中的电流和电流受到的力均无关．2．在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线，受到的磁场力F与电流I和导线长度L的乘积的比值叫做通电直导线所在处的磁感应强度，定义式为B＝FIL.磁感应强度的单位是特斯拉(T)．3．磁感应强度是矢量，它的方向就是该位置的磁场方向，磁感应强度的合成遵循矢量合成的平行四边形定则．(单选)(2012年全国卷)如图8－1－7所示，两根相互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，a、b、c、d到O点的距离均相等．关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是()A．O点处的磁感应强度为零B．a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反C．c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相同D．a、c两点处的磁感应强度的方向不同解析通电直导线在其周围产生磁场的基本特点是解答本题的切入点．由安培定则分别画出两根直导线在a、b、c、d、O点的磁场方向，由平行四边形定则，可得O点的磁感应强度不为0，选项A错误；a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相同，选项B错误；c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向均竖直向下，选项C正确；a、c两点处磁感应强度的方向都是竖直向下，方向相同，选项D错误．答案C一题一得先应用安培定则，判断通电导线形成的磁场在某处的磁感应强度的方向，再依据平行四边形定则进行合成，是解决此类问题的基本步骤．(多选)(2013年海南卷)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8－1－8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＝B3C．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D．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【答案】AC1．安培力的方向特点(1)与电场力比较磁场和电场有很多相似之处，但是，安培力比库仑力复杂得多．点电荷在电场中受力的方向和电场方向不是相同就是相反；而电流在磁场中受力的方向与磁场的方向不在同一条直线上，而且不在同一个平面内，安培力的方向与磁场方向和电流方向决定的平面垂直．磁场对通电直导线的作用力——安培力(2)方向的确定①通电导线I放在磁场B之中，是安培力F产生的原因，所以F的方向由I、B决定．②安培力F的方向总与磁场B的方向和通电导线电流I的方向所决定的平面垂直，但磁场B的方向与电流I的方向不一定垂直，可以成任意夹角．③由磁场B的方向和电流I的方向确定安培力F的方向是唯一的，但由F和B(或I)的方向确定I(或B)的方向不唯一．2．安培力的大小和做功情况(1)应用公式F＝ILB时需要注意：①B与L垂直．②L是有效长度，如图8－1－9所示，曲线ACB中如果通电电流为I，则其受水平向右的安培力F＝ILB；当导线所在的平面与磁场方向垂直时，L等于导线两端连线的长度，相应的电流方向沿L由始端指向末端；对于任意形状的闭合线圈，当线圈平面与磁场方向垂直时，通电后线圈在匀强磁场中受安培力的矢量和为零．③当电流方向与磁场方向既不垂直又不平行时，可以通过分解磁场的方向或把导线的长度投影的方法转化成电流方向与磁场方向垂直和平行两种情况来计算，F＝BILsinθ.④B不一定是匀强磁场的磁感应强度，但一定是导线所在处的磁感应强度．(2)安培力做功的实质：能量的传递．①安培力做正功是将电源的能量传递给通电导线或转化为导线的动能或转化为其他形式的能．②安培力做负功是将其他形式的能转化为电能，然后储存或再转化变为其他形式的能．(多选)如图8－1－10所示，在绝缘的水平面上等间距固定着3根相互平行的通电直导线a、b和c，各导线中的电流大小相等．其中a、c导线中的电流方向垂直于纸面向外，b导线中的电流方向垂直于纸面向里，每根导线都受到另外2根导线对它的安培力作用．则关于每根导线所受安培力的合力，