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当前位置:首页 > 机械/制造/汽车 > 汽车理论 > 山东省冠县武训高级中学2013届高三物理总复习 8.1 磁场的描述课件
8.1磁场的描述、磁场对电流的作用高三总复习选修3-1一、磁场的性质1.来源:2.基本性质:对放入磁场中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用.3.方向:磁场中某点的磁场方向为该点小磁针N极所受磁场力的方向,即小磁针(能自由转动)静止时N极所指的方向。磁体、电流(运动电荷)或变化的电场均可产生磁场磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围的一种特殊物质磁极与磁极、磁极和电流、电流和电流之间的相互作用都是通过磁场来传递同向电流相吸,异向电流相斥②电流南北方向最明显①丹麦,奥斯特1820发现③东西方向不动,或拨一下转180意义:首次揭示电与磁的联系(电流磁效应)磁体能吸铁、钴、镍,不能吸铜、铝。BC1、如图所示,一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方,并与磁针指向平行,能使小磁针的N极转向读者,那么这束带电粒子可能是()A.向右飞行的正离子束B.向左飞行的正离子束C.向右飞行的负离子束D.向左飞行的负离子束2.(2009·重庆高考)在如图所示电路中,电池均相同,当开关S分别置于a、b两处时,导线MM′与NN′之间的安培力的大小为fa、fb,判断这两段导线()A.相互吸引,fa>fbB.相互排斥,fa>fbC.相互吸引,fa<fbD.相互排斥,fa<fbD一、磁场的性质4.本质安培分子电流假说,在原子、分子等物质微粒的内部,存在着一种环形电流——分子电流.分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于磁极①.磁铁的磁场和电流的磁场一样,都是由运动电荷引起的②.有磁必有电,有电不一定有磁静电场周围没没有磁二、磁场的描述(一)磁感应强度1、物理意义:描述磁场强弱的物理量定量描述磁感应强度定性描述磁感线2、大小:B=____(通电直导线垂直于磁场).FIL①比值定义:B由磁场本身决定,不随IL的变化而变化②B=只有通电导线与磁场垂直才有意义,F=0,B不一定为0FILB与I不垂直时,F≠BIL③B是矢量,方向:小磁针静止时N极所指的方向3、单位:特斯拉,符号T,1T=1N/(A·m)4、定义式也适用非匀强磁场,此时L应很短,IL称电流元在磁场中人为地画出一系列曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致,这样的曲线就叫做磁感线.磁感线的疏密程度表示磁场的强弱(二)磁感线:1、磁场线是为了形象地描述磁场中各点磁场强弱和方向而引起的,假想的、实际不存在2、磁场线每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致3、磁感线的疏密程度表示磁场的强弱4、磁感线是闭合曲线外部N到S,内部S到N5、磁感线不能相交,也不能相切5、几种常见的磁场空间立体化,外部多少条,内部就用多少条条形磁铁:(1)磁体外部磁感线由N极到S极;(2)磁体内部磁感线由S极到N极;(3)越靠近磁体两端磁感线越密,磁感应强度越大蹄形磁铁:(1)磁体外部磁感线由N极到S极;(2)磁体内部磁感线由S极到N极;(3)越靠近磁体两端磁感线越密,磁感应强度越大;(4)在平行两极所夹区域近似为匀强磁场三、地磁场地球的磁场与条形磁铁的磁场相似,其主要特点有三个(1)分布大致象条形磁铁,地磁场的N极在地理南极附近,S极在地理北极附近(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地理南极指向北极;而竖直分量(By)则南、北半球相反,在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下.(3)在赤道平面上,距离地球表面高度相等的各点,磁场强弱相同,且方向水平向北(4)保护地球生命,射向地球的高速带电粒子不直接到达地球。四、电流周围的磁场分布①安培定则:右手握住直导线,大姆指方向与电流的方向一致,则弯曲四指所指的方向就是磁感线的环绕方向.(1)直线电流的磁场立体图纵截面图②磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆③离电流越远,磁场越弱四、电流周围的磁场分布①安培定则:让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向(2)环形电流的磁场立体图②环形电流的两侧是N极和S极纵截面图③地磁场可能与环形电流有关四、电流周围的磁场分布①安培定则:右手握住通电螺线管,四指方向跟电流方向一致,大姆指所指的方向为通电螺线管内部的磁感线方向.(3)通电螺线管的磁场立体图②与条形磁铁的磁场相似,管内为匀强磁场且磁场最强,管外为非匀强磁场,内部磁场比管口大。匀强磁场:物理学中,把磁感线的间距相等、相互平行且指向相同的磁场叫做匀强磁场.3、如图所示,a、b、c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧,当这些小磁针静止时,小磁针N极的指向是()A.a、b、c均向左B.a、b、c均向右C.a向左,b向右,c向右D.a向右,b向左,c向右C4、如图所示,M1与M2为两根原未被磁化的铁棒,现将它们分别放置于如图所示的位置,则被通电螺线管产生的磁场磁化后()A.M1的左端为N极,M2的右端为N极B.M1和M2的左端均为N极C.M1的右端为N极,M2的左端为N极D.M1和M2的右端均为N极A(2)磁场和电流平行时:F=0.五、安培力1.安培力的大小(3)F=BILsinθ(1)磁场和电流垂直时:F=BIL(2)安培力的方向特点:F⊥B,F⊥I,即F垂直于B、I决定的平面.2.安培力的方向(1)用左手定则判定:伸开左手,使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,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向F⊥B,F⊥I,但B与I不一定垂直分解B或分解I都行B1B2B3、画出图中安培力的方向。FFFF×注:安培力的方向总与导线垂直,与磁感应强度垂直。4、画出图中通电导线棒所受安培力的方向。(3)F=BIL,L是有效长度,即垂直于磁感应强度方向的长度有效长度L等于始端流向末端的直线长度F=BI·2RF=0闭合导线有效长度L=0F=BI·L25、[2009·全国卷Ⅰ]如图所示,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.导线ab、bc和cd段的长度均为L,且∠abc=∠bcd=135°.通过导线的电流为I,方向如图中箭头所示.则导线abcd所受到的磁场的作用力的合力()A.方向沿纸面向上,大小为(2+1)BILB.方向沿纸面向上,大小为(2-1)BILC.方向沿纸面向下,大小为(2+1)BILD.方向沿纸面向下,大小为(2-1)BILA四、磁电式电流表1.基本组成部分:磁铁和放在磁铁两极之间的线圈四、磁电式电流表2.工作原理3.优点:优点是精确度高,能测出很弱的电流(1)磁场方向沿半径方向均匀辐射分布,距轴线等距离处的B的大小总是相等的(2)导线受安培力作用,线圈转动,螺旋弹簧变形,反抗线圈的转动,电流越大,安培力越大,螺旋弹簧的形变也越大(3)I与指针偏角θ成正比,表盘刻度均匀4.缺点:线圈的导线很细,允许通过的电流很弱.6.如图所示,两个完全相同的通电圆环A、B,圆心O重合、圆面相互垂直的放置,通电电流相同,电流方向如图所示,设每个圆环在其圆心O处独立产生的磁感应强度都为B0,则O处的磁感应强度大小为()A.0B.2B0C.2B0D.无法确定C同向电流相互吸引,异向电流相互排斥两电流不平行有转动趋势变式:可自由移动的线圈B和一个和一个固定线圈A相互绝缘垂直放置且两个线圈的圆心重合,当两个线圈通过图示电流,从左向右看B将。顺时针转动7.(2011年江苏徐州模拟)如图所示,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,且垂直于线圈平面,当线圈中通入如图方向的电流后,线圈的运动情况()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A.电流元法等效法8.如图所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,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A9.在同一平面上有四根彼此绝缘的通电直导线,如图所示,四根导线中电流I4=I3I2I1,要使O点磁场增强,则应切断哪一根导线中的电流()A.I1B.I2C.I3D.I4D10、如图甲所示,条形磁铁平放于水平桌面上,在它的正中央上方固定一根直导线,导线与磁场垂直,现给导线中通以垂直于纸面向外的电流,则下列说法正确的是()A.磁铁对桌面的压力减小B.磁铁对桌面的压力增大C.磁铁对桌面的压力不变D.以上说法都不可能A11、质量为m、长度为L的导体棒MN静止于水平导轨上,通过MN的电流为I,匀强磁场的磁感应强度为B,方向与导轨平面成θ角斜向下,如图所示,求棒MN受到的支持力和摩擦力.由平衡条件有水平方向:Ff=Fsinθ,竖直方向:FN=Fcosθ+mg,且F=BIL,从而得Ff=BILsinθ,FN=BILcosθ+mg.12、如图所示,在倾角θ=30°的斜面上固定一金属框,框宽l=0.25m,接入电动势E=12V、内阻不计的电池.垂直框面放有一根质量m=0.2kg的金属棒ab,它与框架的动摩擦因数μ=66.整个装置放在磁感应强度B=0.8T、垂直框面向上的匀强磁场中.当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围时,可使金属棒静止在框架上?(框架与棒的电阻不计,g取10m/s2)【答案】1.4Ω≤R≤8.2Ω13、在水平面上平行放置着两根长度均为L的金属导轨MN和PQ,导轨间距为d,导轨和电路的连接如图所示.在导轨的MP端放置着一根金属棒,与导轨垂直且接触良好.空间中存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B.将开关S1闭合,S2断开,电压表和电流表的示数分别为U1和I1,金属棒仍处于静止状态;再将开关S2闭合,电压表和电流表的示数分别为U2和I2,金属棒在导轨上由静止开始运动,运动过程中金属棒始终与导轨垂直.设金属棒的质量为m,金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ.忽略导轨的电阻以及金属棒运动过程中产生的感应电动势,重力加速度为g,求:(1)金属棒到达NQ端时的速度大小;(2)金属棒在导轨上运动的过程中,电流在金属棒中产生的热量.(1)2BdI2-μmgLm(2)I22U1I12LmBdI2-μmg[解析](1)当通过金属棒的电流为I2时,金属棒在导轨上做匀加速运动,设加速度为a,根据牛顿第二定律,BdI2-μmg=ma设金属棒到达NQ端时的速度为v,根据运动学公式,v2=2aL,由以上两式解得:v=2BdI2-μmgLm.(2)当金属棒静止不动时,金属棒的电阻r=U1I1,设金属棒在导轨上运动的时间为t,电流在金属棒中产生的热量为Q,根据焦耳定律,Q=I22rt根据运动学公式,L=v2t,将(1)的结果代入,解得Q=I22U1I12LmBdI2-μmg.14、如图所示,金属棒AB的质量m=5g,放置在宽L=1m、光滑的金属导轨的边沿,两金属导轨处于水平平面内,该处有竖直向下B=0.5特的匀强磁场。电容器的电容C=200μF,电源的电动势E=16V,导轨平面距地面高度h=0.8m。在电键K与“1”接通并稳定后,再使它与“2”接通,则金属棒AB被抛到s=0.064m的地面上,试求这时电容器上的电压。=8V8V
本文标题:山东省冠县武训高级中学2013届高三物理总复习 8.1 磁场的描述课件
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