高中生物一轮复习教案
发表时间:2021-03-01高考物理第一轮磁场对电流的作用专项复习。
一名合格的教师要充分考虑学习的趣味性,高中教师要准备好教案,这是每个高中教师都不可缺少的。教案可以保证学生们在上课时能够更好的听课,帮助高中教师营造一个良好的教学氛围。您知道高中教案应该要怎么下笔吗?小编特地为大家精心收集和整理了“高考物理第一轮磁场对电流的作用专项复习”,大家不妨来参考。希望您能喜欢!
第三课时:磁场对电流的作用习题课
1、导线框放置在光滑水平面上,在其中放一个矩形线圈,通以顺时针方向电流,线圈三个边平行于线框的三个边,且边间距离相等,A端接电池的正极,B接负极,则矩形线圈的运动情况是:()
A、静止不动B、向左平动C、向右平动D、转动
2、如图所示,在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极,沿边缘内壁放一个圆环形电极,把它们分别与电池的两极相连,然后在玻璃皿中放入导电液体,如盐水.如果把玻璃皿放在磁场中,如图所示,将会发生的现象是()
A、没有什么现象B、液体会向玻璃皿中间流动
C、液体会顺时针流动D、液体会逆时针流动
3、长L的直导线ab放在相互平行的金属导轨上,导轨宽为d,通过ab的电流强度为I,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,ab与导轨的夹角为θ,则ab所受的磁场力的大小为:()
A、BILB、BIdC、D、
4、如图所示,一位于XY平面内的矩形通电线圈只能绕OX轴转动,线圈的四个边分别与X、Y轴平行.线圈中电流方向如图.当空间加上如下所述的哪种磁场时,线圈会转动起来?()
A、方向沿X轴的恒定磁场B、方向沿Y轴的恒定磁场
C、方向沿Z轴的恒定磁场D、方向沿Z轴的变化磁场
5、如图所示,条形磁铁放在光滑斜面上,用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡.A为水平放置的导线的截面.导线中无电流时,磁铁对斜面的压力为N1;当导线中有电流通过时,磁铁对斜面的压力为N2,此时弹簧的伸长量减小,则()
A.N1<N2A中电流方向向外
B.N1=N2A中电流方向向外
C.N1N2A中电流方向向内
D.N1N2A中电流方向向外
6.如图11.2-1所示,一金属直杆MN两端接有导线,悬挂于线圈上方,MN与线圈轴线均处于竖直平面内,为使MN垂直纸面向外运动,可以
A.将a、c端接在电源正极,b、d端接在电源负极
B.将b、d端接在电源正极,a、c端接在电源负极
C.将a、d端接在电源正极,b、c端接在电源负极
D.将a、c端接交流电源的一端,b、d端接在交流电源的另一端
7.条形磁铁放在水平桌面上,它的上方靠近S极一侧悬挂一根与它垂直的导电棒,如图11.2-12所示(图中只画出棒的截面图).在棒中通以垂直纸面向里的电流的瞬间,可能产生的情况是
A.磁铁对桌面的压力减小B.磁铁对桌面的压力增大
C.磁铁受到向左的摩擦力D.磁铁受到向右的摩擦力
8.如图11.2-13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
9.一通电细杆置于倾斜的导轨上,杆与导轨间有摩擦,当有电流时直杆恰好在导轨上静止.图11.2-16是它的四个侧视图,标出了四种可能的磁场方向,其中直杆与导轨间的摩擦力可能为零的是()
10、如图所示,原来静止的圆形通电线圈通以逆时针方向的电流I,在其直径AB上靠近B点放一根垂直于线圈平面的固定不动的长直导线,通过如图所示的方向的电流I′,在磁场力作用下圆线圈将()
A、向左运动B、向右运动C、以直径AB为轴运动D、静止不动
13、在倾角为θ的光滑斜面上放置有一通有电流I,长为L,质量为m的导体棒,如图,(1)欲使棒静止在斜面上,外加磁场的磁感应强度B的最小值为多大?沿什么方向?(2)欲使棒静止在斜面上,且对斜面无压力,应加匀强磁场B的值为多大?沿什么方向?(3)欲使棒能静止在斜面上,外加磁场的方向应在什么范围内?请在图中画出。
11、在倾角=30°的斜面上,固定一金属框,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为,整个装置放在磁感应强度B=0.8T的垂直框面向上的匀强磁场中(如图11.2-5).当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时,可使金属棒静止在框架上?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,框架与棒的电阻不计,g=10m/s2)
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高考物理第一轮磁场对电流的作用力复习学案
第二课时磁场对电流的作用力
【教学要求】
1.会用左手定则确定安培力方向,计算匀强磁场中安培力的大小。
2.知道磁电式电表构造及测电流大小和方向的原理。
【知识再现】
一、安培力:
磁场对电流的叫安培力.
二、安培力的大小计算
1.当B、I、L两两垂直时,.若B与I(L)夹角为θ,则.
2.公式的适用条件:一般只适用于匀强磁场.
三、安培力的方向判定
用左手定则判定:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿人手心,并使指向电流的方向,那么,所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.
议一议:安培力公式F=BIL只适用于匀强磁场吗?
知识点一安培力的大小与方向
要判断求解安培力,首先要明确导线所在处的磁场,再根据安培力公式F=BIL求解.
【应用1】如图所示,平行于纸面水平向右的匀强磁场,磁感应强度。位于纸面内的细直导线,长L=1m,通有I=1A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,则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B2的可能值为()
A.B.C.D.
导示:安培力为零的可能是磁场与导线平行或合磁场为零。如图为求得磁场最小时的矢量图,由图可知另一磁场的最小值为,故选BCD。
本题的重点是在求解磁场,并非安培力公式的使用,但要对安培力公式使用条件要熟悉。
知识点二磁电式电表的工作原理
1.磁电式电流表的构造:如图所示,在一个磁性很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯,铁芯外面套有一个可以绕轴转动的铝框,铝框上绕有线圈,铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和—个指针,线圈的两端分别接在这两个螺旋弹簧上,被测电流经过这两个弹簧流入线圈。
2.磁电式电流表的工作原理:如图所示,蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的磁场。放在其中的通电线圈不论转到什么角度,它的平面都跟磁感线平行,线框两边所受的磁场力始终与线框平面垂直。线圈转动时,通过转轴收紧两根螺旋弹簧。这样,线圈在通电时除了受到磁力外,还受到弹簧的反抗力,当两种力的作用效果达到平衡时,线圈停在一定的位置上。线圈的偏转角度θ与电流I成正比,这样,在线圈上装上指针,由于指针偏转角度跟电流大小成正比,就能根据指针偏转角度的大小得出电流的数值。它的优点是电流表刻度是均匀的.灵敏度高。
【应用2】矩形线圈abcd放在匀强磁场中,磁场方向沿z轴,磁感应强度B=1.34×10—2T.如图所示.线圈边长ad=6cm,ab=8cm,线圈是均匀的,总质量为2.8×10—3kg,此线圈可绕ad边自由转动,当线圈静止在与xOz平面成30°角的位置,则通过线圈的电流的大小为,方向为(g取10m/s2)
导示:设矩形线圈abcd的总质量为m0
方向沿abcda(用左手定则判断bc边。
电磁力矩就是安培力的力矩,可用M电=BIScosθ计算,其中S为线圈的面积,θ为匀强磁场B与线圈平面的夹角,该公式不仅仅适用于矩形线圈,对其他形状的线圈,包括形状不规则的线圈都适用.
类型一有关安培力的计算
【例1】水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ,它们之间的宽度为L,M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻)。现垂直于导轨搁一根质量为m,电阻为R的金属棒ab,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向与水平面夹角为θ且指向右斜上方,如图所示,问:
(1)当ab棒静止时,受到的支持力和摩擦力各为多少?
(2)若B的大小和方向均能改变,则要使ab棒所受支持力为零,B的大小至少为多少?此时B的方向如何?
导示:从b向a看视图如图所示。
根据左手定则判定磁场方向水平向右。
该题为安培力与力学,电路相联系的综合问题,求解时要注意:①要正确地对通电导体进行受力分析,特别是安培力的方向,牢记安培力的方向既和B垂直又和L垂直。②由于B、I、L的方向关系涉及三维的立体空间,为便于分析,要善于选择合理的角度,将立体图转化为平面图(俯视图、剖视图、侧视图等)。
类型二导线之间的安培力
【例2】如图所示,两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同,方向相反的电流,a受到的磁场力大小为F1.当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a受到的磁场力大小变为F2,则此时b受到的磁场力大小变为()
A.F1B.F1-F2C.F1+F2D.2F1-F2
导示:根据安培定则和左手定则,可以判定a导线受b中电流形成的磁场的作用力F1,方向向左.同理b受a磁场的作用力大小也是F1,方向向右.新加入的磁场无论什么方向,a、b受到的这个磁场的作用力F总是大小相等方向相反.如果F与F1方向相同,则两导线受到的力大小都是F1+F2,若F与F1方向相反,a、b受到的力的大小都是│F-F1│.因此当再加上磁场时若a受的磁场力大小是F2,b受的磁场力大小也是F2,所以A对。故选A。
此题没有指明外加磁场确切方向,应该立即意识到可能有两种情况,然后分别进行分析,但这样终究稍微麻烦些.左手定则中涉及电流、磁场、磁场力三个量的方向.此题中外加磁场一旦确定以后其方向是不变的.但a、b两电流方向相反,故a、b所受外加磁场的力必定反向,然后再与F1合成就行了.
类型二磁感应强度的测量
要测量一个物理量,首先要确定测量的原理,这里提供的方法是利用安培力的方法来测量的。
【例2】如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置.一长方体绝缘容器内部高为L,厚为d,左右两管等高处装有两根完全相同的开口向上的管子a、b,上、下两侧装有电极C(正极)和D(负极),并经开关S与电源连接.容器中注满能导电的液体,液体的密度为ρ.将容器置于一匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,当开关断开时,竖直管子a、b中的液面高度相同;开关S闭合后,a、b管中液面将出现高度差.若闭合开关S后,a、b管中液面将出现高度差为h,电路中电流表的读数为I,求磁感应强度B的大小.
导示:开关S闭合后,导电液体中有电流由C流向D,根据左手定则可知导电液体要受到向右的安培力F的作用,在液体中产生附加压强p,这样a、b管中液面将出现高度差.设液体中产生附加压强为p,则:所以磁感应强度月的大小为:
此类问题的特点是题干长,解答简单.解答时需要认真审题,弄清题目所叙述的物理实质,转化成熟悉的物理模型来求解.
1.如图所示,在绝缘的水平面上等间距固定着三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同,其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外,b导线电流垂直纸面向内。每根导线都受到另外两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,以下说法正确的是()
A.导线a所受合力方向水平向右
B.导线c所受合力方向水平向右
C.导线c所受合力方向水平向左
D.导线b所受合力方向水平向左
2.(07广东茂名模考)如图所示,用两条一样的弹簧秤吊着一根铜棒,铜棒所在的虚线框范围内有垂直纸面的匀强磁场,棒中通入自左向右的电流。当棒静止时,弹簧秤示数为F1;若将棒中电流反向,当棒静止时,弹簧秤的示数为F2,且F2>F1,根据上面所给的信息,可以确定()
A.磁场的方向
B.磁感应强度的大小
C.安培力的大小
D.铜棒的重力
3.(07南京二模)如图所示,用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n匝,线圈由粗细均匀、单位长度的质量为2.5g的导线绕制而成,三条细线呈对称分布,稳定时线圈平面水平,在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁,磁铁的中轴线OO′垂直于线圈平面且通过其圆心O,测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.5T,方向与竖直线成30°角,要使三条细线上的张力为零,线圈中通过的电流至少为()
A.0.1AB.0.2A
C.0.05AD.0.01A
4.(07海南卷)据报道,最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮,其原理如图所示。炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间,并与轨道壁密接。开始时炮弹在导轨的一端,通以电流后炮弹会被磁力加速,最后从位于导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离m,导轨长L=5.0m,炮弹质量。导轨上的电流I的方向如图中箭头所示。可以认为,炮弹在轨道内运动时,它所在处磁场的磁感应强度始终为B=2.0T,方向垂直于纸面向里。若炮弹出口速度为,求通过导轨的电流I。忽略摩擦力与重力的影响。
参考答案
1.B2.ACD3.A
4.
高考物理第一轮磁场对运动电荷的作用复习学案
第三课时磁场对运动电荷的作用
【教学要求】
1.会用左手定则判断洛仑兹力方向,计算洛仑兹力的大小。
2.了解电子束在磁场中的偏转,会分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动,进行有关计算。
【知识再现】
一、洛伦兹力
1.洛伦兹力是磁场对电荷的作用力.
2.大小:F=(θ为B与v之间的夹角),当θ=0°时,F=;当θ=90°时,F=。
3.方向:由判定(注意正负电荷的不同).F一定垂直与所决定的平面,但B与v不一定垂直.
4.特点:①不论带电粒子在匀强磁场中做何种运动,因为,故F一定不做功.F只改变速度的而不改变速度的。②F与运动状态有关.速度变化会引起F的变化,对电荷进行受力分析和运动状态分析时应注意.
二、带电粒子在匀强磁场中运动(不计其他作用)
1.若v∥B时,带电粒子所受的洛伦兹力F=0,因此带电粒子以速度v做运动.
2.若v⊥B时,带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做运动.
结论:①向心力由洛伦兹力提供,即
②轨道半径公式:R=③周期:T=④频率:f=。
知识点一洛伦兹力的方向判断方法
判断洛伦兹力的方向用“左手定则”,在方法上比判断安培力稍复杂一些.这是因为导线中电流的方向(规定为正电荷运动的方向)是惟一明确的.而运动的电荷有正、负电之分,对于运动的正电荷方向就相当于电流的方向;对于运动的负电荷方向相当于与电流相反的方向.
【应用1】有一质量为m,电荷量为q的带正电的小球停在绝缘平面上,并处在磁感应强度为B、方向垂直指向纸面向里的匀强磁场中,如图所示,为了使小球飘离平面,匀强磁场在纸面内移动的最小速度应为多少?方向如何?
导示:小球飘离条件是:mg=Bqv,v=mg/Bq。
由左手定则知:小球应向右运动,也就是磁场要向左运动。
应审清题目中要求的是匀强磁场的运动,而不是带电小球的运动。
知识点二带电粒子的圆周运动
带电粒子以一定的初速度与磁场方向垂直进入匀强磁场时,由于洛伦兹力总是与粒子的运动方向垂直,对粒子不做功,它只改变粒子运动的方向,而不改变粒于的速率,所以粒子受到的洛伦兹力的大小恒定,且F的方向始终与速度垂直,故这个力F充当向心力,因此,只在洛伦兹力作用下,粒予的运动一定是匀速圆周运动.
由有关公式可得出下列关系式:
T、f的两个特点:1.T、f的大小与轨道半径R和运行速率v无关,只与磁感应强度B和粒子的荷质比有关.2.荷质比相同的带电粒于,在同样的匀强磁场中,T、f相同.
【应用2】质子()和α粒子()从静止开始经相同的电压加速后垂直进入同一匀强磁场做圆周运动,则这两粒子的动能之比凰:Ek1:Ek2=,轨道半径之比r1:r2=,周期之比T1:T2=.
导示:动能Ek=qU,所以Ek1:Ek2=1:2。半径,所以r1:r2=1:。周期T=2πm/Bq,所以T1:T2=1:2。
作比的方法,在解题中经常用到,使用时应先求出要求的物理量的表达式,然后再求出要求的结果。
类型一带电粒子在磁场中圆心的确定
1.已知入射方向和出射方向时,可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线,两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心.
2.已知入射方向和出射点的位置时,可以通过入射点作入射方向的垂线,连接入射点和出射点,作其中垂线,这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心。
【例1】如图所示,一束电子(电量为e)以速度v垂直射人磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场中,穿过磁场时,速度方向与电子原来的入射方向的夹角是30°,则电子的质量是,穿过磁场的时间是。
导示:电子在磁场中只受洛伦兹力作用,(重力忽略)其运动轨迹是圆的一部分。又因为洛伦兹力与速度始终垂直,故圆心在电子穿入a点和穿出b点所受洛伦兹力指向的交点O处,由几何知识可知:ab弧圆心角θ=30°Ob为半径r,
类型二带电粒子在磁场中半径的计算
利用平面几何关系,求出该圆的可能半径(或圆心角).并注意以下两个重要的几何特点:粒子速度的偏向角(ф)等于回旋角(圆心角α),并等于AB弦与切线的夹角(弦切角θ)的2倍(如图),即ф=α=2θ=ωt.
【例2】(06天津卷)在以坐标原点为圆心、半径为r的圆形区域内,存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场,如图所示。一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿一x方向射入磁场,它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+y方向飞出。
(1)请判断该粒子带何种电荷,并求出其比荷
(2)若磁场的方向和所在空间范围不变,而磁感应强度的大小变为B′,该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场,但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角,求磁感应强度B′多大?此次粒子在磁场中运动所用时间是多少?
导示:(1)由粒子的飞行轨迹,利用左手定则可知,该粒予带负电荷。粒子由A点射入,由C点飞出,其速度方向改变了90°,则粒子轨迹
(2)粒子从D点飞出磁场速度方向改变了60°角,故AD弧所对圆心角为60°,粒子做圆周运动的半径
类型三带电粒子在磁场中运动时间
1.直接根据公式t=s/v或t=α/ω求运动时间t;
2.粒子在磁场中运动时间的确定:利用回旋角(即圆心角α)与弦切角的关系,或者利用四边形内角和等于360°,计算出圆心角α的大小,由公式t=αT/360°,可求出粒子在磁场中的运动时间。
【例3】(07丹阳)如图所示,在一匀强磁场中有三个带电粒子,其中1和2为质子、3为α粒子的径迹.它们在同一平面内沿逆时针方向作匀速圆周运动,三者轨道半径r1>r2>r3,并相切于P点.设T、v、a、t分别表示它们作圆周运动的周期、线速度、向心加速度以及各自从经过P点算起到第一次通过图中虚线MN所经历的时间,则()
A.B.
C.D.
导示:,故A正确。,故B错。,故C正确。1与2轨迹比较,1的圆心角小,,3的圆心角最大,而α粒子的周期又是最大,所以D正确。答案为ACD。
类型四注意圆周运动中有关对称规律
如从同一边界射入的粒子,从同一边界射出时,速度与边界的夹角相等;在圆形磁场区域内.沿径向射入的粒子,必沿径向射出等等。
【例2】(06连云港模拟)平行金属板M、N间距离为d。其上有一内壁光滑的半径为R的绝缘圆筒与N板相切,切点处有一小孔S。圆筒内有垂直圆筒截面方向的匀强磁场,磁感应强度为B。电子与孔S及圆心O在同一直线上。M板内侧中点处有一质量为m,电荷量为e的静止电子,经过M、N间电压为U的电场加速后射入圆筒,在圆筒壁上碰撞n次后,恰好沿原路返回到出发点。(不考虑重力,设碰撞过程中无动能损失)求:⑴电子到达小孔S时的速度大小;⑵电子第一次到达S所需要的时间;⑶电子第一次返回出发点所需的时间。
导示:⑴设加速后获得的速度为v,根据得v=
⑵设电子从M到N所需时间为t1
则,得
⑶电子在磁场做圆周运动的周期为
电子在圆筒内经过n次碰撞回到S,每段圆弧对应的圆心角θ1=π-
n次碰撞对应的总圆心角θ=(n+1)θ1=(n+1)π-2π=(n-1)π
在磁场内运动的时间为t2,
(n=1,2,3,…)
1.(08淮阴中学月考)如图所示,下端封闭、上端开口、内壁光滑的细玻璃管竖直放置,管底有一带电的小球。整个装置以水平向右的速度匀速运动,垂直于磁场方向进入方向水平的匀强磁场,由于外力的作用,玻璃管在磁场中的速度保持不变,最终小球从上端开口飞出,小球的电荷量始终保持不变,则从玻璃管进入磁场到小球运动到上端开口的过程中()
A.洛仑兹力对小球做正功
B.洛仑兹力对小球不做功
C.小球运动轨迹是抛物线
D.小球运动轨迹是直线
2.(05全国卷)如图,在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于纸面向里。许多质量为m带电量为+q的粒子,以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向,由小孔O射入磁场区域。不计重力,不计粒子间的相互影响。下图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域,其中R=mv/Bq哪个图是正确的?()
测定同位素组成的装置里(质谱仪),原子质量Al=39和A2=41钾的单价离子先在电场里加速,接着进入垂直离子运动方向的均匀磁场中(如图).在实验过程中由于仪器不完善,加速电压在乎均值U0附近变化±△U.求需要以多大相对精确度维持加速电压值,才能使钾同位素束不发生覆盖?
参考答案:
1.BC2.A
3.
高考物理第一轮磁场的基本概念专项复习
第一课时:磁场的基本概念
上课时间:
高考要求与解读:
1.磁场磁感应强度磁感线磁通量Ⅰ
2.通电直导线和通电线圈周围磁场的方向Ⅰ
基础知识梳理:
一、磁场:存在于磁体和电流周围的一种特殊物质.
1、基本性质:。磁体(或电流)一磁场一磁体(或电流)。
2、磁场方向的确定:①小磁针:(规定)小磁针在磁场中某点极的受力方向(或小磁针静止时极的指向)为该点的磁场方向。②由磁感线的方向确定。③由磁感应强度的方向确定.
3、磁现象的电本质:①.安培分子电流假说:在原子、分子等物质微粒内部存在着一种环形电流——,使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极.②.安培分子电流假说能解释a.磁体为什么对外显磁性;b.磁体为什么会失去磁性;c.磁化是怎样形成的。③.磁现象的电本质:磁铁的磁场和电流的磁场一样,都是由而产生的。
二、磁感线:为形象描述磁场性质而引人的一族曲线,它是理想化的模型,实际是不存在的。
①磁感线的疏密表示磁场,磁感线上某点切线方向表示该点的磁场.
②磁体外部的磁感线从极出发进入极,而磁体内部的磁感线从极指向极.电流的磁感线方向由定则判定.
③磁感线是闭合曲线.④任意两条磁感线不相交.
⑤要掌握条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流、通电螺线管以及匀强磁场的磁感线分布情况及特点。
三.磁感应强度:在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,受到的磁场作用力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫做通电导线所在处的磁感应强度。(其理解可与电场强度类比)
1、定义式:(L⊥B)
2、B是描述磁场的的性质的物理量,与F、I、L无关.它是由磁场本身性质及空间位置决定的。
四、磁通量
1、定义:磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫穿过这个面积的磁通量,ф=.
注:如果面积S与B不垂直,如图所示,应以B乘以在垂直磁场方向上的投影面积S,即ф=BS’=BScosα
2、物理意义:穿过某一面积的磁感线条数.
3、磁通密度:垂直穿过单位面积的磁感线条数,叫磁通密度。
即磁感强度大小B=ф/S。
五、地磁场的主要特点
地球的磁场与条形磁体的磁场相似,其主要特点有:
1、地磁场的N极在地球极附近,S极在地球极附近,磁感线分布如图所示。
2、地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球极指向极,而竖直分量(By,)则南北相反,在南半球垂直地面向,在北半球垂直地面向。
3、在赤道平面上,距离地球表面相等的各点,磁感强度相等,且方向水平向。
典型考题:
1、对磁场的认识和理解:
例1、下列说法正确的是()
A.奥斯特实验说明了电与磁是有联系的B.磁铁的磁场一定是运动电荷产生的
C、一切磁现象都可归结为运动电荷与运动电荷间的相互作用
D.电荷与电荷间的作用一定是通过磁场来发生的
例2、以下说法中,正确的是()
A、磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的B、电流与电流的相互作用是通过电场产生的
C、磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的D、磁场和电场是同一种物质
E.磁场中某点磁场方向就是小磁针北极在该点的受力方向
F.磁场中某点的磁场方向就是小磁针在该点时北极的指向
G.磁极对磁极、电流对电流及磁极对电流的作用力都是通过磁场发生的
2、磁感应强度——描述磁场力性质的物理量
[例3]由磁感应强度的定义式可知:()
A、磁感应强度与通电导线受到的磁场力成正比,与电流强度和导线长度的乘积成反比
B、磁感强度的方向与F的方向一致C、公式只适用于匀强磁场
D、只要满足L很短、I很小的条件,对任何磁场都成立
3、磁感线的理解
例4.磁场中某区域的磁感线如图11.1-6所示.则
A.a、b两处磁感强度大小不等,Ba<Bb
B.a、b两处磁感强度大小不等,Ba>Bb
C.同一小段通电导线放在a处时受力一定比b处时大
D.同一小段通电导线放在a处时受力可能比b处时小
4、磁场强度的矢量性
[例5]通有反方向电流的两条平行导线所分出的a、b、c三个区域中合磁场为零的区域().
A、只可能出现在b区
B、可能出现在a、c区中的某一个区域
C、可能同时出现在a区和c区D、有可能无合磁场为零的区域
例6、三根平行的长直导线垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点,如下图所示,现在使每根通电导线在斜边中点O处产生的磁感应强度大小均为B,则O点实际磁感应强度的大小和方向如何?
5、电流的磁场
[例7]如图所示,正四棱柱的中心轴线OO’处有一无限长的载流直导线,对该电流的磁场,下列说法中正确的是()
A.同一条侧棱上各点的磁感应强度都相等
B.四条侧棱上的磁感应强度都相同
C.在直线ab上,从a到b,磁感应强度是先增大后减小
D.棱柱内任一点的磁感应强度比棱柱侧面上所有点都大
[例8]一根电缆埋藏在一堵南北走向的墙里,在墙的西侧处,当放一指南针时,其指向刚好比原来旋转了180°,则这根电缆中电流的方向()
A、可能是向北B、可能是竖直向下C、可能是向南D、可能是竖直向上
6、地磁场
例9.十九世纪二十年代,以塞贝克(数学家)为代表的科学家已认识到:温度差会引起电流.安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差,从而提出如下假设:地球磁场是由绕地球的环行电流引起的,则该假设中的电流方向是
A.由西向东垂直磁子午线B.由东向西垂直磁子午线
C.由南向北沿磁子午线方向D.由赤道向两极沿磁子午线方向
7、磁通量的理解
[例10]如图所示,通有恒定电流的直导线mn与闭合金属框共面,第一次将金属框由位置Ⅰ平移到虚线所示的位置Ⅱ;第二次将金属框由位置Ⅰ绕Cd边翻转到位置Ⅱ,设先后两种情况下通过金属框的磁通量变化分别为△ф1、△ф2,则().
A.△ф1>△ф2B.△ф1=△ф2C.△ф1△ф2D.△ф1=-△ф2
强化练习:
1、一根软铁棒放在磁铁附近会被磁化,是因为:()
A、在外磁场作用下,软铁棒中的分子电流取向变得完全相同
B、在外磁场作用下,软铁棒中产生了分子电流
C、条形磁铁正中部分分子电流的取向仍是大致相同的
D、被磁化的软铁棒离开磁铁,磁性几乎消失,分子电流取向又变得杂乱无章了
2、关于磁感应强度B的叙述,正确的是:()
A、如果一段通电直导线在某处不受磁场力作用,则该处的磁感应强度一定为零
B、某处B的大小与垂直放置的导线长度L和电流I有关
C、磁感应强度方向与通过该点磁感线方向一致,或与放在该点的小磁针N极指向一致
D、沿着磁感线的方向,B值逐渐减小,或磁感线越稀疏,B数值越小
3、从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有高能带电粒子,若到达地球,对地球上的生命将带来危害.如图为地磁场的分布图,对于地磁场对宇宙射线有无阻挡作用的下列说法中,正确的是()
A.地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在南北两极最强,赤道附近最弱
B.地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强,两极地区最弱
C.地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处相同
D.地磁场对宇宙射线无阻挡作用
4、关于磁通量的叙述应选:()
A、磁感应强度越大的地方,穿过线圈的磁通量也越大
B、穿过线圈的磁通量为零时,该处磁感应强度也为零
C、磁通量的变化不一定是由磁场的变化引起的
D、穿过某面积的磁感线条数越多,此面的磁通量越大
5、一根直导线通以稳恒电流I,方向垂直指向纸内,且和匀强磁场垂直,则在图中圆周上,哪点磁感应强度值最大:()
A、a点B、b点C、c点D、d点
6、在匀强磁场中,有一面积为S的线圈,其平面与磁感线成θ角,已知穿过此线圈的磁通量为φ,那么磁场的磁感应强度B为:()
A、B、C、D、
★7、电视机中显像管的偏转线圈是由绕在铁环上两个通电导线串联而成,电流方向如图所示,则铁环中心O处的磁场方向为:()
A、向下B、向上C、垂直纸面向里D、垂直纸面向外
★8、如图,一个水平放置的带负电荷的橡胶圆盘,绕O轴俯视匀速顺时针转动,放置在圆环上部的小磁针N极受力方向向。
★9、在同一平面内有两个同心圆a和b,半径rarb,一条形磁铁的轴线与两环的轴线重合,则穿过a环的磁通量(填大于或小于)b环的磁通量。
高考物理第一轮总复习磁场对电流的作用安培力(左手定则)教案23
散磁场对电流的作用——安培力(左手定则)
基础知识
一、安培力
1.安培力:通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力.
说明:磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用,磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力.
实验:注意条件
①I⊥B时A:判断受力大小(由偏角大小判断)改变I大小,偏角改变;I大小不变,改变垂直磁场的那部分导线长度;改变B大小.
B:F安方向与I方向B方向关系:(改变I方向;改变B方向;同时改变I和B方向)
F安方向:安培左手定则,F安作用点在导体棒中心。(通电的闭合导线框受安培力为零)
②I//B时,F安=0,该处并非不存在磁场。
③I与B成夹角时,F=BILSin(为磁场方向与电流方向的夹角)。
有用结论:“同向电流相互吸引,反向电流相排斥”。不平行时有转运动到方向相同且相互靠近的趋势。
2.安培力的计算公式:F=BILsinθ(θ是I与B的夹角);
①I⊥B时,即θ=900,此时安培力有最大值;公式:F=BIL
②I//B时,即θ=00,此时安培力有最小值,F=0;
③I与B成夹角时,00<B<900时,安培力F介于0和最大值之间.
3.安培力公式的适用条件:
①公式F=BIL一般适用于匀强磁场中I⊥B的情况,对于非匀强磁场只是近似适用(如对电流元)但对某些特殊情况仍适用.
如图所示,电流I1//I2,如I1在I2处磁场的磁感应强度为B,则I1对I2的安培力F=BI2L,方向向左,
同理I2对I1,安培力向右,即同向电流相吸,异向电流相斥.
②根据力的相互作用原理,如果是磁体对通电导体有力的作用,则通电导体对磁体有反作用力.
两根通电导线间的磁场力也遵循牛顿第三定律.
二、左手定则
1.安培力方向的判断——左手定则:
伸开左手,使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内,让磁感线垂直穿过手心,并使四指指向电流方向,这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直,大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向.
2.安培力F的方向:F⊥(B和I所在的平面);即既与磁场方向垂直,又与通电导线垂直.但B与I的方向不一定垂直.
3.安培力F、磁感应强度B、电流1三者的关系
①已知I,B的方向,可惟一确定F的方向;
②已知F、B的方向,且导线的位置确定时,可惟一确定I的方向;
③已知F,1的方向时,磁感应强度B的方向不能惟一确定.
4.由于B,I,F的方向关系常是在三维的立体空间,所以求解本部分问题时,应具有较好的空间想象力,要善于把立体图画变成易于分析的平面图,即画成俯视图,剖视图,侧视图等.
规律方法1。安培力的性质和规律;
①公式F=BIL中L为导线的有效长度,即导线两端点所连直线的长度,相应的电流方向沿L由始端流向末端.
如图所示,甲中:,乙中:L/=d(直径)=2R(半圆环且半径为R)
如图所示,弯曲的导线ACD的有效长度为l,等于两端点A、D所连直线的长度,安培力为:F=BIl
②安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心;
③安培力做功:做功的结果将电能转化成其它形式的能.
2、安培力作用下物体的运动方向的判断
(1)电流元法:即把整段电流等效为多段直线电流元,先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向,从而判断整段电流所受合力方向,最后确定运动方向.
(2)特殊位置法:把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向,从而确定运动方向.
(3)等效法:环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁,条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管,通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析.
(4)利用结论法:①两电流相互平行时无转动趋势,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥;
②两电流不平行时,有转动到相互平行且电流方向相同的趋势.
(5)转换研究对象法:因为电流之间,电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律,这样,定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题,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,再确定磁体所受电流作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向.
(6)分析在安培力作用下通电导体运动情况的一般步骤:
①画出通电导线所在处的磁感线方向及分布情况
②用左手定则确定各段通电导线所受安培力
③)据初速方向结合牛顿定律确定导体运动情况
(7)磁场对通电线圈的作用:若线圈面积为S,线圈中的电流强度为I,所在磁场的磁感应强度为B,线圈平面跟磁场的夹角为θ,则线圈所受磁场的力矩为:M=BIScosθ.
3.安培力的实际应用