一轮复习磁场-安培力PPT课件.ppt

第一第一单单元元 磁磁场场 安培力安培力第第1课时课时 磁磁场场及描述及描述 选修3-1 第九章磁场2.基基础础回回顾顾考点一 磁场、磁感线(1)产生：磁场是一种物质，产生于_和_周围(2)性质：磁场对放入其中的_或_有力的作用(3)方向：规定磁场中任意一点的小磁针静止时_(或小磁针_)为该处磁场的方向2磁感线(1)概念：用来形象地描述磁场中任意点的_而_的曲线3.(2)特点：是闭合曲线，在磁体外部是从_极到_极，内部从_极到_极磁感线上每一点的_就是该点的磁场方向磁感线的_表示磁场的强弱(3)两种常见的磁感线条形磁铁的磁感线和蹄形磁铁的磁感线如下图所示：4.3电流磁场，安培定则用安培定则判断几种电流磁场(1)直线电流的磁场：用_握住导线，让伸直的_跟电流的方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是_的环绕方向，如下图所示5.(2)环形电流(或通电螺线管)的磁场：用_握住导线，让右手弯曲的四指跟电流的_一致，那么_所指的方向就是环形导线中心轴上的磁感线方向(或通电螺线管的N极)，如下图所示6.答案：1(1)磁体电流(2)磁体电流(3)N极的指向N极受力的方向2(1)磁场方向假想(2)NSSN切线方向密疏3(1)右手大拇指磁感线(2)右手环绕方向伸直的大拇指7.要点深化要点深化1地磁场的认识地球的磁场(简称地磁场)与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个(1)地磁场的N极在地球地理的南极附近，地磁场的S极在地球地理的北极附近(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)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，距地球表面等高的各点，磁感应强度大小相等，方向均水平向北8.2磁现象的电本质(1)永久磁铁的磁场是由磁体内的分子电流定向移动而产生的(安培分子电流假设)(2)电流的磁场是由形成电流的运动电荷产生的(奥斯特的电流磁效应)9.磁感线电场线不同点闭合曲线，外部从NS，内部从SN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)3磁感线和电场线比较10.磁感磁感线线和和电场线电场线的疏密都能形象地的疏密都能形象地表示相表示相应场应场的的强强弱，但弱，但应应注意：注意：(1)(1)只有在同一个只有在同一个图图中才能根据磁感中才能根据磁感线线或或电场线电场线的疏密判定各的疏密判定各处处相相应场应场的的强强弱弱(2)(2)没有画出磁感没有画出磁感线线或或电场线电场线的地方的地方并不表示那里没有磁并不表示那里没有磁场场或或电场电场存在存在11.基基础础回回顾顾考点二 磁感应强度1磁感应强度(1)(1)物理意物理意义义：表示：表示_强强弱的物理量弱的物理量(2)(2)定定义义：在磁：在磁场场中中_磁磁场场方向的通方向的通电导线电导线，受到的安培力跟受到的安培力跟电电流和流和导线长导线长度的乘度的乘积积的比的比值值(3)(3)表达式：表达式：B B_._.式中式中ILIL称称为检验电为检验电流元，其意流元，其意义义是在磁是在磁场场中某一点中某一点处处垂直于磁感垂直于磁感线线的方向上，放置一的方向上，放置一电电流流强强度度为为I I、长长度度为为L L的通的通电导线电导线，12.由于由于导线长导线长度度L L极短，所以称极短，所以称为检验电为检验电流元流元F F为检验电为检验电流元流元ILIL在磁在磁场场中中该该点点处处所受到的磁所受到的磁场场力力大小大小值值得注意的是：磁感得注意的是：磁感应应强强度度B B仅仅跟磁跟磁场场本身特本身特性有关，与性有关，与ILIL和和F F无关无关(4)(4)磁感磁感应应强强度度B B是是_，其方向，其方向为为磁磁场场中某点的磁感中某点的磁感线线的切的切线线方向方向(5)(5)磁感磁感应应强强度的度的单单位是位是_，简简称称_，符号，符号T T，1 T1 T_._.13.2匀强磁场(1)定义：磁感应强度的大小_，方向_的磁场称为匀强磁场(2)特点：匀强磁场中的磁感线是疏密相同、方向相同的平行直线；距离很近的两个异名磁极之间的磁场和通电螺线管内部的磁场(边缘部分除外)，都可以认为是匀强磁场14.要点深化要点深化1正确理解磁感应强度的公式BB 是磁感应强度的定义式，式中的I一定要与B垂直F与IL的比值反映了磁场本身的性质就是说，在磁场中某处，垂直放入的通电导线的长度L改变，通入的电流I改变，则通电导线所受磁场力F也随之改变，但F与IL的比值并不改变B虽然由的比值进行定义，但B和F、I、L并不存在比例关系和因果关系通电导线只是研究磁场性质的“工具”，而磁场的性质显然与“工具”无关这一点和我们研究电场时要引入“检验电荷”的目的是一样的15.磁场中某点的磁感应强度B的大小，取决于产生磁场的磁体(或电流)以及该点在磁场中所处的位置与磁体(或电流)距离越近，磁体的磁性(或电流)越大，磁感应强度B越大磁感应强度B是矢量，其方向就是该点上小磁针北极的指向当空间存在几个场源时，某点的磁感应强度B就是这几个场源单独存在时在该点所产生的磁感应强度叠加起来的矢量和为了解题方便，也可以将某点的磁感应强度B按平行四边形定则进行分解2磁感应强度B与电场强度E的比较16.磁感应强度B电场强度E物理意义描述磁场的力的性质的物理量 描述电场的力的性质的物理量定义式B大小决定由磁场决定与检验电流无关由电场决定与检验电荷无关方向磁感线切线方向或小磁针N极受力方向电场线切线方向或放入该点正电荷受力方向场的叠加合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和合电场强度等于各电场的场强的矢量和单位1 T1 N/(Am)1 V/m1 N/C注意：电场强度的方向和电荷受力方向相同或相反，而磁感应强度的方向和电流受力方向垂直17.18.题型一安培定则的应用例例1 1：如右：如右图图所示，通所示，通电电直直导线导线ABAB、螺、螺线线管管G G、电电磁磁铁铁D D三者相距三者相距较远较远，它它们们的磁的磁场场互不影响当互不影响当电键电键S S闭闭合后，合后，则则小磁小磁针针的北极的北极N(N(黑色一端黑色一端)指示指示出磁出磁场场方向正确的是方向正确的是()A Aa aB Bb bC Cc c D Dd d19.解析：先根据安培定则在图中画出有关磁场中经过小磁针的磁感线及其方向，即当开关S闭合后，对于通电直导线AB，根据安培定则确定，磁感线是以导线AB上各点为圆心的同心圆，且都在跟导线垂直的平面上，其方向是逆时针方向，显然磁针a标示的不对对电磁铁D(与蹄形磁铁相似)，由安培定则确定，电磁铁的左端为N极，右端为S极，可见小磁针b标示正确对通电螺线管G的磁感线及方向(与条形磁铁相似)，由安培定则确定，螺线管内的磁感线是由右指向左，外部的磁感线是由左向右，故c所示正确，d所示错误因此答案为BC.答案：BC20.题题型型训练训练1.1.如如图图所示所示为为一种利用一种利用电电磁原理制作的充气磁原理制作的充气泵泵的的结结构示意构示意图图其工作原理其工作原理类类似打点似打点计时计时器，当器，当电电流流从从电电磁磁铁铁的接的接线线柱柱a a流入，流入，吸引小磁吸引小磁铁铁向下运向下运动时动时，以下以下选项选项中正确的是中正确的是()A A电电磁磁铁铁的上端的上端为为N N极，小磁极，小磁铁铁的下端的下端为为N N极极B B电电磁磁铁铁的上端的上端为为S S极，小磁极，小磁铁铁的下端的下端为为S S极极C C电电磁磁铁铁的上端的上端为为N N极，小磁极，小磁铁铁的下端的下端为为S S极极D D电电磁磁铁铁的上端的上端为为S S极，小磁极，小磁铁铁的下端的下端为为N N极极21.解析：当电流从a端流向电磁铁时，根据安培定则，判断出电磁铁的上端为S极，此时能吸引小磁铁向下运动，故说明小磁铁的下端为N极 答案：D22.题型二 对磁感应强度叠加的理解 在在xOyxOy坐坐标标原点原点O O处处放置一根与坐放置一根与坐标标平面平面垂直的通垂直的通电电直直导线导线，电电流方向指向流方向指向纸纸内内(如下如下图图所示所示)，此坐，此坐标标范范围围内内还还存在一个平行于存在一个平行于xOyxOy平面的匀平面的匀强强磁磁场场已知在以直已知在以直导线为圆导线为圆心的心的圆圆周上的周上的a a、b b、c c、d d四点上，四点上，a a 点的磁感点的磁感应应强强度度最大，最大，则则此匀此匀强强磁磁场场的方向的方向()A A沿沿x x轴轴正方向正方向B B沿沿x x轴负轴负方向方向C C沿沿y y轴负轴负方向方向D D沿沿y y轴轴正方向正方向23.解析：先根据安培定则确定通电直导线在圆周上的a、b、c、d四点上所产生的磁感应强度的方向，再根据矢量的合成法判断出结果，可知C选项正确答案：C点评：本例考查根据平行四边形定则合成磁感应强度和运用安培定则来判断通电直导线形成的磁场在某处磁感应强度的方向解题时应注意磁感应强度在某处的方向是以直导线为圆心的圆周在该处的切线方向24.题题型型训练训练2.三根平行的三根平行的长长直直导导线线，分，分别别垂直地通垂直地通过过一一个等腰直角三角形的三个等腰直角三角形的三个个顶顶点，如右点，如右图图所示，所示，现现在使每根通在使每根通电导线电导线在在斜斜边边中点中点O处处所所产产生的生的磁感磁感强强度大小均度大小均为为B.则则O点点实际实际磁感磁感强强度的大度的大小和方向如何？小和方向如何？25.解析：根据安培定则，I1和I3在O点处产生的磁感应强度方向相同，I2在O点处产生的磁感应强度方向与它们垂直，由大小均为B可知，O点处实际磁感应强度的大小，方向在三角形所在的平面内与斜边夹角arctan 2.答案：方向在三角形所在的平面内与斜边夹角arctan 2.26.27.警示 不能正确运用安培定则进行分析如图甲所示，关于地磁场的起因，有人提出如下假说：地磁场是随绕地球的自转的电子的定向运动而引起的则此假说中的电子运动方向应()A沿纬线由东向西，如图(a)B沿纬线由西向东，如图(b)C沿经线由北向南，如图(c)D沿经线由南刚北，如图(d)28.错解：利用安培定则，四指的方向与电流方向相同，故电子运动的方向沿纬线由东向西，故选A.有的同学还会错选C，认为电子运动的方向就是地磁场的方向分析纠错：磁场的方向与电流的方向关系，要通过安培定则来判断判断得出的电流方向如图(a)，但电子的方向与电流的方向相反，故应该选择B.电子运动的方向与地磁场的方向是不相同的，电子运动构成的环形面与磁场互相垂直答案：B29.磁通量磁通量定定义义：磁：磁场场中穿中穿过过磁磁场场某一面某一面积积S的的磁感磁感线线条数条数，用用表示；表示；计计算公式：算公式：BS；单单位：位：韦韦伯伯，符号，符号Wb，1 Wb1 Tm2.说说明明：磁磁通通量量是是标标量量，但但有有正正负负，其其正正负负代代表表磁磁感感线线是是正穿正穿还还是反穿，若正穿是反穿，若正穿为为正，正，则则反穿反穿为负为负多匝多匝线线圈内磁通量的大小与圈内磁通量的大小与线线圈匝数无关，因圈匝数无关，因为为不不论论线线圈匝数多少，穿圈匝数多少，穿过线过线圈的磁感圈的磁感线线条数相同，而磁感条数相同，而磁感线线条数可表示磁通量的大小条数可表示磁通量的大小30.F、B、I方向关系BIF示意图安培力方向既与安培力方向既与电电流方向垂直又与流方向垂直又与磁磁场场方向垂直，即垂直于方向垂直，即垂直于电电流和磁流和磁场场所所在的平面在的平面左手定则：伸开左手伸开左手,使拇指与其使拇指与其余四个手指垂直余四个手指垂直,并且都与手掌在并且都与手掌在同一平面内同一平面内;让让磁感磁感应线应线从掌心从掌心进进入入,并使四指指向并使四指指向电电流的方向，流的方向，这这时时拇指所指的方向就是通拇指所指的方向就是通电导线电导线在在磁磁场场中所受安培力的方向中所受安培力的方向遵循左手定则BIF再次提醒：一定要使用左手！再次提醒：一定要使用左手！31.IBFFIBFIBIBF二、安培力方向的判断二、安培力方向的判断32.FIBFIBBBIFBI30FFIIIBBB二、安培力方向的判断二、安培力方向的判断33.问题问题：如如图图所示，两条平行的通所示，两条平行的通电电直直导线导线之之间间会通会通过过磁磁场发场发生相互作用生相互作用 请请使用使用刚刚学学过过的知的知识识解解释释本本实验实验结结果。果。同向同向电电流相互吸引。流相互吸引。反向反向电电流相互排斥。流相互排斥。结论结论:FFF同向电流F反向电流34.公式：公式：F=ILBsinF=ILBsin表示磁表示磁场场方向与方向与电电流方向流方向间间的的夹夹角角 注：在中学注：在中学阶阶段，此公式段，此公式仅仅适用于匀适用于匀强强磁磁场场问题问题1:1:若若B B与与I I不垂直不垂直时时，F F安安与与B B和和I I方向关系可以方向关系可以概括概括为为哪句哪句话话？这时这时左手定左手定则对则对磁感磁感应线应线有何要求有何要求？三、安培力的大小三、安培力的大小结论结论：F F一定与一定与B B垂直，一定与垂直，一定与I I垂直。但垂直。但B B与与I I不一不一定垂直。定垂直。问题2：F、B、I一定两两垂直吗？35.L LF=BF=BI IL LF=BF=BI IL L中的中的L L为为有效有效长长度度L LL LL L思考与思考与讨论讨论试试指出下述各指出下述各图图中的安培力的大小。中的安培力的大小。36.5 5、试试画出下列各画出下列各图图中通中通电导电导体棒体棒abab所所受安培力的方向：受安培力的方向：课课堂堂练习练习37.通通电电矩形矩形线线框框abcd与与长长直通直通电导线电导线MN在在同一平面内，如同一平面内，如图图所示，所示，ab边边与与MN平行平行关于关于MN的磁的磁场对线场对线框的作用力，下列框的作用力，下列说说法正确的是法正确的是 ()A线线框有两条框有两条边边所受的安培力方向相同所受的安培力方向相同B线线框有两条框有两条边边所受的安培力大小相等所受的安培力大小相等C线线框所受的安培力的合力方向向左框所受的安培力的合力方向向左D线线框所受的安培力的合力方向向右框所受的安培力的合力方向向右38.如如图图所示，把一通所示，把一通电导线电导线放在放在蹄形磁蹄形磁铁铁磁极的正上方，磁极的正上方，导线导线可以自由移可以自由移动动当当导线导线通通过电过电流流I时时，如果只考，如果只考虑虑安培力的作安培力的作用，用，则则从上往下看，从上往下看，导线导线的运的运动动情况是情况是 ()A顺时针顺时针方向方向转动转动，同，同时时下降下降B顺时针顺时针方向方向转动转动，同，同时时上升上升C逆逆时针时针方向方向转动转动，同，同时时下降下降D逆逆时针时针方向方向转动转动，同，同时时上升上升图图81839.例例题题：如如图图所示，在匀所示，在匀强强磁磁场场中用两根柔中用两根柔软软的的细线细线将将金属棒金属棒abab悬悬挂在水平位置上，金属棒中通入由挂在水平位置上，金属棒中通入由a a到到b b的的稳稳定定电电流流I I，这时这时两根两根细线细线被拉被拉紧紧，现现要想使两根要想使两根细细线对线对金属棒拉力金属棒拉力变为变为零，可采用哪些方法：零，可采用哪些方法：()()（A）适当增大）适当增大电电流流I （B）将）将电电流反向并适当改流反向并适当改变变大小大小（C）适当增大磁）适当增大磁场场（D）将磁）将磁场场反向并适当改反向并适当改变变大小大小ACabI40.A A7 7、在赤道上空，水平放置一根通、在赤道上空，水平放置一根通以由西向以由西向东东的的电电流的直流的直导线导线，则则此此导线导线()()A A、受到、受到竖竖直向上的安培力直向上的安培力 B B、受到、受到竖竖直向下的安培力直向下的安培力C C、受到由南向北的安培力、受到由南向北的安培力 D D、受到由西向、受到由西向东东的安培力的安培力课课堂堂练习练习41.12121212、如、如、如、如图图图图所示，条形磁所示，条形磁所示，条形磁所示，条形磁铁铁铁铁放在水平桌面上，在其正中央的放在水平桌面上，在其正中央的放在水平桌面上，在其正中央的放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根上方固定一根上方固定一根上方固定一根长长长长直直直直导线导线导线导线，导线导线导线导线与磁与磁与磁与磁铁铁铁铁垂直，垂直，垂直，垂直，给导线给导线给导线给导线通以垂通以垂通以垂通以垂直直直直纸纸纸纸面向外的面向外的面向外的面向外的电电电电流，流，流，流，则则则则（）A A A A磁磁磁磁铁对铁对铁对铁对桌面桌面桌面桌面压压压压力减小，不受桌面的摩擦力作用力减小，不受桌面的摩擦力作用力减小，不受桌面的摩擦力作用力减小，不受桌面的摩擦力作用 B B B B磁磁磁磁铁对铁对铁对铁对桌面桌面桌面桌面压压压压力减小，受到桌面的摩擦力作用力减小，受到桌面的摩擦力作用力减小，受到桌面的摩擦力作用力减小，受到桌面的摩擦力作用 C C C C磁磁磁磁铁对铁对铁对铁对桌面桌面桌面桌面压压压压力增大，不受桌面的摩擦力作用力增大，不受桌面的摩擦力作用力增大，不受桌面的摩擦力作用力增大，不受桌面的摩擦力作用 D D D D磁磁磁磁铁对铁对铁对铁对桌面桌面桌面桌面压压压压力增大，受到桌面的摩擦力作用力增大，受到桌面的摩擦力作用力增大，受到桌面的摩擦力作用力增大，受到桌面的摩擦力作用 A课课堂堂练习练习42.1414、如如图图所所示示，两两平平行行光光滑滑导导轨轨相相距距0.2m0.2m，与与水水平平面面夹夹角角为为4545，金金属属棒棒MNMN的的质质量量为为0.1kg0.1kg，处处在在竖竖直直向向上上磁磁感感应应强强度度为为1T1T的的匀匀强强磁磁场场中中，电电源源电电动动势势为为6V6V，内内阻阻为为11，为为使使MNMN处处于于静静止止状状态态，则则电电阻阻R R应应为为多多少少？(其他其他电电阻不阻不计计)NBG GF FN NF F安安课课堂堂练习练习43.如如图图所示的天平可用于所示的天平可用于测测定磁感定磁感应应强强度度,天平的天平的右臂下面挂有一个矩形右臂下面挂有一个矩形线线圈圈,宽宽度度为为L,L,共共 N N匝匝,线线圈下端圈下端悬悬在匀在匀强强磁磁场场中中,磁磁场场方向垂直方向垂直纸纸面面.当当线线圈中通有方向如圈中通有方向如图图所示的所示的电电流流I I时时,在天平在天平左右两左右两边边加上加上质质量各量各为为m1m1 m2m2的砝的砝码码,天平平衡天平平衡,当当电电流反向流反向(大小不大小不变变)时时,右右边边再加上再加上质质量量为为m m的砝的砝码码后后,天平重新平衡天平重新平衡,由此可知由此可知()()A.A.磁感磁感应应强强度的方向垂度的方向垂直于直于纸纸面向里面向里,大小大小为为B.B.磁感磁感应应强强度的方向垂度的方向垂直于直于纸纸面向里面向里,大小大小为为C.C.磁感磁感应应强强度的方向垂度的方向垂直于直于纸纸面向外面向外,大小大小为为D.D.磁感磁感应应强强度的方向垂度的方向垂直于直于纸纸面向外面向外,大小大小为为44.祝祝您您45.