【物理】2018届人教版第8章第1节　磁场的描述磁场对电流的作用教案 34页

第1节　磁场的描述　磁场对电流的作用 考点一| 磁现象和磁场、磁感应强度 一、磁现象、磁场 ‎1．磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．‎ ‎2．磁场 ‎(1)磁场：存在于磁体周围或电流周围的一种客观存在的特殊物质．磁体与磁体之间、磁体和通电导体之间、通电导体和通电导体间的相互作用都是通过磁场发生的．‎ ‎(2)基本性质：对放入其中的磁体或通电导体有力的作用．‎ ‎(3)地磁场：地球磁体的N极(北极)位于地理南极附近，地球磁体的S极(南极)位于地理北极附近．‎ 二、磁感应强度 ‎1．定义式：B＝(通电导线垂直于磁场)．‎ ‎2．方向：小磁针静止时N极的指向．‎ ‎3．单位：特斯拉，简称特(T)，1 T＝1.‎ ‎4．磁感应强度是反映磁场性质的物理量，由磁场本身决定，是用比值 法定义的．‎ ‎1．奥斯特实验(如图811所示)：‎ 图811‎ ‎(1)通电直导线沿南北方向放置在小磁针的上方．‎ ‎(2)意义：说明通电导体周围存在着磁场，发现了电流的磁效应，首先揭示了电与磁之间是有联系的．‎ ‎2．求解有关磁感应强度问题的关键 ‎(1)磁感应强度→‎ 由磁场本身决定．(2)合磁感应强度→等于各磁场的磁感应强度的矢量和(满足平行四边形定则)．‎ ‎1．(2015·浙江学业水平考试)下列表示的工具或装置中，利用地磁场工作的是(　　)‎ A．磁卡　　　　　　B．指南针 C．磁性黑板　　　　　D．电磁起重机 B　[磁卡、磁性黑板及电磁起重机均利用了磁性工作，只有指南针是利用地磁场工作的．故选B.]‎ ‎2．(多选)下列说法中正确的是(　　) ‎ ‎【导学号：81370285】‎ A．磁场看不见、摸不着，所以它并不存在，它是人们为了研究问题方便而假想出来的 B．同名磁极相互排斥，‎ 异名磁极相互吸引 C．磁体和通电导体都能产生磁场 D．若小磁针始终指向南北方向，则小磁针的附近一定没有磁铁 BC　[磁场是一种“场”物质，它和我们常见的分子、原子组成的物质不同，它是以一种“场”的形式存在的，故选项A错误．由磁极间相互作用的基本规律及电流的磁效应可知，选项B、C正确．若磁铁放在小磁针的南方或北方，小磁针仍可能始终指向南北方向，故选项D错误．]‎ ‎3．(2017·永康学考模拟)有关磁感应强度的下列说法中，正确的是(　　)‎ A．‎ 磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量 B．若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零 C．若有一小段长为L，通以电流为I的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F，则该处磁感应强度的大小一定是 D．由定义式B＝可知，电流I越大，导线L越长，某点的磁感应强度就越小 A　[磁感应强度的引入目的就是用来描述磁场强弱，因此选项A是正确的．磁感应强度是与电流I和导线长度 L无关的物理量，且B＝中的B、F、L相互垂直，所以选项B、C、D皆是错误的．]‎ ‎4．(加试要求)在重复奥斯特的电流磁效应的实验时，为使实验方便且效果明显，通电直导线应(　　)‎ A．平行于南北方向，位于小磁针上方 B．平行于东西方向，位于小磁针上方 C．平行于东南方向，位于小磁针下方 D．平行于西南方向，位于小磁针下方 A　[在做奥斯特实验时，为排除地磁场影响，小磁针应南北放置，通电直导线也应南北放置且位于小磁针上方，故选A.]‎ ‎5．(加试要求)(多选)下列说法中正确的是(　　) ‎ ‎【导学号：81370286】‎ A．电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零 B．一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零 C．表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值 D．表征磁场中某点磁场的强弱，‎ 是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值 AC　[电场和磁场有一个明显的区别是：电场对放入其中的电荷有力的作用，磁场对通电导线有力的作用的条件是磁场方向不能和电流方向平行，因此A对，B错．同理根据电场强度的定义式E＝可知C对．而同样用比值定义法定义的磁感应强度则应有明确的说明，即B＝中I和B的方向必须垂直，故D错．]‎ 考点二| 几种常见的磁场 ‎1．磁感线 ‎(1)引入：在磁场中画出一些曲线，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．‎ ‎(2)特点：磁感线的特点与电场线的特点类似，主要区别在于磁感线是闭合的曲线．‎ ‎(3)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图812所示)．‎ 图812‎ ‎2．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越弱 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 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 安培定则 立体图 横截面图 ‎1．磁感线与电场线的比较 磁感线 电场线 相似点 引入目的 为了形象地描述场而引入的假想线，实际不存在 疏密 场的强弱 切线方向 场的方向 能否相交 不能相交 不同点 闭合曲线 起始于正电荷或无穷远，终止于无穷远或负电荷 ‎2.安培定则的“因”和“果”‎ 原因(电流方向)‎ 结果(磁场方向)‎ 直线电流的磁场 大拇指 四指 环形电流及通电螺线管的磁场 四指 大拇指 ‎3．磁场的叠加 ‎(1)磁感应强度为矢量，合成与分解遵循平行四边形定则．‎ ‎(2)两个电流附近的磁场某处的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的．‎ ‎1．当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是(　　)‎ ‎　A　　　　　B　　　　C　　　　　D C　[A图通电直导线电流从左向右，根据右手螺旋定则，小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针静止时北极背离读者，故A错误；B图根据右手螺旋定则，磁场的方向沿逆时针方向(从上向下看)，因此小磁针静止时北极背离读者，故B错误；C图根据右手螺旋定则，小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针静止时北极指向读者，故C正确；D图根据右手螺旋定则，结合电流的方向，则通电螺线管的内部磁场方向由右向左，则小磁针静止时北极指向左，故D错误；故选C.]‎ ‎2．通电螺线管附近放置四个小磁针，如图813所示，当小磁针静止时，图中小磁针的指向正确的是(涂黑的一端为N极)(　　)‎ 图813‎ A．a　　　　B．b　　　　C．c　　　　D．d B　[根据安培定则判断在通电螺线管的内部磁感线方向应是向左的，外部是向右的．由此可判断小磁针a，c，d的N极都应向左，而小磁针b的N极应向右．故选B.]‎ ‎3．(2016·平湖模拟)电流的磁效应揭示了电与磁的关系．若直导线通有方向垂直纸面向外的恒定电流，则电流的磁感线分布正确的是(　　) ‎ ‎【导学号：81370287】‎ ‎【答案】　D ‎4．(多选)(加试要求)(2017·永昌联考)‎ 如图814所示是云层之间闪电的模拟图，图中A，B是位于东、西方向带有电荷的两块阴雨云，在放电的过程中，在两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里，S极转向纸外，则关于A，B带电情况的说法中正确的是(　　)‎ 图814‎ A．带同种电荷 B．带异种电荷 C．B带正电 D ‎．A带正电 BD　[云层间闪电必须发生在异种电荷之间，故B正确；在云层间放电时，形成的强电场和高温将空气电离成正离子和负离子，并在强电场的作用下做定向移动，形成电流，所以此题考查右手螺旋定则．由题意知，从西向东看，磁场方向是逆时针的，根据右手螺旋定则可以判断电流是从A流向B的，故可知A带正电，B带负电，所以D选项正确．故正确答案为B、D.]‎ 考点三| 通电导线在磁场中受到的力 ‎1．安培力的方向 ‎(1)左手定则：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．‎ ‎(2)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相吸引，异向电流互相排斥．‎ ‎(3)注意问题：磁感线方向不一定垂直于电流方向，但安培力方向一定与磁场方向和电流方向垂直，即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面．‎ ‎2．安培力的大小 ‎(1)当磁场与电流垂直时，安培力最大，Fmax＝ILB ‎(2)当磁场与电流平行时，安培力等于零．‎ ‎　(2016·浙江10月学考)如图815所示，把一根通电的硬直导线ab，用轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导线中的电流方向由a向b，闭合开关S瞬间，导线a端所受安培力的方向是(　　) ‎ 图815‎ ‎【导学号：81370288】‎ A．向上 B．向下 C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里 D　[根据通电螺线管的电流方向，由右手安培定则可得螺线管周围磁场方向，如图，‎ 其中在导线a端的磁场斜向下，由左手定则可得安培力垂直纸面向里．故选D.]‎ ‎　(2016·浙江4月学考)法拉第电动机原理如图816所示．条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，N极向上．一根金属杆斜插在水银中，杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连．电源负极与金属杆上端相连，‎ 与电源正极连接的导线插入水银中．从上往下看，金属杆(　　)‎ 图816‎ A．向左摆动 B．向右摆动 C．顺时针转动 D．逆时针转动 D　[‎ 由题目中的电路图可以看出，电流方向从正极流出，沿着棒向上，磁场沿着磁感线的切线方向，根据左手定则，可以判断出安培力方向垂直电流与磁场的平面向里，俯视为逆时针方向，D正确．]‎ ‎1．判定导体运动情况的基本思路 判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场磁感线分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向．‎ ‎2．五种常用判定方法 电流元法 分割为电流元安培力方向―→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 ‎1．关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是(　　)‎ A．安培力的方向可以不垂直于直导线 B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向 C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关 D．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半 B　[安培力垂直于导线和磁场方向决定的平面，A错误，B正确；由F＝BILsin θ可知，C错误；将直导线从中点折成直角时，因磁场与导线的夹角未知，则安培力的大小不能确定，D错误．]‎ ‎2．如图817所示是“探究影响通电导线受力的因素”的装置图．实验时，先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小；然后保持电流不变，‎ 改变导线通电部分的长度．对该实验，下列说法正确的是(　　) ‎ ‎【导学号：81370289】‎ 图817‎ A．当导线中的电流反向时，导线受到的安培力方向不变 B．保持电流不变，接通“1、4”时导线受到的安培力是接通“2、3”时的3倍 C．保持电流不变，接通“1、4”‎ 时导线受到的安培力是接通“2、3”时的2倍 D．接通“1、4”，当电流增加为原来的2倍时，通电导线受到的安培力减半 B　[接触“1、4”时导线的长度是接触“2、3”时长度的3倍，根据安培力公式F＝BIL知，导线所受安培力也是3倍关系．正确答案为B.]‎ ‎3．在如图所示的四幅图中，正确标明通电导线所受安培力F方向的是(　　)‎ ‎　A　　　　　B　　　　C　　　　　D B　[根据左手定则可知：A、B、C图中安培力方向应向下，D图中安培力垂直于电流和磁场向纸外，故正确答案为B.]‎ ‎4．(加试要求)(2016·金华十校调研)(多选)电磁轨道炮工作原理如图818所示，待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触．电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回．轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I 成正比．通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出．现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是(　　) ‎ ‎【导学号：81370290】‎ 图818‎ A．只将轨道长度L变为原来的2倍 B．只将电流I增加至原来的2倍 C．只将弹体质量减至原来的一半 D．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变 BD　[弹体所受安培力为F安＝BIl，由动能定理得：BILl＝mv2‎ ‎，只将轨道长度L变为原来的2倍，其速度将增加至原来的倍，A错误；只将电流I增加至原来的2倍，其磁感应强度也随之增加至原来的2倍，其速度将增加至原来的2倍，B正确；只将弹体质量减至原来的一半，其速度将增加至原来的倍，C错误；将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍时，其速度将增加至原来的2倍，D正确．]‎