2019届二轮复习磁场的描述　磁场对电流的作用课件（27张）（全国通用） 27页

第 25 讲　磁场的描述　 磁场 对电流的作用 - 2 - - 3 - 考点一 考点二 考点三 磁场和磁感应强度 核心知识整合 1 . 磁极间的相互作用 : 同名磁极相互 　　　　 , 异名磁极相互 　　　　 。   2 . 奥斯特实验 ( 如图所示 ): (1) 通电直导线沿 　　　　 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 　　　　 , 发现了电流的 　　　　　　 , 首先揭示了电与磁之间是有联系的。   排斥 吸引 南北 磁场 磁效应 - 4 - 考点一 考点二 考点三 3 . 磁场 (1) 磁场 : 存在于 　　　　 周围或 　　　　 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 　　　　 发生的。   (2) 基本性质 : 对放入其中的 　　　　 或 　　　　　　　　 有力的作用。   (3) 地磁场 : 地球磁体的 N 极 ( 北极 ) 位于地理 　　　　 附近 , 地球磁体的 S 极 ( 南极 ) 位于地理 　　　　 附近。   磁体 电流 磁场 磁体 　 通电导体 南极 北极 - 5 - 考点一 考点二 考点三 N 极 比值 - 6 - 考点一 考点二 考点三 5 . 磁感线 (1) 定义 : 在磁场中画出一些有方向的曲线 , 使曲线上每一点的切线方向 , 都跟这点的 　　　　　　　　　　 的方向一致 , 这样的曲线称为磁感线。   (2) 特点 : ① 磁感线的疏密表示磁场的 　　　　 , 磁感线上某点的 　　　　 方向就是该点的磁场方向。 ② 磁感线不相交、不相切、不中断 , 是 　　　　 曲线。   6 . 条形磁铁和蹄形磁铁的磁场 : 磁感应强度 强弱 切线 闭合 - 7 - 考点一 考点二 考点三 7 . 电流的 磁场 越 弱 条形 匀 强 最 强 非匀 强 越 弱 - 8 - 考点一 考点二 考点三 - 9 - 考点一 考点二 考点三 关键能力提升 命题点一 　 磁场的产生与描述 【例 1 】 指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针 , 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 指南针可以仅具有一个磁极 B. 指南针能够指向南北 , 说明地球具有磁场 C. 指南针的指向不会受到附近铁块的干扰 D. 在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线 , 导线通电时指南针不偏转 答案 解析 解析 关闭 任何磁体均具有两个磁极 , 故 A 错误 ; 指南针之所以能指向南北 , 是因为指南针的两个磁极受到磁场力的作用 , 这说明地球具有磁场 , 即 B 正确 ; 放在指南针附近的铁块被磁化后 , 反过来会影响指南针的指向 , 即 C 错误 ; 通电直导线产生的磁场对其正下方的指南针有磁场力的作用 , 会使指南针发生偏转 , 故 D 错误。 答案 解析 关闭 B - 10 - 考点一 考点二 考点三 【例 2 】 铁环上绕有绝缘的通电导线 , 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 答案 解析 解析 关闭 根据安培定则得左侧线圈中的磁场的方向下边是 S 极 , 上边是 N 极 , 右侧的线圈中的磁场下边是 S 极 , 上边是 N 极 , 所以铁环环内的磁场方向从上向下 , 故 A 正确 ,B 、 C 、 D 错误。 答案 解析 关闭 A - 11 - 考点一 考点二 考点三 命题点二 　 磁感应强度 【例 3 】 有关磁感应强度的下列说法中 , 正确的是 ( 　　 ) 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 12 - 考点一 考点二 考点三 【例 4 】 如图所示是三根平行直导线的截面图 , 若它们的电流强度大小都相同 , 且 ab=ac=ad, 则 a 点的磁感应强度的方向是 ( 　　 ) A . 垂直纸面指向纸里 B. 垂直纸面指向纸外 C. 沿纸面由 a 指向 b D . 沿纸面由 a 指向 d 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 13 - 考点一 考点二 考点三 方法技巧 磁感应强度既有大小 , 又有方向 , 是矢量 , 它的合成遵循矢量合成的平行四边形法则 , 要能熟练运用安培定则判断磁场方向。 思路点拨 磁场的矢量性及合成 (1) 根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向。 (2) 磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向。 (3) 磁感应强度是矢量 , 多个通电导体产生的磁场叠加时 , 合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和。 - 14 - 考点一 考点二 考点三 通电导线在磁场中受力方向判断与大小计算 核心知识整合 1 . 大小 : 若 I ∥ B 时 ,F= 　　 ; 若 I ⊥ B 时 ,F= 　　　 。   2 . 方向 :(1) 总垂直于 　　　 所决定的平面 , 即一定垂直 B 和 I, 但 B 与 I 不一定垂直。   (2) 可以用左手定则来判定 : 伸开左手 , 使大拇指跟其余四个手指 　　　 , 并且都与手掌在 　　　　　　 ; 让磁感线 　　　　　　 , 并使四指指向 　　　　　　 方向 , 这时 , 　　　　 所指的方向 , 就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。   3 . 两平行的通电导线的作用 : 同向电流相互 　　　　 , 反向电流相互 　　　　 。   0 BIl B 、 I 垂直 同一个平面 内 从掌心 进入 电流 的 拇指 吸引 排斥 - 15 - 考点一 考点二 考点三 关键能力提升 命题点一 　 安培力公式理解 【例 5 】 如图所示 , 由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框 , 垂直磁场放置 , 将 AB 两点接入电压恒定的电源两端 , 通电时 , 线框受到的安培力为 F, 若将 AB 边移走 , 则余下线框受到的安培力大小为 ( 　　 ) 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 16 - 考点一 考点二 考点三 命题点二 　 安培力方向 【例 6 】 如图所示 , 把一根柔软的弹簧悬挂起来 , 使它的下端刚好和槽中的水银接触 , 按图示连接电路 , 通电后 , 会看到弹簧上下跳动 , 关于这个现象 , 下列说法正确的是 ( 　　 )   A. 弹簧上下跳动的原因是通电后弹簧受到电场力 B. 将滑动变阻器的滑片向左移动时 , 弹簧将跳动得更加明显 C. 将电源的正、负极对调一下 , 弹簧的跳动现象将消失 D. 若换一劲度系数更大的弹簧 , 则弹簧将跳动得更加明显 答案 解析 解析 关闭 当有电流通过弹簧时 , 构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场 , 根据安培定则知 , 各圈导线之间都产生了相互的吸引作用 , 弹簧就缩短了 , 当弹簧的下端离开水银后 , 电路断开 , 弹簧中没有了电流 , 各圈导线之间失去了相互吸引力 , 弹簧又恢复原长 , 使得弹簧下端又与水银接触 , 弹簧中又有了电流 , 开始重复上述过程 , 即出现上下跳动现象 ,A 错误 ; 将滑动变阻器的滑片向左移动时 , 电路电流增大 , 线圈之间的作用力变大 , 跳动明显 ,B 正确 ; 将电源的正、负极对调一下 , 通电后弹簧各个线圈之间仍有作用力 , 故仍会上下跳动 ,C 错误 ; 若换一劲度系数更大的弹簧 , 受到相同的力 , 则形变量变小 , 故跳动变得不明显 ,D 错误。 答案 解析 关闭 B - 17 - 考点一 考点二 考点三 【例 7 】 刘老师在课堂上做了一个演示实验 : 装置如图所示 , 在容器的中心放一个圆柱形电极 , 沿容器边缘内壁放一个圆环形电极 , 把 A 和 B 分别与电源的两极相连 , 然后在容器内放入液体 , 将该容器放在磁场中 , 液体就会旋转起来。王同学回去后重复刘老师的实验步骤 , 但液体并没有旋转起来。造成这种现象的原因可能是 , 该同学在实验过程中 ( 　　 ) A. 将磁铁的磁极放反了 B. 将直流电源的正负极接反了 C. 使用的电源为 50 Hz 的交流电源 D. 使用的液体为食盐溶液 答案 解析 解析 关闭 老师将该容器放在磁场中 , 能使液体旋转起来 , 是在安培力作用下导致的 , 因此要强调溶液能导电 , 且电流方向确定 , 并有磁场。与磁铁的磁极是否接反、直流电源正负是否接反 , 都没有关系。而该同学液体不能旋转是因为使用了交流电源。故选 C 。 答案 解析 关闭 C - 18 - 考点一 考点二 考点三 安培力作用下导体棒的平衡和非平衡问题 核心知识整合 1 . 安培力作用下导体的平衡问题与力学中的平衡问题分析方法相同 , 只不过多了安培力 , 解题的关键是画出受力分析示意图。 2 . 安培力作用下导体的加速问题与动力学问题分析方法相同 , 关键是做好受力分析 , 然后根据牛顿第二定律求出加速度。 3 . 解决涉及安培力的综合类问题的分析方法 : (1) 以通电导线为研究对象 , 把立体图画成易于分析的截面图 , 如侧视图、正视图、俯视图 ; (2) 确定导线所在处磁场方向 , 根据左手定则确定安培力的方向 ( 总是既垂直于磁场方向 , 又垂直于通电导体 ); (3) 结合通电导体的受力情况、运动情况等 , 根据牛顿运动定律或功能关系列出方程 , 解决问题。 - 19 - 考点一 考点二 考点三 关键能力提升 命题点一 　 安培力作用下的平衡问题 【例 8 】 如图所示 , 两平行金属导轨 EF 、 CD 间距为 L, 与电动势为 E 的电源相连 , 质量为 m 、电阻为 R 的金属棒 ab 垂直于导轨放置构成闭合回路 , 回路平面与水平面成角 θ , 回路其余电阻不计。为使 ab 棒静止 , 需在空间施加的匀强磁场磁感应强度的最小值及其方向分别为 ( 　　 ) 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 20 - 考点一 考点二 考点三 方法技巧 本题是三力平衡中动态分析问题 , 即其中第一个力大小和方向都不变 , 第二个力方向不变 , 大小可变 , 则当第三个力与第二个力垂直时 , 第三个力取最小值。 - 21 - 考点一 考点二 考点三 命题点二 　 安培力作用下动力学问题 【例 9 】 电磁炮是一种理想的兵器 , 它的主要原理如图所示 , 利用这种装置可以把质量为 m=2.0 g 的弹体 ( 包括金属杆 EF 的质量 ) 加速到 6 km/s 。若这种装置的轨道宽 d=2 m 、长 l=100 m 、电流 I=10 A 、轨道摩擦不计且金属杆 EF 与轨道始终垂直并接触良好 , 则下列有关轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场力的最大功率结果正确的是 ( 　　 ) A.B=18 T,P m =1.08×10 8 W B.B=0.6 T,P m =7.2×10 4 W C.B=0.6 T,P m =3.6×10 6 W D.B=18 T,P m =2.16×10 6 W 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 22 - 考点一 考点二 考点三 思路点拨 解决涉及安培力的综合类问题的分析方法 (1) 以通电导线为研究对象 , 把立体图画成易于分析的截面图 , 如侧视图、正视图、俯视图 ; (2) 确定导线所在处磁场方向 , 根据左手定则确定安培力的方向 ( 总是既垂直于磁场方向 , 又垂直于通电导体 ); (3) 结合通电导体的受力情况、运动情况等 , 根据牛顿运动定律或功能关系列出方程 , 解决问题。 - 23 - 1 2 3 4 5 1 .(2018 浙江 11 月选考 ) 发现电流磁效应的物理学家是 ( 　　 ) A. 法拉第 B. 奥斯特 C. 库仑 D. 安培 答案 解析 解析 关闭 通电导线周围的磁场是奥斯特发现的 , 揭示了电和磁之间存在联系。 答案 解析 关闭 B - 24 - 1 2 3 4 5 2 . 如图所示 , 螺线管、蹄形铁芯 , 环形异线三者相距较远 , 当开关闭合后关于小磁针 N 极 ( 黑色的一端 ) 的指向错误的是 ( 　　 ) 　　　　　　　　　　　　　　　　   A. 小磁针 a 的 N 极的指向 B. 小磁针 b 的 N 极的指向 C. 小磁针 c 的 N 极的指向 D. 小磁针 d 的 N 极的指向 答案 解析 解析 关闭 小磁针静止时 N 极的指向为该处的磁场方向 , 即磁感线的切线方向。根据安培定则 , 蹄形铁芯被磁化后右端为 N 极 , 左端为 S 极 , 小磁针 c 指向正确 ; 通电螺线管的磁场分布和条形磁铁相似 , 内部磁场向左 , 外部磁场向右 , 所以小磁针 b 指向正确 , 小磁针 a 指向错误 ; 环形电流形成的磁场左侧应为 S 极 , 故 d 的指向正确 , 故 A 正确。 答案 解析 关闭 A - 25 - 1 2 3 4 5 3 . 如图所示 , 一段通电的直导线平行于磁场方向放入匀强磁场中 , 导线中的电流方向由左向右。将导线从图示位置在纸面内转过 90°, 在此过程中导线所受安培力的大小 ( 　　 ) A. 保持不变 B . 由零逐渐增大 C. 由最大逐渐减小到零 D . 先增大再减小到零 答案 解析 解析 关闭 设电流与磁场的夹角为 θ , 导体棒受的安培力为 F=BILsin θ , 其中 θ 从 0 增大到 90°,sin θ 由 0 增加到 1, 故可知安培力由零逐渐增大 , 故 B 正确 ,A 、 C 、 D 错误。 答案 解析 关闭 B - 26 - 1 2 3 4 5 4 .( 多选 ) 相互靠近的两条直导线互相垂直 , 如图所示 , 两导线中电流 I 1 >I 2 , 要使 A 点的磁场增强且方向垂直纸面向里 , 则应 ( 　　 )     A. 保持 I 1 不变 , 增强 I 2 B. 保持 I 2 不变 , 增强 I 1 C.I 1 和 I 2 都增强 D . 增强 I 1 , 减弱 I 2 答案 解析 解析 关闭 电流 I 1 和电流 I 2 在 A 点产生的磁场方向相反 , 由于 I 1 >I 2 , 所以 A 点的合磁感应强度方向垂直纸面向里。为使 A 点磁场增强 , 必须使 I 1 的磁场增强或减弱 I 2 的磁场 , 所以 B 、 D 正确。 答案 解析 关闭 BD - 27 - 1 2 3 4 5 5 .(2018 浙江 11 月选考 ) 电流天平是一种测量磁场力的装置 , 如图所示。两相距很近的通电平行线圈 Ⅰ 和 Ⅱ , 线圈 Ⅰ 固定 , 线圈 Ⅱ 置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时 , 天平示数恰好为零。下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 当天平示数为负时 , 两线圈电流方向相同 B. 当天平示数为正时 , 两线圈电流方向相同 C. 线圈 Ⅰ 对线圈 Ⅱ 的作用力大于线圈 Ⅱ 对线圈 Ⅰ 的作用力 D. 线圈 Ⅰ 对线圈 Ⅱ 的作用力与托盘对线圈 Ⅱ 的作用力是一对相互作用力 答案 解析 解析 关闭 装置的构造模型为二个线圈和一个杠杆 , 当线圈中通有同向电流时互相吸引 , 通有异向电流时互相排斥 , 故当天平示数为负数时表示互相吸引 , 所以为同向电流 ,A 正确 ,B 错误 , 根据作用力与反作用力可知线圈 Ⅰ 对线圈 Ⅱ 的作用力等于线圈 Ⅱ 对线圈 Ⅰ 的作用力 ,CD 均错。 答案 解析 关闭 A