【優(yōu)化探究】高考物理一輪復(fù)習(xí) 第8章第1單元隨堂課件

第八章磁場(chǎng)一、磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度1．磁場(chǎng)(1)基本特性：磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有

的作用．(2)方向：小磁針的

所受磁場(chǎng)力的方向．2．磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義：描述磁場(chǎng)．磁場(chǎng)力北極強(qiáng)弱和方向(3)方向：小磁針靜止時(shí)

的指向．北極二、磁感線及幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)分布1．磁感線：在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的

方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致．2．幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)(1)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(chǎng)(如圖)切線(2)幾種電流周?chē)拇艌?chǎng)分布(3)勻強(qiáng)磁場(chǎng)：在磁場(chǎng)的某些區(qū)域內(nèi)，磁感線為

的平行線，如下圖所示．等間距(4)地磁場(chǎng)①地磁場(chǎng)的N極在地球

附近，南極S極在地球

附近，磁感線分布如圖所示．②地磁場(chǎng)B的水平分量(Bx)總是從地球

指向

，而豎直分量(By)則南北相反，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，距離地球表面高度相等的各點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度

相等且方向水平平行．北極南極北極大小[溫馨提示](1)只有在同一個(gè)圖中才能根據(jù)磁感線的疏密來(lái)判定磁場(chǎng)的強(qiáng)弱．(2)應(yīng)用安培定則判斷直線電流的磁場(chǎng)方向和判斷環(huán)形電流的磁場(chǎng)方向時(shí)，四指、大拇指指向的意義正好相反．三、安培力的大小和方向1．安培力的大小(如圖所示)(1)F＝

(2)磁場(chǎng)和電流垂直時(shí)：F＝

(3)磁場(chǎng)和電流平行時(shí)：F＝2．安培力的方向(1)用左手定則判定：伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)．讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向

,這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受

BILsinθBIL.0電流的方向安培力的方向．(2)安培力的方向特點(diǎn)：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于

決定的平面．[溫馨提示]安培力的方向垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流I所決定的平面，但磁感應(yīng)強(qiáng)度與電流不一定垂直．四、磁電式電流表1．基本組成部分：磁鐵和放在磁鐵兩極之間的．2．工作原理彈簧如右圖所示，磁場(chǎng)的方向總沿著

均勻輻射地分布，在距軸線等距離處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小總是

的，保證B的大小不發(fā)生變化，且安培力的方向與線圈．當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)，導(dǎo)線受到安培力的作用，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋彈簧變形，反抗線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，電流越大，安培力就

，螺旋彈簧的形變也就

I與指針偏角θ成正比，表盤(pán)刻度(選填“均勻”、“不均勻”)．所以，從線圈偏轉(zhuǎn)的角度就能判斷通過(guò)電流的大?。怪痹酱笤酱螅鶆虬霃紹I相等3．優(yōu)、缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是

高，能測(cè)出很弱的電流；缺點(diǎn)是線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過(guò)的電流很弱．靈敏度對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度度的理解1．磁感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度是用比值值法定義的，，其大小由磁磁場(chǎng)本身的性性質(zhì)決定，與與放入的直導(dǎo)導(dǎo)線的電流I的大小、導(dǎo)線線的長(zhǎng)短L的大小無(wú)關(guān)．．2．由定義式式B＝計(jì)計(jì)算B時(shí)，通電導(dǎo)線線必須垂直于于磁場(chǎng)；若通通電導(dǎo)線平行行放入磁場(chǎng)，，則不受安培培力，但不能能說(shuō)該處磁感感應(yīng)強(qiáng)度為零零．3．勻強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)：磁感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度大小和方方向處處相同同，磁感線互互相平行且等等距．4．磁感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度B與電場(chǎng)強(qiáng)度E的比較[重點(diǎn)提示](1)電場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度的方向和和電荷受力方方向相同或相相反，而磁感感應(yīng)強(qiáng)度的方方向和電流元元受力方向垂垂直．(2)電荷在在電場(chǎng)中一定定受靜電力作作用，而電流流在磁場(chǎng)中不不一定受安培培力．三根平行的直直導(dǎo)線，分別垂直地通通過(guò)一個(gè)等腰腰直角三角形形的三個(gè)頂點(diǎn)點(diǎn)，如右圖所所示，現(xiàn)使每每條通電導(dǎo)線線在斜邊中點(diǎn)點(diǎn)O所產(chǎn)生的磁感感應(yīng)強(qiáng)度的大大小均為B，則該處的磁磁感應(yīng)強(qiáng)度的的大小和方向向如何？[思路點(diǎn)撥][聽(tīng)課記錄](méi)根據(jù)安培定則則，I1與I3在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁磁感應(yīng)強(qiáng)度方方向相同，I2在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁磁感應(yīng)強(qiáng)度的的方向與B1(B3)垂直，如圖圖所示．又知B1、B2、B3的大小均為B，根據(jù)矢量運(yùn)運(yùn)算定則可知知O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度大小為：：BO＝＝＝B其方向在三角角形平面內(nèi)與與斜邊夾角θ＝arctan2.1．如圖所示示，四條豎直放置置的長(zhǎng)直導(dǎo)線線，它們的截截面在一邊長(zhǎng)長(zhǎng)為a的正方形的四四個(gè)頂點(diǎn)A、B、C、D上，當(dāng)都通以以如圖所示的的電流I時(shí)(地理方位位東、南、西西、北如圖所所示)，則正正方形中心的的磁感應(yīng)強(qiáng)度度方向是()A．水平向東東B．水平向南南C．水平向西西D．水平向北北解析：由安培定則分分析出各導(dǎo)線線電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)場(chǎng)方向：A和C的磁場(chǎng)沿OD方向，B、D的磁場(chǎng)方向沿沿OC方向，根據(jù)磁磁場(chǎng)疊加原理理知，合磁場(chǎng)場(chǎng)方向沿∠DOC的角平分線向向東．答案：A對(duì)磁通量的理理解1．Φ＝B·S的含義：Φ＝BS只適用于磁感感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S垂直的情況．．當(dāng)S與垂直于B的平面間的夾夾角為θ時(shí)，則有Φ＝BScosθ.可理解為Φ＝B(Scosθ)，即Φ等于B與S在垂直于B方向上分量的的乘積；也可可理解為Φ＝(Bcosθ)S，即Φ等于B在垂直于S方向上的分量量與S的乘積．如圖圖甲所示．2．面積S的含義義：S不一定定是某某個(gè)線線圈的的真正正面積積，而而是線線圈在在磁場(chǎng)場(chǎng)范圍圍內(nèi)的的面積積．如如圖乙乙所示示，S應(yīng)為線線圈面面積的的一半半．3．多匝匝線線圈圈的的磁磁通通量量：：多匝匝線線圈圈內(nèi)內(nèi)磁磁通通量量的的大大小小與與線線圈圈匝匝數(shù)數(shù)無(wú)無(wú)關(guān)關(guān)，，因因?yàn)闉椴徊徽撜摼€線圈圈匝匝數(shù)數(shù)多多少少，，穿穿過(guò)過(guò)線線圈圈的的磁磁感感線線條條數(shù)數(shù)相相同同，，而而磁磁感感線線條條數(shù)數(shù)可可表表示示磁磁通通量量的的大大小?。?．．合合磁磁通通量量求求法法若某某個(gè)個(gè)平平面面內(nèi)內(nèi)有有不不同同方方向向和和強(qiáng)強(qiáng)弱弱的的磁磁場(chǎng)場(chǎng)共共同同存存在在．．當(dāng)當(dāng)計(jì)計(jì)算算穿穿過(guò)過(guò)這這個(gè)個(gè)面面的的磁磁通通量量時(shí)時(shí)，，先先規(guī)規(guī)定定某某個(gè)個(gè)方方向向的的磁磁通通量量為為正正，，反反方方向向的的磁磁通通量量為為負(fù)負(fù)，，平平[重點(diǎn)提提示](1)磁磁通量是是標(biāo)量，，其正、、負(fù)值僅僅表示磁磁感線是是正向還還是反向向穿過(guò)線線圈平面面．(2)同一一線圈平平面，如如果正向向穿過(guò)平平面的磁磁感線條條數(shù)與反反向穿過(guò)過(guò)平面的的條數(shù)一一樣多，，則Φ＝0.如圖，矩矩形線圈圈有N匝，面積積大小為為S，放在水水平面內(nèi)內(nèi)，加一一個(gè)豎直直向下的的范圍較較大的勻勻強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)，磁感感應(yīng)強(qiáng)度度為B，則穿過(guò)過(guò)平面的的磁通量量是多少少？若使使線圈繞繞ab邊轉(zhuǎn)過(guò)60°，，則穿過(guò)過(guò)線圈平平面的磁磁通量是是多少？？若線圈圈繞ab邊轉(zhuǎn)過(guò)180°°，則穿穿過(guò)線圈圈的磁通通量改變變了多少少？[思路點(diǎn)點(diǎn)撥]解決此題題應(yīng)把握握以下兩兩點(diǎn)：(1)明明確磁感感線方向向與線圈圈平面的的角度關(guān)關(guān)系．(2)求求解磁通通量變化化時(shí)應(yīng)考考慮磁感感線正穿穿和反穿穿的情況況．[聽(tīng)課記記錄](méi)由磁通量量的定義義可知：：Φ1＝BS繞ab邊轉(zhuǎn)過(guò)60°后后的磁通通量為Φ2＝BScos60°＝BS繞ab邊轉(zhuǎn)過(guò)180°后的磁通通量為：Φ3＝－BS磁通量的改變2.如圖有一一正方形線圈圈邊長(zhǎng)為10cm，與與水平面夾角角為37°，，勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎豎直向下，已已知通過(guò)線圈圈平面的磁通通量為0.04Wb，，則勻強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度B為多少？如果果線圈的匝數(shù)數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的的N倍，則其磁通通量變?yōu)槎嗌偕?？為什么？？答案?T0.04Wb原因見(jiàn)解解析安培力作用下下通電導(dǎo)體運(yùn)運(yùn)動(dòng)方向的判判定1．基本思路路判定通電導(dǎo)體體在安培力作作用下的運(yùn)動(dòng)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)勢(shì)，首先必須須弄清楚導(dǎo)體體所在位置的的磁場(chǎng)磁感線線分布情況，，然后利用左左手定則準(zhǔn)確確判定導(dǎo)體的的受力情況，，進(jìn)而確定導(dǎo)導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方方向或運(yùn)動(dòng)趨趨勢(shì)的方向．．2．常用方法法[重點(diǎn)提示](1)在應(yīng)用用左手定則時(shí)時(shí)，磁感線不不一定垂直穿穿過(guò)手心，但但四指一定指指向電流方向向，大拇指一一定要垂直于于磁場(chǎng)方向和和電流方向決決定的平面．．(2)某些導(dǎo)導(dǎo)體在安培力力作用下可能能會(huì)出現(xiàn)平動(dòng)動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)時(shí)發(fā)生的情況況，這時(shí)就可可以應(yīng)用特殊殊位置法．如圖所示，把把一重力不計(jì)計(jì)的通電直導(dǎo)導(dǎo)線水平放在在蹄形磁鐵磁磁極的正上方方，導(dǎo)線可以以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，，當(dāng)導(dǎo)線通入入圖示方向電電流I時(shí)，導(dǎo)線的的運(yùn)動(dòng)情況況是(從上上往下看)()A．順時(shí)針針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，同時(shí)下下降B．順時(shí)針針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，同時(shí)上上升C．逆時(shí)針針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，同時(shí)下下降D．逆時(shí)針針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，同時(shí)上上升[思路點(diǎn)撥撥]解答本題時(shí)時(shí)可按以下下思路分析析：[聽(tīng)課記錄錄](méi)(1)電流流元法：把把直線電流流等效為AO′、O′O、OB三段(O′O段極短)電電流元，由由于O′O段電流方向向與該處磁磁場(chǎng)方向相相反，所以以不受安培培力作用；；AO′段電流元所所在處的磁磁場(chǎng)方向傾傾斜向上，，根據(jù)左手手定則可知知其所受安安培力方向向垂直紙面面向外；OB段電流元所所在處的磁磁場(chǎng)方向傾傾斜向下，，同理可知知其所受安安培力方向向垂直紙面面向里，綜綜上可知導(dǎo)導(dǎo)線將以O(shè)O′段為軸順時(shí)時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(俯視)．．(2)特殊殊位置法：：用導(dǎo)線轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過(guò)90°°的特殊位位置來(lái)分析析，根據(jù)左左手定則判判得安培力力的方向向向下，故導(dǎo)導(dǎo)線在順時(shí)時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的的同時(shí)向下下運(yùn)動(dòng)．[答案]A3.如圖所所示，把輕輕質(zhì)導(dǎo)線圈圈用絕緣細(xì)細(xì)線懸掛在在磁鐵N極極附近，磁磁鐵的軸線線穿過(guò)線圈圈的圓心，，且垂直于于線圈平面面，當(dāng)線圈圈中通入如如圖所示方方向的電流流后，線圈圈的運(yùn)動(dòng)情情況是()A．．線線圈圈向向左左運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)B．．線線圈圈向向右右運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)C．．從從上上往往下下看看順順時(shí)時(shí)針針轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)D．．從從上上往往下下看看逆逆時(shí)時(shí)針針轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)解析析：：方法法一一：：電電流流元元法法．．首首先先將將圓圓形形線線圈圈分分成成很很多多小小段段，，每每一一段段可可看看做做一一直直線線電電流流，，取取其其中中上上、、下下兩兩小小段段分分析析，，其其截截面面圖圖和和受受安安培培力力情情況況如如圖圖甲甲所所示示．．根根據(jù)據(jù)對(duì)對(duì)稱稱性性可可知知，，線線圈圈所所受受安安培培力力的的合合力力水水平平向向左左，，故故線線圈圈向向左左運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)．．選選項(xiàng)項(xiàng)A正正確確．．方法法二二：：等等效效法法．．將將環(huán)環(huán)形形電電流流等等效效成成一一條條形形磁磁鐵鐵，，如如圖圖乙乙所所示示，，據(jù)異異名名磁磁極極相相吸吸引引知知，，線線圈圈將將向向左左運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，，選選A.也也可可將將左左側(cè)側(cè)條條形形磁磁鐵鐵等等效效成成一一環(huán)環(huán)形形電電流流，，根根據(jù)據(jù)結(jié)結(jié)論論“同向向電電流流相相吸吸引引，，異異向向電電流流相相排排斥斥”，也也可可判判斷斷出出線線圈圈向向左左運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，，選選A.答案：A安培力的的大小和和做功情情況分析析1．安培培力公式式的說(shuō)明明(1)可可把安培培力公式式寫(xiě)為F＝Bsinθ·IL(θ為B與I方向夾角角)，即即相當(dāng)于于只有與與L垂直的磁磁感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度的分分量對(duì)電電流產(chǎn)生生安培力力．(2)L是有效長(zhǎng)長(zhǎng)度，即即為在垂垂直磁感感應(yīng)強(qiáng)度度方向的的投影長(zhǎng)長(zhǎng)度．2．通電電導(dǎo)線在在安培力力作用下下的平衡衡和加速速運(yùn)動(dòng)(1)確確定研究究對(duì)象，，對(duì)研究究對(duì)象進(jìn)進(jìn)行受力力分析．．(2)畫(huà)畫(huà)出受力力平面圖圖．(3)依依據(jù)平衡衡條件或或牛頓第第二定律律列方程程．3．安培培力做功功的實(shí)質(zhì)質(zhì)：能量量的轉(zhuǎn)化化(1)安安培力做做正功：：是將電電源的電電能轉(zhuǎn)化化為導(dǎo)線線的動(dòng)能能或轉(zhuǎn)化化為其他他形式的的能．(2)安安培力做做負(fù)功：：是將其其他形式式的能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為電電能后或或儲(chǔ)存或或轉(zhuǎn)化為為其他形形式的能能．[重點(diǎn)提提示](1)對(duì)對(duì)導(dǎo)線進(jìn)進(jìn)行受力力分析時(shí)時(shí)，注意意將三維維立體圖圖轉(zhuǎn)變?yōu)闉槎S平平面圖畫(huà)畫(huà)受力圖圖．(2)通通電導(dǎo)線線在磁場(chǎng)場(chǎng)中的平平衡及加加速運(yùn)動(dòng)動(dòng)問(wèn)題的的處理方方法與純純力學(xué)問(wèn)問(wèn)題一樣樣，無(wú)非非是有安安培力參參與作用用．(11分分)在傾角θ＝30°°的斜面面上，固固定一金金屬框，，寬l＝0.25m，接入入電動(dòng)勢(shì)勢(shì)E＝12V、內(nèi)內(nèi)阻不計(jì)計(jì)的電池池．垂直直框面放放有一根根質(zhì)量m＝0.2kg的金屬屬棒ab，它與框框架的動(dòng)動(dòng)摩擦因因數(shù)μ＝.整個(gè)個(gè)裝置放放在磁感感應(yīng)強(qiáng)度度B＝0.8T，，垂直框框面向上上的勻強(qiáng)強(qiáng)磁場(chǎng)中中(如圖圖所示)．當(dāng)調(diào)調(diào)節(jié)滑動(dòng)動(dòng)變阻器器R的阻值在在什么范范圍內(nèi)時(shí)時(shí)，可使使金屬棒棒靜止在在框架上上？(框框架與棒棒的電阻阻不計(jì)，，g取10m/s2)[思路點(diǎn)點(diǎn)撥]先根據(jù)閉閉合電路路歐姆定定律求出出電流I，進(jìn)而求求出安培培力．當(dāng)當(dāng)F安>mgsinθ時(shí)，f靜沿導(dǎo)軌軌向下下，當(dāng)當(dāng)F安<mgsinθ時(shí)，F(xiàn)f靜沿導(dǎo)軌軌向上上，最最后由由力的的平衡衡條件件列式式求解解．[聽(tīng)課課記錄錄](méi)金屬棒棒受到到四個(gè)個(gè)力作作用：：重力力mg，垂直直框面面向上上的支支持力力FN，沿框框面向向上的的安培培力F安，沿框框面的的靜摩摩擦力力f靜．金屬棒棒靜止止在框框架上上時(shí)，，摩擦擦力f靜的方向向可能能沿框框面向向上，，也可可能向向下，，需分分兩種種情況況考慮慮．當(dāng)當(dāng)變阻阻器R取值較較大時(shí)時(shí)，I較小，，安培培力F較小，，在金金屬棒棒重力力分力力mgsinθ作用下棒有有沿框架下下滑趨勢(shì)，，框架對(duì)棒棒的摩擦力力沿框面向向上，受力[答案]1.4ΩΩ≤R≤8.2ΩΩ1．關(guān)于磁磁感應(yīng)強(qiáng)度度，正確的的說(shuō)法是()A．根據(jù)據(jù)定義B＝F/IL，磁場(chǎng)中中某點(diǎn)的的磁感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度B與F成正比，，與I成反比B．B是矢量，，方向與與F的方向一一致C．B是矢量，，方向與與F的方向相相反D．在確確定的磁磁場(chǎng)中，，同一點(diǎn)點(diǎn)的B是確定的的，不同同點(diǎn)的B可能不同同，磁感感線密的的地方B大些，磁磁感線疏疏的地方方B小些解析：磁感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度是磁磁場(chǎng)本身身的性質(zhì)質(zhì)，與磁磁場(chǎng)中該該點(diǎn)的電電流I或受力大大小F無(wú)關(guān)，A不正確確．由左左手定則則，F(xiàn)的方向與與B的方向總是垂垂直的，既不不與B一致，也不與與B相反，B、C不正確．在在確定的磁場(chǎng)場(chǎng)中，同一點(diǎn)點(diǎn)的B是確定的，不不同點(diǎn)的B可能不同，磁磁感線密的地地方B大些，磁感線線疏的地方B小些，D正確確答案：D2.(2011年榆林模模擬)如圖所所示，環(huán)形金金屬軟彈簧套套在條形磁鐵鐵的中心位置置．若將彈簧簧沿半徑向外外拉，使其面面積增大，則則穿過(guò)彈簧所所包圍面積的的磁通量將()A．增大B．減小小C．不變D．無(wú)法法確定如何變變化解析：穿過(guò)彈簧所圍圍面積的磁通通量應(yīng)為合磁磁通量，磁鐵鐵內(nèi)部由S極極指向N極的的磁通量不變變，而其外部部由N極指向向S極的磁通通量隨面積的的增大而增大大，故合磁通通量減小，選選B.答案：B3．某同學(xué)畫(huà)畫(huà)的表示磁場(chǎng)場(chǎng)B、電流I和安培力F相互關(guān)系的圖圖如圖所示，，其中正確的的是()解析：根據(jù)左