高考物理一轮复习 9.1 磁场 磁场对电流的作用同步课件.ppt

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1、第第1 1讲 磁磁场 磁磁场对电流的作用流的作用2021/8/11 星期三1一、磁场及其描述一、磁场及其描述1定义：定义：磁场是磁体、电流周围存在的一种特殊磁场是磁体、电流周围存在的一种特殊物质物质2方向：方向：磁场中任一点小磁针磁场中任一点小磁针极所受磁场力的方向为极所受磁场力的方向为该点的磁场方向该点的磁场方向3磁场的基本性质：磁场的基本性质：磁场对放入其中的磁体、电流和运磁场对放入其中的磁体、电流和运动电荷都有磁场力的作用动电荷都有磁场力的作用N2021/8/11 星期三24磁感应强度磁感应强度(1)物理意义：描述磁场物理意义：描述磁场的物理量的物理量(2)方向：小磁针静止时方向：小磁针

2、静止时极所指的方向极所指的方向(3)大小：大小：B(通电直导线垂直于磁场通电直导线垂直于磁场)(4)单位：单位：，符号，符号T,1T强弱强弱特斯拉特斯拉1N/(Am)5磁感线：磁感线：在磁场中人为地画出一系列曲线，使曲线上在磁场中人为地画出一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的每一点的切线方向都跟这点的的方向一致，的方向一致，这样的曲线就叫做磁感线磁感线的疏密程度表示磁场这样的曲线就叫做磁感线磁感线的疏密程度表示磁场的的 强弱强弱N磁感应强度磁感应强度2021/8/11 星期三3二、几种常见的磁场二、几种常见的磁场1条形磁铁和蹄形磁铁的磁场条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图如图811)图图

3、8112021/8/11 星期三42地磁场地磁场地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个：地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个：(1)地磁场的地磁场的在地理南极附近，在地理南极附近，在地理北极附近在地理北极附近(2)地磁场地磁场B的水平分量的水平分量(Bx)总是从地理总是从地理指向指向；而竖；而竖直直分量分量(By)则南、北半球相反，在南半球垂直地面向上，在北则南、北半球相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下半球垂直地面向下(3)在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁场强弱在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁场强弱，且方向水平向，且方向水平向N极极S

4、极极南极南极北极北极 相同相同北北2021/8/11 星期三53几种电流周围的磁场分布几种电流周围的磁场分布直直线电线电流的磁流的磁场场通通电电螺螺线线管的磁管的磁场场环环形形电电流的磁流的磁场场特特点点无磁极、非匀无磁极、非匀强强，且，且距距导线导线越越远处远处磁磁场场与条形磁与条形磁铁铁的磁的磁场场相相似，管内似，管内为为匀匀强强磁磁场场，管外管外为为非匀非匀强强磁磁场场环环形形电电流的两流的两侧侧是是N极和极和S极，且极，且离离圆环圆环中心越中心越远远，磁磁场场安安培培定定则则越弱越弱越弱越弱2021/8/11 星期三6直直线电线电流的磁流的磁场场通通电电螺螺线线管的管的磁磁场场环环形形

5、电电流的磁流的磁场场立体立体图图横截面横截面图图纵纵截面截面图图2021/8/11 星期三74匀强磁场匀强磁场(1)定义：定义：处处相同的磁场处处相同的磁场(2)磁感线特点：匀强磁场的磁感线为磁感线特点：匀强磁场的磁感线为的平行直线，的平行直线，如图如图812所示所示图图812强弱、方向强弱、方向间隔相同间隔相同2021/8/11 星期三8(3)常见例子：常见例子：距离很近的两个异名磁极之间的磁场距离很近的两个异名磁极之间的磁场(边缘部分除外边缘部分除外)相隔一定距离的两个平行放置的通电线圈中间区域相隔一定距离的两个平行放置的通电线圈中间区域的磁场的磁场2021/8/11 星期三95磁通量磁通

6、量(1)公式：公式：.(2)单单位：位：(韦韦)，符号：，符号：Wb,1 Wb .(3)适用条件：适用条件：匀匀强强磁磁场场；S是垂直磁场并在磁场中的有效面积是垂直磁场并在磁场中的有效面积韦韦伯伯BS1 Tm22021/8/11 星期三10三、安培力的大小和方向三、安培力的大小和方向1安培力的大小安培力的大小如图如图813所示：所示：(1)F.(2)磁场和电流垂直时：磁场和电流垂直时：F.(3)磁场和电流平行时：磁场和电流平行时：F0.BILsinBIL图图8132021/8/11 星期三112安培力的方向安培力的方向(1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，用左手定则判定：伸

7、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，并使四指指向四指指向，这时拇指所指的方向就是通电导线，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受在磁场中所受(2)安培力的方向特点：安培力的方向特点：FB，FI，即，即F垂直于垂直于决定的决定的平面平面电流的方向电流的方向安培力的方向安培力的方向B、I2021/8/11 星期三12安培力的方向垂直于磁感应强度安培力的方向垂直于磁感应强度B和电流和电流I所决所决定的平面，但磁感应强度与电流不一定垂直定的平面，但磁感应强度与电流不一定垂直2021/8/11 星期三13四

8、、磁四、磁电电式式电电流表流表1基本基本组组成部分：成部分：磁磁铁铁和放在磁和放在磁铁铁两极之两极之间间的的 图图814线线圈圈2021/8/11 星期三14如图如图814所示，磁场的方向总沿着所示，磁场的方向总沿着均匀辐射地均匀辐射地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是的，保证的，保证B的大小不发生变化，且安培力的方向与线圈的大小不发生变化，且安培力的方向与线圈当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，线圈转动，螺当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，线圈转动，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流

9、越大，安培力就，螺旋弹簧的形变也就螺旋弹簧的形变也就 I I与指针偏角与指针偏角成正比，成正比，表盘刻度表盘刻度 (选填选填“均匀均匀”、“不均匀不均匀”)所以，从线所以，从线圈偏转圈偏转的角度就能判断通过电流的大小的角度就能判断通过电流的大小2工作原理工作原理半径方向半径方向相等相等垂直垂直越大越大越大越大均匀均匀2021/8/11 星期三153优、缺点：优、缺点：优点是优点是高，能测出很弱的电流；缺高，能测出很弱的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱精确度精确度2021/8/11 星期三162021/8/11 星期三171.对磁感线的理解对磁

10、感线的理解(1)磁感线的特点磁感线的特点磁感线是为了形象地描述磁场而人为假设的曲线，并不磁感线是为了形象地描述磁场而人为假设的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线是客观存在于磁场中的真实曲线磁感线在磁体磁感线在磁体(螺线管螺线管)外部由外部由N极到极到S极，内部由极，内部由S极到极到N极，是闭合曲线极，是闭合曲线磁感线的疏密表示磁场的强弱磁感线较密的地方磁场磁感线的疏密表示磁场的强弱磁感线较密的地方磁场较强，磁感线较疏的地方磁场较弱较强，磁感线较疏的地方磁场较弱磁感线上任何一点的切线方向，都跟该点的磁场磁感线上任何一点的切线方向，都跟该点的磁场(磁感应磁感应强度强度)方向一致方向一致磁感线不

11、能相交，也不能相切磁感线不能相交，也不能相切2021/8/11 星期三18(2)磁感磁感线线和和电场线电场线的比的比较较磁感磁感线线电场线电场线不同点不同点闭闭合曲合曲线线起始于正起始于正电电荷，荷，终终止于止于负电负电荷荷相相似似点点引入目的引入目的形象描述形象描述场场而引入的假想而引入的假想线线，实际实际不存在不存在疏密疏密场场的的强强弱弱切切线线方向方向场场的方向的方向相交相交不能相交不能相交(电场电场中无中无电电荷空荷空间间不相交不相交)2021/8/11 星期三19磁感线的疏密能形象地表示磁场的强弱，但应注意：磁感线的疏密能形象地表示磁场的强弱，但应注意：(1)只有在同一个图中才能根

12、据磁感线的疏密判定各处磁场的只有在同一个图中才能根据磁感线的疏密判定各处磁场的强弱，不能根据磁感线的疏密判定没有联系的两个图中磁强弱，不能根据磁感线的疏密判定没有联系的两个图中磁场的强弱场的强弱(2)没有画出磁感线的地方并不表示那里没有磁场存在没有画出磁感线的地方并不表示那里没有磁场存在2021/8/11 星期三202对磁感应强度的理解对磁感应强度的理解(1)磁感应强度由磁场本身决定，跟在该位置放入的导线长度磁感应强度由磁场本身决定，跟在该位置放入的导线长度L、电流电流I的大小及受到磁场的作用力均无关，与放不放通电导的大小及受到磁场的作用力均无关，与放不放通电导线也无关不能根据公式线也无关不能

13、根据公式B就说就说B与与F成正比，与成正比，与IL成成反比反比(2)由公式由公式B计算计算B时，通电导线必须垂直于磁场放时，通电导线必须垂直于磁场放入如果小段通电导线平行放入磁场，其所受安培力入如果小段通电导线平行放入磁场，其所受安培力F为零，为零，但不能说该处磁感应强度但不能说该处磁感应强度B为零为零(3)磁感应强度的方向不是通电导线所受磁场作用力的方向，磁感应强度的方向不是通电导线所受磁场作用力的方向，而是与受到的作用力的方向垂直而是与受到的作用力的方向垂直2021/8/11 星期三213磁感磁感应应强强度度B与与电场电场强强度度E的比的比较较磁感磁感应应强强度度B电场电场强强度度E物理意

14、物理意义义描述磁描述磁场场的力的性的力的性质质的物理量的物理量描述描述电场电场的力的性的力的性质质的的物理量物理量定定义义式式B ，通，通电导线电导线与与B垂直垂直E大小决定大小决定由磁由磁场场决定，与决定，与检验电检验电流无关流无关由由电场电场决定，与决定，与检验电检验电荷无关荷无关2021/8/11 星期三22方向方向矢量矢量磁感磁感线线切切线线方向，小磁方向，小磁针针N极受极受力方向力方向矢量矢量电场线电场线切切线线方向，放入方向，放入该该点的正点的正电电荷受力方向荷受力方向场场的叠加的叠加合磁感合磁感应应强强度等于各磁度等于各磁场场的磁的磁感感应应强强度的矢量和度的矢量和合合场场强强等

15、于各个等于各个电场电场的的场场强强的矢量和的矢量和单单位位1 T1 N/(Am)1 V/m/m1N/1N/C磁感磁感应应强强度度B电场电场强强度度E2021/8/11 星期三23(1)电场强度的方向和电荷受力方向相同或相反，而磁感应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强度的方向和电流受力方向垂直(2)电荷在电场强度不为零的地方一定受电场力，电流在磁电荷在电场强度不为零的地方一定受电场力，电流在磁感应强度不为零的地方不一定受磁场力感应强度不为零的地方不一定受磁场力2021/8/11 星期三24类似于电场中两个电荷附近的电场强度是两个电荷分别单类似于电场中两

16、个电荷附近的电场强度是两个电荷分别单独存在时产生的场强叠加而成的，两个电流附近的磁场的独存在时产生的场强叠加而成的，两个电流附近的磁场的磁感应强度是两个电流分别单独存在时产生的磁场的磁感磁感应强度是两个电流分别单独存在时产生的磁场的磁感应强度叠加而成的若两个电流在某处产生的磁场的磁感应强度叠加而成的若两个电流在某处产生的磁场的磁感应强度应强度B1、B2不在同一直线上时，则应用平行四边形定则不在同一直线上时，则应用平行四边形定则进行矢量合成可求得该点的磁感应强度进行矢量合成可求得该点的磁感应强度B.4磁感应强度的叠加磁感应强度的叠加2021/8/11 星期三25如图如图815所示，在所示，在a、

17、b、c三处垂直于三处垂直于纸面放置三根长直通电导线，电流大小相等，纸面放置三根长直通电导线，电流大小相等，a、b、c是等是等边三角形的三个顶点，边三角形的三个顶点，a处电流在三角形中心处电流在三角形中心O点产生的磁点产生的磁场的磁感应强度大小为场的磁感应强度大小为B，求求O处的磁感应强度处的磁感应强度图图8152021/8/11 星期三26首先求出首先求出a、b、c三根导线电流在三根导线电流在O处各自形成的磁场处各自形成的磁场的磁感应强度的大小和方向，然后利用平行四边形定的磁感应强度的大小和方向，然后利用平行四边形定则进行合成则进行合成2021/8/11 星期三27听课记录听课记录由于由于Oa

18、ObOc，所以在各电流等大的，所以在各电流等大的前提下，各处的电流在前提下，各处的电流在O点的磁感应强度大小也都为点的磁感应强度大小也都为B，根据，根据安培定则，各电流在安培定则，各电流在O处的磁感应强度应垂直于各点和处的磁感应强度应垂直于各点和O的连的连线，如图所示，由图中几何关系知线，如图所示，由图中几何关系知Ba与与Bb夹角为夹角为120，所以，所以根据平行四边形定则，根据平行四边形定则，a、b在在O处的合磁感应强度为处的合磁感应强度为B，方向，方向水平向右，所以水平向右，所以O处的总磁感应强度大处的总磁感应强度大小为小为2B，方向平行，方向平行ab连线向右连线向右答案答案2B，方向平行

19、，方向平行ab连线向右连线向右2021/8/11 星期三28 名师归纳名师归纳 在运用安培定则判定直线电流和环形电流在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清的磁场时应分清“因因”和和“果果”在判定直线电流的磁场方向在判定直线电流的磁场方向时，大拇指指时，大拇指指“原因原因”，四指指，四指指“结果结果”；在判定环形电流的磁场方向时，四；在判定环形电流的磁场方向时，四指指指指“原因原因”，大拇指指，大拇指指“结果结果”.电流方向电流方向磁场绕向磁场绕向电流绕向电流绕向环内沿中心轴线的磁感线方向环内沿中心轴线的磁感线方向2021/8/11 星期三292021/8/11 星期三30BS只适用

20、于磁感应强度只适用于磁感应强度B与面积与面积S垂直的情况当垂直的情况当S与与垂直于垂直于B的平面间的夹角为的平面间的夹角为时，则有时，则有BScos.可理解可理解为为B(Scos)，即，即等于等于B与与S在垂直于在垂直于B方向上分量的乘方向上分量的乘积也可理解为积也可理解为(Bcos)S，即，即等于等于B在垂直于在垂直于S方方向上的分量与向上的分量与S的乘积如图的乘积如图816甲所示甲所示1.BS的含义的含义2021/8/11 星期三31图图8162021/8/11 星期三322面积面积S的含义的含义 S不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围内不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场

21、范围内的面积如图的面积如图816乙所示，乙所示，S应为线圈面积的一半应为线圈面积的一半3多匝线圈的磁通量多匝线圈的磁通量多匝线圈的磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈多匝线圈的磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线条数可匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线条数可表示磁通量的大小表示磁通量的大小2021/8/11 星期三334合磁通量的求法合磁通量的求法 若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当计若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当计 算穿过这个平面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量算穿过这个平面的磁通量时，先规定某个方向

22、的磁通量 为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量 的代数和等于这个平面内的合磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量2021/8/11 星期三34(1)磁通量是标量，其正、负值仅表示磁感线是正向还是反磁通量是标量，其正、负值仅表示磁感线是正向还是反向穿过线圈平面向穿过线圈平面(2)同一线圈平面，如果正向穿过平面的磁感线条数与反向同一线圈平面，如果正向穿过平面的磁感线条数与反向穿过平面的磁感线条数一样多，则穿过平面的磁感线条数一样多，则0.2021/8/11 星期三35(10分分)如图如图817所示，边长为所示，边长为100cm的的正方形闭

23、合线圈置于匀强磁场中，线圈正方形闭合线圈置于匀强磁场中，线圈ab、cd两边中点连线两边中点连线OO的左右两侧分别存在方向相同、磁感应强度大小各为的左右两侧分别存在方向相同、磁感应强度大小各为B10.6T，B20.40T的匀强磁场，若从上往下看，线圈逆时的匀强磁场，若从上往下看，线圈逆时针方向转过针方向转过37时，穿过线圈的磁通量改变了多少？线圈从初时，穿过线圈的磁通量改变了多少？线圈从初始位置转过始位置转过180时，穿过线圈时，穿过线圈平面的磁通量改变了多少？平面的磁通量改变了多少？图图8172021/8/11 星期三36根据磁通量的定义，分别求出转动前后通过线圈根据磁通量的定义，分别求出转动

24、前后通过线圈abcd的磁的磁通量，再求出磁通量的改变量通量，再求出磁通量的改变量.2021/8/11 星期三37满分指导满分指导在原图位置，磁感线与线圈平面垂直在原图位置，磁感线与线圈平面垂直1B1B2(0.60.4)Wb0.5Wb(2分分)线圈绕线圈绕OO轴逆时针转过轴逆时针转过37后，后，2B1cos37B2cos37(0.60.80.40.8)Wb0.4Wb(2分分)21(0.40.5)Wb0.1Wb.(2分分)2021/8/11 星期三38线圈绕线圈绕OO轴逆时针转过轴逆时针转过180时，规定穿过原线圈平面的磁通时，规定穿过原线圈平面的磁通量为正，转过量为正，转过180后，穿过线圈平面

25、的磁通量为负后，穿过线圈平面的磁通量为负3B1B20.5Wb(2分分)31(0.50.5)Wb1.0Wb.(2分分)答案答案0.1Wb1.0Wb2021/8/11 星期三39名师归纳名师归纳求解磁通量时，当求解磁通量时，当B与与S不垂直时，可用不垂直时，可用两个方法求合磁通量：一是分解两个方法求合磁通量：一是分解B，用，用求求；二是投影；二是投影S，并求出，并求出 ，然后利用，然后利用 求求.垂直于垂直于S的分量的分量B将将S投影到与投影到与B垂直的方向上垂直的方向上S投影投影BS投影投影2021/8/11 星期三401如图如图818所示，有两个同心放置且共面的金属圆环，所示，有两个同心放置且

26、共面的金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环面垂直，比较通过两环的磁通条形磁铁穿过圆心且与两环面垂直，比较通过两环的磁通量量a、b，则，则()AabBabCabD不能确定不能确定图图8182021/8/11 星期三41解析：解析：由于磁感线是闭合曲线，在磁体内部是由由于磁感线是闭合曲线，在磁体内部是由S极指向极指向N极，在磁体外部是由极，在磁体外部是由N极指向极指向S极，且在磁体外部的磁感极，且在磁体外部的磁感线分布在磁体的周围较大的空间又由于穿过圆环线分布在磁体的周围较大的空间又由于穿过圆环a、b的磁通量均为的磁通量均为内内外外，因此线圈面积越大，磁感线，因此线圈面积越大，磁感线抵消得越多，合磁

27、通量越小，故抵消得越多，合磁通量越小，故b环的磁通量较小环的磁通量较小A项项正确正确答案：答案：A2021/8/11 星期三42 要判定通电导体在安培力作用下的运动，首先必须清楚要判定通电导体在安培力作用下的运动，首先必须清楚导体所在位置的磁场分布情况，然后才能结合左手定则准确判导体所在位置的磁场分布情况，然后才能结合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现对几种常用定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向现对几种常用的方法列表比较如下：的方法列表比较如下：2021/8/11 星期三43电电流元流元法法把整段弯曲把整段弯曲导线导线分分为为多段直多段直线电线电流元，先用左手流元，

28、先用左手定定则则判断每段判断每段电电流元受力的方向，然后判断整段流元受力的方向，然后判断整段导线导线所受合力的方向，从而确定所受合力的方向，从而确定导线导线运运动动方向方向特殊特殊位置法位置法通通过转动过转动通通电导线电导线到某个便于分析的特殊位置，到某个便于分析的特殊位置，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动动方向方向等效法等效法环环形形电电流可等效成小磁流可等效成小磁针针，通，通电电螺螺线线管可以等效管可以等效成条形磁成条形磁铁铁或多个或多个环环形形电电流，反流，反过过来等效也成立来等效也成立2021/8/11 星期三44结论结论法法两平行的直

29、两平行的直线电线电流在相互作用的流在相互作用的过过程中，无程中，无转动趋转动趋势势，同向，同向电电流互相吸引，反向流互相吸引，反向电电流互相排斥；两不流互相排斥；两不平行的直平行的直线电线电流相互作用流相互作用时时，有，有转转到平行且到平行且电电流方流方向相同的向相同的趋势趋势转换转换研研究究对对象象法法定性分析磁体在定性分析磁体在电电流磁流磁场场作用下如何运作用下如何运动动的的问题问题，可先分析可先分析电电流在磁体磁流在磁体磁场场中所受的安培力，然后由中所受的安培力，然后由牛牛顿顿第三定律确定磁体所受第三定律确定磁体所受电电流磁流磁场场的作用力，从的作用力，从而确定磁体所受合力及运而确定磁体

30、所受合力及运动动方向方向2021/8/11 星期三45(1)安培力的方向与磁感应强度的方向垂直，而不是相同或安培力的方向与磁感应强度的方向垂直，而不是相同或相反，这跟电场力与电场强度方向之间的关系是不同的相反，这跟电场力与电场强度方向之间的关系是不同的(2)在应用左手定则时，磁感线不一定垂直穿过手心，但四指在应用左手定则时，磁感线不一定垂直穿过手心，但四指一定指向电流方向，拇指一定要垂直于磁场方向和电流方一定指向电流方向，拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面向决定的平面2021/8/11 星期三46如图如图819所示，把一重力不计的通电直所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两

31、极的正上方，导线可以自由转动，导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是时，导线的运动情况是(从上往下从上往下看看)()A顺时针方向转动，同时下降顺时针方向转动，同时下降B顺时针方向转动，同时上升顺时针方向转动，同时上升C逆时针方向转动，同时下降逆时针方向转动，同时下降D逆时针方向转动，同时上升逆时针方向转动，同时上升图图8192021/8/11 星期三47首先明确常见磁场的磁感线分布情况，然后取首先明确常见磁场的磁感线分布情况，然后取“电流元电流元”，用左手定则判定其受力方向，特别注意电流旋转后，用左手定则判定其受力

32、方向，特别注意电流旋转后，有了垂直于纸面的分量而导致向下受力有了垂直于纸面的分量而导致向下受力.2021/8/11 星期三48解题指导解题指导(1)电流元法电流元法如图如图8110所示，把直线电所示，把直线电流等效为流等效为AO、OO、OB三段三段(OO段极短段极短)电流元，由于电流元，由于OO段电流方向与该处磁场方向平段电流方向与该处磁场方向平行，所以不受安培力作用；行，所以不受安培力作用；AO段电流元所在处的磁场方向段电流元所在处的磁场方向倾斜向上，根据左手定则可知其所受安培力方向垂直于纸面倾斜向上，根据左手定则可知其所受安培力方向垂直于纸面向外；向外；OB段电流元所在处的磁场方向倾斜向下

33、，同理可知段电流元所在处的磁场方向倾斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直于纸面向里综上可知导线将以其所受安培力方向垂直于纸面向里综上可知导线将以OO段为轴顺时针转动段为轴顺时针转动(俯视俯视)图图81102021/8/11 星期三49(2)特殊位置法特殊位置法把导线转过把导线转过90的特殊位置来分析，根据左手定则的特殊位置来分析，根据左手定则判得安培力方向向下，故导线在顺时针转动的同时向下运判得安培力方向向下，故导线在顺时针转动的同时向下运动综上所述，选项动综上所述，选项A正确正确答案答案A 2021/8/11 星期三50名师归纳名师归纳判断通电导线判断通电导线(或线圈或线圈)在安培力作用下的

34、在安培力作用下的运动方向时，可以有多种方法，具体选用哪一种，可以视情运动方向时，可以有多种方法，具体选用哪一种，可以视情况而定在本题中，除了已用到的两种方法外，还可以应用况而定在本题中，除了已用到的两种方法外，还可以应用“转换研究对象法转换研究对象法”，即假设导线固定不动，判断出蹄形磁，即假设导线固定不动，判断出蹄形磁铁的铁的N、S极受力方向，从而确定蹄形磁铁的转动方向，再根极受力方向，从而确定蹄形磁铁的转动方向，再根据实际情况，将结论反过来即可据实际情况，将结论反过来即可 2021/8/11 星期三512将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在

35、其附近放一条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过一条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图圆环中心，如图8111所示，当圆环中通以顺时针方向所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看的电流时，从上往下看()A圆环顺时针转动，靠近磁铁圆环顺时针转动，靠近磁铁B圆环顺时针转动，远离磁铁圆环顺时针转动，远离磁铁C圆环逆时针转动，靠近磁铁圆环逆时针转动，靠近磁铁D圆环逆时针转动，远离磁铁圆环逆时针转动，远离磁铁图图81112021/8/11 星期三52解析：解析：该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针，该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针，N极在极在内，内，S极

36、在外，根据同极相互排斥，异极相互吸引，可得极在外，根据同极相互排斥，异极相互吸引，可得C项正确项正确答案：答案：C2021/8/11 星期三531.安培力的大小安培力的大小常用公式常用公式FBIL，要求两两垂直，应用时要满足：，要求两两垂直，应用时要满足：(1)B与与L垂直；垂直；(2)L是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度；是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度；2021/8/11 星期三54如弯曲导线的有效长度如弯曲导线的有效长度L等于两端点等于两端点所连直线的长度所连直线的长度(如图如图8112所示所示)，相应的电流方向沿相应的电流方向沿L由始端流向末端由始端流向末端因为任意形状的闭合

37、线圈，其有效长因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，所以闭合线圈通电后在匀强磁场中受到的安培力度为零，所以闭合线圈通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零的矢量和为零(3)B并非一定是匀强磁场，但一定是导线所在处的磁感应并非一定是匀强磁场，但一定是导线所在处的磁感应强度值强度值图图81122021/8/11 星期三552通电导线在磁场中的平衡和加速通电导线在磁场中的平衡和加速(1)选定研究对象；选定研究对象；(2)变三维为二维，画出平面受力分析图，其中安培力的方变三维为二维，画出平面受力分析图，其中安培力的方向切忌跟着感觉走，要用左手定则来判断，注意向切忌跟着感觉走，要用左手定则来判断，注

38、意F安安 B、F安安 I；(3)根据力的平衡条件、牛顿第二定律列方程式进行求解根据力的平衡条件、牛顿第二定律列方程式进行求解2021/8/11 星期三563安培力做功的特点和实质安培力做功的特点和实质(1)安培力做功与路径有关，不像重力、电场力做功与路径安培力做功与路径有关，不像重力、电场力做功与路径无关无关(2)安培力做功的实质：起传递能量的作用安培力做功的实质：起传递能量的作用安培力做正功：将电源的能量传递给通电导线后或转安培力做正功：将电源的能量传递给通电导线后或转化化为导线的动能或转化为其他形式的能为导线的动能或转化为其他形式的能安培力做负功：将其他形式的能转化为电能后或储存安培力做负

39、功：将其他形式的能转化为电能后或储存或转化为其他形式的能或转化为其他形式的能2021/8/11 星期三57 涉及安培力的运动及平衡问题，分析的方法是在分析涉及安培力的运动及平衡问题，分析的方法是在分析了其他力的基础上又多加上了一个安培力该类问题用动能了其他力的基础上又多加上了一个安培力该类问题用动能定理或能量守恒定律有时会比较方便定理或能量守恒定律有时会比较方便2021/8/11 星期三58(13分分)如图如图8113所示，在倾角所示，在倾角30的斜面上固定一金属框，框宽的斜面上固定一金属框，框宽l0.25m，接入电动势，接入电动势E12V、内阻不计的电池垂直框面放有一根质量、内阻不计的电池垂

40、直框面放有一根质量m0.2kg的金属棒的金属棒ab，它与框架的动摩擦因数，它与框架的动摩擦因数整个装整个装置放在磁感应强度置放在磁感应强度B0.8T、垂直框面向上的匀强磁场中、垂直框面向上的匀强磁场中当调节滑动变阻器当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围时，可使金属棒的阻值在什么范围时，可使金属棒静止在框架上？静止在框架上？(框架与棒的电阻不计，框架与棒的电阻不计，g取取10m/s2)2021/8/11 星期三592021/8/11 星期三60先根据闭合电路欧姆定律求出电流先根据闭合电路欧姆定律求出电流I，进而求出安培，进而求出安培力力.当当F安安mgsin时，时，Ff静静沿导轨向下，当沿导轨向下

41、，当F安安mgsin时，时，Ff静静沿导轨向上，最后由力的平衡条件列式求解沿导轨向上，最后由力的平衡条件列式求解.2021/8/11 星期三61满分指导满分指导金属棒受到四个力金属棒受到四个力作用：重力作用：重力mg，垂直框面向上，垂直框面向上的支持力的支持力FN，沿框面向上的安，沿框面向上的安培力培力F安安，沿框面的静摩擦力，沿框面的静摩擦力Ff静静金属棒静止在框架上时，金属棒静止在框架上时，Ff静静的的方向可能沿框面向上，也可能向下，需分两种情况考虑方向可能沿框面向上，也可能向下，需分两种情况考虑当变阻器当变阻器R取值较大时，取值较大时，I较小，安培力较小，安培力F安安较小，在金属棒较小，

42、在金属棒重力分力重力分力mgsin作用下棒有沿框架下滑的趋势，框架对棒作用下棒有沿框架下滑的趋势，框架对棒的摩擦力沿框面向上，受力如图的摩擦力沿框面向上，受力如图8114所示金属棒刚所示金属棒刚好不下滑时满足平衡条件好不下滑时满足平衡条件图图81142021/8/11 星期三62B lmgcosmgsin0(4分分)得得R2021/8/11 星期三63当变阻器当变阻器R取值较小时，取值较小时，I较大，较大，安培力安培力F安安较大，会使金属棒产生较大，会使金属棒产生沿框面上滑的趋势因此，框架沿框面上滑的趋势因此，框架对棒的摩擦力沿框面向下，受对棒的摩擦力沿框面向下，受力如图力如图8115所示金属

43、棒刚好不上滑时满足平衡条件：所示金属棒刚好不上滑时满足平衡条件：图图81152021/8/11 星期三64B lmgcosmgsin0(4分分)得得R1.4.(2分分)所以滑动变阻器所以滑动变阻器R的取值范围应为的取值范围应为1.4R8.2.(1分分)答案答案1.4R8.22021/8/11 星期三65名师归纳名师归纳(1)解决有关通电导体在磁场中的平衡问题，解决有关通电导体在磁场中的平衡问题，关键是受力分析，只不过比纯力学中的平衡问题要多考虑一个关键是受力分析，只不过比纯力学中的平衡问题要多考虑一个安培力安培力(2)画好辅助图画好辅助图(如斜面如斜面)，标明辅助方向，标明辅助方向(如如B的方

44、向、的方向、I的方的方向等向等)是画好受力分析图的关键是画好受力分析图的关键(3)由于安培力、电流由于安培力、电流I、磁感应强度、磁感应强度B的方向之间涉及到三维的方向之间涉及到三维空间，所以在受力分析时要善于把立体图转化成平面图空间，所以在受力分析时要善于把立体图转化成平面图2021/8/11 星期三663.如图如图8116所示，所示，M、N为两条水平放置的平行金属导轨，为两条水平放置的平行金属导轨，电阻不计，导轨间距电阻不计，导轨间距d0.2m轨道上放置一质量轨道上放置一质量m50g的均的均匀金属棒匀金属棒ab，其长，其长L0.3m，总电阻，总电阻R0.75，棒与两导轨相垂，棒与两导轨相垂

45、直已知电源电动势直已知电源电动势E6V，内电阻，内电阻r0.5，电阻，电阻R02；整；整个装置放在匀强磁场中，磁感线与个装置放在匀强磁场中，磁感线与ab棒垂直，这时棒垂直，这时ab棒对轨道棒对轨道的压力恰好为零，且棒仍的压力恰好为零，且棒仍处于静止状态，求匀强磁场的磁感应处于静止状态，求匀强磁场的磁感应强度大小强度大小(g取取10m/s2，不计导线电阻，不计导线电阻)2021/8/11 星期三67图图81162021/8/11 星期三68解析：解析：根据题意，根据题意，ab棒所受安培力竖直向上，且与重力平衡，棒所受安培力竖直向上，且与重力平衡，即即mgBId 其中其中I由由得得B答案：答案：1

46、.25T2021/8/11 星期三69随堂巩固随堂巩固1下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零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

47、的磁场力与该小段导体长度和电流乘积在该点时受到的磁场力与该小段导体长度和电流乘积的比值的比值2021/8/11 星期三70解析：解析：电场和磁场有一个明显的区别是：电场对放入其中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，而磁场仅对在磁场中运动且速度方向的电荷有力的作用，而磁场仅对在磁场中运动且速度方向和磁感应强度方向不平行的带电粒子有力的作用；磁场对和磁感应强度方向不平行的带电粒子有力的作用；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，因此行，因此A对对B错同理根据电场强度的定义式错同理根据电场强度的定义式E

48、F/q可知可知C正确而同样用比值定义法定义的磁感应强度则应有明确正确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，即的说明，即B中中I和和B的方向必须垂直，故的方向必须垂直，故D错，所以应错，所以应选选A、C.答案：答案：AC2021/8/11 星期三712如图如图8117所示，一段导线所示，一段导线abcd位于位于磁感应强度大小为磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于垂直于纸面向里纸面向里)垂直线段垂直线段ab、bc和和cd的长度均为的长度均为L，且，且 abc bcd135.流经导线的电流为流经导线的电流为I，方向如图中箭头所，方向如图中箭头所

49、示导示导线段线段abcd所受到的磁场的作用力的合力所受到的磁场的作用力的合力()图图81172021/8/11 星期三72A方向沿纸面向上，大小为方向沿纸面向上，大小为(1)ILBB方向沿纸面向上，大小为方向沿纸面向上，大小为(1)ILBC方向沿纸面向下，大小为方向沿纸面向下，大小为(1)ILBD方向沿纸面向下，大小为方向沿纸面向下，大小为(1)ILB2021/8/11 星期三73解析：解析：由左手定则及力的合成可知合力方向沿纸面向上，由左手定则及力的合成可知合力方向沿纸面向上，故知选项故知选项C、D错误再由安培力公式错误再由安培力公式FBIL可得合力大小可得合力大小为为(1)ILB，选项，选

50、项A正确，正确，B错误错误答案：答案：A2021/8/11 星期三743一根容易形变的弹性导线，两端固定导线中通有电流，一根容易形变的弹性导线，两端固定导线中通有电流，方向如图方向如图8118中箭头所示当没有磁场时，导线呈直线状中箭头所示当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是()图图81182021/8/11 星期三75解析：解析：电流与磁场平行放置时不受磁场力，选项电流与磁场平行放置时不受磁场力，选项A错误；错