1、共 53 頁,1,第十一章 磁場第一課時 磁場 磁感應(yīng)強度 安培力,共 53 頁,2,第一關(guān):基礎(chǔ)關(guān) 展望高考,共 53 頁,3,基礎(chǔ)知識 一磁場 知識講解 (1)定義:磁體或通電導(dǎo)體周圍存在一種特殊物質(zhì),它能夠傳遞磁體與磁體之間磁體與通電導(dǎo)體之間以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用,這種特殊的物質(zhì)叫做磁場.,共 53 頁,4,(2)基本性質(zhì):對放入其中的磁體或電流產(chǎn)生力的作用. (3)產(chǎn)生:永磁體周圍存在磁場;電流周圍存在磁場電流的磁效應(yīng). (4)方向:小磁針北極受力的方向即小磁針靜止時北極所指方向,為磁場中該點的磁場方向.,共 53 頁,5,活學(xué)活用 1.如圖所示,帶負電的金屬環(huán)繞軸OO以

2、角速度勻速旋轉(zhuǎn),在環(huán)左側(cè)軸線上的小磁針最后平衡的位置是( ),共 53 頁,6,A.N極豎直向上B.N極豎直向下 C.N極沿軸線向左 D.N極沿軸線向右 解析:帶負電的金屬環(huán)旋轉(zhuǎn),可形成環(huán)形電流,進而產(chǎn)生磁場,負電荷勻速轉(zhuǎn)動會產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)方向反向的環(huán)形電流,由安培定則知,在磁針處磁場的方向沿OO軸向左,由于磁針N極指向為磁場方向,所以應(yīng)選C. 答案:C,共 53 頁,7,二磁感應(yīng)強度 知識講解 (1)定義:在磁場中垂直于磁場方向的通電直導(dǎo)線,受到的安培力的作用F,跟電流I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值,叫做通電直導(dǎo)線的磁感應(yīng)強度. (2)公式:B=F/IL (3)單位:在國際單位制中,磁感應(yīng)強度的

3、單位是特斯拉,簡稱特,符號是T.,共 53 頁,8,(4)方向:其方向就是磁場方向,即小磁針靜止時N極所指的方向. (5)物理意義:磁感應(yīng)強度是表征磁場強弱的物理量.,共 53 頁,9,說明:磁感應(yīng)強度是反映磁場性質(zhì)的物理量,是由磁場自身決定的,與是否引入電流無關(guān),與引入的電流是否受力無關(guān),因為通電導(dǎo)線取不同方向時,其受力大小不盡相同,在定義磁感應(yīng)強度時,式中F是直導(dǎo)線垂直磁場時受到的磁場力. 磁感應(yīng)強度的方向是該處磁場的方向,而不是F的方向.,共 53 頁,10,若空間存在幾個磁場,空間的磁場應(yīng)由這幾個磁場疊加而成,某點的磁感應(yīng)強度為B, (矢量和).,共 53 頁,11,活學(xué)活用 2.有關(guān)

4、磁感應(yīng)強度的下列說法中,正確的是( ) A.磁感應(yīng)強度是用來表示磁場強弱的物理量 B.若有一小段通電導(dǎo)體在某點不受磁場力的作用,則該點的磁感應(yīng)強度一定為零 C.若有一小段長為L,通以電流為I的導(dǎo)體,在磁場中某處受到的磁場力為F,則該處磁感應(yīng)強度的大小一定是F/IL D.由定義式B=F/IL可知,電流I越大,導(dǎo)線L越長,某點的磁感應(yīng)強度就越小,共 53 頁,12,解析:磁感應(yīng)強度的定義式 是利用比值法來定義的,但不能說B與F成正比,與IL成反比.磁場中某點磁感應(yīng)強度只由磁場本身決定,與通電導(dǎo)線的受力無關(guān),與放入檢驗電流的大小方向以及導(dǎo)線長度也無關(guān).另一方面,通電導(dǎo)線在磁場中的受力不僅與磁感應(yīng)強度

5、有關(guān),還跟導(dǎo)線通過的電流大小長度位置取向都有關(guān). 答案:A,共 53 頁,13,三磁感線 知識講解 (1)定義:在磁場中畫一些有方向的曲線,這些曲線上每一點的切線方向跟該點的磁感應(yīng)強度方向相同,這樣的曲線叫磁感線. (2)特點:磁感線的疏密表示磁場的強弱,磁感線越密的地方磁場越強;磁場方向在過該點的磁感線的切線方向.,共 53 頁,14,磁感線不相交不中斷,是閉合曲線.在磁體外部,磁感線從N極指向S極;在磁體內(nèi)部,磁感線從S極指向N極. 磁感線是為了形象地描述磁場而假想的物理模型,在磁場中并不真的存在,不可以認為有磁感線的地方才有磁場,沒有磁感線的地方?jīng)]有磁場.,共 53 頁,15,四安培力

6、知識講解 (1)定義:通電導(dǎo)線在磁場中受到的力稱為安培力. (2)方向:安培力方向的判定通常利用左手定則. 左手定則:它是確定通電導(dǎo)體在外磁場中 受力方向的定則.其內(nèi)容為:伸開左手,使大 拇指跟其余四個手指垂直,并且都要跟手 掌在同一平面內(nèi),把手放入磁場,讓磁感線 穿過手心,讓伸開的四指指向電流方向,那 么大拇指所指方向即為安培力方向,如圖所示.,共 53 頁,16,(3)大小:F=BILsin 說明:公式適用于導(dǎo)線處在勻強磁場中,或?qū)w所在范圍內(nèi)B是一個恒量. 公式中指磁場和電流方向的夾角. 公式中各物理量的單位為:N(F)T(B)A(I)m(L).,共 53 頁,17,在應(yīng)用F=BILsi

7、n公式時應(yīng)注意: a.B一般指勻強磁場的磁感應(yīng)強度,若是非勻強磁場,B應(yīng)是通電導(dǎo)線L所在處的磁感應(yīng)強度. b.L是有效長度,對于彎曲導(dǎo)線的有效長度,應(yīng)等效于兩端點連接直線的長度,相應(yīng)的電流方向應(yīng)沿等效長度L由始端流向末端,如圖所示.對于任意形狀的閉合導(dǎo)線,可認為線圈的有效長度為零,即L=0,所以通電后在勻強磁場中受到的安培力的矢量和一定為零.,共 53 頁,18,共 53 頁,19,活學(xué)活用 3.如圖所示,垂直折線abc中通以電流I,ab=bc=L,折線所在的平面與勻強磁場垂直,勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B,求abc折線受到的安培力的大小?,共 53 頁,20,解析:abc受到的安培力等效于ac(

8、通有電流I的ac直導(dǎo)線)所受的安培力,即 方向同樣等效于電流ac,判定為在紙面內(nèi)垂直于ac的連線上并且斜向上方.,共 53 頁,21,第二關(guān):技法關(guān) 解讀高考,共 53 頁,22,解題技法 一安培力作用下的動態(tài)分析 技法講解 定性判斷通電導(dǎo)線或線圈在安培力作用下的運動方向的幾種基本方法 1.電流元分析法 把整段電流等分為很多段直線電流元,先用左手定則判斷出各小段電流元受到的安培力方向,再判斷整段電流所受安培力合力的方向,從而確定導(dǎo)體的運動方向.,共 53 頁,23,2.特殊位置分析法 把通電導(dǎo)體轉(zhuǎn)到一個便于分析的特殊位置后判斷其安培力方向,從而確定運動方向. 3.等效分析法 環(huán)形電流可等效為小

9、磁針,條形磁鐵也可等效為環(huán)形電流,通電螺線管可等效成多個環(huán)形電流或條形磁鐵.,共 53 頁,24,4.利用電流相互作用的結(jié)論分析 電流產(chǎn)生磁場,磁場對電流有安培力作用,所以電流與電流之間也將存在磁場力作用關(guān)系.同向電流相互吸引,反向電流相互排斥,異面電流相互作用下有轉(zhuǎn)動趨勢,轉(zhuǎn)到同向且相互靠近. 5.轉(zhuǎn)換研究對象法 電流與電流之間,磁體與電流之間的相互作用應(yīng)滿足牛頓第三定律,這樣定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動的問題時,可先分析電流在磁體磁場中的受力,然后由牛頓第三定律確定磁體的受力,從而判斷其運動方向.,共 53 頁,25,典例剖析 【例1】 如圖所示,把一重力不計的通電直導(dǎo)線水平放在蹄

10、形磁鐵磁極的正上方,導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動,當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流I時,導(dǎo)線的運動情況是(從上往下看)( ),共 53 頁,26,A.順時針方向轉(zhuǎn)動,同時下降 B.順時針方向轉(zhuǎn)動,同時上升 C.逆時針方向轉(zhuǎn)動,同時下降 D.逆時針方向轉(zhuǎn)動,同時上升,共 53 頁,27,解析 用電流元分析法:把直線電流看為 OA和OB兩部分,畫出幾條典型的磁感線, 由左手定則可判斷出OA段受安培力垂直 紙面向外,OB段受安培力垂直紙面向里, 如右圖所示,可見從上向下看導(dǎo)線將逆時 針轉(zhuǎn)動;再用特殊位置分析法:設(shè)導(dǎo)線轉(zhuǎn)過 90到與紙面垂直的位置,見右圖判斷導(dǎo)線受安培力方向向下.由以上兩個方向可知導(dǎo)線在逆時針轉(zhuǎn)動的同時向下

11、運動.選C. 答案 C,共 53 頁,28,【例2】 如圖所示,在條形磁鐵S極附近懸掛一個線圈,線圈與水平磁鐵位于同一平面內(nèi),當(dāng)線圈中電流沿圖示方向流動時,將會出現(xiàn)( ) A.線圈僅做平動不轉(zhuǎn)動 B.線圈僅做轉(zhuǎn)動不平動 C.從上往下看,線圈做順時 針方向轉(zhuǎn)動,同時靠近磁鐵 D.從上往下看,線圈做逆時 針方向轉(zhuǎn)動,同時靠近磁鐵,共 53 頁,29,解析 把環(huán)形電流等效為磁針,根據(jù)安培定則可判斷此磁針垂直紙面,N極向里,根據(jù)磁鐵對磁針的作用很容易得到:從上往下看,磁鐵S極將吸引磁針N極,排斥磁針S極,故線圈做逆時針方向轉(zhuǎn)動,同時靠近磁鐵.選D. 答案 D,共 53 頁,30,二安培力作用下的靜態(tài)分

12、析 技法講解 有關(guān)通電導(dǎo)體受安培力作用的綜合性問題,大多是力的平衡問題.與力學(xué)相比只是多了一個安培力,解題過程中,首先要準(zhǔn)確地使用左手定則,判斷出安培力的方向,再利用物體平衡的知識和規(guī)律解決問題,解題關(guān)鍵是要學(xué)會把空間立體圖改畫成平面圖,以便于進行受力分析,做出受力分析圖.,共 53 頁,31,典例剖析 【例3】 在傾角=30的斜面上,固定一金屬框,寬l=0.25 m,接入電動勢E=12 V內(nèi)阻不計的電池,垂直框的兩對邊放有一根質(zhì)量m=0.2 kg的金屬棒ab,它與框架的動摩擦因數(shù) 整個裝置放在磁感應(yīng)強度B=0.8 T,垂直框面向上的勻強磁場中(圖).為使金屬棒靜止在框架上,滑動變阻器R的阻值

13、應(yīng)在什么范圍內(nèi)?(設(shè)棒受的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,框架與棒的電阻不計,g取10 m/s2),共 53 頁,32,解析由左手定則判定安培力方向沿斜面向上,隨著變阻器調(diào)至不同的阻值,引起了金屬桿中電流大小的不同,產(chǎn)生兩種情況,當(dāng)安培力小時,桿有下滑趨勢;當(dāng)安培力大時,桿有上滑趨勢.當(dāng)R較大時,I較小,安培力F較小,棒受的摩擦力向上(圖1).,共 53 頁,33,共 53 頁,34,答案 1.6 R4.8 ,共 53 頁,35,三安培力的瞬時作用與安培力做功問題 技法講解 1.安培力的瞬間作用,實際上是在很短的時間t內(nèi)給導(dǎo)線一個沖量,使導(dǎo)線獲得一個動量,Ft=mv,共 53 頁,36,2.安培力

14、做功的特點 (1)安培力做功與路徑有關(guān),繞閉合回路一周,安培力做的功可以為正,可以為負,也可以為零,而不像重力和電場力做功一定為零.,共 53 頁,37,(2)安培力做功的實質(zhì):起能量轉(zhuǎn)化的作用,將電源的能量傳遞給通電導(dǎo)線,而磁場本身并不能提供能量,如導(dǎo)體ab在安培力作用下運動,安培力做功的結(jié)果是將電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的動能,只要有安培力做功,就有電能和其它形式的能量轉(zhuǎn)化,安培力做功的過程就是電能和其它形式的能轉(zhuǎn)化的過程.,共 53 頁,38,典例剖析 【例4】 如圖所示水平桌面放置的U形金屬導(dǎo)軌,串接有電源,現(xiàn)將兩根質(zhì)量相等的裸導(dǎo)線L1和L2放在導(dǎo)軌上,方向與導(dǎo)軌垂直,導(dǎo)軌所在平面有一個方向向上的

15、勻強磁場,當(dāng)閉合開關(guān)后,兩根導(dǎo)線便向右運動,并先后脫離導(dǎo)軌右端掉在水平地面上.測得它們落地位置與導(dǎo)軌右端的水平距離分別為s1和s2,求合上開關(guān)后:,共 53 頁,39,(1)安培力對L1L2所做的功之比W1：W2;(2)通過L1和L2的電荷量之比q1：q2.,共 53 頁,40,共 53 頁,41,共 53 頁,42,第三關(guān):訓(xùn)練關(guān) 笑對高考,共 53 頁,43,隨堂訓(xùn)練,1.由磁感應(yīng)強度的定義式 可知( ) A.磁感應(yīng)強度與通電導(dǎo)線受到的磁場力F成正比,與電流強度和導(dǎo)線長度的乘積成反比 B.一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力作用時,該處的磁感應(yīng)強度一定為零 C.磁感應(yīng)強度的方向與F的方向一致 D

16、.只要滿足L很短,I很小的條件, 對任何磁場都適用,共 53 頁,44,解析:磁感應(yīng)強度由磁場本身決定,與放入磁場中的通電導(dǎo)線無關(guān).若通電導(dǎo)線平行于磁場方向放置,則所受磁場力一定為零,但磁感應(yīng)強度不一定為零.磁感應(yīng)強度的方向規(guī)定為小磁針N極所受磁場力的方向,與放在該處通電導(dǎo)線受磁場力方向不一致. 答案:D,共 53 頁,45,2.如圖所示,臺秤上放一光滑平板,其左邊固定一擋板,一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來,此時臺秤讀數(shù)為FN1,現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一通電導(dǎo)線,電流方向如圖,當(dāng)加上電流后,臺秤讀數(shù)為FN2,則以下說法正確的是( ),共 53 頁,46,A.FN1FN2,彈簧長度將

17、變長 B.FN1FN2,彈簧長度將變短 C.FN1FN2,彈簧長度將變長 D.FN1FN2,彈簧長度將變短 答案:B,共 53 頁,47,3.如圖為一種利用電磁原理制作的充氣泵的結(jié)構(gòu)示意圖,其工作原理類似打點計時器,當(dāng)電流從電磁鐵的接線柱a流入,吸引小磁鐵向下運動時,以下選項中正確的是( ),共 53 頁,48,A.電磁鐵的上端為N極,小磁鐵的下端為N極 B.電磁鐵的上端為S極,小磁鐵的下端為S極 C.電磁鐵的上端為N極,小磁鐵的下端為S極 D.電磁鐵的上端為S極,小磁鐵的下端為N極 解析:當(dāng)電流從a端流入電磁鐵時,據(jù)安培定則可判斷出電磁鐵的上端為S極,此時能吸引小磁鐵向下運動,說明小磁鐵的下

18、端為N極,答案為D. 答案:D,共 53 頁,49,4.如圖為研究磁場對通電導(dǎo)線作用的實驗裝置,當(dāng)接通電源有電流由a至b通過導(dǎo)線ab時,導(dǎo)線將受到磁場作用而向左運動,則( ) A.當(dāng)磁場方向改變時,導(dǎo)線ab將向右運動,機械能轉(zhuǎn)化為電能 B.當(dāng)電流方向改變時,導(dǎo)線ab將向右運動,電能轉(zhuǎn)化為機械能 C.當(dāng)電流方向和磁場方向同時改變時,導(dǎo)線ab仍將向左運動 D.當(dāng)電流方向和磁場方向同時改變時,導(dǎo)線ab將向右運動,共 53 頁,50,解析:磁場對通電導(dǎo)線的作用力方向跟電流方向和磁場方向有關(guān).保持電流方向不變,使導(dǎo)體中磁場方向相反,則通電導(dǎo)線受力方向與原來相反;保持磁場方向不變,使電流方向相反,則通電導(dǎo)線受力方向與原來相反;若磁場方向和電流方向都改變,則受力方向不變.能量轉(zhuǎn)化都是電能轉(zhuǎn)化為機械能. 答案:BC,共 53 頁,51,5.如圖所示,PQ和MN為水平平行放置的金屬導(dǎo)軌,相距1