高中物理一轮复习-磁场.ppt

高中物理一轮复习 磁场 知识结构 一 电流的磁场 1 电流与磁场的相互作用 通电导线在磁场中受到力的作用 说明电流与磁场有相互作用 2 电流与电流的相互作用 两条通电导线在它们的电流方向相同或相反时会产生吸引或排斥的力 说明电流和电流之间也会通过磁场发生力的作用 3 安培分子电流假说 1 在原子 分子等物质微粒内部存在着一种环形电流 分子电流 分子电流使每个物质微粒都成为一个微小的磁体 它的两极相当于两个磁极 这两个磁极不可分割地联系在一起 2 磁铁的磁场和电流的磁场一样 都是由电荷的运动产生的 但并不是说所有磁场都是由运动电荷产生的 因为变化的电场也能产生磁场 3 用安培分子电流假说解释有关磁现象 每个分子电流就相当于一个小的磁铁 当它们排列整齐的时候 对外显示出磁性 当它们排列不整齐的时候 对外不显示出磁性 物体的分子的环形电流在受到外界的机械振动或者高温的影响下 会使其排列由整齐变为不整齐 就是失去磁性 反之就是产生磁性 4 磁性材料 能够被强烈磁化的物质叫磁性材料 磁化后容易去磁的叫软磁性材料 不容易去磁的叫做硬磁性材料 1 磁体和通电导线周围都存在着 磁体间 磁体和电流间以及电流和电流之间的相互作用都是通过发生的 2 安培的假说揭示了磁现象的 磁铁的磁场和电流的磁场一样 都是由产生的 磁场 磁场 分子电流 电本质 电荷的运动 3 关于磁现象的电本质 安培提出了分子电流的概念 他是在怎样的情况下提出来的 A安培通过精密的仪器观测到了分子电流B安培通过环形电流的磁性与磁铁相似 提出的一种假说C安培根据原子结构理论 进行严格推理得出的结论D安培凭空想出来的 B 巩固练习 4 右图是铁棒甲与铁棒乙内部各分子电流取向的示意图 甲棒内部各分子电流取向是杂乱无章的 乙棒内部各分子电流取向大致相同 则下面说法正确的是A两棒均显磁性B两棒均不显磁性C甲棒不显磁性 乙棒显磁性D甲棒显磁性 乙棒不显磁性5 下列关于对磁铁的使用的说法中正确的是A磁铁受到撞击 会使磁铁的磁性减弱B原先没有磁性的铁 在长期受到磁铁的吸引会产生磁性C对磁铁加热 会使磁铁的磁性减弱D永磁体在受到加热或敲打后 其磁性不会发生改变 C ABC 6 安培的分子电流假说 可以解释A电荷定向移动的原因 B电流为什么能产生磁场C通电导线在磁场中为什么受力 D磁体在高温下为什么会失去磁性 7 下列物品中必须用到磁性材料的是A录像带 B计算机上的磁盘 C银行的信用卡 D喝水用的搪瓷杯子 BD ABC 二 磁场的性质 1 磁场是存在于磁体及运动电荷周围的一种特殊物质 它的基本性质是对放入其中的磁极及运动电荷有力的作用 对磁极一定有力的作用 对电流可能有力的作用 2 磁场力的本质 磁极和电流之间的相互作用力 包括磁极与磁极 电流与电流 磁极与电流 都是运动电荷通过磁场发生的 3 磁场的方向 规定 某点的磁场方向就是小磁针N极在该点的方向 注意 人们并不把运动的正电荷在某点的受力方向作为该点场的磁场方向 磁场中一系列的有向曲线 这些曲线上每一点的切向方向 都和该点的磁场方向一致 疏密程度反映磁场的强弱程度 4 磁感线 磁感线是不存在 不相交的闭合曲线 5 典型磁场的磁感线 地磁场特点 1 地磁场的N极在地球南极附近 S极在地球北极附近 2 地磁场B的水平分量总是从地球南极指向北极 竖直分量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 距地球表面高度相等的各点 磁感应强度相等 且方向水平向北 地面附近的磁感应强度约为10 5T的数量级 6 安培定则及其应用 1 直线电流 用右手握住导线 让大拇指所指的方向跟电流的方向一致 弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向 2 环形电流 让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致 伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向 3 通电螺线管 用右手握住通电螺线管 让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致 大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向 4 应用的场合不同的 且对直导线 四指指磁感线方向 对环形电流 大拇指指中心轴线上的磁感线方向 对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向 1 下列关于磁感线的叙述 正确的说法是A 磁感线是磁场中确实存在的一种曲线B 磁感线总是从N极指向S极C 磁感线是由磁场中的铁屑形成的D 磁感线是根据磁场的性质人为画出来的曲线2 在某个区域中存在磁场 这个区域中某点的磁场方向是A 正电荷在该点的受力方向 B 小磁针S极在该点的受力方向C 沿磁感线由N极指向S极 D 在该点磁感线的切线方向上 D D 巩固练习 三 磁感应强度1 磁感强度 磁场的强弱用磁感强度B定量描述 磁感强度的定义式为 B F IL该定义式中的F是指垂直置入磁场中的检验电流所受到的磁场力 磁感强度由磁场本身性质所决定 与检验电流无关 2 单位 特斯拉 T 1T 1N Am 1kg As2 3 矢量性 磁感强度是矢量 它的方向是在磁场中小磁针N极受力的方向 在磁场中画出一些有方向的曲线是磁感线 在磁感线上每一点的切线方向是磁感强度的方向 1 表示磁场强弱的物理量叫 它在国际单位制中的单位是 2 以下关于磁感强度的说法 正确的是A 在电场中电量为1C的点电荷 受到电场的作用力为1N时点电荷所在处的磁感强度是1TB 在磁场中电量为1C的点电荷 受到磁场的作用力为1N时点电荷所在处的磁感强度是1TC 在电场中垂直于电场方向的导线 通过1A的电流 受到电场的作用力为1N时导线所在处的磁感强度是1TD 在磁场中垂直于磁场方向的导线 通过1A的电流 受到磁场的作用力为1N时导线所在处的磁感强度是1T 磁感应强度 特斯拉 D 巩固练习 3 磁场中某点的磁感强度的方向是A 正电荷在该点的受力方向 B 小磁针S极在该点的受力方向C 沿磁感线由N极指向S极 D 在该点磁感线的切线方向上4 下列关于磁感线的叙述 正确的说法是A 磁感线是磁场中确实存在的一种曲线B 磁感线总是从N极指向S极C 磁感线是由磁场中的铁屑形成的D 磁感线是根据磁场的特性人为地画出来的曲线5 如图是地球的示意图 图上的A点表示北极 请你在这个图中画出一条地磁场的磁感线 D D 四 磁场对电流的作用 1 安培力 磁场对通电导线的作用力称安培力 F BILsin 其中 表示电流方向与磁感强度方向的夹角 安培力的方向可用左手定则判定 由左手定则可知 安培力F一定垂直B I所组成的平面 注意 1 综合安培定则和左手定则 可以证明两同向电流互相吸引 两反向电流互相排斥 因此 螺线管通电后 在轴向上有收缩趋势 在径向上有扩张趋势 2 当B 方向确定时 安培力F的方向也就确定了 而当F B方向确定时 I的方向不是唯一的 2 左手定则 伸开左手 使大拇指跟其余四个手指垂直 并且都跟手掌在一个平面内 把手放入磁场中 让磁感线垂直穿入手心 并使伸开的四指指向电流的方向 那么拇指所指的方向 就是通电导线在磁场中的受力的方向 磁场对电流发生作用 例题1 如图不计通电导线的重力 在磁场力作用下 导线将如何运动 分析 先画出导线所在处的磁感线 上下两部分导线所受安培力的方向相反 使导线从左向右看顺时针转动 同时又受到竖直向上的磁场的作用而向右移动 小结 定性分析可以 用左手定则 用 同性相斥 异性相吸 只适用于磁铁或螺线管外部 用 同向电流相吸 反向电流相斥 反映了磁现象的电本质 可以把条形磁铁等效为长直螺线管 例题2 如图在条形磁铁N极处悬挂一个线圈 当线圈中通有逆时针方向的电流时 线圈将向哪个方向偏转 分析 用 同向电流互相吸引 反向电流互相排斥 最简单 螺线管的电流在正面是向下的 与线圈中的电流方向相反 互相排斥 而左边的线圈匝数多所以线圈向右偏转 例题3 如图所示 用绝缘丝线悬挂着的环形导体 位于与其所在平面垂直且向右的匀强磁场中 若环形导体通有如图所示方向的电流I 试判断环形导体的运动情况 解答 利用左手定则判断 可将环形导体等分为若干段 每小段通电导体所受安培力均指向圆心 由对称性可知 这些安培力均为成对的平衡力 故该环形导体将保持原来的静止状态 例题4 质量为m的通电导体棒ab置于倾角为 的导轨上 如图所示 已知导体与导轨间的动摩擦因数为 在图所加各种磁场中 导体均静止 则导体与导轨间摩擦力为零的可能情况是 解 要使静摩擦力为零 如果N 0 必有f 0 图B选项中安培力的方向竖直向上与重力的方向相反可能使N 0 B正确 如果N 0 则导体除受静摩擦力f以外的其他力的合力只要为零 那么f 0 在图A选项中 导体所受到的重力G 支持力N及安培力F安三力合力可能为零 则导体所受静摩擦力可能为零 图的C D选项中 从导体所受到的重力G 支持力N及安培力F安三力的方向分析 合力不可能为零 所以导体所受静摩擦力不可能为零 故A B正确 解 画其截面图 如图所示 例题5 如图所示 金属杆ab质量为m 长为L 通过的电流为I 处在磁感应强度为B的匀强磁场中 结果ab静止且紧压于水平导轨上 若磁场方向与导轨平面成 角 求 1 棒ab受到的摩擦力 2 棒对导轨的压力 例题6 如图所示 有一金属棒ab 质量m 5g 电阻R 1 可以无摩擦地在两条轨道上滑动 轨道间的距离d 10cm 电阻不计 轨道平面与水平面间的夹角 置于磁感应强度B 0 4T 方向竖直向上的匀强磁场中 回路中电池的电动势E 2V 内电阻r 0 1 问变阻器的电阻Rb为多大时 金属棒恰好静止 解析 由题意可知 金属棒ab受重力 支持力和安培力而平衡 画出受力平面图如图所示 则有 F mgtan30 又 F BIL 联立 式 待入数据可解得 Rb 1 7 例题7 平行光滑导轨宽度为L 导线平面与水平面夹 角 在导轨回路中有电动势为 内阻为r的电池 回路其他电阻均集中在R 如图所示 一根质量为m 长为L的金属棒ab水平置于导轨平面上 在磁场作用下保持静止 试求 分析 金属棒ab能静止在导轨平面上 必然是ab的重力G 导轨 即 若B垂直斜面向下 则 即 若B垂直水平面向下 则 1 在图中 标出了磁场的方向 通电直导线中电流I的方向 以及通电直导线所受安培力F的方向 其中正确的是 2 如图所示 要使线圈abed受到磁场力后 ab边向纸外 cd边向纸里转动 可行的方法是A 施加垂直纸面向外的磁场 同时通以abcd电流B 施加平行纸面向上的磁场 同时通以abcd电流C 施加平行纸面向下的磁场 同时通以adcb电流D 施加垂直纸面向内的磁场 同时通以adcb电流 C BC 巩固练习 3 某同学画的表示磁场从电流I和安培力F的相互关系如图所示 其中正确的是 D 4 下列关于通电导线受磁场力的说法 正确的是A 磁场力方向既跟磁场方向垂直 又跟电流方向垂直B 磁场力大小只跟磁场的强弱和电流的强弱有关C 如果导线受到的磁场力为零 导线所在处的磁感强度必为零D 如果导线受到的磁场力最大 导线必与磁场方向垂直 AD 5 如图所示 在水平方向的匀强磁场中 用两根柔软的细线将金属棒ab悬挂在水平位置上 金属棒中通入由a到b的稳定电流I 这时两根细线被拉紧 现要想使两根细线对金属棒拉力变为零 可采用的方法是A 适当增大电流IB 将电流反向并适当改变大小C 适当增大磁场D 将磁场反向并适当改变大小6 把一个可以绕水平轴转动的铝盘放在水平方向的匀强磁场中 匀强磁场的方向与铝盘平面垂直 盘的下边浸在水银糟内 将转轴和水银用导线直接连在电源的两极上 如图所示 则下列说法正确的是A 由于磁场对电流的作用 铝盘将顺时针转动B 由于磁场对电流的作用 铝盘将逆时针转动C 将电源两极对调 铝盘的转动方向不会改变D 将电流及磁场方向同时改变 铝盘的转动方向改变 AC B 1 洛仑兹力 磁场对运动电荷的作用力称洛仑兹力 洛仑兹力的大小为f Bqvsin 其中 表示磁感强度B与电荷运动方向v的夹角 2 洛仑兹力的方向 用左手定则判定 因负电荷所受的洛仑兹力方向与正电荷相反 因此 负电荷运动时 左手的四指应指向负电荷运动的反方向 在磁场中 当运动电荷的电性 B的方向 v的方向确定时 其f方