2012高考物理二轮专题突破课件(鲁科版)磁场对电流作用
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• A．ab边转向纸外，cd边转向纸里，同时向 下运动
• B．ab边转向纸外，cd边转向纸里，同时向 上运动
• C．ab边转向纸里，cd边转向纸外，
• 同时向下运动
• D．ab边转向纸里，cd边转向纸外，
• 同时向上运动
• 【解析】 先画出蹄形磁铁磁极附近的磁感线，如图所示 (这是先决条件)．ab边处在水平方向的磁场分量，根据左 手定则，ab边受的安培力指向纸里；cd边也处于水平方向 的磁场分量，cd边受的安培力指向纸外．bc边和da边所受 的合力为零．整个线圈发生ab向里、cd向外的转动．
• 【即时巩固2】 如图所示，通电导体棒ab 质量为m、长为L，水平地放置在倾角为θ的 光滑斜面上，通以图示方向的电流，电流 强 度 为 I ， 要 求 使 导 体 棒 ab 静 止 在 斜 面 上．求：
• (1)若磁场方向竖直向上，则磁感应强度B为 多大？
• (2)若要使磁感应强度最小，则磁感应强度 方向如何？
• 【解析】 匀强磁场竖直向上和导线平行， 导线受到安培力为0，A错；匀强磁场水平 向右，根据左手定则可知导线受到安培力 向里，B错；匀强磁场垂直纸面向外，由左 手定则可知导线受到安培力水平向右，C错、 D对．
• 【答案】 D
• 【即时巩固1】 如图所示，在蹄形磁铁的 上方放置一个可以自由运动的通电线圈 abcd.最初线圈平面与蹄形磁铁处于同一竖 直面内，则通电线圈的运动情况是( )
• 当线圈由图示位置到转过90°的过程中，
• 根据左手定则，da边受到的安培力向下，
• bc边受到的安培力向上，由于da处磁场较强，da边受到向 下的安培力大于bc边受到的向上的安培力，合力向下．综 合以上分析，选项C正确．
• 【答案】 C
• 考点二 安培力
• 问题：由于安培力的方向总是垂直于电流 方向和磁场方向决定的平面，即F一定垂直 于B和I，但B和I不一定互相垂直．因此，有 关安培力的问题往往涉及三维空间的问 题．
• 方法：解题时要善于从合适的方位把立体 图改画为平面图，然后通过对通电导体进 行受力和运动情况分析变难为易，迅速解 题．
• 【技巧提示】 有关安培力的综合问题一 般有两类：平衡问题和加速运动问题．
• (1)平衡问题：解决该类问题首先进行受力 分析，作出受力示意图，然后依据物体的 平衡条件求解．
• (2)加速运动问题：解决该类问题也要先进 行受力分析，画受力分析图，然后进行运 动情况的分析，根据牛顿第二定律求解．
联立①②③得：N＝mg－BLERcosθ，f＝BLERsinθ.
(2)使 ab 棒受支持力为零，且让磁场最小，则受安培力
竖直向上．则有 F 安＝mg. B【mi答n＝案mE】gLR，根(据1)m左g手－定BE则LR判co定sθ磁B场L方ERs向in水θ 平向右. (2)Bmin＝mEgLR，方向水平向右
两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势， 同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平 行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方 向相同的位置的趋势
对于定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的 问题，可先分析电流在磁体的磁场中所受的安培 力，然后由牛顿第三定律确定磁体所受电流磁场 的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向
• 1．安培力的方向
• (1)左手定则：伸开左手，使拇指与其余四
个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，
使磁感线从掌心进入，并使四指指向 的
方电向流 ，这时拇指所指的方向就是通电导线
在磁场中所受
安的培力方向．
• (2)安培力的特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于磁场 方向 和 电流方向 所决定的平面．
• 【技巧提示】 B和I可以有任意夹角．
簧的形变也就 越大．I与指针偏角θ成正比， 表盘刻度 (均均匀匀、不均匀)．所以，从线 圈偏转的角度就能判断通过电流的大小．
• (3)优、缺点：优点是
，能测出
很弱的电流；缺点是线圈灵的敏导度高线很细，允
许通过的电流
．
很弱
• 考点一 判定安培力作用下通电导体运动 方向的几种常用方法
• 要判定通电导体在安培力作用下的运动方 向，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：
• 【技巧提示】 (1)安培力的方向与磁感应 强度方向垂直，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．
• (2)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向确定 的平面．
• 【案例1】 (2009·海南高考)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匀强磁场时， 描述导线状态的四个图示中正确的是( )
• (2)工作原理
• 如图所示，磁场的方向总沿着 半径均匀辐射 地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度 的大小总是相等 的，保证B的大小不发生变 化，且安培力的方向与线圈垂直．
• 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 越大 ，螺旋弹
• 2．安培力的大小
• (1)当导线与匀强磁场方向 垂直 时，安培力 最大，为F＝ BIL .
• (2)当导线与匀强磁场方向 平行 时，安培 力最小，为F＝ 0 .
• (3)当导线与磁场方向斜交时，安培力介于
0
和 BIL之间．
• 3．磁电式电流表
• (1)基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之 间的 线圈 ．
• (1)当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力 各为多少？
• (2)若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒 所受支持力为零，B的大小至少为多少？此 时B的方向如何？
【解析】 (1)从 b 向 a 看视图如图所示． 水平方向：f＝F 安 sinθ.① 竖直方向：N＋F 安 cosθ＝mg.② 又 F 安＝BIL＝BERL.③
• 【解析】 (1)沿导体棒从a向b观察，ab棒受力情 况如图所示，由平衡条件得，
• 沿斜面方向mgsinθ＝Fcosθ， • 垂直斜面方向N＝mgcosθ＋Fsinθ， • 其中F＝BIL，
联立以上各式，可得 B＝mgItLanθ. (2)当安培力 F 全部用来平衡重力沿斜面方向的分力 mgsinθ 时，磁感应强度 B 最小，此时安培力方向为平行斜
• 【案例2】 (2011届·安庆质检)水平面上有 电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽 度为L，M和P之间接入电动势为E的电源(不 计内阻)．现垂直于导轨放一根质量为m， 电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的 匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水 平面夹角为θ且指向右斜上方，如图所示， inθ，磁场方向垂直斜面 向上．
【答案】
mgtanθ (1) IL
mgsinθ (2) IL
垂直斜面向上
• 【技巧点拨】 该题为安培力与力学、电 路相联系的综合问题，求解时要注意：① 要正确地对通电导体进行受力分析，特别 是安培力的方向，牢记安培力的方向既和B 垂直又和I垂直．
• ②由于B、I、L的方向关系涉及三维的立体 空间，为便于分析，要善于选择合理的角 度，将立体图转化为平面图(俯视图、剖视 图、侧视图等)．
电流元法
等效法 特殊位置
法
结论法
转换研究 对象法
把整段导线分为多段直电流元，先用左手定则判 断每段电流元的受力方向，然后判断整段导线所 受合力的方向，从而确定导线的运动方向
环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效 成条形磁铁或多个环形电流，反过来也成立
通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置， 判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向
• B．ab边转向纸外，cd边转向纸里，同时向 上运动
• C．ab边转向纸里，cd边转向纸外，
• 同时向下运动
• D．ab边转向纸里，cd边转向纸外，
• 同时向上运动
• 【解析】 先画出蹄形磁铁磁极附近的磁感线，如图所示 (这是先决条件)．ab边处在水平方向的磁场分量，根据左 手定则，ab边受的安培力指向纸里；cd边也处于水平方向 的磁场分量，cd边受的安培力指向纸外．bc边和da边所受 的合力为零．整个线圈发生ab向里、cd向外的转动．
• 【即时巩固2】 如图所示，通电导体棒ab 质量为m、长为L，水平地放置在倾角为θ的 光滑斜面上，通以图示方向的电流，电流 强 度 为 I ， 要 求 使 导 体 棒 ab 静 止 在 斜 面 上．求：
• (1)若磁场方向竖直向上，则磁感应强度B为 多大？
• (2)若要使磁感应强度最小，则磁感应强度 方向如何？
• 【解析】 匀强磁场竖直向上和导线平行， 导线受到安培力为0，A错；匀强磁场水平 向右，根据左手定则可知导线受到安培力 向里，B错；匀强磁场垂直纸面向外，由左 手定则可知导线受到安培力水平向右，C错、 D对．
• 【答案】 D
• 【即时巩固1】 如图所示，在蹄形磁铁的 上方放置一个可以自由运动的通电线圈 abcd.最初线圈平面与蹄形磁铁处于同一竖 直面内，则通电线圈的运动情况是( )
• 当线圈由图示位置到转过90°的过程中，
• 根据左手定则，da边受到的安培力向下，
• bc边受到的安培力向上，由于da处磁场较强，da边受到向 下的安培力大于bc边受到的向上的安培力，合力向下．综 合以上分析，选项C正确．
• 【答案】 C
• 考点二 安培力
• 问题：由于安培力的方向总是垂直于电流 方向和磁场方向决定的平面，即F一定垂直 于B和I，但B和I不一定互相垂直．因此，有 关安培力的问题往往涉及三维空间的问 题．
• 方法：解题时要善于从合适的方位把立体 图改画为平面图，然后通过对通电导体进 行受力和运动情况分析变难为易，迅速解 题．
• 【技巧提示】 有关安培力的综合问题一 般有两类：平衡问题和加速运动问题．
• (1)平衡问题：解决该类问题首先进行受力 分析，作出受力示意图，然后依据物体的 平衡条件求解．
• (2)加速运动问题：解决该类问题也要先进 行受力分析，画受力分析图，然后进行运 动情况的分析，根据牛顿第二定律求解．
联立①②③得：N＝mg－BLERcosθ，f＝BLERsinθ.
(2)使 ab 棒受支持力为零，且让磁场最小，则受安培力
竖直向上．则有 F 安＝mg. B【mi答n＝案mE】gLR，根(据1)m左g手－定BE则LR判co定sθ磁B场L方ERs向in水θ 平向右. (2)Bmin＝mEgLR，方向水平向右
两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势， 同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平 行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方 向相同的位置的趋势
对于定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的 问题，可先分析电流在磁体的磁场中所受的安培 力，然后由牛顿第三定律确定磁体所受电流磁场 的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向
• 1．安培力的方向
• (1)左手定则：伸开左手，使拇指与其余四
个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，
使磁感线从掌心进入，并使四指指向 的
方电向流 ，这时拇指所指的方向就是通电导线
在磁场中所受
安的培力方向．
• (2)安培力的特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于磁场 方向 和 电流方向 所决定的平面．
• 【技巧提示】 B和I可以有任意夹角．
簧的形变也就 越大．I与指针偏角θ成正比， 表盘刻度 (均均匀匀、不均匀)．所以，从线 圈偏转的角度就能判断通过电流的大小．
• (3)优、缺点：优点是
，能测出
很弱的电流；缺点是线圈灵的敏导度高线很细，允
许通过的电流
．
很弱
• 考点一 判定安培力作用下通电导体运动 方向的几种常用方法
• 要判定通电导体在安培力作用下的运动方 向，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：
• 【技巧提示】 (1)安培力的方向与磁感应 强度方向垂直，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．
• (2)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向确定 的平面．
• 【案例1】 (2009·海南高考)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匀强磁场时， 描述导线状态的四个图示中正确的是( )
• (2)工作原理
• 如图所示，磁场的方向总沿着 半径均匀辐射 地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度 的大小总是相等 的，保证B的大小不发生变 化，且安培力的方向与线圈垂直．
• 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 越大 ，螺旋弹
• 2．安培力的大小
• (1)当导线与匀强磁场方向 垂直 时，安培力 最大，为F＝ BIL .
• (2)当导线与匀强磁场方向 平行 时，安培 力最小，为F＝ 0 .
• (3)当导线与磁场方向斜交时，安培力介于
0
和 BIL之间．
• 3．磁电式电流表
• (1)基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之 间的 线圈 ．
• (1)当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力 各为多少？
• (2)若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒 所受支持力为零，B的大小至少为多少？此 时B的方向如何？
【解析】 (1)从 b 向 a 看视图如图所示． 水平方向：f＝F 安 sinθ.① 竖直方向：N＋F 安 cosθ＝mg.② 又 F 安＝BIL＝BERL.③
• 【解析】 (1)沿导体棒从a向b观察，ab棒受力情 况如图所示，由平衡条件得，
• 沿斜面方向mgsinθ＝Fcosθ， • 垂直斜面方向N＝mgcosθ＋Fsinθ， • 其中F＝BIL，
联立以上各式，可得 B＝mgItLanθ. (2)当安培力 F 全部用来平衡重力沿斜面方向的分力 mgsinθ 时，磁感应强度 B 最小，此时安培力方向为平行斜
• 【案例2】 (2011届·安庆质检)水平面上有 电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽 度为L，M和P之间接入电动势为E的电源(不 计内阻)．现垂直于导轨放一根质量为m， 电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的 匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水 平面夹角为θ且指向右斜上方，如图所示， inθ，磁场方向垂直斜面 向上．
【答案】
mgtanθ (1) IL
mgsinθ (2) IL
垂直斜面向上
• 【技巧点拨】 该题为安培力与力学、电 路相联系的综合问题，求解时要注意：① 要正确地对通电导体进行受力分析，特别 是安培力的方向，牢记安培力的方向既和B 垂直又和I垂直．
• ②由于B、I、L的方向关系涉及三维的立体 空间，为便于分析，要善于选择合理的角 度，将立体图转化为平面图(俯视图、剖视 图、侧视图等)．
电流元法
等效法 特殊位置
法
结论法
转换研究 对象法
把整段导线分为多段直电流元，先用左手定则判 断每段电流元的受力方向，然后判断整段导线所 受合力的方向，从而确定导线的运动方向
环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效 成条形磁铁或多个环形电流，反过来也成立
通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置， 判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向