高考物理总复习 第8章 第1讲 磁场及其描述 磁场对电流的作用课件 新人教版

内，S极在外，根据同极相互排斥，异极相互吸引，可得C项正
确． 答案：C
(2012·大纲全国高考 ) 如图，两根互相平行的长直导线 过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、 方向相反的电流．a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点， c 、 d 位 于 MN 的 中 垂 线 上 ， 且 a 、 b 、 c 、 d 到 O 点 的 距 离 均 相 等．关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是 A．O点处的磁感应强度为零 B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反 C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同 D．a、c两点处磁感应强度的方向不同
知识点三 1．大小
安培力的大小和方向
(1)F＝ILBsin θ(其中θ为B与I之间的夹角)
(2)磁感应强度B的方向与电流I的方向垂直时F＝ (3)磁感应强度B的方向与电流I的方向平行时F＝0. ILB .
2．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，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 电流 的方向，这时 拇指 所指的方向就是通电导线在 磁场中所受安培力的方向． (2)安培力的方向特点： F⊥B，F⊥I，即F垂直于 B和I决定
(2)磁感应强度的叠加
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 B1 、 B2 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B.
电荷在电场中一定受静电力作用而且静电力方向与电场强
线圈，其有效长度为零，所以闭合线圈通电
后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和为 零．
2．通电导体在安培力作用下运动的判断
判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必 须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况，然后利用左手定则判 定导体的受力方向，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方 向．现对几种常用的方法列表比较如下：
条数可表示磁通量的大小．
(4)合磁通量求法 若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当计算 穿过这个面的磁通量时，先规定某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．
1．关于磁感应强度B，下列说法中正确的是(
有关
)
A．磁场中某点 B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况 B．磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁 场力方向一致
的平面．(注意：B和I可以有任意夹角)
1．安培力的大小
计算安培力常用公式 F＝BIL，要求两两垂直，应用时要满
足： (1)B与L垂直； (2)L是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度；
如弯曲导线的有效长度 L 等于两端点所 连直线的长度 ( 如图所示 ) ，相应的电流方向 沿 L 由始端流向末端．因为任意形状的闭合
A．a点
C．c点
B．b点
D．d点
解析： 根据安培定则可知 I1 和 I2 电流分别在 a 处产生的磁场 方向为垂直 ac连线向上和向下，由于I1>I2，且 I1电流与 a点的距 离比 I2 电流与 a 点距离要小，故 Ba1>Ba2 ，则 a 处磁感应强度不可
能为零， A 错；两电流在 b 处产生的磁场方向均垂直 ac 连线向
解析：由安培定则和磁场叠加原理可判断出O点处的磁感应
强度方向向下，一定不为零，选项A错误；a、b两点处的磁感应 强度大小相等，方向相同，选项B错误；c、d两点处的磁感应强 度大小相等，方向相同，选项C正确；a、c两点处磁感应强度的 方向相同，选项D错误．
答案：C
磁场的叠加和安培定则的应用的注意事项 1．根据安培定则确定通电导线周围磁感线的方向． 2．磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方
判定出在甲、乙、丙三种情况下，导线所受安培力的方向如图
所示．
5. 将一个质量很小的金属圆环用细线吊起 来，在其附近放一块条形磁铁，磁铁的轴线与
圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图
所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从 上往下看( )
A．圆环顺时针转动，靠近磁铁
B．圆环顺时针转动，远离磁铁 C．圆环逆时针转动，靠近磁铁 D．圆环逆时针转动，远离磁铁 解析：该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针，N极在
3．几种常见磁场的磁感线分布
(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图所示)
(2)ຫໍສະໝຸດ Baidu种电流周围的磁场分布
类型 直线电流的磁 场 通电螺线管的 磁场 环形电流的两侧是 与条形磁铁的 无磁极、非匀 等效小磁针的 N 极 磁场相似，管 强且距导线越 和 S 极，且离圆环 内为匀强磁 远处磁场越弱 中心越远，磁场越 场，管外为非 弱 匀强磁场 环形电流的磁场
下，故B错；I1和I2电流分别在c处产生的磁场方向为垂直 ac连线 向下和向上，且I1电流与c点的距离比I2电流与c点距离要大，故 Bc1与Bc2有可能等大反向，C对；两电流在d处产生的磁场方向一 定成某一夹角，且夹角一定不为180°，D错．
度方向在同一直线上；而电流在磁场中不一定受安培力，若受 安培力，则其方向与磁感应强度方向不能平行．
2．对磁通量的理解
(1)对Φ＝B·S的理解：Φ＝BS只适用于磁感应强度B与面积
S垂直的情况，当 S与垂直于 B的平面间的夹角为 θ 时，则有 Φ＝ BScos θ，如图甲．
(2)面积S的含义： S不一定是某个线圈的真正面积，而是线 圈在磁场范围内的面积．如图乙所示，S应为线圈面积的一半． (3)多匝线圈的磁通量：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
3．磁通量 (1)概念：在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，与磁场方 向 垂直 的平面的面积 S 和 B 的乘积．
(2)公式：Φ＝BS .
m2 . (3)单位：1 Wb＝ 1 T·
1．对磁感应强度的理解
(1)磁感应强度B与电场强度E的比较
物理意义 定义式 大小决定 方向 场的叠加 单位 电场强度 E 描述电场的力的性质 描述磁场的力的性质的物理量 的物理量 F F B＝ ，通电导线与 B 垂直 E＝ IL q 由电场决定， 与检验电 由磁场决定， 与检验电流元无关 荷无关 矢量电场线的切线方 矢量磁感线切线方向， 小磁针静 向， 放入该点的正电荷 止时 N 极所指方向 的受力方向 合磁感应强度等于各磁场的磁 合场强等于各个电场 感应强度的矢量和 的场强的矢量和 1 T＝1 N/(A· m) 1 V/m＝1 N/C 磁感应强度 B
向．
3．磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时， 合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度 的矢量和．
【变式训练】1.(2011· 大纲全国高考 ) 如图，两根相互平行
的长直导线分别通有方向相反的电流 I1和I2且I1>I2；a、b、c、d 为导线某一横截面所在平面内的四点，且 a 、 b 、 c 与两导线共 面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直．磁感 应强度可能为零的点是( )
特点
安培定则
立体图
类型
直线电流的磁场
环形电流的磁场
通电螺线管的磁场
横截面 图 (从上向下看) (从右向左看) (从左向右看)
纵截面 图
(3)匀强磁场：在磁场的某些区域内，磁感线为等间距的平
行线，如图所示．
(4)地磁场
①地磁场的N极在地理南极附近，地磁场的S极在地理北极
附近，磁感线分布如图所示． ②地磁场B的水平分量(Bx)总是从地理南极指向北极，而竖 直分量(By)则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直 地面向下．赤道处的地磁场沿水平方向，指向北．
等效法转换
研究对象法
(1)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． (2)某些导体在安培力作用下可能会出现平动与转动同时发 生的情况．
4．请画出在如图所示的甲、乙、丙三种情况下，导线ab受
到的安培力的方向．
答案： 画出甲、乙、丙三种情况的侧面图，利用左手定则
3.如图所示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞 过小磁针上方时，小磁针的S极向纸内偏转．这一束带 电粒子可能是( ) A．向右飞行的正离子束 B．向左飞行的正离子束 C．向右飞行的负离子束
D．向左飞行的负离子束
解析：由安培定则可知，在图中小磁针处 S极向内，则N极 向外，所以带电粒子束相当于向左的电流，所以 B 、 C 选项正 确． 答案：BC
知识点一
磁场
磁感应强度
1．磁场
(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有 磁场力 的作用． (2)方向：小磁针的 N 极所受磁场力的方向．
2．磁感应强度 (1)物理意义：描述磁场的 强弱 和 方向 ． F (2)定义式：B＝ IL (通电导线垂直于磁场)． (3)方向：小磁针 静止 时 N 极的指向．
电流元法
把整段弯曲导线分为多段直线电流元，先用左手定则判断每 段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向， 从而确定导线运动方向
特殊位置法
通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时，判断其所受安 培力的方向，从而确定其运动方向
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，反过来等效也成立．然后根据同极相斥、 异极相吸判断相互作用情况 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题 时，可先分析电流在磁体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)磁感线是为了形象地研究磁场而人为 假设 的曲线，并不
是客观存在于磁场中的真实曲线．
不是客观存在于磁场中的真实曲线． (2)磁感线密的地方磁场 强 ，磁感线疏的地方磁场 弱 ． (3)磁场对小磁针 N 极作用力的方向叫做磁场方向，由于磁
感线上任何一点的受力方向都跟该点的切线方向一致，所以磁
场方向、磁感线方向和小磁针静止时 N 极所指的方向，三者是 一致的． (4)磁感线不能 相交 ，也不能 相切 ． (5)磁场中任何一条磁感线都是 闭合 曲线．
第八章
磁
场
第一讲
磁场及其描述
磁场对电流的作用
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考纲展示
复习目标
1.磁场、磁感应强度、磁感线(Ⅰ)2.磁通量(Ⅰ) 3.通电直导线和通电线圈周围磁场的方向(Ⅰ) 4.安培力、安培力的方向(Ⅰ) 5.匀强磁场中的安培力(Ⅱ) 1.了解各种常见磁场的磁感线分布情况，理解磁 感应强度、磁感线、地磁场等概念． 2.掌握安培定则、左手定则，能确定安培力的大 小和方向． 3.会分析通电导线在安培力作用下的运动． 4.掌握含有安培力作用的力学问题的解题方法.
2.矩形线圈abcd有n匝，面积大小为S，放在水平面内，加一
个竖直向下的范围较大的匀强磁场，如图所示，磁感应强度为
B. (1) 若线圈从图示位置绕 ab 边转过 60°，则穿过线圈的磁通 量是多少？ (2)若线圈绕ab边转过180°，则穿过线圈的磁通量是多少？
解析：(1)若线圈绕 ab 边转过 60° ，可将 S 沿 垂直于磁感线方向投影，如图所示，则此时穿 1 过线圈 abcd 的磁通量为 Φ＝BScos 60° ＝ BS. 2
(2)若线圈绕 ab 边转过 180° ，则磁感应强度穿过线圈平 面的反面，若取穿过线圈 abcd 正面的磁通量为正，则此时 穿过线圈 abcd 的磁通量为 Φ′＝－BS.
1 答案：(1) BS 2
(2)－BS
知识点二 1．磁感线
磁感线及几种常见的磁场
在磁场中画一些曲线，使曲线上每一点的 切线 方向都跟这 点的磁感应强度的方向一致，这样的曲线就是磁感线． 2．磁感线的特点
C．在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时，该点的
B值大小为零 D．在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大
解析：磁感应强度是磁场本身的属性，在磁场中某处为 F 一恒量，其大小可由 B＝IL(注意 B⊥I)计算，与试探电流元 的 F、I、L 的情况无关，A 错误；磁感应强度的方向规定为 小磁针静止时，N 极所受磁场力的方向，与放在该处电流元 受力方向垂直，B 错误；当试探电流元运动的方向与磁场方 向平行时，虽电流元受的磁场力为零，但磁感应强度却不为 零，C 错误；磁感线的疏密是根据磁场的强弱画出的，磁感 线越密集的地方，磁感应强度越大，故 D 正确． 答案：D