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1、高考物理磁场课件ppt第1页，本讲稿共36页一、磁场基本概念一、磁场基本概念1 1、磁场由什么产生？、磁场由什么产生？磁体、电流、变化的电场、运动电荷磁体、电流、变化的电场、运动电荷2 2、磁场的基本性质是什么？、磁场的基本性质是什么？对放入磁场中的磁体、通电导线、对放入磁场中的磁体、通电导线、运动电荷有力的作用运动电荷有力的作用第2页，本讲稿共36页磁体与电流的作用磁体与电流的作用电流与电流的作用电流与电流的作用磁体与磁体的作用磁体与磁体的作用作用本质：磁场对磁场的作用作用本质：磁场对磁场的作用常见的磁作用常见的磁作用第3页，本讲稿共36页3 3、最早揭示磁现象的电本质的科学家是谁？、最早揭
2、示磁现象的电本质的科学家是谁？它提出了什么假说？它提出了什么假说？安培安培安培分子电流假说安培分子电流假说:在原子分子等物质微粒内部在原子分子等物质微粒内部存在着一种环形电流存在着一种环形电流-分子电流分子电流,分子电流使每个分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极它的两侧相当于两个磁极.第4页，本讲稿共36页为什么有的物体无磁性，有的物体有磁性为什么有的物体无磁性，有的物体有磁性？如下图，小铁钉被吸向右侧，如下图，小铁钉被吸向右侧，而加热后却吸不住了，为什而加热后却吸不住了，为什么？么？第5页，本讲稿共36页4 4、最早发现电流也能产生磁场的科学
3、家是谁、最早发现电流也能产生磁场的科学家是谁？奥斯特奥斯特【总结总结】导导线应当线应当南北南北方向方向放置，放置，若若东西方向东西方向放置则导线放置则导线产生的磁场产生的磁场和地磁场在和地磁场在统一直线上统一直线上【例题例题】在重复奥斯特的电流磁效应实在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便且效果明显，通电验时，为使实验方便且效果明显，通电直导线应直导线应 (A )A平行于南北方向，位于小磁针上方平行于南北方向，位于小磁针上方B平行于东西方向，位于小磁针上方平行于东西方向，位于小磁针上方C平行于东南方向，位于小磁针下方平行于东南方向，位于小磁针下方D平行于西南方向，位于小磁针下方平行于西南
4、方向，位于小磁针下方第6页，本讲稿共36页PQ二、磁场描述二、磁场描述(定性定性)1、磁场的方向是如何规定的？、磁场的方向是如何规定的？BPBQ1）小磁针静止时）小磁针静止时N极指向极指向2）小磁针）小磁针N极的受力方向极的受力方向3）磁感线在该点的切线方向）磁感线在该点的切线方向第7页，本讲稿共36页二、磁场描述二、磁场描述(定性定性)-)-磁感线磁感线2、常见磁场磁感线、常见磁场磁感线特特点点1、疏密表示、疏密表示强弱强弱，切线方向表示，切线方向表示B的的方向方向2、闭合，磁体外、闭合，磁体外N到到S磁体内磁体内S到到N3、非实际存在、非实际存在4、不相交、不相切、不相交、不相切第8页，本
5、讲稿共36页 知识简析 电流磁场的确定方法右手安培定则电流磁场的确定方法右手安培定则握握住住！第9页，本讲稿共36页安培定则安培定则：判断电流产生磁场的法则（两种不同形式）：判断电流产生磁场的法则（两种不同形式）从前向后看？从前向后看？从下向上看？从下向上看？从前向后看（剖面图）？从前向后看（剖面图）？从左向右看？从左向右看？从前向后看？从前向后看？从上向下看？从上向下看？立体图立体图平面图平面图画画想象想象基本技能：基本技能：立体图参见立体图参见 三维设计三维设计 149页页 右上右上第10页，本讲稿共36页【例题例题】对于磁感线的认识，下列说法中对于磁感线的认识，下列说法中正确的是正确的是
6、 ()A磁场是由磁感线组成的磁场是由磁感线组成的B画出磁感线的地方一定存在着磁场，没画出磁感线的地方一定存在着磁场，没画出磁感线的地方一定不存在磁场画出磁感线的地方一定不存在磁场C磁感线上任一点的切线方向就是该点的磁感线上任一点的切线方向就是该点的磁场方向磁场方向D在有磁场的空间内，任何一点只能画出在有磁场的空间内，任何一点只能画出一条磁感线一条磁感线CD第11页，本讲稿共36页NS地磁场特点地磁场特点第12页，本讲稿共36页6地球的磁场：地球的磁场与条形磁铁的磁场地球的磁场：地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个相似，其主要特点有三个(1)地磁场的地磁场的N极在地球南极附近，极在地
7、球南极附近，S极在地球极在地球北极附近，磁感线分布如图北极附近，磁感线分布如图11.1-1所示所示(2)地磁场地磁场B的水平分量的水平分量(Bx)总是从地球南极指向地球北总是从地球南极指向地球北极，而竖直分量极，而竖直分量(By)在南半在南半球垂直地面向上，在北半球球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下垂直地面向下(3)在赤道平面上，距离地球在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感表面高度相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平向北应强度相等，且方向水平向北第13页，本讲稿共36页例例3如图如图11.1-2所示，图（甲）（乙）是两种结构所示，图（甲）（乙）是两种结构不同的环状螺线管的示意图其
8、中（乙）图是由两不同的环状螺线管的示意图其中（乙）图是由两个匝数相同、互相对称的、半圆环形螺线管串联而个匝数相同、互相对称的、半圆环形螺线管串联而成的给它们按图示方向通以电流试画出磁感线成的给它们按图示方向通以电流试画出磁感线的分布情况示意图的分布情况示意图图11.1-2第14页，本讲稿共36页解析解析 （甲）图所示的通电螺线管中的磁场，只能存在于环形螺线（甲）图所示的通电螺线管中的磁场，只能存在于环形螺线管的空腔中，磁感线都是圆形；根据右手螺旋定则，磁感线方向是管的空腔中，磁感线都是圆形；根据右手螺旋定则，磁感线方向是顺时针方向如图中的虚线所示顺时针方向如图中的虚线所示 （乙）图为两个对称的
9、半圆环形的螺线管组合而成左边的通（乙）图为两个对称的半圆环形的螺线管组合而成左边的通电半圆环形螺线管中的磁场是顺时针方向的；右边的通电半圆环电半圆环形螺线管中的磁场是顺时针方向的；右边的通电半圆环形螺线管中的磁场是逆时针方向的；由于磁感线都是闭合曲线，形螺线管中的磁场是逆时针方向的；由于磁感线都是闭合曲线，两个半圆环形螺线管磁场的磁感线在环顶相遇都转弯竖直向下，两个半圆环形螺线管磁场的磁感线在环顶相遇都转弯竖直向下，各自闭合，环面中间部分的磁场方向向下各自闭合，环面中间部分的磁场方向向下【点评点评】磁感线是闭合曲线，图（甲）中比较容易判断磁感线方磁感线是闭合曲线，图（甲）中比较容易判断磁感线方
10、向是顺时针的向是顺时针的图（乙）中要注意导线的绕向由于左、右两图（乙）中要注意导线的绕向由于左、右两半圆形螺线管中电流方向不同，半圆形螺线管中电流方向不同，应先判断环内磁感线的方向，应先判断环内磁感线的方向，然后根据磁感线闭合的特点来判断磁感线的形状然后根据磁感线闭合的特点来判断磁感线的形状第15页，本讲稿共36页三、磁场的描述（定量）三、磁场的描述（定量）定义：定义：一小段一小段通电直导线，通电直导线，垂直磁垂直磁感线感线放在磁场放在磁场某处某处时，受到的安时，受到的安培力培力F与与IL的比值称为的比值称为该处该处的磁的磁感应强度感应强度B。1、磁感强度、磁感强度B方向：方向：磁场方向磁场方
11、向定义式：定义式：此公式不是此公式不是决定式！决定式！思考：某点的磁感应强度大小的决定因素是什么？思考：某点的磁感应强度大小的决定因素是什么？第17页，本讲稿共36页点定点定B B定定：就是说磁场中某一点定了，则该处：就是说磁场中某一点定了，则该处磁感应强度的大小与方向都是定值磁感应强度的大小与方向都是定值匀强磁场匀强磁场的磁感应强度的磁感应强度处处相等处处相等磁场的叠加磁场的叠加:空间某点如果同时存在两个以上电空间某点如果同时存在两个以上电流或磁体激发的磁场流或磁体激发的磁场,则该点的则该点的磁感应强度磁感应强度是是各各电电流或磁体在该点流或磁体在该点激发的磁场的激发的磁场的磁感应强度的磁感
12、应强度的矢量和矢量和,满足矢量运算法则满足矢量运算法则.练习：练习：三维设计三维设计 151页页 右下右下 练习练习1第18页，本讲稿共36页2、磁、磁通通量量（1）定义：磁感应强度）定义：磁感应强度B与垂直磁场方向的与垂直磁场方向的面积面积S的乘积叫的乘积叫穿过穿过这个面积的磁通量。这个面积的磁通量。（2 2）定义式：）定义式：=BS=BS（3）对此定义式的理解：）对此定义式的理解：a、适用匀强磁场；适用匀强磁场；b、B和和S垂直；垂直；C、S为为磁磁场实际场实际占有的面占有的面积积d、与与线线圈匝数无关圈匝数无关第19页，本讲稿共36页 规律方法【例例例例】如如如如图图图图所示，一水平放置
13、的矩形所示，一水平放置的矩形所示，一水平放置的矩形所示，一水平放置的矩形闭闭闭闭合合合合线线线线圈圈圈圈abcdabcdabcdabcd在在在在细长细长细长细长磁磁磁磁铁铁铁铁N N N N极附近下落，保持极附近下落，保持极附近下落，保持极附近下落，保持bcbcbcbc边边边边在在在在纸纸纸纸外，外，外，外，adadadad边边边边在在在在纸纸纸纸内，由内，由内，由内，由图图图图中的位中的位中的位中的位置置置置经过经过经过经过位置位置位置位置到位置到位置到位置到位置，且位置，且位置，且位置，且位置和和和和都很靠近位置都很靠近位置都很靠近位置都很靠近位置，在，在，在，在这这这这个个个个过过过过程
14、中，程中，程中，程中，线线线线圈中的磁通量圈中的磁通量圈中的磁通量圈中的磁通量A A A A是增加的；是增加的；是增加的；是增加的；B B B B是减少的是减少的是减少的是减少的C C C C先增加，后减少；先增加，后减少；先增加，后减少；先增加，后减少；D D D D先减少，后增加先减少，后增加先减少，后增加先减少，后增加解析：解析：解析：解析：条形磁铁在条形磁铁在 N N极极附近的分布情况如图所附近的分布情况如图所示，示，由图可知线圈中磁通量由图可知线圈中磁通量是先减少，后增加是先减少，后增加D D选项正确选项正确 第20页，本讲稿共36页例例2、如图所示，两个同心圆线圈、如图所示，两个同
15、心圆线圈a、b在同一平面内，半径在同一平面内，半径Ra b b B B、a a=b b C C、a a b b D D、无法确定、无法确定NSab注意注意（1）磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数；）磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数；（2）注意区分）注意区分S是磁场面积还是回路面积。是磁场面积还是回路面积。A第21页，本讲稿共36页1.（1）安培力）安培力2.磁磁场场对对通通电电导导线线的的作作用用力力称称安培力，其大小为安培力，其大小为F=BILsin，其其中中表表示示电电流流方方向向与与磁磁感感强强度度方向的夹角方向的夹角四、安培力四、安培力-磁场通电导线的作用磁场通电导线的作用第22页，
16、本讲稿共36页四、安培力四、安培力-磁场通电导线的作用磁场通电导线的作用1、方向：、方向：左手定则左手定则2、大小、大小当当BL时时当当BL时时3、适用条件、适用条件F=BILF=0匀强磁场中匀强磁场中F=BILsin由由左左手手定定则则可可知知：安安培培力力F一一定垂直定垂直B、I所组成的平面所组成的平面第23页，本讲稿共36页4、安培力的大小特点：、安培力的大小特点：不仅与不仅与B、I、L有关，还与放置方式有关，夹角有关，还与放置方式有关，夹角L是有效长度，不一定是导线实际长度是有效长度，不一定是导线实际长度第24页，本讲稿共36页注意：闭合的通电线圈在磁场中的受到的合的磁注意：闭合的通电
17、线圈在磁场中的受到的合的磁场力为场力为 零零第25页，本讲稿共36页【总结总结】两同向电流互相吸引，两反向电流互相排斥；两同向电流互相吸引，两反向电流互相排斥；螺螺线线管管通通电电后后，在在轴轴向向上上有有收收缩缩趋趋势势，径径向向有有扩张的趋势扩张的趋势两导线间的相两导线间的相互作用力？互作用力？通电后沿轴线通电后沿轴线方向和半径方方向和半径方向的力的方向向的力的方向？第27页，本讲稿共36页NS解题方法：解题方法：1）选取一小段电流元）选取一小段电流元 2）确定该点的磁场）确定该点的磁场 3）应用左手定则判断其受力）应用左手定则判断其受力 4）确定其运动情况）确定其运动情况方法方法2：环形
18、电流等效小磁针环形电流等效小磁针或或 小磁针等效环形电小磁针等效环形电流流【重要重要】最终最终 同向吸引同向吸引第28页，本讲稿共36页【典型题典型题】、两条直导线相互垂直，如图所示，但相隔一个、两条直导线相互垂直，如图所示，但相隔一个小距离，其中一条小距离，其中一条AB是固定的，另一条是固定的，另一条CD能自由转动，当能自由转动，当直流电流按图示方向通入两条导线时，直流电流按图示方向通入两条导线时，CD导线将导线将（）A、顺时针方向转动，同时靠近导线、顺时针方向转动，同时靠近导线ABB、顺时针方向转动，同时离开导线、顺时针方向转动，同时离开导线ABC、逆时针方向转动，同时离开导线、逆时针方向
19、转动，同时离开导线ABD、逆时针方向转动，同时靠近导线、逆时针方向转动，同时靠近导线ABABCDIIA【结论结论】：两通电导线有达到电流方向相两通电导线有达到电流方向相同，并靠近的趋势同，并靠近的趋势第29页，本讲稿共36页例例5：如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，它的正中央上：如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，它的正中央上方方固定固定一长直导线，导线与磁铁垂直给电线通以垂直纸面一长直导线，导线与磁铁垂直给电线通以垂直纸面向外的电流，则向外的电流，则A、磁铁对桌面压力增大，要受桌面摩擦力作用、磁铁对桌面压力增大，要受桌面摩擦力作用B、磁铁对桌面压力增大，不受桌面摩擦力作用、磁铁对桌面压力增大，
20、不受桌面摩擦力作用C、磁铁对桌面压力减小，要受桌面摩擦力作用、磁铁对桌面压力减小，要受桌面摩擦力作用D、磁铁对桌面压力减小，不受桌面摩擦力作用、磁铁对桌面压力减小，不受桌面摩擦力作用I如果导线不在磁铁的中心呢？如果导线不在磁铁的中心呢？D第30页，本讲稿共36页例例:如图所示，如图所示，MN、PQ为平行光滑导轨，其电阻忽略不计，与为平行光滑导轨，其电阻忽略不计，与地面成地面成30角固定角固定NQ间接一电阻间接一电阻R=1.0，MP端与电池组和端与电池组和开关组成回路，电动势开关组成回路，电动势E=6V，内阻，内阻r=1.0，导轨区域加有与两，导轨区域加有与两导轨所在平面垂直的匀强磁场现将一条质
21、量导轨所在平面垂直的匀强磁场现将一条质量m=40g，电阻，电阻R=1.0的金属导线置于导轨上，并保持导线的金属导线置于导轨上，并保持导线ab水平已知导水平已知导轨间距轨间距L=0.1m，当开关，当开关S接通后导线接通后导线ab恰静止不动恰静止不动试计试计算磁感算磁感应应强强度大小；度大小；BBILFNmg若轨道有粗糙，欲使金属杆静止在轨道上，若轨道有粗糙，欲使金属杆静止在轨道上，B的取值范围？的取值范围？三三维维设设计计 152页页 练练习习3第31页，本讲稿共36页 规律方法 【典型典型典型典型题题题题】质质质质量量量量为为为为m m m m的通的通的通的通电细电细电细电细杆杆杆杆ababa
22、bab置于置于置于置于倾倾倾倾角角角角为为为为的平行的平行的平行的平行导轨导轨导轨导轨上，上，上，上，导轨宽导轨宽导轨宽导轨宽度度度度为为为为d d d d，杆，杆，杆，杆abababab与与与与导轨间导轨间导轨间导轨间的摩擦因数的摩擦因数的摩擦因数的摩擦因数为为为为有有有有电电电电流流流流时时时时aBaBaBaB恰好在恰好在恰好在恰好在导轨导轨导轨导轨上静止，如上静止，如上静止，如上静止，如图图图图所示，如所示，如所示，如所示，如图图图图所示是沿所示是沿所示是沿所示是沿babababa方方方方向向向向观观观观察察察察时时时时的四个平面的四个平面的四个平面的四个平面图图图图，标标标标出了四种不
23、同的匀出了四种不同的匀出了四种不同的匀出了四种不同的匀强强强强磁磁磁磁场场场场方向，其中方向，其中方向，其中方向，其中杆与杆与杆与杆与导轨间导轨间导轨间导轨间摩擦力可能摩擦力可能摩擦力可能摩擦力可能为为为为零零零零的是的是的是的是对对A A图图:对对B B图图:对对C C图图:对对D D图图:若若F F安安coscos=mgsin=mgsin,则则f=0.f=0.若若F F安安=mg,=mg,则则N=0,f=0.N=0,f=0.N N0,f0.0,f0.F=FF=F安安coscos+mgsin+mgsin0 0F F安安mgmgN NF F安安mgmgmgmgN Nf fmgmgN Nf fF
24、 F安安F F安安AB 第32页，本讲稿共36页 【较难题较难题较难题较难题】如如如如图图图图所示所示所示所示,电电电电源源源源电动势电动势电动势电动势E E E E2V,r2V,r2V,r2V,r0.5,0.5,0.5,0.5,竖竖竖竖直直直直导轨电导轨电导轨电导轨电阻可略阻可略阻可略阻可略,金属棒的金属棒的金属棒的金属棒的质质质质量量量量m m m m0.1kg,0.1kg,0.1kg,0.1kg,R=0.5,R=0.5,R=0.5,R=0.5,它与它与它与它与导导导导体体体体轨轨轨轨道的道的道的道的动动动动摩擦因数摩擦因数摩擦因数摩擦因数0.4,0.4,0.4,0.4,有效有效有效有效长
25、长长长度度度度为为为为0.2 0.2 0.2 0.2 m,m,m,m,靠在靠在靠在靠在导轨导轨导轨导轨的外面的外面的外面的外面,为为为为使金属棒不下滑使金属棒不下滑使金属棒不下滑使金属棒不下滑,我我我我们们们们施一与施一与施一与施一与纸纸纸纸面面面面夹夹夹夹角角角角为为为为606060600 0 0 0且与且与且与且与导线导线导线导线垂直向外的磁垂直向外的磁垂直向外的磁垂直向外的磁场场场场,(g=10 m/s,(g=10 m/s,(g=10 m/s,(g=10 m/s2 2 2 2)求：（求：（求：（求：（1)1)1)1)此磁此磁此磁此磁场场场场是斜向是斜向是斜向是斜向上上上上还还还还是斜向下
26、？（是斜向下？（是斜向下？（是斜向下？（2 2 2 2）B B B B的范的范的范的范围围围围是多少？是多少？是多少？是多少？解析解析:导体棒侧面受力图如图所示导体棒侧面受力图如图所示 由平衡条件得由平衡条件得:B:B最小时摩擦力沿导轨向上最小时摩擦力沿导轨向上,则有则有FFN NBILcos30BILcos300 0mg,mg,F FN N=BILsin30=BILsin300 0 解得解得B B2.34 T 2.34 T 当当B B最大时摩擦力沿导轨向下，则有最大时摩擦力沿导轨向下，则有BILcos30BILcos300 0mgmgFFN N F FN N=BILsin30=BILsin3
27、00 0 解得解得B=3.75 TB=3.75 TB B的范围是的范围是2.34T 2.34T 3.75 T 3.75 T 规律方法第33页，本讲稿共36页 规律方法 【练习题练习题练习题练习题】在在在在倾倾倾倾角角角角为为为为的斜面上的斜面上的斜面上的斜面上,放置一段通有放置一段通有放置一段通有放置一段通有电电电电流流流流强强强强度度度度为为为为I I I I,为为为为L,L,L,L,质质质质量量量量为为为为m m m m的的的的导导导导体棒体棒体棒体棒a,(a,(a,(a,(通通通通电电电电方向垂直方向垂直方向垂直方向垂直纸纸纸纸面向面向面向面向里里里里),),),),如如如如图图图图所示
28、所示所示所示,棒与斜面棒与斜面棒与斜面棒与斜面间动间动间动间动摩擦因数摩擦因数摩擦因数摩擦因数tan.tan.tan.tan.欲使欲使欲使欲使导导导导体棒静止体棒静止体棒静止体棒静止在斜面上在斜面上在斜面上在斜面上,应应应应加匀加匀加匀加匀强强强强磁磁磁磁场场场场,磁磁磁磁场应场应场应场应强强强强度度度度B B B B最小最小最小最小值值值值是多少是多少是多少是多少?如果要求如果要求如果要求如果要求导导导导体棒体棒体棒体棒a a a a静止在斜面上且静止在斜面上且静止在斜面上且静止在斜面上且对对对对斜面无斜面无斜面无斜面无压压压压力力力力,则则则则所加匀所加匀所加匀所加匀强强强强磁磁磁磁场场场
29、场磁感磁感磁感磁感应应应应强强强强度又如何度又如何度又如何度又如何?a解析解析:(1)设当安培力与斜面成角时B最小,则由平衡条件得：F F安安mgsinmgsinFFN NBILcos,FBILcos,FN N=mgcos=mgcosBILsinBILsin解得 当当=90=900 0时时,（2 2）当）当F FN N=0=0时时,则则BILBILmg,BIL=mg,mg,BIL=mg,由左手定则知由左手定则知B B方向水平方向水平向左向左第34页，本讲稿共36页【5】如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置：一长方体绝缘容器内部高为L，厚为d，左右两管等高处装有两根完全相同的开口向上的管子
30、a、b，上、下两侧装有电极C（正极）和D（负极）并经开关S与电源连接，容器中注满能导电的液体，液体的密度为；将容器置于一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，当开关断开时，竖直管子a、b中的液面高度相同，开关S闭合后，a、b管中液面将出现高度差。若当开关S闭合后，a、b管中液面将出现高度差为h，电路中电流表的读数为I，求磁感应强度B的大小。AabACDSB级级3题题第35页，本讲稿共36页【6】安培秤如图所示，它的一臂下面挂有一个矩形线圈，线圈共有N匝，它的下部悬在均匀磁场B内，下边一段长为L，它与B垂直。当线圈的导线中通有电流I时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向，这时需要在一臂上加质量为m的砝码，才能使两臂再达到平衡。求磁感应强度B的大小。B=应用应用三维设计三维设计 A级级 6题题第36页，本讲稿共36页