高中物理必修第八章磁场及磁场对电流的作用-课件.ppt

1、考考点点点点击击1.磁场、磁感应强度、磁感线磁场、磁感应强度、磁感线2.磁通量磁通量3.通电直导线和通电线圈周围磁场的方向通电直导线和通电线圈周围磁场的方向4.安培力、安培力的方向安培力、安培力的方向5.匀强磁场中的安培力匀强磁场中的安培力6.洛伦兹力、洛伦兹力的方向洛伦兹力、洛伦兹力的方向考考点点点点击击7.洛伦兹力公式洛伦兹力公式8.带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动考考情情播播报报1.考查磁场的基本概念，如磁感线、磁感应强度、磁通考查磁场的基本概念，如磁感线、磁感应强度、磁通量等，一般以选择题的形式出现量等，一般以选择题的形式出现2.结合左手定则分析解决通电导体在磁场中

2、的平衡、运结合左手定则分析解决通电导体在磁场中的平衡、运动类问题以非选择题的形式考查居多动类问题以非选择题的形式考查居多3.带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，确定其圆心、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，确定其圆心、半径、运动轨迹、运动时间等问题，尤其是半径、运动轨迹、运动时间等问题，尤其是“边界问题边界问题”以及由周期性引起的以及由周期性引起的“多解问题多解问题”是考查的重点常以计是考查的重点常以计算题的形式出现算题的形式出现4.带电粒子在复合场中的运动问题，几乎是每年高考考带电粒子在复合场中的运动问题，几乎是每年高考考查的重点，常以计算题的形式出现查的重点，常以计算题的形式出现.1在对

3、本章复习时，应抓住磁感应强度、磁感线、磁通量、在对本章复习时，应抓住磁感应强度、磁感线、磁通量、安培力和洛伦兹力的基本概念和规律安培力和洛伦兹力的基本概念和规律2能够熟练的应用安培力的表达式计算有关问题此类问能够熟练的应用安培力的表达式计算有关问题此类问题应该重点放在通电导线受力作用下物体的平衡问题和运题应该重点放在通电导线受力作用下物体的平衡问题和运动问题动问题3熟悉带电粒子只在磁场力作用下的圆周运动及其半径公熟悉带电粒子只在磁场力作用下的圆周运动及其半径公 式和周期公式注意圆心和半径的确定正确的作图是式和周期公式注意圆心和半径的确定正确的作图是 解决该类问题的关键解决该类问题的关键4带电粒

4、子在复合场中的运动的复习应该注意运动学和动带电粒子在复合场中的运动的复习应该注意运动学和动 力学的结合根据受力情况和初速度情况得到粒子的运力学的结合根据受力情况和初速度情况得到粒子的运 动轨迹，注意带电粒子在复合场中运动时运动区域的场动轨迹，注意带电粒子在复合场中运动时运动区域的场 的变化会影响其运动轨迹的情况的变化会影响其运动轨迹的情况.一、磁场、磁感应强度一、磁场、磁感应强度1磁场磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有 的作用的作用(2)方向：小磁针的方向：小磁针的 所受磁场力的方向所受磁场力的方向磁场力磁场力北极北极(N

5、)2磁感应强度磁感应强度(1)意义：描述磁场意义：描述磁场 的物理量的物理量(2)大小：大小：B (公式适用条件：通电导线垂直于磁场公式适用条件：通电导线垂直于磁场)(3)方向：小磁针静止时方向：小磁针静止时N极的指向极的指向强弱及方向强弱及方向二、几种常见磁场的分布二、几种常见磁场的分布1磁感线：磁感线：在磁场中画出的一些有方向的曲线，使曲线在磁场中画出的一些有方向的曲线，使曲线上每一点的上每一点的 方向都跟这点的方向都跟这点的 的方向的方向 一致一致切线切线磁场应强度磁场应强度2几种常见的磁场几种常见的磁场(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁铁外部的磁感线从磁铁的磁铁外

6、部的磁感线从磁铁的 极出来，进入磁铁的极出来，进入磁铁的 极，极，如图如图811所示所示NS图图811(2)地磁场地磁场 地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个：地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个：图图812地磁场的地磁场的N极在地球极在地球 附近，附近，S极在地球极在地球 附近，附近，磁感线分布如图磁感线分布如图812所示所示地磁场地磁场B的水平分量的水平分量(Bx)总是从地球总是从地球 指向指向 ，而竖，而竖直分量直分量(By)则南北半球相反，在南半球垂直地面则南北半球相反，在南半球垂直地面 ，在北，在北半球垂直地面半球垂直地面 在赤道平面上，距离地球表面相等的各点

7、，磁感应强度相在赤道平面上，距离地球表面相等的各点，磁感应强度相等，且方向等，且方向 南极南极北极北极南极南极北极北极向上向上向下向下水平向北水平向北(3)电流周围的磁场电流周围的磁场直线电流的磁场直线电流的磁场 通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场 环形电流的磁场环形电流的磁场特特点点无磁极、非匀强，无磁极、非匀强，且距导线越远处且距导线越远处磁场磁场 与条形磁铁的磁场相与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场，似，管内为匀强磁场，管外为非匀强磁场管外为非匀强磁场环形电流的两侧是环形电流的两侧是N极和极和S极，且离极，且离圆环圆环中心越远，中心越远，磁场磁场 立立体体图图越弱越弱越弱越弱直线电流的直

8、线电流的磁场磁场通电螺线管通电螺线管的磁场的磁场环形电流的环形电流的磁场磁场横截面图横截面图纵截面图纵截面图 电流周围的磁场情况都可以用安培定则判断但不电流周围的磁场情况都可以用安培定则判断但不同形式的通电导体采用的安培定则的方式不同同形式的通电导体采用的安培定则的方式不同(4)匀强磁场：在磁场的某些区域内，磁感线为同向、等间匀强磁场：在磁场的某些区域内，磁感线为同向、等间 距的平行线，如图距的平行线，如图813所示所示图图813三、磁通量三、磁通量1概念：概念：在磁感应强度为在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向的匀强磁场中，与磁场方向 面积面积S和和B的乘积叫做穿过这个面的磁通量的乘积叫

9、做穿过这个面的磁通量2公式：公式：.3单位：单位：1 Wb .4物理意义：物理意义：指垂直穿过某一面积的磁感线的条数指垂直穿过某一面积的磁感线的条数垂直的平面垂直的平面BS1 Tm2 磁通量是标量，但有正负，其正负既不表示方向也磁通量是标量，但有正负，其正负既不表示方向也不表示大小，仅表示磁感线是从正面穿过还是从反面穿过，不表示大小，仅表示磁感线是从正面穿过还是从反面穿过，若从正面穿过为正，则从反面穿过为负求磁通量变化时，若从正面穿过为正，则从反面穿过为负求磁通量变化时，应将符号代入应将符号代入四、安培力的大小和方向四、安培力的大小和方向1大小大小(1)磁场和电流垂直时，磁场和电流垂直时，F

10、.(2)磁场和电流平行时，磁场和电流平行时，F0.BIL2方向方向用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指 ，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向四指指向 的方向，这时的方向，这时 所指的方向就是通电导线所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向通电导线受到的安培力的方向在磁场中所受安培力的方向通电导线受到的安培力的方向与与 、磁感应强度方向都、磁感应强度方向都 垂直垂直电流电流拇指拇指电流方向电流方向垂直垂直 不论电流方向与磁场方向关系如何，安培力的方向既不论电

11、流方向与磁场方向关系如何，安培力的方向既与电流方向垂直，也与磁场方向垂直，即安培力的方向垂直与电流方向垂直，也与磁场方向垂直，即安培力的方向垂直于电流与磁场决定的平面于电流与磁场决定的平面1磁感应强度与电场强度磁感应强度与电场强度磁感应强度磁感应强度B电场强度电场强度E物理意物理意义义描述磁场的力的性质描述磁场的力的性质的物理量的物理量描述电场的力的性质描述电场的力的性质的物理量的物理量大小决大小决定定由磁场本身决定由磁场本身决定由电场本身决定由电场本身决定磁感应强度磁感应强度B电场强度电场强度E方向方向矢量矢量磁感线切线方向，小磁磁感线切线方向，小磁针针N极受力方向极受力方向矢量矢量电场线切

12、线方向，放入该电场线切线方向，放入该点正电荷受力方向点正电荷受力方向场的场的叠加叠加合磁感应强度等于各磁合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量场的磁感应强度的矢量和和合场强等于各个电场的场合场强等于各个电场的场强的矢量和强的矢量和单位单位1 T1 N/(Am)1 V/m1 N/C2磁感线与电场线磁感线与电场线磁感线磁感线电场线电场线不同点不同点闭合曲线闭合曲线在静电场中，电场线起始于正在静电场中，电场线起始于正电荷，终止于负电荷电荷，终止于负电荷相相似似点点引入引入目的目的形象描述场而引入的假想线，实际不存在形象描述场而引入的假想线，实际不存在疏密疏密场强的强弱场强的强弱切线切线方向方向场的

13、方向场的方向相交相交不能相交不能相交(电场中无电荷，空间不相交电场中无电荷，空间不相交)磁感线和电场线的疏密都能形象地表示相应场的强磁感线和电场线的疏密都能形象地表示相应场的强弱，应注意：弱，应注意：1只有在同一个图上才能根据磁感线或电场线的疏密判只有在同一个图上才能根据磁感线或电场线的疏密判 定各处相应场的强弱定各处相应场的强弱2没有画出磁感线或电场线的地方并不表示那里没有磁没有画出磁感线或电场线的地方并不表示那里没有磁 场或电场存在场或电场存在1关于磁感应强度关于磁感应强度B，下列说法中正确的是，下列说法中正确的是 ()A磁场中某点磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的大小，跟放在该

14、点的试探电流元 的情况有关的情况有关B磁场中某点磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探电流元的方向，跟放在该点的试探电流元 所受磁场力方向一致所受磁场力方向一致C在磁场中某点处的试探电流元不受磁场力作用时，在磁场中某点处的试探电流元不受磁场力作用时，该点该点B值大小为零值大小为零D在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大解析：解析：磁感应强度是磁场本身的属性，在磁场中某处为一磁感应强度是磁场本身的属性，在磁场中某处为一恒量，其大小可由恒量，其大小可由B 计算，但与试探电流元的计算，但与试探电流元的F、I、L的情况无关，故的情况无关，故A、C错；错；B的

15、方向规定为小磁针的方向规定为小磁针N极受磁极受磁场力的方向，与放在该处电流元受力方向并不一致，故场力的方向，与放在该处电流元受力方向并不一致，故B错；当试探电流元的方向与磁场方向平行时，虽电流元受错；当试探电流元的方向与磁场方向平行时，虽电流元受磁场力为零，但磁感应强度却不为零；据磁感应强度大小磁场力为零，但磁感应强度却不为零；据磁感应强度大小即磁通密度即磁通密度B 可知，在磁场中磁感线越密集的地方，可知，在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大故选磁感应强度越大故选D.答案：答案：D1BS的含义：的含义：BS只适用于磁感应强度只适用于磁感应强度B与面积与面积S垂直垂直的情况当的情况当S与垂

16、直于与垂直于B的平面间的夹角为的平面间的夹角为时，则有时，则有BScos.可理解为可理解为B(Scos)，即，即等于等于B与与S在垂直于在垂直于B方方向上投影向上投影的乘积也可理解为的乘积也可理解为(Bcos)S，即，即等于等于B在垂在垂直于直于S方向上的分量与方向上的分量与S的乘积如图的乘积如图814甲所示甲所示图图8142面积面积S的含义：的含义：S不一定是某个线圈的真正面积，而是线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圈在磁场范围内的面积如图814乙所示，乙所示，S应为线应为线圈面积的一半圈面积的一半3多匝线圈的磁通量：多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝多匝线圈的磁通量：

17、多匝线圈内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，而磁感线条数可表示磁通量的大小数相同，而磁感线条数可表示磁通量的大小4合磁通量的求法合磁通量的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，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等于这个平面内的合磁通量2关于磁通量，下列说

18、法正确的是关于磁通量，下列说法正确的是 ()A磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量B在匀强磁场中，在匀强磁场中，a线圈面积比线圈面积比b线圈面积大，则穿线圈面积大，则穿 过过a线圈的磁通量一定比穿过线圈的磁通量一定比穿过b线圈的大线圈的大C磁通量大磁感应强度不一定大磁通量大磁感应强度不一定大D把某线圈放在磁场中的把某线圈放在磁场中的M、N两点，若放在两点，若放在M处处的磁通量比放在的磁通量比放在N处的大，则处的大，则M处的磁感应强度处的磁感应强度一定比一定比N处的大处的大解析：解析：磁通量只有大小，没有方向，是标量，故磁通量只有大小，没有方向，是标量，故A错由错

19、由BScos知，知，的大小与的大小与B、S、三个量有关，三个量有关，故故B、D错，错，C正确正确答案：答案：C1对安培力的理解对安培力的理解(1)安培力是磁场对电流的作用力，它与重力、弹力、摩擦安培力是磁场对电流的作用力，它与重力、弹力、摩擦力、电场力一样，是一种性质力力、电场力一样，是一种性质力(2)安培力公式的说明安培力公式的说明L是通电导线在磁场中的有效长度，是通电导线在磁场中的有效长度，如图如图815所示，导线所示，导线ACB中电流为中电流为I，则其受水平向右的安培力则其受水平向右的安培力FBIL.B与与L垂直或其分量与垂直或其分量与L垂直，垂直，B并非一并非一定是匀强磁场，但一定是导

20、线所在处的磁感应强度定是匀强磁场，但一定是导线所在处的磁感应强度是通电导线和磁场的夹角是通电导线和磁场的夹角图图8152安培力做功的特点和实质安培力做功的特点和实质(1)重力、重力、电场力做功与路径无关，而安培力做功与路径有关电场力做功与路径无关，而安培力做功与路径有关(2)安培力做功的实质安培力做功的实质能量的转化能量的转化安培力做正功：将电源的能量传递给通电导线，或转安培力做正功：将电源的能量传递给通电导线，或转化为导线的动能或转化为其他形式的能化为导线的动能或转化为其他形式的能安培力做负功：将其他形式的能转化为电能后或储存安培力做负功：将其他形式的能转化为电能后或储存或转化为其他形式的能

21、或转化为其他形式的能 在分析安培力是否存在的问题时，首先应把立体图改在分析安培力是否存在的问题时，首先应把立体图改画为易于分析的平面图，如侧视图、剖视图或俯视图等，画为易于分析的平面图，如侧视图、剖视图或俯视图等，然后借助于力学知识求解然后借助于力学知识求解3如图如图816所示，铜棒所示，铜棒ab长长L10.1 m，质量为，质量为6102 kg，两端与长为，两端与长为L21 m的轻铜线相连，的轻铜线相连，静止于竖直平面内整个装置处在竖直向下的匀强磁静止于竖直平面内整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度场中，磁感应强度B05 T现接通电源，现接通电源，图图816使铜棒中保持有恒定电流通过，

22、铜棒垂直纸面向外发使铜棒中保持有恒定电流通过，铜棒垂直纸面向外发生摆动已知最大摆角为生摆动已知最大摆角为37，则在此过程中铜棒的，则在此过程中铜棒的重力势能增加了多少？通过电流的大小为多少？方向重力势能增加了多少？通过电流的大小为多少？方向如何？如何？(不计空气阻力，不计空气阻力，sin370.6，cos370.8，g取取10 m/s2)解析：解析：以棒为研究对象受力分析如图所示，以棒为研究对象受力分析如图所示，重力做功重力做功WGmghmgL2(1cos)6102100.21 J0.12 J因因EpWG0.12 J，故重力势能增加了故重力势能增加了0.12 J.因为导体棒最大摆角为因为导体棒

23、最大摆角为37，由动能定理得，由动能定理得FL2sinmgL2(1cos)0 FBIL1 由由解得解得I4 A，方向由，方向由ba.答案：答案：0.12 J4 A，方向由，方向由ba 下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ()A电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零B一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应 强度一定为零强度一定为零C表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在该表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在该 点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值点时受到的电场

24、力与检验电荷本身电荷量的比值D表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放在表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放在 该点时受到的磁场力与该小段导体长度和电流乘积的比值该点时受到的磁场力与该小段导体长度和电流乘积的比值思路点拨思路点拨解答此题应把握以下几点：解答此题应把握以下几点：电场强度和磁场强度由对应的电场和磁场本身决定，电场强度和磁场强度由对应的电场和磁场本身决定，与检验电荷和试探电流元无关；与检验电荷和试探电流元无关；比值定义法定义的物理量具有相似的特点；比值定义法定义的物理量具有相似的特点；磁场对通电导体磁场对通电导体(电流电流)作用力的特点作用力的特点课堂笔记课堂笔记电场

25、和磁场有一个明显的区别是：电场对放入电场和磁场有一个明显的区别是：电场对放入其中的电荷有力的作用，磁场对通电导线有力的作用的条其中的电荷有力的作用，磁场对通电导线有力的作用的条件是磁场方向不能和电流方向平行，因此件是磁场方向不能和电流方向平行，因此A对对B错同理根错同理根据电场强度的定义式据电场强度的定义式EF/q可知可知C答案正确而同样用比值答案正确而同样用比值定义法定义的磁感应强度则应有明确的说明，即定义法定义的磁感应强度则应有明确的说明，即B 中中I和和B的方向必须垂直，故的方向必须垂直，故D错，所以应选错，所以应选A、C.答案答案AC 磁场的磁感应强度只取决于磁场本身，与试探电流元磁场

26、的磁感应强度只取决于磁场本身，与试探电流元无关，正如电场中的电场强度与检验电荷无关一样，是场无关，正如电场中的电场强度与检验电荷无关一样，是场本身的属性类似的物理量还有速度、加速度、电阻、电本身的属性类似的物理量还有速度、加速度、电阻、电容、电势差等凡是用比值定义的物理量都和定义式中的容、电势差等凡是用比值定义的物理量都和定义式中的物理量无必然关系物理量无必然关系.如图如图817所示，矩形线圈面积为所示，矩形线圈面积为S，放在匀强磁场，放在匀强磁场中，开始处于水平位置中，开始处于水平位置a，磁场与线圈平面夹角为，磁场与线圈平面夹角为，在线圈，在线圈绕其一边顺时针转过绕其一边顺时针转过90到达竖

27、直位置到达竖直位置b的过程中，线圈中的过程中，线圈中的磁通量改变了多少？的磁通量改变了多少？图图817思路点拨思路点拨求解该题时应注意：求解该题时应注意：(1)线圈在水平位置线圈在水平位置a时的磁通量时的磁通量1及线圈在竖直位置及线圈在竖直位置b时时的磁通量的磁通量2；(2)磁感线从线圈不同侧面穿过时，磁通量的正负不同磁感线从线圈不同侧面穿过时，磁通量的正负不同课堂笔记课堂笔记在在a位置时，位置时，1BSsin在在b位置时位置时2BScos所以所以|21|BS(cossin)答案答案BS(cossin)求解磁通量时，由于求解磁通量时，由于B与线圈平面有一定夹角，即不与线圈平面有一定夹角，即不垂

28、直时可以将垂直时可以将B进行正交分解，求出垂直于线圈平面方向的进行正交分解，求出垂直于线圈平面方向的磁场，也可以将线圈的面积向垂直于磁场，也可以将线圈的面积向垂直于B方向上投影方向上投影.(2009全国卷全国卷)如图如图818所示，一段导线所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向的匀强磁场中，且与磁场方向(垂垂直于纸面向里直于纸面向里)垂直线段垂直线段ab、bc和和cd的长度均为的长度均为L，且，且abcbcd135.流经导线的电流为流经导线的电流为I，方向如图中箭，方向如图中箭头所示导线段头所示导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力所受到的

29、磁场的作用力的合力 ()A方向沿纸面向上，大小为方向沿纸面向上，大小为(1)ILBB方向沿纸面向上，大小为方向沿纸面向上，大小为(1)ILBC方向沿纸面向下，大小为方向沿纸面向下，大小为(1)ILBD方向沿纸面向下，大小为方向沿纸面向下，大小为(1)ILB图图818思路点拨思路点拨解答本题应把握以下两点：解答本题应把握以下两点：(1)利用左手定则判定安培力的方向；利用左手定则判定安培力的方向；(2)确定有效长度，利用确定有效长度，利用FBIL确定导线的受安培力的确定导线的受安培力的大小大小课堂笔记课堂笔记导线导线ab、bc、cd三段可等数为导线三段可等数为导线ad段由左段由左手定则可知安培力方

30、向沿纸面向上，故知手定则可知安培力方向沿纸面向上，故知C、D错误由几错误由几何知识可知何知识可知Lad(1)L，由安培力公式，由安培力公式FBIL可得合力大可得合力大小为小为(1)ILB，故，故A正确，正确，B错误错误答案答案A 解答本题时还可以对解答本题时还可以对ab、bc和和cd隔离进行分析隔离进行分析然后再利用力的合成法则，求出导线所受的合力然后再利用力的合成法则，求出导线所受的合力.(14分分)如图如图819所示，在倾所示，在倾角角30的斜面上，固定一金属框架，的斜面上，固定一金属框架，宽宽L0.25 m，接入电动势，接入电动势E12 V、内、内阻不计的电池在框架上放有一根质阻不计的电

31、池在框架上放有一根质量量m0.2 kg的金属棒的金属棒ab，它与框架的动摩擦因数，它与框架的动摩擦因数 ，整个装置放在磁感应强度整个装置放在磁感应强度B0.8 T、垂直框架向上的匀强磁、垂直框架向上的匀强磁场中当调节滑动变阻器场中当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时，可使金的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？属棒静止在框架上？(框架与棒的电阻不计，框架与棒的电阻不计，g取取10 m/s2)图图819所所思路点拨思路点拨解答本题应抓住以下关键点：解答本题应抓住以下关键点：(1)画出截面图画出截面图(2)受力分析结合静摩擦力的大小和方向特点，确定安受力分析结合静摩擦力的大小和方向特点，

32、确定安培力的临界值培力的临界值(3)由电路知识及安培力公式求出由电路知识及安培力公式求出R.解题样板解题样板(1)当变阻器当变阻器R取值较小取值较小时，时，I较大，安培力较大，安培力F较大，会使金属较大，会使金属棒产生沿框架上滑的趋势，因此，棒产生沿框架上滑的趋势，因此，框架对棒的摩擦力沿框架向下，如图框架对棒的摩擦力沿框架向下，如图8110所示所示金属棒刚好不上滑时满足平衡条件金属棒刚好不上滑时满足平衡条件图图8110B Lmgcosmgsin0，(4分分)得得R1 1.6.(2分分)(2)当变阻器当变阻器R取值较大时，取值较大时，I较小，安培力较小，安培力F较小，在金属棒重力分力较小，在金

33、属棒重力分力mgsin的作用的作用下，使棒有沿框架下滑的趋势，框架对下，使棒有沿框架下滑的趋势，框架对棒的摩擦力沿框架向上，如图棒的摩擦力沿框架向上，如图8111所示所示金属棒刚好不下滑时满足平衡条件金属棒刚好不下滑时满足平衡条件图图8111B Lmgcosmgsin0，(4分分)得得R2 4.8(2分分)所以所以R的取值范围应为的取值范围应为1.6 R4.8.(2分分)答案答案1.6 R4.8 有关安培力的平衡问题往往涉及到三维立体空间问有关安培力的平衡问题往往涉及到三维立体空间问题，处理问题时，画出截面受力图，变三维为二维便可变题，处理问题时，画出截面受力图，变三维为二维便可变难为易，迅速

34、求解难为易，迅速求解1关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是()A磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，它每磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致的方向一致B磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种客观存在的特殊物质一样，也是一种客观存在的特殊物质C磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止D磁感线就是细铁屑连成的曲线磁感线就是细铁屑连成

35、的曲线解析：解析：磁感线是为了描述磁场而假想的线，是闭合曲线，磁感线是为了描述磁场而假想的线，是闭合曲线，故故C、D错误磁感线的疏密反映磁场的强弱，曲线上某错误磁感线的疏密反映磁场的强弱，曲线上某点的切线方向为该点磁场的方向，故点的切线方向为该点磁场的方向，故A正确磁场是在磁正确磁场是在磁体和电流周围客观存在的物质，故体和电流周围客观存在的物质，故B项正确项正确答案：答案：AB219世纪世纪20年代，以塞贝克年代，以塞贝克(数学家数学家)为代表的科学家已认识为代表的科学家已认识 到温度差会引起电流，安培考虑到地球自转造成了太阳照到温度差会引起电流，安培考虑到地球自转造成了太阳照 射后正面与背面

36、的温度差从而提出如下假设：地球磁场是射后正面与背面的温度差从而提出如下假设：地球磁场是 由绕地球的环形电流引起的该假设中的电流方向是由绕地球的环形电流引起的该假设中的电流方向是()A由西向东垂直磁子午线由西向东垂直磁子午线 B由东向西垂直磁子午线由东向西垂直磁子午线 C由南向北沿磁子午线由南向北沿磁子午线 D由赤道向两极沿磁子午线由赤道向两极沿磁子午线解析：解析：如图所示，考虑地球的自转方向，如图所示，考虑地球的自转方向，利用安培定则，可以判断地磁场是由东利用安培定则，可以判断地磁场是由东向西的环形电流产生的，故向西的环形电流产生的，故B正确，正确，其余选项错误其余选项错误答案：答案：B3(2

37、009海南高考海南高考)一根容易形变的弹性导线，两端固定一根容易形变的弹性导线，两端固定导线中通有电流，方向如图导线中通有电流，方向如图8112中箭头所示当没有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四个图示中正确的是 ()图图8112解析：解析：用左手定则可判断出用左手定则可判断出A中导线所受安培力为零，中导线所受安培力为零，B中中导线所受安培力垂直于纸面向里，导线所受安培力垂直于纸面向里，C、D中所

38、受安培力向右，中所受安培力向右，导线受力导线受力以后的弯曲方向应与受力方向一致，故以后的弯曲方向应与受力方向一致，故D正确正确答案：答案：D4如图如图8113所示，在条形磁铁所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个圆形极附近悬挂一个圆形线圈，线圈平面与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中线圈，线圈平面与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中通以如图所示方向的电流时，线圈将通以如图所示方向的电流时，线圈将 ()A向磁铁平移向磁铁平移B远离磁铁平移远离磁铁平移C边转动边向左摆动边转动边向左摆动D边转动边向右摆动边转动边向右摆动图图8113解析：解析：线圈所处位置的磁场方向如线圈所处位置的磁场方向如图所示，由左手定则

39、可判断线圈左图所示，由左手定则可判断线圈左半部分向纸外转动，右半部分向纸半部分向纸外转动，右半部分向纸里转动，通电圆环可看成小磁针，转动后其左边为里转动，通电圆环可看成小磁针，转动后其左边为N极，极，所以线圈与磁铁相互吸引向左摆动，故选所以线圈与磁铁相互吸引向左摆动，故选C.答案：答案：C5如图如图8114所示，通电直导线所示，通电直导线ab质量为质量为m，水平地放，水平地放置在倾角为置在倾角为的光滑导轨上，导轨宽度为的光滑导轨上，导轨宽度为L，通以图示方，通以图示方向的电流，电流为向的电流，电流为I，要求导线，要求导线ab静止在斜面上静止在斜面上(1)若磁场的方向竖直向上，则磁感应强度为多大

40、？若磁场的方向竖直向上，则磁感应强度为多大？(2)若要求磁感应强度最小，则磁感应强度大小和方向应若要求磁感应强度最小，则磁感应强度大小和方向应如何？如何？图图8114解析：解析：(1)若磁场方向竖直向上，从若磁场方向竖直向上，从a向向b观察，导线受力观察，导线受力情况如图甲所示情况如图甲所示由平衡条件得由平衡条件得在水平方向上：在水平方向上：FFNsin0在竖直方向上：在竖直方向上：mgFNcos0其中其中FBIL，联立可解得：，联立可解得：B(2)若要求磁感应强度最小，则一方面应使磁场若要求磁感应强度最小，则一方面应使磁场方向与通电导线垂直，另一方面应调整磁场方方向与通电导线垂直，另一方面应

41、调整磁场方向使与重力、支持力合力相平衡的安培力最小向使与重力、支持力合力相平衡的安培力最小如图乙所示由力的矢量三角形讨论可知，如图乙所示由力的矢量三角形讨论可知，当安培力方向与支持力垂直时，安培力最小，当安培力方向与支持力垂直时，安培力最小，对应磁感应强度最小，设其值为对应磁感应强度最小，设其值为Bmin，则：，则：BminILmgsin，Bmin根据左手定则知，该磁场方向垂直于斜面向上根据左手定则知，该磁场方向垂直于斜面向上答案：答案：(1)(2)，方向垂直于斜面向上，方向垂直于斜面向上一、洛伦兹力一、洛伦兹力1定义：定义：磁场对磁场对 的作用力的作用力2洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向左手定则

42、：伸开左手，使大拇指与其余左手定则：伸开左手，使大拇指与其余 垂直，垂直，并且都与同一平面内，让磁感线从掌心并且都与同一平面内，让磁感线从掌心进入进入，并使四指，并使四指指向为正电荷运动的方向，这时，指向为正电荷运动的方向，这时，所指的方向就是所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向运动电荷运动电荷四个手指四个手指拇指拇指3洛伦兹力的洛伦兹力的大小大小(1)vB时，洛伦兹力时，洛伦兹力 .(2)vB时，洛伦兹力时，洛伦兹力F .(3)v与与B的夹角为的夹角为时，洛伦兹力时，洛伦兹力F .F0BqvqvBsin1利用左手定则判断洛伦兹力的方向时，

43、应特别注意正、利用左手定则判断洛伦兹力的方向时，应特别注意正、负电荷的区别负电荷的区别2由于洛伦兹力始终与速度垂直，因此，它永不做功由于洛伦兹力始终与速度垂直，因此，它永不做功二、带电粒子在匀强磁场中的运动状态二、带电粒子在匀强磁场中的运动状态1若若vB，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做 运动运动2若若vB，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁 感线的平面内以入射速度感线的平面内以入射速度v做做 运动运动匀速直线匀速直线匀速圆周匀速圆周 带电粒子在磁场中运动的周期与其速度无关，带电带电粒子在磁场中运动的周期与其速度

44、无关，带电粒子在磁场中运动的时间粒子在磁场中运动的时间t ，其中，其中为半径绕过的圆为半径绕过的圆心角心角1洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的作用力，而洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的作用力，而安安培力是整个通电导体在磁场中受到的作用力，安培力是培力是整个通电导体在磁场中受到的作用力，安培力是导体中所有形成电流的定向移动电荷受到的洛伦兹力的导体中所有形成电流的定向移动电荷受到的洛伦兹力的宏观表现宏观表现2由安培力公式由安培力公式FBIL推导洛伦兹力表达式推导洛伦兹力表达式(磁场与导线方磁场与导线方向垂直向垂直)如图如图821所示，设有一段长度所示，设有一段长度为为L的通电导线，横截面积为

45、的通电导线，横截面积为S，单，单位体积中含有的自由电荷数为位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为每个自由电荷的电荷量为q，定向，定向图图821移动的平均速度为移动的平均速度为v，垂直于磁场方向放入磁感应强度为，垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中的磁场中导线中的电流为导线中的电流为InqvS导线所受安培力导线所受安培力F安安ILBnqvSLB这段导线中含有的运动电荷数为这段导线中含有的运动电荷数为nLS所以所以F洛洛 qvB.1有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是 ()A通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用通电直导线在匀强磁场中一定受

46、到安培力的作用B安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现C带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功D通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向 平行平行解析：解析：通电直导线与磁场方向平行时，安培力等于零，故通电直导线与磁场方向平行时，安培力等于零，故A错；安培力一定垂直于磁场和电流所决定的平面，即安培错；安培力一定垂直于磁场和电流所决定的平面，即安培力方向一定垂直于磁场方向，力方向一定垂直于磁场方向，D错；洛伦兹力也一定垂直于错；洛伦兹力也一定垂直于磁场与

47、速度方向决定的平面，即洛伦兹力一定与运动方向磁场与速度方向决定的平面，即洛伦兹力一定与运动方向垂直，洛伦兹力一定不做功，垂直，洛伦兹力一定不做功，C错；安培力与洛伦兹力的关错；安培力与洛伦兹力的关系为安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，系为安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，B项项正确正确答案：答案：B洛伦兹力洛伦兹力电场力电场力性质性质磁场对在其中运动的磁场对在其中运动的电荷的作用力电荷的作用力电场对放入其中电荷电场对放入其中电荷的作用力的作用力产生产生条件条件磁场中静止电荷、沿磁场中静止电荷、沿磁场方向运动的电荷磁场方向运动的电荷都不受洛伦兹力都不受洛伦兹力电场中的电荷，无

48、论电场中的电荷，无论静止还是沿任何方向静止还是沿任何方向运动，都要受到电场运动，都要受到电场力力洛伦兹力洛伦兹力电场力电场力方向方向方向由电荷的正负、磁场方方向由电荷的正负、磁场方向以及电荷运动方向决定，各向以及电荷运动方向决定，各方向之间关系遵循左手定则方向之间关系遵循左手定则洛伦兹力的方向一定垂直于洛伦兹力的方向一定垂直于磁场方向以及电荷运动方向磁场方向以及电荷运动方向(电电荷运动方向与磁场方向不一定荷运动方向与磁场方向不一定垂直垂直)方向由电荷正负、电方向由电荷正负、电场方向决定场方向决定正电荷受力方向与电正电荷受力方向与电场方向一致，负电荷受场方向一致，负电荷受力方向与电场方向相反力方

49、向与电场方向相反大小大小FqvB(vB)，与电荷运动速，与电荷运动速度有关度有关FqE，与电荷运动速，与电荷运动速度无关度无关做功做功情况情况一定不做功一定不做功可能做正功，可能做负可能做正功，可能做负功，也可能不做功功，也可能不做功注意注意事项事项B0，F0；F0，B不一定不一定为零为零E0，F0；F0，E0 安培力是洛伦兹力的宏观表现，但各自的表现形式安培力是洛伦兹力的宏观表现，但各自的表现形式不同，洛伦兹力对运动电荷永远不做功，而安培力对通不同，洛伦兹力对运动电荷永远不做功，而安培力对通电导线可做正功，可做负功，也可不做功电导线可做正功，可做负功，也可不做功2(2009广东理基广东理基)

50、带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用下列表述正确的是会受到洛伦兹力的作用下列表述正确的是()A洛伦兹力对带电粒子做功洛伦兹力对带电粒子做功B洛伦兹力不改变带电粒子的动能洛伦兹力不改变带电粒子的动能C洛伦兹力的大小与速度无关洛伦兹力的大小与速度无关D洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向解析：解析：FqvB，洛伦兹力的特点是永远与运动方向垂直，洛伦兹力的特点是永远与运动方向垂直，永不做功，因此选永不做功，因此选B.答案：答案：B三、带电粒子在有界匀强磁场中做匀速圆周运动的分析三、带电粒子在有界匀强磁场中做匀速圆周运动的分析