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1、必考部分 电磁学/8-12章10.1 磁场的描述 磁场对电流的作用第十章 磁场高考研读 考点要求命题视角复习策略 磁场、磁感应强度、磁感线 通电直导线和通电线圈 周围磁场的方向 安培力、安培力的方向 匀强磁场中的安培力 洛伦兹力、洛伦兹力的 方向 洛伦兹力的公式 带电粒子在匀强磁场 中的运动 质谱仪和回旋加速器1.高考对本章知识常以选择题和计算题两种形式出现选择 题，一般考查对磁感应强度、磁感线、安培力和洛伦兹 力这些概念的理解，以及安培定则和左手定则的运用； 计算题，主要考查安培力大小的计算，以及带电粒子在 磁场中受到洛伦兹力和带电粒子在磁场中的圆周运动的 分析判断和计算，尤其是带电粒子在电
2、场、磁场中的运 动问题是高考的重点内容，可能成为试卷的压轴题 2由于本考点知识与现代科技密切相关，在近代物理实验 中有重大意义，因此考题还可能以科学技术的具体问题 为背景，考查学生运用知识解决实际问题的能力和建模 能力.1.在复习本章时要重视对基本概念、基本规律 的理解掌握，特别要熟悉典型磁场的磁感线 空间分布和安培定则、左手定则的运用通 电导体棒受安培力运动的问题，作为一种题 型，也要重点分析和掌握 2复习带电粒子在磁场中运动的问题时，要多 把洛伦兹力、圆周运动的规律、几何知识结 合在一起复习提高学生的空间想象能力和 利用数学知识处理物理问题的能力.磁场知识体系第1节 磁场的描述 磁场对电流
3、的作用 栏栏 目 导导 航1234抓知识点抓重难点课时跟踪检测抓易错点抓知识点 用心研读读 领领悟细细微深处处1一、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 的作用(2)方向：小磁针静止时所指的方向2 磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的的物理量(2)大小：B (通电导线垂直于磁场)(3)方向：小磁针静止时的指向力N极强弱和方向N极二、磁感线 几种常见的磁场1 磁感线在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的 方向都跟这点的磁感应强度的方向一致切线加深理解磁感线与电场线的比较 磁感线电场线 相似 点引入假想的线，实际并不存在 方向磁感线上各点的切线方向即为该
4、点的磁场方向电场线 上各点的切线方向即为 该点的电场方向 疏密表示磁场强弱表示电场强弱 特点在空间不相交、不中断 不同点在磁体外部，由N极指向S极，在 磁体内部，由S极指向N极， 是闭合曲线从正电荷或无限远出发，终止于 无限远或负电荷，不闭合(2)电流的磁场越弱最强 越弱(3)匀强磁场在磁场的某些区域内，磁感线为的平行线，如图所示(4)地磁场地磁的N极在地理 附近，S极在地理 附近，磁感线分布如图所示在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度，方向水平 同向等密南极北极相同向北1判断正误磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该点的试探电流元的情况无关( )磁场中某点磁感应强度的方向，跟放
5、在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致( )磁感线是真实存在的( )在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强( )即时突破2如下图所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向答案：三、安培力的大小和方向1 安培力的大小(匀强磁场)F， 为磁感应强度与电流方向的夹角(1)当磁场与电流 时，安培力最大，Fmax BIL.(2)当磁场与电流 时，安培力为零2 安培力的方向左手定则伸开左手，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，并使四指指向 的方向，这时所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向注意：
6、FB且FI，但I与B方向可成任意夹夹角BILsin垂直平行垂直电流拇指下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是( )答案：C 即时突破抓重难点 动动手演练练 掌握提分技巧21 安培定则的“因”和“果”：重难点 1安培定则的应用和磁场的叠加 原因(电流方向)结果(磁场方向) 直线电流的磁场大拇指四指 环形电流及通电螺线管的磁场 四指大拇指2.磁场的叠加：磁感应强度为矢量，合成与分解遵循平行四边形定则(2017届江苏省苏锡常镇联考)两根相互靠近的长直导线1、 2中通有相同的电流，相互作用力为F.若在两根导线所在空间内加一匀强磁场后，导线2所受安培力的合力恰好为零则所加磁场的方向是(
7、 )A垂直纸面向里B垂直纸面向外C垂直导线向右D垂直导线向左例 1【解析】 当两根通有大小相同、方向相同的电电流时时，1、2两导线间导线间 的作用力是引力，故2受到向左的安培力，要使导线导线 2所受的安培力的合力恰好为为零，故所加的磁场场使导线导线 2受到的安培力向右，根据左手定则则判断知所加的磁场场方向为为垂直纸纸面向外，故B正确【答案】 B 求解有关磁感应强度问题的三个关键1 磁感应强度由磁场本身决定2合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和(满足平行四边形定则)3牢记判断电流的磁场的方法安培定则，并能熟练应用，建立磁场的立体分布模型提分秘笈(多选)(2015年新课标全国卷)指南针是我国
8、古代四大发明之一关于指南针，下列说法正确的是( )A指南针可以仅具有一个磁极B指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C指南针的指向会受到附近铁块的干扰D在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转答案：BC跟踪训练 1跟踪训练 2答案：D通电导体棒在磁场中的平衡问题是一种常见的力学综合模型，该模型一般由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成这类题目的难点是题图具有立体性，各力的方向不易确定因此解题时一定要先把立体图转化为平面图，通过受力分析建立各力的平衡关系，如下图所示重难点 2安培力作用下物体的平衡 (2015年全国卷 )如图，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水
9、平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电组为2 .已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm.重力加速度大小取10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量例 2【解析】 依题题意，开关闭闭合后，电电流方向从b到a，由左手定则则可知，金属棒所受的安培力方向竖竖直向下开关断开时时，两弹弹簧各自相对对于其原长长伸长为长为 l10.5 cm.由胡克定律和力的平衡条件得2kl1m
10、g式中，m为为金属棒的质质量，k是弹弹簧的劲劲度系数，g是重力加速度的大小开关闭闭合后，金属棒所受安培力的大小为为FIBl式中，I是回路电电流，l是金属棒的长长度两弹弹簧各自再伸长长了l20.3 cm，由胡克定律和力的平衡条件得2k(l1l2)mgF由欧姆定律有EIR式中，E是电电池的电动势电动势 ，R是电电路总电总电 阻联联立式，并代入题给题给 数据得m0.01 kg.【答案】 开关闭合后金属棒所受安培力方向竖直向下 金属棒质量为0.01 kg具体思维流程如下提分秘笈如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通过由M向 N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹
11、角均为.如果仅改变下列某一个条件，角的相应变化情况是( )A棒中的电流变大，角变大B两悬线等长变短，角变小C金属棒质量变大，角变大D磁感应强度变大，角变小跟踪训练 3答案：A通电导线在安培力作用下运动的判断方法重难点 3通电导线在安培力作用下的运动问题 电流元法 把整段导线分为直线电流元，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等效法 环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁体或多个环形电流，反过来等效也成立特殊位置法通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向结论法 同向电流相互吸引，反向
12、电流相互排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转动到平行且电流方向相同的趋势转换研究 对象法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产生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如图所示，把一根可以自由移动的直导线放在蹄形磁体磁极的正上方当导线中通以图示方向的电流I时，试判断导线的运动情况【解析】 画出导线导线 所在处处的磁感线线如图图甲所示，左侧侧的磁场场斜向上，右侧侧的磁场场斜向下将导线导线 AB从O点分成两段，由左手定则则可得AO段受安培力方向垂直于纸纸面向外，BO段受安培力的方向垂直纸纸面向里所以A端垂直纸纸面向外运动动，B端垂直纸纸面向里
13、运动动，从上向下看，导线导线 AB将绕绕O点逆时针转动时针转动 例 3【答案】 从上向下看，导线AB逆时针转动，同时向下运动如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁体N极附近，磁体的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面当线圈内通入如图方向的电流后，判断线圈如何运动例 4【解析】 解法一：等效法：把环环形电电流等效为为一个小磁针针，如图图所示，磁体和线线圈相互吸引，线线圈将向磁体运动动还还可以将条形磁体等效为环为环 形电电流，根据安培定则则可知等效电电流方向如图图所示由同向平行电电流相互吸引可知，磁体和线线圈相互吸引，线线圈将向磁体运动动【答案】 线圈向磁体运动判定通电导体在安培力作用下的运动或运
14、动趋势的思路：提分秘笈安培力是磁场中出现的重要概念，安培力具有力的共性，能产生加速度、能对通电导体做功重难点 4安培力与功、动能定理的综合应用 音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机，如图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为L，匝数为n，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B，区域外的磁场忽略不计线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等，某时刻线圈中电流从P流向Q，大小为I.(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向；(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为v，求安培力的功率例 5【解析】
15、(1)对线对线 圈前后两边边所受安培力的合力为为零，线线圈所受的安培力即为为右边边所受的安培力，由安培力公式得FnBIL由左手定则则知方向水平向右(2)安培力的功率为为PFv联联立式解得PnBILv.【答案】 (1)nBIL 方向水平向右 (2)nBILv安培力做功与动能定理结合解题，其步骤如下：1 选取研究对象，明确它的运动过程；2分析研究对象的受力情况(若是立体图就改画成平面图)和各个力做功情况，特别是分析安培力大小和方向，看安培力做正功还是负功，然后求各力做功的代数和；3明确初、末状态的动能；4列出动能定理的方程，以及其他必要的解题方程进行求解提分秘笈(多选)(2014年浙江卷)如图1所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒从t 0时刻起，棒上有如图2所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为Im，图1中 I所示方向为电流正方向则金属棒( )A一直向右移动B速度随时间周期性变化C受到的安培力随时间周期性变化D受到的安培力在一个周期内做正功跟踪训练 4故速度随时间时间 周期性变变化，选项选项 B正确；受到的安培力随时时间间周期性变变化，选项选项 C正确；受到的安培力在一个周期内先做正功，后做负负功，合功为为零故D
