《（江苏专用）2019版高考物理大一轮复习 第9单元 磁场学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（江苏专用）2019版高考物理大一轮复习 第9单元 磁场学案（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第第 9 9 单元单元 磁场磁场2014 年2015 年2016 年2017 年高考热点统计要求高考基础要求 及冷点统计 通电直导线和 通电线圈周围 磁场的方向1918安培力、安培 力的方向24221921匀强磁场中的 安培力152424洛伦兹力、洛 伦兹力的方向161824洛伦兹力公式16141915161824 带电粒子在匀 强磁场中的运 动2018181824质谱仪和回旋 加速器15考情分析1.磁场是近几年高考重点考查的内容,特别是带电粒子在磁场中的 运动问题,几乎每年都会考查.对磁感应强度、磁感线、安培力的 考查频率也比较高.考查的题型既有选择题,又有计算题. 2.高考中常把磁场和其
2、他知识综合起来考查,比如导体棒在安培力 作用下的平衡和加速问题、导体棒切割磁感线产生感应电动势的 问题等. 3.带电粒子在有界场、混合场中的运动问题仍是本单元重点考查 的内容,极易成为试卷的压轴题.磁场、磁感 应强度、磁 感线()以上考点为 高考基础要 求,偶尔出 现在选择题 中,复习时 要侧重对基 本概念和规 律的理解.第 24 讲 磁场的描述 磁场对电流的作用 一、磁场、磁感应强度 1.磁场 (1)基本性质:对放入其中的磁体或运动电荷(电流)有 ,磁体、电流之间都是通过 发生相互作用 的. (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:表示磁场 的物理量. (2)
3、定义式: .单位:特斯拉,简称特,符号是 T. (3)方向:小磁针静止时 所指方向. 3.几种常见的磁场图 24-12二、安培力 1.安培力的大小 (1)磁场和电流垂直时,F= . (2)磁场和电流平行时,F= . 2.安培力的方向 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 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. 【思维辨析】 (1)磁场是客观存在的,磁感线实际上是不存在的,磁感线上各点的切线方向表示该点的磁场方向.( ) (2)磁场中某点磁感应强度的方向,跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一
4、致.( ) (3)相邻两条磁感线之间的空白区域磁感应强度为零.( ) (4)将通电导线放入磁场中,若不受安培力,说明该处磁感应强度为零.( ) (5)通电导线在磁感应强度越大的地方所受安培力越大.( ) 【思维拓展】有人根据B=提出:磁场中某点的磁感应强度B跟磁场力F成正比,跟电流I和导线长度L的乘积IL成反比,这 种说法有什么问题?考点一 磁感应强度、磁场的叠加 考向一 磁感应强度的理解(1)磁感应强度由磁场本身决定,因此不能根据定义式B=认为B与F成正比,与IL成反比. (2)测量磁感应强度时小段通电导线必须垂直磁场放入,如果平行磁场放入,则其所受安培力为零,但不能说该点 的磁感应强度为零
5、. (3)磁感应强度是矢量,其方向为放入其中的小磁针静止时 N 极的指向. 1 关于磁感应强度B,下列说法中正确的是( ) A.磁场中某点B的大小,跟放在该点的试探电流元的情况有关 B.磁场中某点B的方向,跟放在该点的试探电流元受到磁场力的方向一致 C.若在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用,该点B为零D.长度为L、电流为I的导线在磁场中受力为F,则磁感应强度B大于或等于 考向二 磁感应强度B与电场强度E的比较磁感应强度B电场强度E物理意义描述磁场强弱的物理 量描述电场强弱的物 理量定义式B=(I与B垂直)E=方向磁感线切线方向, 小磁针 N 极受力方 向(小磁针静止时 N 极所指方向)电场
6、线切线方向, 正电荷受力方向大小决定 因素由磁场决定,与电 流元无关由电场决定,与 试探电荷无关场的叠加合磁感应强度等 于各磁场的磁感应 强度的矢量和合电场强度等于 各电场的电场强度 的矢量和32 (多选)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 B.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 C.电场中某点电场的强弱,用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表征 D.磁场中某点磁场的强弱,用一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值表 征 考向三 电流的磁场及安培定则安培定则磁感线磁场特点直
7、线电 流的磁 场无磁极、非匀强磁场, 且距导线越远磁场越弱环形电 流的磁 场环形电流的两侧分别是 N 极和 S 极,且离圆环中 心越远磁场越弱通电螺 线管的 磁场与条形磁铁的磁场相似, 管内为匀强磁场,管外为 非匀强磁场3 如图 24-2 所示,直导线AB、螺线管E、电磁铁D三者相距较远,其磁场互不影响,当开关 S 闭合后,则小磁针 北极 N(黑色一端)指示磁场方向正确的是( )图 24-2 A.aB.bC.cD.d 考向四 磁场的叠加 解决磁感应强度叠加问题的思路和步骤: (1)根据安培定则确定各导线在某点产生的磁场方向; (2)判断各分磁场的磁感应强度大小关系; (3)根据矢量合成法则确定
8、合磁感应强度的大小和方向.两分矢量在同一直线上,则同向相加,反向相减,两分矢量 不在同一直线上,根据平行四边形定则,以两分矢量为邻边,作平行四边形,对角线为合矢量. 4 2017全国卷 如图 24-3 所示,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,两长直导线P和Q垂直于纸面固 定放置,两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离均为l的 a点处的磁感应强度为零.如果让P中的电流反向、其他条件不变,则a点处磁感应强度的大小为( )图 24-3A.0 B.B0C.B0 D.2B04考点二 安培力的大小与方向 1.用公式F=BIL计算安培力大小时应注意 (1)B与
9、I垂直. (2)L是有效长度. 公式F=ILB中L指的是“有效长度”.当B与I垂直时,F最大,F=ILB;当B与I平行时,F=0. 弯曲导线的有效长度L等于在垂直磁场平面内的投影两端点所连线段的长度(如图 24-4 所示),相应的电流方 向沿L由始端流向末端.图 24-4 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.方向:根据左手定则判断. 5 (多选) 2017全国卷 如图 24-5 所示,三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距,均通有电流 I,L1中电流方向与L2中的相同,与L3中的相反,下列说法正确的是( )图 24-5 A.L1所受磁场作用力的方向与L2、L
10、3所在平面垂直 B.L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直 C.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为 11 D.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1 式题 如图 24-6 所示,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里) 垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L,且abc=bcd=150.流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示.导线 abcd所受到的安培力的合力( )图 24-6 A.方向沿纸面向上,大小为(-1)ILB B.方向沿纸面向上,大小为(+1)ILB C.方向沿纸面向下,大小为(+1)ILB D.方向沿纸
11、面向下,大小为(-1)ILB考点三 安培力作用下导体的运动 判定导体运动情况的基本思路 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磁感线分布情况,然 后利用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或运动趋势的方向. 6 一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置,且两个线圈的圆心重合,如图 24-7 所 示.当两线圈中通以图示方向的电流时,从左向右看,线圈L1将 ( )5图 24-7 A.不动 B.顺时针转动 C.逆时针转动 D.在纸面内平动 规律总结 五种常用判定方法电流元法 分割为电流元安培力方向整段导体所受合力方向 运动
12、方向 特殊位置法 在特殊位置安培力方向运动方向结论法同向电流互相吸引,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趋势转换研究对 象法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, 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 方向考点四 安培力作用下的平衡与加速 (1)选定研究对象;(2)变三维为二维,如侧视图、剖面图或俯视图等,并画出平面受力分析图,其中安培力的方向 要注意F安B、F安I;(3)列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解. 7 2015全国卷 如图 24-8 所示,一长
13、为 10 cm 的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁 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,电路总电阻为 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.图 24-8式题 1 (多选) 2016广州三模 如图 24-9 所示,质量为m、长度为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O, 并处于匀强磁场中
14、,当导线中通以沿x轴正方向的电流I,且导线保持静止时,悬线与竖直方向夹角为,则磁感 应强度方向和大小可能为(重力加速度为g)( )6图 24-9A.z轴正方向,tan B.y轴正方向,C.z轴负方向,tan D.沿悬线向上,sin 式题 2 (多选)我国未来的航母将采用自行研制的电磁弹射器.电磁弹射系统由电源、强迫储能装置、导轨和 脉冲发生器等组成.其工作原理如图 24-10 所示,利用与飞机前轮连接的通电导体在两平行金属导轨的强电流产 生的磁场中受到安培力的作用加速获得动能.设飞机质量m=1.8104 kg,起飞速度为v=70 m/s,起飞过程中所受平均阻力恒为机重的 ,在没有电磁弹射器的情
15、况下,飞机从静止开始在恒定的牵引力作用下运动,起飞距离为l=210 m;在电磁弹射器与飞机发动机(牵引力不变)同时工作的情况下,起飞距离减为 ,则(g取 10 m/s2)( )图 24-10 A.在没有电磁弹射器的情况下,飞机所受牵引力F=2.46105 N B.在没有电磁弹射器的情况下,飞机所受牵引力F=2.1105 N C.在电磁弹射器与飞机发动机同时工作时,若只增大电流,则起飞的距离将更小 D.在电磁弹射器与飞机发动机同时工作时,电磁弹射器对飞机所做的功W=2.94108 J第 25 讲 磁场对运动电荷的作用一、洛伦兹力 1.定义:磁场对 的作用力. 2.大小:当vB时,F= ;当vB时
16、,F= . 3.方向:用 定则来判断. (1)判定方法:应用左手定则,注意四指应指向正电荷运动的方向或负电荷运动的 . (2)方向特点:fB,fv,即f垂直于 决定的平面. 4.通电导体所受的安培力是导体内所有运动电荷所受的 的宏观表现. 二、带电粒子在匀强磁场中(不计重力)的运动 1.若vB,带电粒子以入射速度v做 运动. 2.若vB,带电粒子在垂直于磁感线的平面内,以入射速度v做 运动. 73.基本公式 (1)轨迹半径公式:r= . (2)周期公式:T= . 【思维辨析】 (1)运动的电荷在磁场中一定会受到磁场力的作用.( ) (2)洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度方向不垂直.(
