《高考物理大一轮总复习（主干回顾固基础+典例突破知规律+特色培优增素养）81 磁场及其对电流的作用课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理大一轮总复习（主干回顾固基础+典例突破知规律+特色培优增素养）81 磁场及其对电流的作用课件（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第八章第八章 磁场磁场考纲下载考纲下载考情上线考情上线1. 磁场、磁感应强度、磁场、磁感应强度、磁感线磁感线()2. 通电直导线和通电线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向圈周围磁场的方向()3. 安培力、安培力的方安培力、安培力的方向向()4. 匀强磁场中的安培力匀强磁场中的安培力()5. 洛伦兹力、洛伦兹力洛伦兹力、洛伦兹力的方向的方向()6. 洛伦兹力公式洛伦兹力公式()7. 带电粒子在匀强磁场带电粒子在匀强磁场中的运动中的运动()8. 质谱仪和回旋加速器质谱仪和回旋加速器()高高考考地地位位 纵观近几年高考，涉及本章知识点的题目纵观近几年高考，涉及本章知识点的题目年年都有，考查次数最多的
2、是与洛伦兹力有年年都有，考查次数最多的是与洛伦兹力有关的带电粒子在匀强磁场或复合场中的运动，关的带电粒子在匀强磁场或复合场中的运动，其次是与安培力有关的通电导体在磁场中的其次是与安培力有关的通电导体在磁场中的加速或平衡问题加速或平衡问题考考纲纲解解读读1. 磁感应强度、磁感线、安培力、洛伦兹力磁感应强度、磁感线、安培力、洛伦兹力的理解及安培定则和左手定则的运用，一般的理解及安培定则和左手定则的运用，一般以选择题的形式出现以选择题的形式出现2. 安培力的大小计算，以及带电粒子在磁场安培力的大小计算，以及带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析与计算一般以计中做匀速圆周运动的分析与计算一般以计算题的形
3、式出现算题的形式出现3. 带电粒子在分立场、混合场中的运动问题带电粒子在分立场、混合场中的运动问题仍是本章考查的重点内容，极易成为试卷的仍是本章考查的重点内容，极易成为试卷的压轴题压轴题.第第1讲磁场及其对电流的作用讲磁场及其对电流的作用01主干回顾固基础知识点1磁场、磁感应强度 一、磁场1. 磁场的产生：磁体或_在其周围的空间产生磁场2. 基本性质：对放入其中的磁体、_有力的作用磁体与磁体、磁体与通电导体、通电导体和通电导体之间的相互作用都是通过磁场来完成的3. 磁场的方向：规定为小磁针静止时N极所指的方向通电导体通电导体通电导体通电导体二、磁感应强度1. 物理意义：描述磁场_和_的物理量2
4、. 大小：3. 单位：_，简称特，符号是T.4. 矢量性：磁感应强度是_，既有大小，又有方向规定磁场中任意一点的小磁针静止时_极的指向为该点的磁场的方向强弱强弱方向方向特斯拉特斯拉矢量矢量N特别提醒(1)多匝线圈的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，而磁感线条数可表示磁通量的大小(2)磁通量是标量，其正、负值仅表示磁感线是正向还是反向穿过线圈平面.知识点2磁感线、通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 1. 磁感线在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的_方向跟该点的磁感应强度方向一致2. 电流的磁场(1)奥斯特实验：奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流
5、可以产生磁场，首次揭示了_的联系电和磁电和磁切线切线(2)安培定则通电直导线：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟_的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是_的环绕方向通电螺线管：让右手弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，_所指的方向就是环形电流中轴线上的磁感线的方向或螺线管内部磁感线的方向电流电流磁场磁场拇指拇指3. 几种常见的磁场(1)常见磁体的磁场(2)常见电流的磁场知识点3安培力、安培力的方向 匀强磁场中的安培力1.安培力的方向(1)安培力：通电导线在磁场中受到的力(2)左手定则：伸开左手，让拇指与其余四指_，并且都与手掌在同一个平面内让磁感线垂直掌心进入，并使四指指向_方向，这时
6、_所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向(3)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相_，异向电流互相_垂直垂直电流电流拇指拇指吸引吸引排斥排斥2安培力的大小当磁感应强度B的方向与导线方向成角时，F_，这是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况：(1)当磁场与电流_时，安培力最大，FmaxBIL.(2)当磁场与电流_时，安培力等于零BILsin垂直垂直平行平行一、基础知识题组1. 对磁感应强度概念的理解(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. 表征电场中某点电场的
7、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D. 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解析：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，而磁场仅对在磁场中运动且速度方向和磁感应强度方向不平行的带电粒子有力的作用；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A对B错同理根据电场强度的定义式EF/q可知C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B中，I和B的方向必须垂直，故D错，所以应选A、C.答案：AC2. 对磁感线性质的理解(多选) 关于磁感线的性质和
8、概念，下列说法中正确的是 ( )A. 磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向B. 铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线C. 磁感线总是从磁体的N极指向S极D. 磁场中任意两条磁感线均不相交解析： 磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同，A对；利用碎铁屑在磁场中被磁化的性质，可显示磁感线的形状，但它排成的曲线本身不是磁感线，磁感线是假想曲线，B错；磁感线在磁体外部由N极指向S极，但在内部却是由S极指向N极，即磁感线是闭合曲线，C错；假设两条磁感线可以相交，过交点作曲线的切线，将有两个不同的方向，而同一点的磁场方向只能有一个，故任意两条磁感线均不相交，D对答案：AD3. 对磁通量的理解和计算
9、2013浙江杭州市高三检测如图所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面，若使线框逐渐远离(平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将 ( )A. 逐渐增大B. 逐渐减小C. 保持不变 D. 不能确定解析： 离导线越远，电流产生的磁场越弱，穿过线圈的磁感线条数越少，磁通量逐渐减小，故只有B正确答案：B4. 安培定则的应用2011课标全国卷为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是( )解析：地磁场是从地理的南极附近出来，进入地理的北极附近，除两极外地表上空的磁场都具有向北的磁场分量，由安培定则，环
10、形电流外部磁场方向向北可知，B正确A图地表上空磁场方向向南，故A错误C、D在地表上空产生的磁场方向是东西方向，故C、D错误答案：B5. 磁场对电流作用力的计算如图所示，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abcbcd135.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力 ( )二、规律方法题组6. 立体图转化为平面图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，利用左手定则判定出在甲、乙、丙三种情况下，导线所受安培力的
11、方向如图所示1. 用安培定则判断电流的磁场方向时，用的是右手，又叫右手螺旋定则2. 用左手定则判断安培力的方向(1)安培力总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，但磁场方向和电流方向不一定垂直(2)若已知B、I方向，F方向唯一确定(3)若只有B或I方向变为相反，则力F反向；若B与I同时反向，则力F方向不变(4)由于Fv，常根据v方向对物体进行受力分析02典例突破知规律考点1电流的磁场及磁场的叠加问题深化理解 考点解读：(1)安培定则的应用：在运用安培定则判定直线电流和环形电流及通电螺线管的磁场时应分清“因”和“果”.原因原因(电流方向电流方向)结果结果(磁场方向磁场方向)直线电流的磁场直线电
12、流的磁场大拇指大拇指四指四指环形电流及通电环形电流及通电螺线管的磁场螺线管的磁场四指四指大拇指大拇指(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典例透析2012大纲全国卷如图，两根相互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() AO点处的磁感应强度为零Ba、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反Cc、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同Da、c两点处磁感应强度的方向不同解题探究 (1)根
13、据安培定则对导线M和N产生的磁感线方向进行判断：导线M：_；导线N：_.提示：顺时针逆时针(2)磁感应强度的大小与导线的位置有怎样的关系？提示：离导线越近，磁感应强度越强(3)磁场的合成遵从_提示：平行四边形定则尝试解答选_.本题可要确定某点的(合)磁场，首先要明确各磁体或电流在该点产生的磁场大小、方向，然后利用平行四边形定则进行合成、叠加先根据安培定则可判断M、N两点处的直线电流在a、b、c、d、O各点产生的磁场方向，如图所示，再利用对称性和平行四边形定则可确定各点(合)磁场的方向C磁场叠加后可知，a、b、c、d、O的磁场方向均相同，a、b点的磁感应强度大小相等，c、d两点的磁感应强度大小相
14、等所以只有C正确磁场的叠加和安培定则应用的“三大注意”(1)根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向(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I1I2；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( ) A. a点 B. b点C. c点 D. d点解析： 由安培定则画出a、b
15、、c、d的磁感线的分布图，由图可知a、c两点的磁场方向相反，当B1B2时该点处的磁感应强度可能为零，又I1I2，故该点距I1距离应比I2大，故C正确，A、B、D均错误答案：C2.若三根平行长直导线中通有大小相等、方向相同的电流，且分别垂直地通过一等边三角形ABC的三个顶点(如图所示)，则在三角形的中心O处的磁感应强度大小为_ 解析：直线电流的磁场是以直线电流为中心的一组同心圆，故中心O点处三个直线电流的磁场方向如图所示，由于对称性，它们互成120角，由于它们的大小相等，根据矢量合成特点可知它们的合矢量为零 答案：0考点2安培力作用下的运动、平衡问题 考点解读： 分析有安培力参与的物体平衡和加速
16、问题，应用的主要规律是平衡条件和牛顿第二定律，只是在对物体受力分析时要注意分析安培力1. 安培力作用下的物体平衡问题，解题步骤和共点力的平衡问题相似，一般是：(1)先进行受力分析，画出受力分析图(2)根据共点力平衡的条件列出平衡方程进行求解其中重要的是在受力分析过程中不要漏掉了安培力2. 安培力作用下的加速问题与动力学问题一样，关键是做好受力分析，然后根据牛顿第二定律求出加速度，最后利用运动学公式求解3. 常见的还有安培力与闭合电路欧姆定律相结合的题目，解答时主要应用的知识有： (1)闭合电路欧姆定律 (2)安培力的公式FBIL及左手定则 (3)物体的平衡条件、牛顿第二定律、运动学公式典例透析
17、如图所示，用两根轻细金属丝将质量为m、长为l的金属棒ab的两端悬挂在c、d两处，置于竖直向上的匀强磁场内当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向角处于平衡状态，则磁感应强度B为多大？为了使棒平衡在该位置上，所需匀强磁场的磁感应强度B最小为多少，方向如何？ 解题探究(1)磁感应强度B与安培力F的方向有何关系？提示：垂直(2)什么情况下磁感应强度B最小？提示：安培力最小时，磁感应强度B最小安培力、电流和磁感应强度的方向之间涉及三维空间，所以在受力分析时要善于把立体图转化为平面图这是解决安培力作用下的平衡问题的关键平面图中要突出导体的位置及磁场和电流的方向，这样才能正确判断安培力的方向特点变
18、式训练2014泉州模拟如图所示，两平行金属导轨间的距离L0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角37，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B0.50 T，方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场，金属导轨的一端接有电动势E4.5 V、内阻r0.50 的直流电源(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力的大小；(3)导体棒受到的摩擦力现现把把一一个个质质量量m0.04 kg的的导导体体棒棒ab放放在在金金属属导导轨轨上上，导导体体棒棒恰恰好好静静止止导导体体棒棒与与金金属属导导轨轨垂垂直直且且接接触触良良好好，导导体体棒棒与与金金属属导导轨轨接接触触的的两两点点间间的的电电阻阻R02.5 ，金金
19、属属导导轨轨电电阻阻不不计计，g取取10 m/s2.已知已知sin 370.60，cos 370.80，求：，求： (2)导体棒受到的安培力：F安BIL0.3 N.(3)导体棒所受重力沿导轨所在平面向下的分力F1mgsin 370.24 N，由于F1小于安培力，故导体棒受沿导轨所在平面向下的摩擦力Ff，如图所示，根据共点力平衡条件mgsin 37FfF安，解得：Ff0.06 N.答案：答案：(1)1.5 A(2)0.3 N(3)0.06 N，方向沿导轨向下，方向沿导轨向下考点3与安培力有关的力学综合问题 考点解读： 1. 安培力的大小 安培力常用公式FBIL，要求两两垂直，应用时要满足： (1
20、)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. 通电导线在磁场中的平衡和加速问题的分析思路 (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的方程式进行求解 3. 安培力做功的特点和实质 (1)安培力做功与路径有关，不像重力、电场力做功与路径无关 (2)安培力做功的实质：起能量
21、转化的作用 安培力做正功：是将电源的能量传递给通电导线后转化为导线的动能或转化为其他形式的能 安培力做负功：是将其他形式的能转化为电能后储存起来或转化为其他形式的能典例透析如图所示，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B.当在该导线中通以电流为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为 ( )A. 0 B. 0.5 BIlC. BIl D. 2BIl 尝试解答选_.解法1：由安培定则可判断每段通电导线所受安培力的方向，如图所示，且有F1F2BIl，F1和F2之间的夹角120.所以V形通电导线受到的安培力大小FF1BIl，C正确C解
22、法2：导线有效长度为端点连线的长度，即2lsin 30l，所以该V形通电导线受到的安培力大小为BIl，C正确通电导线在磁场中的平衡和加速问题，与力学相比多了一个安培力，而准确地使用左手定则判断出安培力的方向，作出完整、准确的受力分析图，是解决此类问题的关键变式训练如图所示，光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O点为圆弧的圆心两金属轨道之间的宽度为0.5 m，匀强磁场方向如图所示，大小为0.5 T质量为0.05 kg、长为0.5 m的金属细杆置于金属轨道上的M点当在金属细杆内通以电流为2 A的恒定电流时，金属细杆可以沿杆向右由静止开始运动已知MNOP1 m，则 ( ) A. 金属细杆开始运动时
23、的加速度大小为5 m/s2B. 金属细杆运动到P点时的速度大小为5 m/sC. 金属细杆运动到P点时的向心加速度大小为10 m/s2D. 金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为0.75 N答案：答案：D03特色培优增素养思想方法：通电导体在安培力作用下运动情况的判断1常规思路概述判断通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先要弄清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情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向2常用判断方法(1)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(
24、2)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(3)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铁或多个环形电流然后根据同极相斥、异极相吸判断相互作用情况(4)结论法：两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，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(5)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时，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后根据牛顿第三定律，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典题例证一个可以自由运动的线
25、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()A不动B顺时针转动C逆时针转动 D在纸面内平动解析方法一(电流元分析法)把线圈L1沿水平转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数段直线电流元，电流元处在L2产生的磁场中，根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上，由左手定则可得，上半部分电流元所受安培力均指向纸外，下半部分电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈L1将顺时针转动方法二(等效分析法)把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I2的中心，小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向，
26、由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而L1等效成小磁针后，转动前，N极指向纸内，因此小磁针的N极应由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈L1将顺时针转动方法三(利用结论法)环形电流I1、I2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得，从左向右看，线圈L1将顺时针转动答案B名师指津判断通电导体在安培力作用下的运动问题时应注意以下两点：(1)同一问题可以用多种判断方法分析，可以根据不同的题目选择恰当的判断方法(2)同一导体在安培力作用下，运动形式可能会发生变化，要根据受力情况进行判断针对训练如图所示，用细橡皮筋悬吊一轻质线圈，置于一固定直导线上方，线圈可以自由运动，当给两者通以图示电流时，线圈将() A靠近直导线，两者仍在同一竖直平面内B远离直导线，两者仍在同一竖直平面内C靠近直导线，同时旋转90D远离直导线，同时旋转90解析：题图可等效为如图，所以线圈左、右两边所受安培力合力为零，由结论法及直线电流磁场的分布情况可知同向电流的吸引力大于反向电流的排斥力，即线圈所受安培力的合力向下，A对答案：答案：A
