（人教通用版）2020高考物理 第9章 第1講 磁場及其對電流的作用課件

1、磁場 第 九 章 考考 試試 說說 明明 考點(diǎn)內(nèi)容考點(diǎn)內(nèi)容要求要求說明說明要點(diǎn)解讀要點(diǎn)解讀 磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)磁場、磁感應(yīng)強(qiáng) 度、磁感線度、磁感線 全國課標(biāo)卷未直接考查，而是借助安培全國課標(biāo)卷未直接考查，而是借助安培 力、帶電粒子在磁場中的運(yùn)動、電磁感應(yīng)力、帶電粒子在磁場中的運(yùn)動、電磁感應(yīng) 等問題間接考查。等問題間接考查。 通電直導(dǎo)線和通通電直導(dǎo)線和通 電線圈周圍磁場電線圈周圍磁場 的方向的方向 1.多以選擇題考查，會用安培定則判斷通多以選擇題考查，會用安培定則判斷通 電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向。電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向。2. 要求會分析多條通電直導(dǎo)線磁場的疊加。要求會分析多條通電直

2、導(dǎo)線磁場的疊加。 考點(diǎn)內(nèi)容考點(diǎn)內(nèi)容要求要求說明說明要點(diǎn)解讀要點(diǎn)解讀 安培力、安安培力、安 培力的方向培力的方向 1.安培力的安培力的 計(jì) 算 只 限計(jì) 算 只 限 于 電 流 與于 電 流 與 磁 感 應(yīng) 強(qiáng)磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 方 向 垂度 方 向 垂 直的情況直的情況 往往結(jié)合平衡問題、牛頓運(yùn)動定律和電磁往往結(jié)合平衡問題、牛頓運(yùn)動定律和電磁 感應(yīng)問題進(jìn)行考查。感應(yīng)問題進(jìn)行考查。 勻強(qiáng)磁場中勻強(qiáng)磁場中 的安培力的安培力 1.安培力和安培力作用下的平衡或者運(yùn)動問安培力和安培力作用下的平衡或者運(yùn)動問 題，近兩年均有考查，以選擇題或計(jì)算題題，近兩年均有考查，以選擇題或計(jì)算題 形式出現(xiàn)。形式出現(xiàn)。2.

3、要求能夠利用要求能夠利用FBIL計(jì)算安計(jì)算安 培力大小，能夠處理有關(guān)安培力的平衡問培力大小，能夠處理有關(guān)安培力的平衡問 題，會利用牛頓運(yùn)動定律求解有關(guān)安培力題，會利用牛頓運(yùn)動定律求解有關(guān)安培力 作用下的運(yùn)動問題。作用下的運(yùn)動問題。3.常與電磁感應(yīng)問題綜常與電磁感應(yīng)問題綜 合考查。合考查。 考點(diǎn)內(nèi)容考點(diǎn)內(nèi)容要求要求說明說明要點(diǎn)解讀要點(diǎn)解讀 洛倫茲力、洛洛倫茲力、洛 倫茲力的方向倫茲力的方向 2.洛倫茲力洛倫茲力 的 計(jì) 算 只的 計(jì) 算 只 限 于 速 度限 于 速 度 與 磁 場 方與 磁 場 方 向 垂 直 的向 垂 直 的 情況情況 一般在帶電粒子在磁場或者復(fù)合場中綜合一般在帶電粒子在磁場

4、或者復(fù)合場中綜合 考查?？疾?。1.知道安培力是洛倫茲力的宏觀表知道安培力是洛倫茲力的宏觀表 現(xiàn)。現(xiàn)。2.會用左手定則判斷洛倫茲力的方會用左手定則判斷洛倫茲力的方 向。向。 洛倫茲力公式洛倫茲力公式 一般結(jié)合帶電粒子在磁場中的運(yùn)動綜合考一般結(jié)合帶電粒子在磁場中的運(yùn)動綜合考 查。理解并能熟練運(yùn)用洛倫茲力公式。查。理解并能熟練運(yùn)用洛倫茲力公式。 考點(diǎn)內(nèi)容考點(diǎn)內(nèi)容要求要求說明說明要點(diǎn)解讀要點(diǎn)解讀 帶 電 粒 子帶 電 粒 子 在 勻 強(qiáng) 磁在 勻 強(qiáng) 磁 場 中 的 運(yùn)場 中 的 運(yùn) 動動 2.洛倫茲洛倫茲 力的計(jì)算力的計(jì)算 只限于速只限于速 度與磁場度與磁場 方向垂直方向垂直 的情況的情況 1.帶電

5、粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動是高考考查的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動是高考考查的 熱點(diǎn)，也是難點(diǎn)。全國課標(biāo)卷每年均有命題，熱點(diǎn)，也是難點(diǎn)。全國課標(biāo)卷每年均有命題， 考查形式有選擇題，也有計(jì)算題，計(jì)算題往往考查形式有選擇題，也有計(jì)算題，計(jì)算題往往 是壓軸題。是壓軸題。2.考查形式涉及單邊界磁場、雙邊考查形式涉及單邊界磁場、雙邊 界磁場、圓形區(qū)域磁場等，還會考查電磁復(fù)合界磁場、圓形區(qū)域磁場等，還會考查電磁復(fù)合 場中的動力學(xué)分析問題；對綜合分析能力、空場中的動力學(xué)分析問題；對綜合分析能力、空 間想象能力、建模能力、利用數(shù)學(xué)知識處理物間想象能力、建模能力、利用數(shù)學(xué)知識處理物 理問題的能力要求非常高。理問題的能

6、力要求非常高。3.復(fù)習(xí)中要注意以復(fù)習(xí)中要注意以 最新科技成果為背景考查磁場的知識。最新科技成果為背景考查磁場的知識。 質(zhì) 譜 儀 和質(zhì) 譜 儀 和 回 旋 加 速回 旋 加 速 器器 備考中注意對類似儀器的考查，例如速度選擇備考中注意對類似儀器的考查，例如速度選擇 器、電磁流量計(jì)、磁流體發(fā)電機(jī)、霍爾元件器、電磁流量計(jì)、磁流體發(fā)電機(jī)、霍爾元件 等。要熟練掌握這些儀器的工作原理。等。要熟練掌握這些儀器的工作原理。 第1講磁場及其對電流的作用 1知 識 梳 理 自 測 2核 心 考 點(diǎn) 突 破 3階段培優(yōu)微專題 42 年 高 考 模 擬 知識梳理自測 1磁場 (1)定義：磁場是_、_周圍存在的一種特

7、殊物質(zhì)。 (2)基本性質(zhì)：磁場對處于其中的_、_和 _有磁場力的作用。 (3)方向：小磁針的_所受磁場力的方向。 2磁感應(yīng)強(qiáng)度 (1)定義式：_(通電導(dǎo)線垂直于磁場)。 (2)方向：小磁針靜止時_的指向。 知識點(diǎn)知識點(diǎn)1 磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁體電流 磁體 電流 運(yùn)動電荷 N極 N極 1磁感線：在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的_ 方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致。 2安培定則： (1)通電直導(dǎo)線：右手握住導(dǎo)線，讓_所指的方向與 電流方向一致，_所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向。 (2)環(huán)繞電流：讓右手_與環(huán)形電流的方向一致， _所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁感線的方向。 知

8、識點(diǎn)知識點(diǎn)2 磁感線與安培定則磁感線與安培定則 切線 伸直的拇指 彎曲的四指 彎曲的四指 伸直的拇指電流 如圖，分別表示通電直導(dǎo)線、環(huán)形電流、通電線圈周圍的磁場， 表示_的方向，表示_的方向。 磁場 垂直 1安培力的方向：左手定則 (1)伸出左手，讓拇指與其余四指_，并且都在同一個平面 內(nèi)。 (2)讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使_指向電流方向。 (3)_所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。 知識點(diǎn)知識點(diǎn)3 安培力的大小與方向安培力的大小與方向 垂直 如圖，表示如圖，表示_的方向，表示的方向，表示_的方向，的方向， 表示表示_的方向。的方向。 四指 拇指 電流磁場 安培力 2安培力的大?。?/p>

9、F_(為磁場方向與電流方向 的夾角) (1)當(dāng)磁場與電流垂直時，F(xiàn)_。 (2)當(dāng)磁場與電流平行時，F(xiàn)_。 BILsin BIL 0 思考：(1)磁場中的一小段通電導(dǎo)體在該處受力為零，此處B一定為 零嗎？ (2)利用左手定則判斷兩平行的通電(同向、異向)直導(dǎo)線間的安培 力是引力還是斥力？ 答案(1)不一定(2)同向相吸、異向相斥 思維診斷： (1)同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，與此類似，同向電流 相互排斥，異向電流相互吸引。() (2)安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I三者方向總是相互垂直。( ) (3)安培力計(jì)算公式FBIl的成立條件是磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直于電流I， 即BI。() (4)磁鐵的磁

10、場和電流的磁場本質(zhì)上是不同的。() (5)磁感應(yīng)強(qiáng)度是一個矢量，表示通電導(dǎo)線所受安培力的方向。( ) (6)地磁的N極在地球南極附近，赤道表面附近的地磁場可近似認(rèn)為 平行地面向北。() (7)安培力只能對導(dǎo)體做正功。() A 2(2018安徽六安舒城一中模擬)中國宋代 科學(xué)家沈括在夢溪筆談中最早記載了地 磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常 微偏東，不全南也?！边M(jìn)一步研究表明，地 球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖所示。 結(jié)合上述材料，下列說法不正確的是() A地理南、北極與地磁場的南、北極不重合地理南、北極與地磁場的南、北極不重合 B地球內(nèi)部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近地球內(nèi)部也存在磁

11、場，地磁南極在地理北極附近 C地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行 D形成地磁場的原因可能是帶負(fù)電的地球自轉(zhuǎn)引起的形成地磁場的原因可能是帶負(fù)電的地球自轉(zhuǎn)引起的 C 解析由于存在地磁偏角，所以地理南、北極與地磁南、北極不 重合，A正確；地球可看成磁體，地磁的南極在地理北極附近，B正 確；磁場是閉合的曲線，地球磁場從南極附近出發(fā)，從北極附近進(jìn) 入地球，組成閉合曲線，不是地球表面任意位置的地磁場方向都與 地面平行，C錯誤；地球自轉(zhuǎn)方向自西向東，地球的南極是地磁場 的北極，由安培定則可知，地球帶負(fù)電，D正確。 3(2018江蘇東臺檢測)磁場中某區(qū)域的磁感線如

12、圖所示，則 ( ) A同一通電導(dǎo)線放在a處受到的磁場力一定比放在b處受的磁場力 大 B同一通電導(dǎo)線放在a處受到的磁場力一定比放在b處受到的磁場 力小 Ca、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，BaBb C 解析a處的磁感線比b處稀疏，則a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的小， 所以BaBb，故C正確，D錯誤；當(dāng)將同一通電導(dǎo)線放入磁場中，由于 受到放置角度的限制，當(dāng)通電導(dǎo)線垂直磁場時，受到的磁場力最大， 平行磁場時受到的磁場力為零，故雖然BaBb，但是無法比較通電導(dǎo) 線受到的磁場力的大小，故A、B錯誤。 4(2018上海青浦區(qū)一模)通電導(dǎo)體棒水平放置在光滑絕緣斜面上， 整個裝置處在勻強(qiáng)磁場中，在以下四種情況中導(dǎo)體

13、棒可能保持靜止 狀態(tài)的是 () D 解析題圖A中導(dǎo)體棒受重力、豎直向下的安培力、垂直于斜面 斜向上的支持力，合力不可能為零，導(dǎo)體棒不可能靜止，A錯誤； 除重力、支持力外，題圖B中導(dǎo)體棒受水平向左的安培力，合力不 可能為零，導(dǎo)體棒不可能靜止，B錯誤；除重力、支持力外，題圖C 中導(dǎo)體棒受沿斜面向下的安培力，合力不可能為零，導(dǎo)體棒不可能 靜止，C錯誤；除重力、支持力外，題圖D中導(dǎo)體棒受沿斜面向上的 安培力，合力可能為零，導(dǎo)體棒可能靜止，D正確。 核心考點(diǎn)突破 1電流的磁場 考點(diǎn)一考點(diǎn)一安培定則的應(yīng)用和磁場的疊加安培定則的應(yīng)用和磁場的疊加 (2018湖南衡陽質(zhì)檢)三根長直導(dǎo)線垂直于紙 面放置，通以大小

14、相同、方向如圖所示的電流，且ab adac。導(dǎo)線c在a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則a點(diǎn)處的 合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 () 例例 1 D 規(guī)律總結(jié)： 高考?？嫉娜惔艌?(1)電流表內(nèi)部永磁體及鐵心產(chǎn)生的磁場。 (2)通電環(huán)形螺線管中部磁場分布。 其中甲圖中絕大部分磁場被束縛在鐵心中，環(huán)形螺線管左、右半 部相當(dāng)于兩個螺線管，且根據(jù)安培定則，相當(dāng)于兩個螺線管N、S極 首尾相連；乙圖環(huán)形螺線管左、右半部也相當(dāng)于兩個螺線管，且根 據(jù)安培定則，相當(dāng)于兩個螺線管N極對N極，S極對S極的并聯(lián)，磁場 被迫在螺線管中部形成了閉合曲線，中部可近似看成勻強(qiáng)磁場。 (3)地磁場。 地球的磁場與條形磁鐵的磁場相似： 地磁場的

15、S極在地理北極附近，地磁場的N極在地理的南極附近； 將地磁場B沿地球表面，及垂直于地球表面兩方向分解，得到磁 場的兩個分量B，B，無論在北半球還是南半球B總是從地理上 的南極指向地理上的北級，在北半球B垂直于地表指向下，在南半 球B垂直于地表向上。 (2018河南周口期末)(多選)如圖甲所示，一長直導(dǎo)線沿南北方向 水平放置，在導(dǎo)線下方有一靜止的靈敏小磁針?，F(xiàn)在導(dǎo)線中通以圖 甲所示的恒定電流，測得小磁針偏離南北方向的角度的正切值 tan與小磁針離開導(dǎo)線的距離之間的關(guān)系如圖乙所示。若該處地 磁場的水平分量為B0，則下列判斷中正確的是( ) 類題演練 1 AC 1判斷方向 (1)磁場和電流方向不垂直

16、時，將磁感應(yīng)強(qiáng)度沿電流和垂直電流方 向分解，再用左手定則判定垂直分量作用的安培力。 (2)不論磁場和電流方向是否垂直，安培力總是垂直于磁場和電流 方向所決定的平面。 (3)兩平行的直線電流作用時，同向電流吸引，異向電流排斥。 考點(diǎn)二考點(diǎn)二安培力的判斷與計(jì)算安培力的判斷與計(jì)算 2計(jì)算大小 (1)有效長度法：公式FBIL中的L是有效長度，彎曲導(dǎo)線的有效長 度等于連接兩端點(diǎn)線段的長度。相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端， 如圖所示。 (2)電流元法：將導(dǎo)線分割成無限個小電流元，每一小段看成直導(dǎo) 線，再按直線電流判斷和計(jì)算。 (2018陜西省西安地區(qū)八校聯(lián)考)半徑為R的環(huán)形金屬圓線 圈位于水平面上，共有n匝

17、，處于某一勻強(qiáng)磁場中，如圖所示，圖 中虛線與圓線圈的中軸線重合，虛線左側(cè)區(qū)域充滿磁場(圓線圈的 一半在磁場內(nèi))，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于水平面向 下。當(dāng)線圈中通以大小為I的電流時，線圈受到的安培力的大小為 () AnBIR BnBIR C2nBIR D2nBIR 解析磁場與線圈垂直，每匝線圈在磁場中的有效長度為2R，所 受安培力為2BIR，故n匝線圈所受安培力為2nBIR，D項(xiàng)正確。 例例 2 D (2018浙江嘉興模擬)如圖所示，電源、開關(guān)、軟導(dǎo)線和導(dǎo)體棒ab 構(gòu)成一閉合電路，導(dǎo)體棒ab靜止在U形鐵芯的兩板之間，棒在開關(guān) 閉合后仍在原位置保持靜止?fàn)顟B(tài)。則按圖示視角() A鐵芯上板

18、為N極 B導(dǎo)體棒對下板的壓力變大 C導(dǎo)體棒受到垂直于棒向左的安培力 D導(dǎo)體棒對下板有垂直于棒向右的靜摩擦力 類題演練 2 D 解析根據(jù)線圈的繞向和安培定則可以判斷，鐵芯下板是N極， 上板是S極，故導(dǎo)體棒ab所在位置的磁場方向向上，A錯誤；導(dǎo)體棒 ab的電流方向?yàn)閍b，根據(jù)左手定則可以判斷，導(dǎo)體棒受到的安培 力方向向右，所以導(dǎo)體棒對下板的壓力不變，由于導(dǎo)體棒靜止，因 此導(dǎo)體棒受到下板向左的靜摩擦力，根據(jù)牛頓第三定律可知，導(dǎo)體 棒對下板有垂直于棒向右的靜摩擦力，B、C錯誤，D正確。 1通電導(dǎo)體棒在磁場中的平衡問題是一種常見的力學(xué)綜合模型， 該模型一般由傾斜導(dǎo)軌、導(dǎo)體棒、電源和電阻等組成。這類題目的

19、 難點(diǎn)是題圖具有立體性，各力的方向不易確定。因此解題時一定要 先把立體圖轉(zhuǎn)化成平面圖，通過受力分析建立各力的平衡關(guān)系，如 圖所示。 考點(diǎn)三考點(diǎn)三安培力作用下導(dǎo)體的平衡與加速安培力作用下導(dǎo)體的平衡與加速 2安培力作用下的加速問題與動力學(xué)問題一樣，關(guān)鍵是做好受力 分析，然后根據(jù)牛頓第二定律求出加速度，最后利用運(yùn)動學(xué)公式求 解或結(jié)合動能定理、能量守恒和轉(zhuǎn)化來求解。 (2018河北承德聯(lián)校聯(lián)考)如圖所示，在豎直向上的勻強(qiáng) 磁場中，金屬棒ab兩端由等長輕質(zhì)軟導(dǎo)線水平懸掛，平衡時兩導(dǎo)線 與水平面的夾角均為(N2，彈簧長度將變長 BN1N2，彈簧長度將變短 CN1N2，彈簧長度將變長 DN1N2，彈簧長度將變短 類題演練 5 B 解析磁鐵外部的磁感線方向是從N極到S極，因?yàn)橥妼?dǎo)線在磁 鐵上方中心偏左位置，所以此處的磁感線斜向右上方，電流方向垂 直于紙面向里，由左手定則可知，通電導(dǎo)線受到的磁鐵的安培力方 向斜向右下方，通電導(dǎo)線是固定不動的，根據(jù)物體間力的作用是相 互的，通電導(dǎo)線對磁鐵的反作用力方向斜向左上方，將此力在水平 方向和豎直方向上進(jìn)行分解，因此光滑平板對磁鐵