高三物理一輪復(fù)習(xí)課件【知識(shí)精講+拓展提升+遷移訓(xùn)練】磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用

9.1磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用1.磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)磁場(chǎng)的基本性質(zhì)磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有

的作用.(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度①物理意義：描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和

.③方向：小磁針靜止時(shí)N極所指的方向.④單位：特斯拉，符號(hào)為T.力方向類比電場(chǎng)去理解比值定義法一.磁場(chǎng)

磁感應(yīng)強(qiáng)度類比電場(chǎng)強(qiáng)度2.磁感線的特點(diǎn)(1)磁感線上某點(diǎn)的

方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向.(2)磁感線的疏密程度定性地表示磁場(chǎng)的

.(3)磁感線是閉合曲線，沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)，在磁體外部，從

指向

；在磁體內(nèi)部，由

指向

.(4)同一磁場(chǎng)的磁感線不中斷、不

、不相切.(5)磁感線是假想的曲線，客觀上并不存在.切線強(qiáng)弱N極S極S極N極相交3.常見的磁場(chǎng)(條形磁體和蹄形磁體的磁場(chǎng)１、地球是一個(gè)巨大的磁體2、地球周圍空間存在的磁場(chǎng)叫地磁場(chǎng)3、地磁的北極在地理的南極附近，地磁的南極在地理的北極附近地球的磁場(chǎng)：4.磁偏角：地球的地理兩極與地磁兩極并不重合，磁針的指向與南北方向有一個(gè)交角．磁偏角的數(shù)值在地球上不同地點(diǎn)是不同的總結(jié)提升雖然地磁兩極與地理兩極并不重合，但它們的位置相對(duì)來說差別不是很大.因此，一般我們認(rèn)為：(1)地理南極正上方磁場(chǎng)方向豎直向上，地理北極正上方磁場(chǎng)方向豎直向下.(2)在赤道正上方，距離地球表面高度相等的點(diǎn)，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱相同，且方向水平向北.(3)在南半球，地磁場(chǎng)方向指向北上方；在北半球，地磁場(chǎng)方向指向北下方.1.安培定則的應(yīng)用在運(yùn)用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場(chǎng)時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”安培力和磁場(chǎng)的疊加命題點(diǎn)一

因果

磁場(chǎng)原因(電流方向)結(jié)果(磁場(chǎng)方向)直線電流的磁場(chǎng)大拇指四指環(huán)形電流的磁場(chǎng)四指大拇指能力要求：能正確畫出立體圖橫截面圖和縱截面圖（注意關(guān)鍵特征）左力右電奧斯特-電流的磁效應(yīng)立體圖

橫截面圖

縱截面圖

直線電流通電螺線管環(huán)形電流注意近密遠(yuǎn)疏向外為.向內(nèi)為×內(nèi)部由S指向N外部由N指向S側(cè)視圖-多匝線圈可等效為小磁針2.磁場(chǎng)疊加問題的解題思路(1)確定磁場(chǎng)場(chǎng)源，如通電導(dǎo)線.(2)定位空間中需求解磁場(chǎng)的點(diǎn)，利用安培定則判定各個(gè)場(chǎng)源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小和方向.如圖所示為M、N在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)BM、BN.(3)應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成如圖中的合磁場(chǎng)B連接c點(diǎn)與磁場(chǎng)源，再做垂線矢量合成題型1安培力的大小和方向(2019·全國卷Ⅰ·17)如圖，等邊三角形線框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線框頂點(diǎn)M、N與直流電源兩端相接.已知導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F，則線框LMN受到的安培力的大小為（）A.2F

B.1.5FC.0.5FD.0√2.依題意有F=BIl,畫矢量圖1.設(shè)三角形邊長為l，通過導(dǎo)體棒MN的電流大小為I，MLN支路電阻是MN支路電阻兩倍，所以通過MLN支路電流大小應(yīng)為I/2法2：MLN支路等效長度為MN連線，其受力等于0.5F，豎直向上☆復(fù)習(xí)所學(xué)：①左力右電？磁感線的特點(diǎn)？疏密

切線

指向②磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加原理?作圖定方向+B=kI/R③安培力=BILsinα等效長度和有效長度區(qū)別？B與I不垂直時(shí)，讓磁感線斜穿過掌心即可安培力永遠(yuǎn)既垂直于B又垂直于I(2017·全國卷Ⅰ)如圖，三根相互平行的固定長直導(dǎo)線L1、L2和L3兩兩等距，均通有電流I，L1中電流方向與L2中的相同，與L3中的相反.下列說法正確的是（）√√1.同向電流相互吸引，反向電流相互排斥平行2.畫出L1和L3受力分析圖3.設(shè)導(dǎo)線兩兩之間相互作用力大小為F，則L1L2受到磁場(chǎng)合力大小均為F，L3受到磁場(chǎng)合力大小為√3F題型2磁場(chǎng)的疊加(2018·全國卷)如圖，紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長直絕緣導(dǎo)線L1、L2，L1中的電流方向向左，L2中的電流方向向上；L1的正上方有a、b兩點(diǎn)，它們相對(duì)于L2對(duì)稱.整個(gè)系統(tǒng)處于勻強(qiáng)外磁場(chǎng)中，外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，方向垂直于紙面向外.已知a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為

B0和

B0，方向也垂直于紙面向外.則（）√√加減消元通電導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中的平衡問題是一種常見的力電綜合模型，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(shí)一定要先把立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖，通過受力分析建立各力的平衡關(guān)系，如圖所示.安培力作用下的平衡問題關(guān)鍵是安培力的方向，F(xiàn)安與B和I都垂直例如圖所示，金屬桿MN用兩根絕緣細(xì)線懸于天花板的O、O′點(diǎn)，桿中通有垂直于紙面向里的恒定電流，空間有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，桿靜止時(shí)處于水平，懸線與豎直方向的夾角為θ，若將磁場(chǎng)在豎直面內(nèi)沿逆時(shí)針方向緩慢轉(zhuǎn)過90°，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中通過改變磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小來保持懸線與豎直方向的夾角不變，則在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的變化情況是A.一直減小

B.一直增大C.先減小后增大D.先增大后減小√動(dòng)態(tài)平衡畫出受力分析動(dòng)態(tài)矢量圖例(多選)如圖所示，水平放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌，左端通過開關(guān)S與內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為E的電源相連，右端與半徑為L＝20cm的光滑圓弧導(dǎo)軌相接.導(dǎo)軌寬度為20cm，電阻不計(jì).導(dǎo)軌所在空間有豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T.一根導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，質(zhì)量m＝60g、電阻

R＝1Ω，用兩根長也為20cm的絕緣細(xì)線懸掛，導(dǎo)體棒恰好與導(dǎo)軌接觸.當(dāng)閉合開關(guān)S后，導(dǎo)體棒沿圓弧擺動(dòng)，擺動(dòng)過程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且細(xì)線處于張緊狀態(tài).導(dǎo)體棒ab速度最大時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角

θ＝53°(sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g＝10m/s2)，A.磁場(chǎng)方向一定豎直向上B.電源的電動(dòng)勢(shì)

E＝8VC.導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中所受安培力F＝8ND.導(dǎo)體棒擺動(dòng)過程中的最大動(dòng)能為0.08J√√切向合力為0F=BILI=E/RF=mgtanθD.動(dòng)能定理安培力作用下物體運(yùn)動(dòng)方向的判斷方法1.電流元法即把整段通電導(dǎo)體等效為多段直線電流元，運(yùn)用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力方向，從而判斷出整段通電導(dǎo)體所受合力的方向.2.特殊位置法把通電導(dǎo)體或磁鐵放置到一個(gè)便于分析的特殊位置后再判斷所受安培力方向，從而確定運(yùn)動(dòng)方向.例：如圖所示，兩條導(dǎo)線相互垂直，但相隔一段距離.其中AB固定，CD能自由活動(dòng)，當(dāng)電流按圖示方向通入兩條導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線CD將(從紙外向紙里看)(

)A.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)靠近導(dǎo)線ABB.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)離開導(dǎo)線ABC.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)離開導(dǎo)線ABD.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)靠近導(dǎo)線ABD1.電流元法-分為左右兩段2.特殊位置-同向后相互吸引3.平行時(shí)無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)3.利用結(jié)論法(1)兩電流相互平行時(shí)無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥(2)兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向相同的趨勢(shì).例

如圖所示，兩個(gè)完全相同且相互絕緣、正交的金屬環(huán)A、B，可沿軸線OO′自由轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)通以圖示方向電流，沿OO′看去會(huì)發(fā)現(xiàn)A.A環(huán)、B環(huán)均不轉(zhuǎn)動(dòng)B.A環(huán)將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，B環(huán)也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，兩環(huán)相對(duì)不動(dòng)C.A環(huán)將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，B環(huán)也順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，兩環(huán)相對(duì)不動(dòng)D.A環(huán)將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，B環(huán)將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，兩者吸引靠攏至重合為止√例：將一個(gè)質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細(xì)線吊起來，在其附近放一塊條形磁鐵，磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個(gè)平面內(nèi)，且通過圓環(huán)中心，如圖所示，當(dāng)圓環(huán)中通以順時(shí)針方向的電流時(shí)，從上往下看A.圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵B.圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵C.圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵D.圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵√4.等效法-環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵（小磁針）條形磁鐵也可以等效成環(huán)形電流或通電螺線管從下往上看？5.轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法因?yàn)殡娏髦g，電流與磁體之間的相互作用滿足牛頓第三定律.定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用的受力和運(yùn)動(dòng)時(shí)，可先分析電流在磁體的磁場(chǎng)中受到的安培力，然后由牛頓第三定律，再確定磁體所受電流的作用力.(多選)如圖所示，臺(tái)秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時(shí)臺(tái)秤讀數(shù)為F1，現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一導(dǎo)體棒，當(dāng)導(dǎo)體棒中通以方向如圖所示的電流后，臺(tái)秤讀數(shù)為F2，則以下說法正確的是A.彈簧長度將變長B.彈簧長度將變短C.F1>F2D.F1<F2√√勻強(qiáng)磁場(chǎng)和磁通量1.勻強(qiáng)磁場(chǎng)(1)定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度的

處處相同的磁場(chǎng).磁感線：間隔相同的

.(2)實(shí)例：距離很近的兩個(gè)平行的異名磁極間的磁場(chǎng)，相隔適當(dāng)距離的兩平行放置的通電線圈，其中間區(qū)域的磁場(chǎng)都是勻強(qiáng)磁場(chǎng).2.磁通量(1)定義：勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B與和磁場(chǎng)方向

的平面面積S的

，叫做穿過這個(gè)面積的

，簡(jiǎn)稱

.大小、方向平行直線垂直乘積磁通量磁通B可理解為單位垂直面積上磁感線的條數(shù)(2)表達(dá)式：

.單位：韋伯，簡(jiǎn)稱韋，符號(hào)是Wb，1Wb＝1T·m2.適用條件：①

磁場(chǎng)；②磁感線與平面

.不垂直則構(gòu)造垂直(3)說明：磁通量表示穿過某一平面的

；若磁感線沿相反方向穿過同一平面，則磁通量等于穿過平面的磁感線的凈條數(shù)(磁通量的代數(shù)和).即若平面旋轉(zhuǎn)180°磁通量變化了2BS(4)引申：B＝

，因此磁感應(yīng)強(qiáng)度B又叫

.Φ＝BS勻強(qiáng)垂直磁感線條數(shù)磁通密度一般公式是什么？弄清楚夾角很關(guān)鍵磁通量（條數(shù)）是標(biāo)量，但有正負(fù)，與S的AB兩面有關(guān)例：如圖所示，兩個(gè)單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r.圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的邊緣恰好與a線圈重合，則穿過a、b兩線圈的磁通量之比為A.1∶1 B.1∶2

C.1∶4 D.4∶1√例如圖所示，線框面積為S，線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直，則穿過平面的磁通量的情況是A.若從初始位置繞OO′轉(zhuǎn)過180°角，磁通量的變化量為零B.若從初始位置繞OO′轉(zhuǎn)過90°角，磁通量的變化量為零C.若使線框繞OO′轉(zhuǎn)過60°角，磁通量為

BSD.若使線框繞OO′轉(zhuǎn)過30°角，磁通量為

BS√安培分子電流假說1.法國學(xué)者

提出了著名的分子電流假說.他認(rèn)為在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部，存在著一種

電流——

.分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的

，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)

.2.當(dāng)鐵棒中分子電流的取向大致相同時(shí)，鐵棒對(duì)外

(如圖甲所示)；當(dāng)鐵棒中分子電流的取向變得雜亂無章時(shí)，鐵棒對(duì)外