高中物理復(fù)習(xí)課件專題9磁場第1講磁場、磁場對電流的作用

高考總復(fù)習(xí)物理·課件核心素養(yǎng)重要考點物理觀念(1)理解磁場、磁感線、磁感應(yīng)強度；(2)掌握安培力和洛倫茲力的特點1．磁場、磁感應(yīng)強度、磁感線；通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向2．安培力、安培力的方向；洛倫茲力、洛倫茲力的方向3．勻強磁場中的安培力、洛倫茲力公式4．帶電粒子在勻強磁場中的運動5．質(zhì)譜儀和回旋加速器科學(xué)思維(1)科學(xué)推理：推導(dǎo)帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑和周期公式，分析帶電粒子在磁場中的運動；(2)模型建構(gòu)：磁感線、勻強磁場、帶電粒子做勻速圓周運動科學(xué)探究探究影響磁感應(yīng)強度大小和安培力大小的有關(guān)因素科學(xué)態(tài)度與責(zé)任認(rèn)識到電磁技術(shù)應(yīng)用對人類生活的影響，能理解科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境的關(guān)系第1講磁場、磁場對電流的作用必備知識·深悟固基一、磁場、磁感應(yīng)強度1．磁場的基本性質(zhì)磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有______的作用．磁力2．磁感應(yīng)強度(1)物理意義：描述磁場的強弱和______．(2)定義式：B＝______(通電導(dǎo)線垂直于磁場)．(3)方向：小磁針靜止時______________．(4)單位：特斯拉，符號為T.3．勻強磁場(1)定義：磁感應(yīng)強度的大小處處相等、方向__________的磁場稱為勻強磁場．(2)特點：磁感線是疏密程度相同、方向相同的________直線．方向N極的指向處處相同平行4．地磁場(1)地磁的N極在地理_______附近，地磁的S極在地理_______附近，磁感線分布如圖所示．(2)在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點，磁感應(yīng)強度________，且方向水平__________．南極北極相等向北5．磁場的疊加磁感應(yīng)強度是矢量，計算時與力的計算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進行合成與分解．二、磁感線和電流周圍的磁場1．磁感線的特點(1)磁感線上某點的______方向就是該點的磁場方向．(2)磁感線的疏密程度定性地表示磁場的________，在磁感線較密的地方磁場________；在磁感線較疏的地方磁場________．①磁感線是閉合曲線，沒有起點和終點，在磁體外部，從________指向________；在磁體內(nèi)部，由________指向________．②同一磁場的磁感線不中斷、不________、不相切．③磁感線是假想的曲線，客觀上并不存在．切線強弱較強較弱N極S極S極N極相交三、安培力的大小和方向1．大?。喝鬒∥B，F(xiàn)＝____；若I⊥B，F(xiàn)＝____.2．方向：總垂直于________所決定的平面，即一定垂直于B和I，但B與I不一定垂直．可以用左手定則來判定，即伸開左手，使大拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直____________，使伸開的四指指向________的方向，那么________所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中的受力方向．3．兩平行通電導(dǎo)線間的作用同向電流相互________，反向電流相互________．0

BIL

B、I

穿過手心電流大拇指吸引排斥(1)B的大小和方向由磁場本身決定，與該處放不放通電導(dǎo)線無關(guān)，在定義式中一定要強調(diào)通電導(dǎo)線垂直于磁場．(2)安培力方向一定垂直電流與磁場方向決定的平面，即同時有FA⊥I，F(xiàn)A⊥B.而磁場與電流的方向可以不垂直(3)將通電導(dǎo)線放入磁場中，若不受安培力，該處磁感應(yīng)強度不一定為零．1．[磁感線]磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則

(

)A．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大B．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小C．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等，Ba<BbD．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等，Ba>Bb【答案】C

【解析】a處的磁感線比b處稀疏，則a點磁感應(yīng)強度比b點小，所以Ba<Bb，C正確，D錯誤；將一小段通電導(dǎo)線放入磁場，當(dāng)通電導(dǎo)線垂直于磁場時，受到的磁場力最大，平行于磁場時，受到的磁場力為零，雖然Ba<Bb，但是無法比較導(dǎo)線所受的磁場力的大小，A、B錯誤．2．[安培力的方向]把一小段通電直導(dǎo)線放入磁場中，導(dǎo)線受到安培力的作用．關(guān)于安培力的方向，下列說法正確的是

(

)A．安培力的方向一定跟磁感應(yīng)強度的方向相同B．安培力的方向一定跟磁感應(yīng)強度的方向垂直，但不一定跟電流方向垂直C．安培力的方向一定跟電流方向垂直，但不一定跟磁感應(yīng)強度方向垂直D．安培力的方向一定跟電流方向垂直，也一定跟磁感應(yīng)強度方向垂直【答案】D3．[安培定則](多選)如圖為通電螺線管，A為螺線管外一點，B、C兩點在螺線管的垂直平分線上，則下列說法正確的是 (

)A．磁感線最密處為A處，最疏處為B處B．磁感線最密處為B處，最疏處為C處C．小磁針在B處和A處N極都指向左方D．小磁針在B處和C處N極都指向右方【答案】BC4．[安培力]如圖所示，用天平測量勻強磁場的磁感應(yīng)強度．下列各選項所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長MN相等，將它們分別掛在天平的右臂下方．線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)．若磁場發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是 (

)【答案】A關(guān)鍵能力·突破要點考點1磁場的理解及安培定則[基礎(chǔ)考點]1．電流周圍的磁場磁場類型直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場特點無磁極、非勻強且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱與條形磁鐵的磁場相似，管內(nèi)為勻強磁場且磁場最強，管外為非勻強磁場環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場越弱2．安培定則的應(yīng)用在運用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時應(yīng)分清“因”和“果”.3．磁場的疊加磁感應(yīng)強度是矢量，計算時與力的計算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進行合成與分解．磁場原因(電流方向)結(jié)果(磁場方向)直線電流的磁場大拇指四指環(huán)形電流的磁場四指大拇指1．(2021年全國甲卷)兩足夠長直導(dǎo)線均折成直角，按圖示方式放置在同一平面內(nèi)，EO與O′Q在一條直線上，PO′與OF在一條直線上，兩導(dǎo)線相互絕緣，通有相等的電流I，電流方向如圖所示．若一根無限長直導(dǎo)線通過電流I時，所產(chǎn)生的磁場在距離導(dǎo)線d處的磁感應(yīng)強度大小為B，則圖中與導(dǎo)線距離均為d的M、N兩點處的磁感應(yīng)強度大小分別為 (

)A．B、0

B．0、2B

C．2B、2B

D．B、B【答案】B

【解析】兩直角導(dǎo)線可以等效為如圖所示的兩直導(dǎo)線，由安培定則可知，兩直導(dǎo)線分別在M處的磁感應(yīng)強度方向為垂直紙面向里和垂直紙面向外，故M處的磁感應(yīng)強度為零；兩直導(dǎo)線在N處的磁感應(yīng)強度方向均垂直紙面向里，故M處的磁感應(yīng)強度為2B；綜上分析B正確．A．電流的大小關(guān)系為2I1＝I2B．四根導(dǎo)線所受的磁場力都為零C．正方形中心O處的磁感應(yīng)強度為零D．若移走A導(dǎo)線，D導(dǎo)線所受的磁場力平行于OC方向【答案】AC

3．(2020年浙江卷)特高壓直流輸電是國家重點能源工程．如圖所示，兩根等高、相互平行的水平長直導(dǎo)線分別通有方向相同的電流I1和I2，I1>I2.a、b、c三點連線與兩根導(dǎo)線等高并垂直，b點位于兩根導(dǎo)線間的中點，a、c兩點與b點距離相等，d點位于b點正下方．不考慮地磁場的影響，則

(

)A．b點處的磁感應(yīng)強度大小為0B．d點處的磁感應(yīng)強度大小為0C．a(chǎn)點處的磁感應(yīng)強度方向豎直向下D．c點處的磁感應(yīng)強度方向豎直向下【答案】C

【解析】通電直導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場方向由安培定判斷，如圖所示．I1在b點產(chǎn)生的磁場方向向上，I2在b點產(chǎn)生的磁場方向向下，因為I1>I2，B1>B2則在b點的磁感應(yīng)強度不為零，A錯誤；如圖所示，d點處的磁感應(yīng)強度不為零，a點處的磁感應(yīng)強度方向豎直向下，c點處的磁感應(yīng)強度方向豎直向上，B、D錯誤，C正確．考點2

安培力的綜合應(yīng)用[能力考點]1．安培力計算公式F＝BIL，要求兩兩垂直，應(yīng)用時要滿足：(1)B與L垂直．(2)L是有效長度，即垂直磁感應(yīng)強度方向的長度(兩端點距離，如圖虛線為有效長度)．2．安培力作用下的綜合問題(1)安培力問題常和閉合電路歐姆定律綜合應(yīng)用．(2)安培力與重力、彈力、摩擦力等綜合分析，可以解決平衡問題，也可以與牛頓第二定律相結(jié)合．(3)安培力做功與路徑有關(guān)，不像重力、電場力做功與路徑無關(guān)．①安培力做正功：是將電源的能量傳遞給通電導(dǎo)線后轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的動能或轉(zhuǎn)化為其他形式的能．②安培力做負(fù)功：是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能后儲存起來或轉(zhuǎn)化為其他形式的能．例1如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L＝0.40m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ＝37°，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強度B＝0.50T，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強磁場．金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E＝4.5V，內(nèi)阻r＝0.50Ω的直流電源．現(xiàn)把一個質(zhì)量m＝0.04kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止．導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點間的電阻R0＝2.5Ω，金屬導(dǎo)軌電阻不計，g取10m/s2.已知sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，求：(1)通過導(dǎo)體棒的電流；(2)導(dǎo)體棒受到的安培力大??；(3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力．1．(2021年襄陽一模)如圖所示，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣斜面上，導(dǎo)軌間距為L，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧上端固定，下端與水平直導(dǎo)體棒ab相連，彈簧與導(dǎo)軌平面平行并與ab垂直，直導(dǎo)體棒垂直跨接在兩導(dǎo)軌上，空間存在垂直導(dǎo)軌平面斜向上的勻強磁場．閉合開關(guān)S后導(dǎo)體棒中的電流為I，導(dǎo)體棒平衡時，彈簧伸長量為x1；調(diào)換圖中電源極性，使導(dǎo)體棒中電流反向，導(dǎo)體棒中電流仍為I，導(dǎo)體棒平衡時彈簧伸長量為x2.忽略回路中電流產(chǎn)生的磁場，則勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小為

(

)【答案】D

2．如圖，等邊三角形線框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強磁場中，線框平面與磁感應(yīng)強度方向垂直，線框頂點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．1.5F

C．0.5F

D．0【答案】B

通電導(dǎo)體運動方向的判定深度研練·素養(yǎng)提升電流元法把整段彎曲導(dǎo)線分為多段直線電流元，先用左手定則判斷每段電流元受力的方向，然后判斷整段導(dǎo)線所受合力的方向，從而確定導(dǎo)線運動方向特殊位置法通電導(dǎo)線轉(zhuǎn)動到某個便于分析的特殊位置時，判斷其所受安培力的方向，從而確定其運動方向等效法環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個環(huán)形電流，反過來等效也成立，等效后再確定相互作用情況結(jié)論法兩平行直線電流在相互作用過程中，無轉(zhuǎn)動趨勢，同向電流互相吸引，異向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢轉(zhuǎn)換研究對象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動或運動趨勢的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，再由牛頓第三定律確定磁體所受電流磁場的作用力，從而確定磁體所受合力及運動方向例2

如圖所示，一直導(dǎo)線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方，如果直導(dǎo)線可以自由地運動且通以方向為a到b的電流，則導(dǎo)線ab受到安培力作用后的運動情況為

(

)A．從上向下看順時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管B．從上向下看順時針轉(zhuǎn)動并遠(yuǎn)離螺線管C．從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動并遠(yuǎn)離螺線管D．從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管【答案】D

【解析】先由安培定則判斷通電螺線管的南、北兩極，找出導(dǎo)線左、右兩端磁感應(yīng)強度的方向，并用左手定則判斷這兩端受到的安培力的方向，如圖甲所示．可以判斷導(dǎo)線受到安培力作用后從上向下看逆時針方向轉(zhuǎn)動．再分析此時導(dǎo)線位置的磁場方向，再次用左手定則判斷導(dǎo)線受到安培力的方向，如圖乙所示，導(dǎo)線還要靠近螺線管，D正確，A、B、C