高考物理總復(fù)習(xí)第九章磁場(chǎng)基礎(chǔ)課1磁場(chǎng)的描述及磁場(chǎng)對(duì)電流的作用市賽課公開(kāi)課一等獎(jiǎng)省名師獲獎(jiǎng)

1/54[高考導(dǎo)航]考點(diǎn)內(nèi)容要求高考(全國(guó)卷)三年命題情況對(duì)照分析磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線ⅠⅠ卷·T14：洛倫茲力、圓周運(yùn)動(dòng)T24：安培力作用平衡Ⅱ卷·T18：磁體、地磁場(chǎng)T19：洛倫茲力、圓周運(yùn)動(dòng)Ⅰ卷·T15：帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)Ⅱ卷·T8：帶電粒子在圓形磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)Ⅲ卷·T18：帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)Ⅰ卷·T19：安培定則、左手定則Ⅱ卷·T18：帶電粒子在圓形磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)T21：安培力、左手定則Ⅲ卷·T18：磁感應(yīng)強(qiáng)度合成、安培定則通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場(chǎng)方向Ⅰ安培力、安培力方向Ⅰ勻強(qiáng)磁場(chǎng)中安培力Ⅱ洛倫茲力、洛倫茲力方向Ⅰ洛倫茲力公式Ⅱ帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)Ⅱ質(zhì)譜儀和盤(pán)旋加速器Ⅰ說(shuō)明：(1)安培力計(jì)算只限于電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直情形；(2)洛倫茲力計(jì)算只限于速度與磁場(chǎng)方向垂直情形。2/54基礎(chǔ)課1磁場(chǎng)描述及磁場(chǎng)對(duì)電流作用3/54磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度1.磁場(chǎng)(1)基本特征：磁場(chǎng)對(duì)處于其中磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有

作用。(2)方向：小磁針

所受磁場(chǎng)力方向。知識(shí)排查磁場(chǎng)力N極4/542.磁感應(yīng)強(qiáng)度 (1)物理意義：描述磁場(chǎng)

和

。 (2)大?。築＝

(通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng))。 (3)方向：小磁針靜止時(shí)

指向。 (4)單位：特斯拉(T)。3.勻強(qiáng)磁場(chǎng) (1)定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度大小

、方向

磁場(chǎng)稱為勻強(qiáng)磁場(chǎng)。 (2)特點(diǎn)：疏密程度相同、方向相同平行直線。強(qiáng)弱方向N極處處相等處處相同5/54磁感線通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場(chǎng)方向1.磁感線及特點(diǎn)(1)磁感線：在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)切線方向都跟這點(diǎn)

方向一致。(2)特點(diǎn)①磁感線上某點(diǎn)

方向就是該點(diǎn)磁場(chǎng)方向。②磁感線

定性地表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱。③磁感線是

曲線，沒(méi)有起點(diǎn)和終點(diǎn)。④磁感線是假想曲線，客觀上

。磁感應(yīng)強(qiáng)度切線疏密閉合不存在6/542.電流磁場(chǎng)

通電直導(dǎo)線通電螺線管環(huán)形電流安培定則7/54安培力、安培力方向勻強(qiáng)磁場(chǎng)中安培力1.安培力大小 (1)磁場(chǎng)和電流垂直時(shí)：F＝

。 (2)磁場(chǎng)和電流平行時(shí)：F＝

。2.安培力方向

左手定則判斷： (1)伸出左手，讓拇指與其余四指

，而且都在同一個(gè)平面內(nèi)。 (2)讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向

方向。 (3)

所指方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力方向。圖1BIL0垂直電流拇指8/54答案B小題速練1.關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，以下說(shuō)法正確是(

) 9/542.(·廣西南寧二中、柳州高中、玉林高中聯(lián)考)磁場(chǎng)中某區(qū)域磁感線如圖2所表示，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、b兩處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不等，Ba<Bb D.a、b兩處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不等，Ba>Bb圖210/54解析a處磁感線比b處稀疏，則a點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度比b點(diǎn)小，所以Ba<Bb，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤；將一小段通電導(dǎo)線放入磁場(chǎng)時(shí)，因?yàn)槭艿椒胖媒嵌认拗?，?dāng)通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)時(shí)，受到磁場(chǎng)力最大，平行磁場(chǎng)時(shí)受磁場(chǎng)力為零，即使Ba<Bb，不過(guò)無(wú)法比較導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力大小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。答案

C11/543.[人教版選修3－1·P94·T1改編]下面幾個(gè)圖顯示了磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線作用力，其中正確是(

)答案C12/544.(·河北定州中學(xué)月考)(多項(xiàng)選擇)如圖3所表示，在兩磁極之間放一培養(yǎng)皿，磁感線垂直培養(yǎng)皿，皿內(nèi)側(cè)壁有環(huán)狀電極A，中心有電極K，皿內(nèi)裝有電解液，若不考慮電解液和培養(yǎng)皿之間阻力，當(dāng)通以如圖3所表示電流時(shí)，則(

)A.電解液將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)流動(dòng)B.電解液靜止不動(dòng)C.若將滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)，則電解液旋轉(zhuǎn)流動(dòng)將變慢D.若將磁場(chǎng)方向和電流方向均變?yōu)楹驮瓉?lái)相反，則電解液轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變圖313/54解析當(dāng)電解液中通以題圖所表示電流時(shí)，將電解液看成無(wú)數(shù)個(gè)輻條狀導(dǎo)體，每根導(dǎo)體中電流從環(huán)邊緣流向K，由左手定則判斷可知，電解液所受安培力方向沿順時(shí)針?lè)较?，所以電解液將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；若將滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)，其有效電阻減小，電路中電流增大，由F＝BIL知，電解液所受安培力增大，則電解液旋轉(zhuǎn)流動(dòng)將變快，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若將磁場(chǎng)方向和電流方向均變?yōu)楹驮瓉?lái)相反，由左手定則可知，電解液所受安培力方向不變，則電解液轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變，故選項(xiàng)D正確。答案

AD14/54安培定則應(yīng)用和磁場(chǎng)疊加2.磁場(chǎng)疊加：磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量，合成與分解遵照平行四邊形定則。1.安培定則應(yīng)用：在利用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流及通電螺線管磁場(chǎng)時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”。

原因(電流方向)結(jié)果(磁場(chǎng)方向)直線電流磁場(chǎng)大拇指四指環(huán)形電流及通電螺線管磁場(chǎng)四指大拇指15/541.以下關(guān)于小磁針在磁場(chǎng)中靜止時(shí)指向，正確是(

)16/54解析依據(jù)在磁體外部同名磁極相互排斥可知選項(xiàng)A錯(cuò)誤；應(yīng)用安培定則可知環(huán)形電流中心線上磁場(chǎng)方向由右向左，小磁針N極受到磁場(chǎng)力向左，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；依據(jù)安培定則可知通電螺線管內(nèi)部磁場(chǎng)向右，內(nèi)部小磁針N極受到磁場(chǎng)力向右，選項(xiàng)C正確；依據(jù)安培定則可知通電直導(dǎo)線右邊磁場(chǎng)向里，小磁針N極應(yīng)向里，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案

C17/542.(·陜西省寶雞市高三教學(xué)質(zhì)量檢測(cè))如圖4所表示，垂直紙面放置兩根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線分別通有方向相反電流I1和I2，且I1>I2，紙面內(nèi)一點(diǎn)H到兩根導(dǎo)線距離相等，則該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向可能為圖中(

)A.B4 B.B3 C.B2 D.B1圖418/54解析依據(jù)題述，I1>I2，由安培定則，I1在H點(diǎn)產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于H和I1連線，指向右下方，I2在H點(diǎn)產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于H和I2連線，指向左下方。I1在H點(diǎn)產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度比I2在H點(diǎn)產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度大，H點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為兩磁場(chǎng)疊加，故H點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向可能為圖中B3，選項(xiàng)B正確。答案

B19/543.(·全國(guó)卷Ⅲ，18)如圖5，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩長(zhǎng)直導(dǎo)線P和Q垂直于紙面固定放置，二者之間距離為l。在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里電流I時(shí)，紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為la點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，假如讓P中電流反向、其它條件不變，則a點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為(

)圖520/54答案C21/54安培力及安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況判斷1.安培力方向

依據(jù)左手定則判斷。2.安培力公式F＝BIL應(yīng)用條件 (1)B與L垂直。 L是有效長(zhǎng)度。如彎曲通電導(dǎo)線有效長(zhǎng)度L等于連接兩端點(diǎn)直線長(zhǎng)度，對(duì)應(yīng)電流方向沿兩端點(diǎn)連線由始端流向末端，如圖6所表示。圖622/54【典例】(·全國(guó)卷Ⅰ，19)(多項(xiàng)選擇)如圖7，三根相互平行固定長(zhǎng)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中相同，與L3中相反。以下說(shuō)法正確是()圖723/54答案BC24/541.(·上海單科，11)如圖8，一導(dǎo)體棒ab靜止在U形鐵芯兩臂之間。電鍵閉合后導(dǎo)體棒受到安培力方向(

)A.向上 B.向下 C.向左 D.向右圖825/54解析本題考查電流磁效應(yīng)、安培力及左手定則。依據(jù)圖中電流方向，由安培定則知U形鐵芯下端為N極，上端為S極，ab中電流方向由a―→b，由左手定則可知導(dǎo)體棒受到安培力方向向右，選項(xiàng)D正確。答案

D26/542.一直導(dǎo)線平行于通電螺線管軸線放置在螺線管上方，如圖9所表示，假如直導(dǎo)線能夠自由地運(yùn)動(dòng)且通以由a到b電流，則關(guān)于導(dǎo)線ab受磁場(chǎng)力后運(yùn)動(dòng)情況，以下說(shuō)法正確是(

)A.從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管B.從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管C.從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管D.從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管圖927/54解析方法一(電流元法)

由安培定則可判定通電螺線管產(chǎn)生磁場(chǎng)方向，導(dǎo)線等效為Oa、Ob兩電流元，由左手定則可判定兩電流元所受安培力方向，如圖所表示，所以從上向下看導(dǎo)線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)再用左手定則可判定導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力向下，即導(dǎo)線在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)還要靠近螺線管，選項(xiàng)D正確。28/54方法二(結(jié)論法)結(jié)論1：兩電流相互平行時(shí)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，電流方向相同時(shí)相互吸引，電流方向相反時(shí)相互排斥。結(jié)論2：兩電流不平行時(shí)，將發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，有轉(zhuǎn)到兩電流相互平行且方向相同趨勢(shì)。通電螺線管上部離導(dǎo)線近，所以只考慮這部分電流與導(dǎo)線作用，此時(shí)螺線管相當(dāng)于垂直紙面向里直導(dǎo)線，由上述結(jié)論可知導(dǎo)線ab受磁場(chǎng)力后(從上向下看)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管，選項(xiàng)D正確。答案

D29/543.如圖10所表示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面輕彈簧拉住而平衡，A為水平放置直導(dǎo)線截面，導(dǎo)線中無(wú)電流時(shí)磁鐵對(duì)斜面壓力為FN1；當(dāng)導(dǎo)線中有垂直紙面向外電流時(shí)，磁鐵對(duì)斜面壓力為FN2，則以下關(guān)于磁鐵對(duì)斜面壓力和彈簧伸長(zhǎng)量說(shuō)法正確是(

)A.FN1<FN2，彈簧伸長(zhǎng)量減小B.FN1＝FN2，彈簧伸長(zhǎng)量減小C.FN1>FN2，彈簧伸長(zhǎng)量增大D.FN1>FN2，彈簧伸長(zhǎng)量減小圖1030/54解析在題圖中，因?yàn)闂l形磁鐵磁感線是從N極出發(fā)到S極，所以可畫(huà)出磁鐵在導(dǎo)線A處一條磁感線，其方向是斜向左下方，如圖所表示，導(dǎo)線A中電流垂直紙面向外時(shí)，由左手定則可判斷導(dǎo)線A必受斜向右下方安培力F，由牛頓第三定律可知磁鐵所受作用力F′方向是斜向左上方，所以磁鐵對(duì)斜面壓力減小，即FN1>FN2。同時(shí)，F(xiàn)′有沿斜面向下分力，使得彈簧彈力增大，可知彈簧伸長(zhǎng)量增大，所以選項(xiàng)C正確。答案

C31/544.(·全國(guó)卷Ⅱ，21)(多項(xiàng)選擇)某同學(xué)自制簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)示意圖如圖11所表示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成，漆包線兩端分別從線圈一組對(duì)邊中間位置引出，并作為線圈轉(zhuǎn)軸。將線圈架在兩個(gè)金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內(nèi)，永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，該同學(xué)應(yīng)將(

)圖1132/54A.左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)絕緣漆都刮掉B.左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)絕緣漆都刮掉C.左轉(zhuǎn)軸上側(cè)絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)絕緣漆刮掉D.左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)絕緣漆刮掉33/54解析若將左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)絕緣漆都刮掉，這么當(dāng)線圈在圖示位置時(shí)，線圈上下邊受到水平方向安培力而轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過(guò)一周后再次受到一樣安培力而使其連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確；若將左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)絕緣漆都刮掉，則當(dāng)線圈在圖示位置時(shí)，線圈上下邊受到安培力而轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過(guò)半周后再次受到相反方向安培力而使其停頓轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；左轉(zhuǎn)軸上側(cè)絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)絕緣漆刮掉，電路不能接通，故不能轉(zhuǎn)起來(lái)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若將左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)絕緣漆刮掉，這么當(dāng)線圈在圖示位置時(shí)，線圈上下邊受到安培力而轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過(guò)半周后電路不導(dǎo)通，轉(zhuǎn)過(guò)一周后再次受到一樣安培力而使其連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確。答案AD34/54判定安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況慣用方法電流元法分割為電流元安培力方向→整段導(dǎo)體所受協(xié)力方向→運(yùn)動(dòng)方向特殊位置法在特殊位置→安培力方向→運(yùn)動(dòng)方向等效法環(huán)形電流小磁針條形磁鐵通電螺線管多個(gè)環(huán)形電流35/54結(jié)論法同向電流相互吸引，異向電流相互排斥；兩不平行直線電流相互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同趨勢(shì)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下怎樣運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)問(wèn)題，可先分析電流在磁體磁場(chǎng)中所受安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場(chǎng)作用力，從而確定磁體所受協(xié)力及運(yùn)動(dòng)方向36/541.與安培力相關(guān)力學(xué)問(wèn)題與其它力學(xué)問(wèn)題一樣，受力分析是關(guān)鍵。利用左手定則正確分析安培力方向，用安培力公式正確求解其大小，依據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程求解。2.將三維圖轉(zhuǎn)換為二維平面圖，即經(jīng)過(guò)畫(huà)俯視圖、剖面圖、側(cè)視圖等，將立體圖轉(zhuǎn)換為平面受力圖。與安培力相關(guān)力學(xué)問(wèn)題37/54圖1238/54【典例】如圖13所表示，U形平行金屬導(dǎo)軌與水平面成37°角，金屬桿ab橫跨放在導(dǎo)軌上，其有效長(zhǎng)度為0.5m，質(zhì)量為0.2kg，與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1?？臻g存在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為2T勻強(qiáng)磁場(chǎng)。要使ab桿在導(dǎo)軌上保持靜止，則ab中電流大小應(yīng)在什么范圍？(設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)圖1339/54解析先畫(huà)出金屬桿受力側(cè)面圖，因?yàn)榘才嗔Υ笮∨c電流相關(guān)，所以改變電流大小，能夠改變安培力大小，也能夠使導(dǎo)線所受摩擦力方向發(fā)生改變。由平衡條件可知，當(dāng)電流較小時(shí)，導(dǎo)線所受摩擦力方向沿斜面向上，如圖甲所表示。甲

乙40/54則mgsinθ＝μ(mgcosθ＋Fsinθ)＋Fcosθ，所以1.2A≤I≤1.84A。答案

1.2A≤I≤1.84A當(dāng)電流較大時(shí)，導(dǎo)線所受摩擦力方向沿斜面向下，如圖乙所表示。則mgsinθ＋μ(mgcosθ＋Fsinθ)＝Fcosθ，41/54A.37° B.30° C.45° D.60°圖1442/54答案B43/542.(多項(xiàng)選擇)如圖15所表示為電磁軌道炮工作原理圖。待發(fā)射彈體與軌道保持良好接觸，并可在兩平行軌道之間無(wú)摩擦滑動(dòng)。電流從一條軌道流入，經(jīng)過(guò)彈體后從另一條軌道流回。軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道平面磁場(chǎng)(可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng))，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與電流I成正比。通電彈體在安培力作用下離開(kāi)軌道，則以下說(shuō)法正確是(

)圖1544/54A.彈體向左高速射出B.I為原來(lái)2倍，彈體射出速度也為原來(lái)2倍C.彈體質(zhì)量為原來(lái)2倍，射出速度也為原來(lái)2倍D.軌道長(zhǎng)度L為原來(lái)4倍，彈體射出速度為原來(lái)2倍答案BD45/54磁場(chǎng)中平衡問(wèn)題[題源：人教版選修3－1·P94·T3]

如圖3.4－11所表示為電流天平，能夠用來(lái)測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度。它右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為n，線圈水平邊長(zhǎng)為l，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向與線圈平面垂直。當(dāng)線圈中經(jīng)過(guò)電流I時(shí)，調(diào)整砝碼使兩臂到達(dá)平衡。然后使電流反向，大小不變。這時(shí)需要在左盤(pán)中增加質(zhì)量為m砝碼，才能使兩臂再到達(dá)新平衡。46/54(1)導(dǎo)出用n、m、l、I計(jì)算B表示式；(2)當(dāng)n＝9，l＝10.0cm，I＝0.10A，m＝8.78g時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度是多少？圖3.4－1147/54拓展1如圖16所表示，用天平測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度。以下各選項(xiàng)所表示載流線圈匝數(shù)相同，邊長(zhǎng)MN相等，將它們分別掛在天平右臂下方。線圈中通有大小相同電流，天平處于平衡狀態(tài)。若磁場(chǎng)發(fā)生微小改變，天平最輕易失去平衡是(

)圖1648/54解析天平處于平衡狀態(tài)，說(shuō)明線圈受到重力和安培力協(xié)力等于兩側(cè)砝碼重力差，依據(jù)安培力公式F＝BIL，知選項(xiàng)A中線圈在磁場(chǎng)中有效長(zhǎng)度最大，所受安培力最大，磁場(chǎng)發(fā)生微小改變，安培力改變最大，天平最輕易失去平衡，選項(xiàng)A符合題意。答案A4