高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題八 第1講 磁場 磁場對電流的作用課件 新人教版

專題八磁場 考 點 內(nèi) 容 要 求 熱 點1.磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線1.縱觀近幾年高考，涉及磁場知識點的題目年年都有，考查與洛倫茲力有關(guān)的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場或復(fù)合場中的運(yùn)動次數(shù)最多，其次是與安培力有關(guān)的通電導(dǎo)體在磁場中的加速或平衡問題.2.本章知識常與電場、恒定電流以及電磁感應(yīng)、交變電流等章節(jié)知識聯(lián)系進(jìn)行綜合考查，是高考的熱點.3.本章知識與生產(chǎn)、生活、現(xiàn)代科技等聯(lián)系密切，如與對質(zhì)譜儀、回旋加速器、粒子速度選擇器、等離子體發(fā)電機(jī)、電磁流量計等高科技儀器的理解及應(yīng)用相聯(lián)系，在復(fù)習(xí)中應(yīng)做到有的放矢.2.通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向3.安培力、安培力的方向4.勻強(qiáng)磁場中的安培力5.洛倫茲力、洛倫茲力的方向6.洛倫茲力公式7.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動8.質(zhì)譜儀和回旋加速器 第 1講 磁 場 磁 場 對 電 流 的 作 用 一 、 磁 場1.磁場磁體電流運(yùn)動電荷(1)定義：存在于_、_和_周圍空間的一種特殊形態(tài)的物質(zhì).磁體電流運(yùn)動電荷(2)基本特性：磁場對處于其中的_、_和_有磁力的作用. N(北)N(北)(3)方向：在磁場中任一點，小磁針_極受力的方向，即小磁針靜止時_極所指的方向，就是該點的磁場方向. 二 、 磁 場 的 描 述1.磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，所受的安培力 F安跟電流 I 和導(dǎo)線長度 L 的乘積 IL 的比值叫磁感應(yīng)強(qiáng)度.(2)定義式：_.(3)方向：就是磁場的方向，即小磁針靜止時北極所指的方切線向，也是過該點的磁感線的_方向.(4)單位：特斯拉(T). 2.磁感線強(qiáng)弱切線(1)特點：磁感線的分布可以形象地表示出磁場的強(qiáng)弱和方向 ， 磁感線的疏密表示磁場的 _ ， 磁感線上某點的_方向就是該點的磁場方向.(2)幾種常見磁場、磁感線的分布常見磁體的磁場(如圖 8-1-1 所示)圖 8-1-1 項目通電直導(dǎo)線通電螺線管環(huán)形電流安培定則立體圖電流的磁場 項目通電直導(dǎo)線通電螺線管環(huán)形電流橫截面圖縱截面圖（ 續(xù) 表 ） 勻強(qiáng)磁場：磁感應(yīng)強(qiáng)度大小處處_、方向處處_的磁場稱為勻強(qiáng)磁場.距離很近的兩個異名磁極之間的磁場、通電螺線管內(nèi)部的磁場(邊緣部分除外)以及平行板電容器間的磁場，都可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場.勻強(qiáng)磁場的磁感線是疏密程度相同、方向相同的平行直線.相等相同 【 基 礎(chǔ) 檢 測 】1.(多 選 ， 2015 年 新 課 標(biāo) 卷)指南針是我國古代四大發(fā)明之一，關(guān)于指南針，下列說明正確的是( )A.指南針可以僅具有一個磁極B.指南針能夠指向南北，說明地球具有磁場C.指南針的指向會受到附近鐵塊的干擾D.在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導(dǎo)線，導(dǎo)線通電時指南針不偏轉(zhuǎn)答 案 ： BC 三 、 安 培 力1.大小BILsin BIL0(1)當(dāng) B 與 I 成角：F_.(2)當(dāng) B 和 I 垂直：F_.(3)當(dāng) B 和 I 平行：F_. 2.方向電流安培力B、I(1)左手定則：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個平面內(nèi).讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向_的方向，這時大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受_的方向.(2)特點：F B，F(xiàn) I，即 F 垂直于_決定的平面. 【 基 礎(chǔ) 檢 測 】2.在下列各圖所示的四幅圖中，正確標(biāo)明通電導(dǎo)線所受安培力 F 方向的是( )A B C D答 案 ： B 磁感線電場線不同點閉合曲線，外部 NS，內(nèi)部 SN起始于正電荷、終止于負(fù)電荷相似點形象描述場而引入的假想線，實際不存在疏密程度表示場的強(qiáng)弱切線方向表示場的方向不能相交(電場線在無電荷的空間不相交) 考 點 1 對 磁 感 線 和 磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 的 理 解 重 點 歸 納1.磁感線與電場線的比較 2.對磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場本身決定，就像電場強(qiáng)度由電場本身決定一樣，跟該位置放不放通電導(dǎo)線無關(guān). 物理量磁感應(yīng)強(qiáng)度 B電場強(qiáng)度 E物理意義描述磁場的力的性質(zhì)的物理量描述電場的力的性質(zhì)的物理量定義式大小決定由磁場決定，與檢驗電流無關(guān)由電場決定，與檢驗電荷無關(guān)3.磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 與電場強(qiáng)度 E 的比較 物理量磁感應(yīng)強(qiáng)度 B電場強(qiáng)度 E方向矢量，磁感線切線方向，小磁針 N 極受力方向矢量，電場線切線方向，放入該點的正電荷受力的方向場的疊加合磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和合場強(qiáng)等于各個電場的場強(qiáng)的矢量和單位1 T1 N/(Am) 1 V/m1 N/C(續(xù) 表 ) 典 例 剖 析A.a 處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比 c 處的大B.b、c 兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等C.a、c 兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同D.b 處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零圖 8-1-2 思 維 點 撥 ：首先用安培定則判斷每根直線電流的磁場方向，然后再根據(jù)磁場的疊加進(jìn)行判斷.解 析 ： 由 右 手 定 則 可 以 判 斷 ， a、 c 兩 處 的 磁 場 是 兩 電 流 在a、 c 處 產(chǎn) 生 的 磁 場 相 加 ， 但 a 距 離 兩 導(dǎo) 線 比 c 近 ， 故 a 處 的 磁感 應(yīng) 強(qiáng) 度 大 小 比 c 處 的 大 ， A 正 確 ； b、 c 與 右 側(cè) 電 流 距 離 相 同 ，故 右 側(cè) 電 流 在 此 兩 處 產(chǎn) 生 的 磁 場 等 大 反 向 ， 但 因 為 左 側(cè) 電 流 在此 兩 處 產(chǎn) 生 了 大 小 不 同 、 方 向 相 同 的 磁 場 ， 故 b、 c 兩 處 的 磁 感應(yīng) 強(qiáng) 度 大 小 不 相 等 ， B 錯 誤 ； 由 右 手 定 則 可 知 ， a 處 磁 場 垂 直紙 面 向 里 ， c 處 磁 場 垂 直 紙 面 向 外 ， C 錯 誤 ； b 與 兩 導(dǎo) 線 距 離 相等 ， 故 兩 磁 場 疊 加 為 零 ， D 正 確 .答 案 ： AD 【 考 點 練 透 】1.(2015 年 北 京 朝 陽 區(qū) 期 末 )如圖 8-1-3 中 a、 b、 c 所示為三根與紙面垂直的長直導(dǎo)線，其橫截面位于等邊三角形的 3 個頂點上，導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如圖所示.則在三角形)中心 O 點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度(A.方向向左B.方向向右C.方向向下D.大小為零圖 8-1-3 解 析 ： 根 據(jù) 右 手 螺 旋 定 則 ， 電 流 a 在 O 點 產(chǎn) 生 的 磁 場 平 行于 bc 向 右 ， 電 流 b 在 O 點 產(chǎn) 生 的 磁 場 平 行 于 ac 指 向 右 下 方 ，電 流 c 在 O 點 產(chǎn) 生 的 磁 場 平 行 于 ab 指 向 右 上 方 ； 由 于 三 根 導(dǎo)線 中 電 流 大 小 相 同 ， 到 O 點 的 距 離 相 同 ， 根 據(jù) 平 行 四 邊 形 定 則 ，合 場 強(qiáng) 的 方 向 向 右 ， 故 A、 C、 D 錯 誤 ， B 正 確 .答 案 ： B 考 點 2 安 培 力 的 分 析 與 計 算 重 點 歸 納1.對公式 FBIL 的運(yùn)用(1)B 與 L 垂直.(2)式中 L 是有效長度.彎曲導(dǎo)線的有效長度 L 等于在垂直磁場平面內(nèi)的投影中兩端點所連直線的長度(如圖 8-1-4 所示)，相應(yīng)的電流方向沿 L 由始端流向末端.任意形狀的閉合線圈，其有效長度 L0，故通電后在勻強(qiáng)磁場中受到的安培力的矢量和一定為零. 圖 8-1-4(3)B 并非一定是勻強(qiáng)磁場，但一定是導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度.2.安培力做功的實質(zhì)能量的轉(zhuǎn)化(1)安培力做正功：將電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的動能及其他形式的能. (2)安培力做負(fù)功：將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能. 典 例 剖 析例 2： (2014 年 江 西 南 昌 調(diào) 研 )水平面上有 U 形導(dǎo)軌 NM、PQ，它們之間的寬度為 L，M 和 P 之間接入電源，現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌擱一根質(zhì)量為 m 的金屬棒 ab，棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為(滑動摩擦力略小于最大靜摩擦力)，通過棒的電流強(qiáng)度為 I，并加一個范圍較大的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B，方向垂直于金屬棒 ab，與垂直導(dǎo)軌平面的方向夾角為，如圖 8-1-5 所示，金屬棒處于靜止?fàn)顟B(tài)，重力加速度為 g，則金)屬棒所受的摩擦力大小為(A.BILsin C.(mgBILsin )圖 8-1-5B.BILcos D.(mgBILcos ) 解 析 ： 金 屬 棒 處 于 靜 止 狀 態(tài) ， 其 合 力 為 零 ， 對 其 進(jìn) 行 受 力分 析 ， 如 圖 8-1-6所 示 ， 在 水 平 方 向 有 BILcos Ff 0， FfBILcos ， 選 項 B 正 確 ， 選 項 A、 C、 D 錯 誤 .圖 8-1-6答 案 ： B備 考 策 略 ：解答有關(guān)安培力的問題時，正確分析物體的受力情況仍是解題的關(guān)鍵. 【 考 點 練 透 】2.如圖 8-1-7 所示，AC 是一個用長為 L 的導(dǎo)線彎成的以 O為圓心的四分之一圓弧，將其放置在與平面 AOC 垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場中.當(dāng)在該導(dǎo)線中通以由 C 到 A，大小為 I)的恒定電流時，該導(dǎo)線受到的安培力的大小和方向是(A.BIL，平行于 OC 向左圖 8-1-7 方 向 由 左 手 定 則 判 斷 ， 應(yīng) 為 垂 直 AC 的 連 線 指 向 左 下 方 ， 因 此選 項 C 正 確 .答 案 ： C 3.(2015 年 江 蘇 卷 )如圖 8-1-8 所示，用天平測量勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列各選項所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長 NM 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( )圖 8-1-8A B C D答 案 ： A 電流元法分割為電流元安培力方向整段導(dǎo)體合力方向運(yùn)動方向特殊位置法在特殊位置安培力方向運(yùn)動方向等效法環(huán)形電流小磁針通電螺線管或多個環(huán)形電流條形磁鐵結(jié)論法同向電流互相吸引，異向電流互相排斥轉(zhuǎn)換研究對象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運(yùn)動或運(yùn)動趨勢的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，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(yùn)動方向 考 點 3 安 培 力 作 用 下 導(dǎo) 體 的 運(yùn) 動 重 點 歸 納研究通電導(dǎo)線運(yùn)動的常用方法 典 例 剖 析例 3：如圖 8-1-9 所示，一通電直導(dǎo)線位于蹄形磁鐵的磁極)的正上方，當(dāng)通以電流 I 時，試判斷導(dǎo)線的運(yùn)動情況(A.由上往下看導(dǎo)線，逆時針轉(zhuǎn)動的同時向下運(yùn)動B.由上往下看導(dǎo)線，順時針轉(zhuǎn)動的同時向上運(yùn)動圖 8-1-9C.由上往下看導(dǎo)線，逆時針轉(zhuǎn)動的同時向上運(yùn)動D.由上往下看導(dǎo)線，順時針轉(zhuǎn)動的同時向下運(yùn)動 思 維 點 撥 ：采用電流元受力分析法，在導(dǎo)體中取三段電流元，用左手定則判斷它們所受安培力方向，從而確定導(dǎo)線的運(yùn)動情況.解 析 ： 由 蹄 形 磁 鐵 磁 場 的 立 體 分 布 ， 知 道 磁 感 線 從 A 端 向上 穿 過 ， 再 從 B 端 向 下 穿 過 .由 左 手 定 則 可 知 ， A 端 受 向 外 的 安培 力 ， B 端 受 向 內(nèi) 的 安 培 力 .導(dǎo) 線 開 始 轉(zhuǎn) 動 后 ， 電 流 有 向 里 的 分量 ， 在 向 右 的 磁 場 中 ， 受 到 向 下 的 安 培 力 .故 由 上 往 下 看 導(dǎo) 線 ，逆 時 針 轉(zhuǎn) 動 的 同 時 向 下 運(yùn) 動 .故 選 A.答 案 ： A 【 考 點 練 透 】4.(多 選 ， 2016 年 黑 龍 江 牡 丹 江 期 中 )如圖 8-1-10 所示，在勻強(qiáng)磁場 B 的區(qū)域中有一光滑斜面體，在斜面體上放了一根長為 L，質(zhì)量為 m 的導(dǎo)線，當(dāng)通以如圖方向的電流 I 后，導(dǎo)線恰)能保持靜止，則磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 必須滿足(圖 8-1-10 答 案 ： CD 5. 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，如圖 8-1-11 所示，如果直導(dǎo)線可以自由地運(yùn)動且通以由 a到 b 的電流，則關(guān)于導(dǎo)線 ab 受磁場力后的運(yùn)動情況，下列說法正確的是( )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)離螺線管圖 8-1-11C.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