[原创]2019年《南方新高考·高考总复习》物理专题八第1讲磁场磁场对电流的作用[配套课件].ppt

专题八磁场考点内容要求热点1.磁场、磁感应强度、磁感线1.纵观近几年高考，涉及磁场知识点的题目年年都有，考查与洛伦兹力有关的带电粒子在匀强磁场或复合场中的运动次数最多，其次是与安培力有关的通电导体在磁场中的加速或平衡问题2.本专题知识常与电场、恒定电流以及电磁感应、交变电流等专题知识联系进行综合考查，是高考的热点3.本专题知识与生产、生活、现代科技等联系密切，如与对质谱仪、回旋加速器、粒子速度选择器、等离子体发电机、电磁流量计等高科技仪器的理解及应用相联系，在复习中应做到有的放矢.2.通电直导线和通电线圈周围磁场的方向3.安培力、安培力的方向4.匀强磁场中的安培力5.洛伦兹力、洛伦兹力的方向6.洛伦兹力公式7.带电粒子在匀强磁场中的运动8.质谱仪和回旋加速器第1讲磁场磁场对电流的作用一、磁场1磁场磁体电流运动电荷(1)定义：存在于_、_和_周围空间的一种特殊形态的物质(2)基本特性：磁场对处于其中的_、_和_有磁力的作用磁体电流运动电荷(3)方向：在磁场中任一点，小磁针_极受力的方向，即小磁针静止时_极所指的方向，就是该点的磁场方向N（北）N（北）二、磁场的描述1磁感应强度切线(1)定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力 F 安跟电流 I 和导线长度 L 的乘积 IL 的比值叫磁感应强度(2)定义式：_.(3)方向：就是磁场的方向，即小磁针静止时北极所指的方向，也是过该点的磁感线的_方向(4)单位：特斯拉(T)2磁感线强弱(1)特点：磁感线的分布可以形象地表示出磁场的强弱和方向，磁感线的疏密表示磁场的_，磁感线上某点的_方向就是该点的磁场方向(2)几种常见磁场、磁感线的分布常见磁体的磁场(如图 811 所示)甲 条形磁铁 乙 蹄形磁铁丙 地磁场图 811切线电流的磁场项目通电直导线通电螺线管环形电流安培定则立体图项目通电直导线通电螺线管环形电流横截面图纵截面图（续表）匀强磁场：磁感应强度大小处处_、方向处处_的磁场称为匀强磁场距离很近的两个异名磁极之间的磁场、通电螺线管内部的磁场(边缘部分除外)以及平行板电容器间的磁场，都可以认为是匀强磁场匀强磁场的磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线相等相同【基础检测】1(多选，2015 年新课标卷)指南针是我国古代四大发明之一，关于指南针，下列说明正确的是()A指南针可以仅具有一个磁极B指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C指南针的指向会受到附近铁块的干扰D在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转答案：BC三、安培力1大小BILsin BIL0(1)当 B 与 I 成角：F_.(2)当 B 和 I 垂直：F_.(3)当 B 和 I 平行：F_.2方向(1)左手定则：伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内让磁感线从掌心进入，并使四指指向_的方向，这时大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受_的方向(2)特点：FB，FI，即 F 垂直于_决定的平面电流安培力B、I【基础检测】2磁场中某区域的磁感线如图 812 所示，则()图 812答案：BAa、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBbBa、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBbC同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小项目磁感线电场线不同点闭合曲线，外部 NS，内部 SN起始于正电荷、终止于负电荷相似点(1)形象描述场而引入的假想线，实际不存在(2)疏密程度表示场的强弱(3)切线方向表示场的方向(4)不能相交(电场线在无电荷的空间不相交)考点 1 对磁感线和磁感应强度的理解及安培定则1磁感线与电场线的比较重点归纳【考题题组】1指南针是我国古代四大发明之一当指南针上方有一条水平放置的通电导线时，其 N 极指向变为如图 813实线小磁针所示则对该导线电流的以下判断 正 确 的 是()图 813A可能东西放置，通有由东向西的电流B可能东西放置，通有由西向东的电流C可能南北放置，通有由北向南的电流D可能南北放置，通有由南向北的电流答案：C考点 2 安培力作用下的平衡与加速问题重点归纳1分析导体在磁场中平衡和加速问题的思路(1)确定要研究的导体(2)按照已知力重力安培力弹力摩擦力的顺序，对导体受力分析(3)分析导体的运动情况(4)根据平衡条件或牛顿第二定律列式求解2受力分析的注意事项(1)安培力的方向特点：FB，FI，即 F 垂直于 B 和I 决定的平面(2)安培力的大小：应用公式 FBILsin 计算弯曲导线在匀强磁场中所受安培力的大小时，有效长度 L 等于曲线两端点的直线长度(3)视图转换：对于安培力作用下的力学问题，导体棒的受力往往分布在三维空间的不同方向上，这时应利用俯视图、剖面图或侧视图等，变立体图为二维平面图考向 1 安培力作用下静态平衡问题【考题题组】2(多选，2016 年广东广州三模)如图 814 所示，质量为 m、长度为 L 的长直导线用两绝缘细线悬挂于 O、O两点，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿 x 正方向的电流 I，且导线保持静止时悬线与竖直方向夹角为.则磁感应强度的方向和大小可能为()图 814甲乙丙丁 答案：BC图 D46考向 2 安培力作用下动态平衡问题此类题目是平衡问题，只是由于磁场大小或方向、电流大小或方向的变化造成安培力变化，与力学中某个力的变化类似的情景直，整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为 B 的匀强)磁场中，弹簧伸长量为 x 时，棒处于静止状态则(A导体棒中的电流方向从 b 流向 aB导体棒中的电流大小为C若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度，x 变大D若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度，x 变大图 815【考题题组】3(2017 年陕西西安模拟)如图 815 所示，长为 L 的通电长直导体棒放在光滑水平的绝缘轨道上，劲度系数为 k的水平轻弹簧一端固定，另一端拴在棒的中点，且与棒垂4如图816所示，PQ和MN为水平平行放置的金属导轨，相距1 m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m0.2 kg，棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体的质量M0.3 kg，棒与导轨的动摩擦因数为0.5，匀强磁场的磁感应强度B2 T，方向竖直向下，为了使物体以加速度a3 m/s2加速上升，应在棒中通入多大的电流？方向如何？(取g10 m/s2)考向 3安培力作用下加速问题【考题题组】图 816解：导体棒所受的最大静摩擦力大小为fm0.5mg1 NM 的重力为GMg3 N要使物体加速上升，则安培力方向必须水平向左，则根据左手定则判断得知棒中电流的方向为由a到 b.根据受力分析，由牛顿第二定律有F安Gfm(mM)aF安BIL联立以上各式解得I2.75 A.方法安培力作用下导体运动的分析方法重点归纳1判定导体运动情况的基本思路2研究通电导线运动的常用方法电流元法分割为电流元安培力方向整段导体合力方向运动方向特殊位置法在特殊位置安培力方向运动方向等效法环形电流小磁针通电螺线管或多个环形电流条形磁铁结论法同向电流互相吸引，异向电流互相排斥转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向典例剖析例1：一个可以自由运动的线圈 L1 和一个固定的线圈L2 互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图 817所示当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈 L1 将()A不动B顺时针转动图 817C逆时针转动D在纸面内平动解析：方法一(电流元法)：把线圈 L1 沿水平转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数段直线电流元，电流元处在 L2 产生的磁场中，根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上，由左手定则可得，上半部分电流元所受安培力均指向纸外，下半部分电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈 L1 将顺时针转动方法二(等效法)：把线圈 L1 等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流 I2 的中心，小磁针的 N 极应指向该点环形电流 I2 的磁场方向，由安培定则知 I2 产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而 L1 等效成小磁针后，转动前，N 极指向纸内，因此小磁针的 N 极应由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈 L1 将顺时针转动方法三(结论法)：环形电流 I1、I2 之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止据此可得，从左向右看，线圈 L1 将顺时针转动答案：B【触类旁通】如图 818 所示，蹄形磁铁用柔软的细绳悬吊在天花板上，在磁铁两极的正下方固定着一根水平长直导线，当长直导线中通以向右的电流时()图 818A磁铁的 N 极向纸外、S 极向纸内转动，绳子对磁铁的拉力减小B磁铁的 S 极向纸外、N 极向纸内转动，绳子对磁铁的拉力减小C磁铁的 N 极向纸外、S 极向纸内转动，绳子对磁铁的拉力增大D磁铁的 S 极向纸外、N 极向纸内转动，绳子对磁铁的拉力增大答案：C