（人教通用版）2020高考物理 第9章 第1讲 磁场及其对电流的作用课件

1、磁场 第 九 章 考考 试试 说说 明明 考点内容考点内容要求要求说明说明要点解读要点解读 磁场、磁感应强磁场、磁感应强 度、磁感线度、磁感线 全国课标卷未直接考查，而是借助安培全国课标卷未直接考查，而是借助安培 力、带电粒子在磁场中的运动、电磁感应力、带电粒子在磁场中的运动、电磁感应 等问题间接考查。等问题间接考查。 通电直导线和通通电直导线和通 电线圈周围磁场电线圈周围磁场 的方向的方向 1.多以选择题考查，会用安培定则判断通多以选择题考查，会用安培定则判断通 电直导线和通电线圈周围磁场的方向。电直导线和通电线圈周围磁场的方向。2. 要求会分析多条通电直导线磁场的叠加。要求会分析多条通电直

2、导线磁场的叠加。 考点内容考点内容要求要求说明说明要点解读要点解读 安培力、安安培力、安 培力的方向培力的方向 1.安培力的安培力的 计 算 只 限计 算 只 限 于 电 流 与于 电 流 与 磁 感 应 强磁 感 应 强 度 方 向 垂度 方 向 垂 直的情况直的情况 往往结合平衡问题、牛顿运动定律和电磁往往结合平衡问题、牛顿运动定律和电磁 感应问题进行考查。感应问题进行考查。 匀强磁场中匀强磁场中 的安培力的安培力 1.安培力和安培力作用下的平衡或者运动问安培力和安培力作用下的平衡或者运动问 题，近两年均有考查，以选择题或计算题题，近两年均有考查，以选择题或计算题 形式出现。形式出现。2.

3、要求能够利用要求能够利用FBIL计算安计算安 培力大小，能够处理有关安培力的平衡问培力大小，能够处理有关安培力的平衡问 题，会利用牛顿运动定律求解有关安培力题，会利用牛顿运动定律求解有关安培力 作用下的运动问题。作用下的运动问题。3.常与电磁感应问题综常与电磁感应问题综 合考查。合考查。 考点内容考点内容要求要求说明说明要点解读要点解读 洛伦兹力、洛洛伦兹力、洛 伦兹力的方向伦兹力的方向 2.洛伦兹力洛伦兹力 的 计 算 只的 计 算 只 限 于 速 度限 于 速 度 与 磁 场 方与 磁 场 方 向 垂 直 的向 垂 直 的 情况情况 一般在带电粒子在磁场或者复合场中综合一般在带电粒子在磁场

4、或者复合场中综合 考查。考查。1.知道安培力是洛伦兹力的宏观表知道安培力是洛伦兹力的宏观表 现。现。2.会用左手定则判断洛伦兹力的方会用左手定则判断洛伦兹力的方 向。向。 洛伦兹力公式洛伦兹力公式 一般结合带电粒子在磁场中的运动综合考一般结合带电粒子在磁场中的运动综合考 查。理解并能熟练运用洛伦兹力公式。查。理解并能熟练运用洛伦兹力公式。 考点内容考点内容要求要求说明说明要点解读要点解读 带 电 粒 子带 电 粒 子 在 匀 强 磁在 匀 强 磁 场 中 的 运场 中 的 运 动动 2.洛伦兹洛伦兹 力的计算力的计算 只限于速只限于速 度与磁场度与磁场 方向垂直方向垂直 的情况的情况 1.带电

5、粒子在匀强磁场中的运动是高考考查的带电粒子在匀强磁场中的运动是高考考查的 热点，也是难点。全国课标卷每年均有命题，热点，也是难点。全国课标卷每年均有命题， 考查形式有选择题，也有计算题，计算题往往考查形式有选择题，也有计算题，计算题往往 是压轴题。是压轴题。2.考查形式涉及单边界磁场、双边考查形式涉及单边界磁场、双边 界磁场、圆形区域磁场等，还会考查电磁复合界磁场、圆形区域磁场等，还会考查电磁复合 场中的动力学分析问题；对综合分析能力、空场中的动力学分析问题；对综合分析能力、空 间想象能力、建模能力、利用数学知识处理物间想象能力、建模能力、利用数学知识处理物 理问题的能力要求非常高。理问题的能

6、力要求非常高。3.复习中要注意以复习中要注意以 最新科技成果为背景考查磁场的知识。最新科技成果为背景考查磁场的知识。 质 谱 仪 和质 谱 仪 和 回 旋 加 速回 旋 加 速 器器 备考中注意对类似仪器的考查，例如速度选择备考中注意对类似仪器的考查，例如速度选择 器、电磁流量计、磁流体发电机、霍尔元件器、电磁流量计、磁流体发电机、霍尔元件 等。要熟练掌握这些仪器的工作原理。等。要熟练掌握这些仪器的工作原理。 第1讲磁场及其对电流的作用 1知 识 梳 理 自 测 2核 心 考 点 突 破 3阶段培优微专题 42 年 高 考 模 拟 知识梳理自测 1磁场 (1)定义：磁场是_、_周围存在的一种特

7、殊物质。 (2)基本性质：磁场对处于其中的_、_和 _有磁场力的作用。 (3)方向：小磁针的_所受磁场力的方向。 2磁感应强度 (1)定义式：_(通电导线垂直于磁场)。 (2)方向：小磁针静止时_的指向。 知识点知识点1 磁场、磁感应强度磁场、磁感应强度 磁体电流 磁体 电流 运动电荷 N极 N极 1磁感线：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的_ 方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。 2安培定则： (1)通电直导线：右手握住导线，让_所指的方向与 电流方向一致，_所指的方向就是磁感线环绕的方向。 (2)环绕电流：让右手_与环形电流的方向一致， _所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向。 知

8、识点知识点2 磁感线与安培定则磁感线与安培定则 切线 伸直的拇指 弯曲的四指 弯曲的四指 伸直的拇指电流 如图，分别表示通电直导线、环形电流、通电线圈周围的磁场， 表示_的方向，表示_的方向。 磁场 垂直 1安培力的方向：左手定则 (1)伸出左手，让拇指与其余四指_，并且都在同一个平面 内。 (2)让磁感线从掌心进入，并使_指向电流方向。 (3)_所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。 知识点知识点3 安培力的大小与方向安培力的大小与方向 垂直 如图，表示如图，表示_的方向，表示的方向，表示_的方向，的方向， 表示表示_的方向。的方向。 四指 拇指 电流磁场 安培力 2安培力的大小：

9、F_(为磁场方向与电流方向 的夹角) (1)当磁场与电流垂直时，F_。 (2)当磁场与电流平行时，F_。 BILsin BIL 0 思考：(1)磁场中的一小段通电导体在该处受力为零，此处B一定为 零吗？ (2)利用左手定则判断两平行的通电(同向、异向)直导线间的安培 力是引力还是斥力？ 答案(1)不一定(2)同向相吸、异向相斥 思维诊断： (1)同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，与此类似，同向电流 相互排斥，异向电流相互吸引。() (2)安培力F、磁感应强度B、电流I三者方向总是相互垂直。( ) (3)安培力计算公式FBIl的成立条件是磁感应强度B垂直于电流I， 即BI。() (4)磁铁的磁

10、场和电流的磁场本质上是不同的。() (5)磁感应强度是一个矢量，表示通电导线所受安培力的方向。( ) (6)地磁的N极在地球南极附近，赤道表面附近的地磁场可近似认为 平行地面向北。() (7)安培力只能对导体做正功。() A 2(2018安徽六安舒城一中模拟)中国宋代 科学家沈括在梦溪笔谈中最早记载了地 磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常 微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地 球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示。 结合上述材料，下列说法不正确的是() A地理南、北极与地磁场的南、北极不重合地理南、北极与地磁场的南、北极不重合 B地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近地球内部也存在磁

11、场，地磁南极在地理北极附近 C地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 D形成地磁场的原因可能是带负电的地球自转引起的形成地磁场的原因可能是带负电的地球自转引起的 C 解析由于存在地磁偏角，所以地理南、北极与地磁南、北极不 重合，A正确；地球可看成磁体，地磁的南极在地理北极附近，B正 确；磁场是闭合的曲线，地球磁场从南极附近出发，从北极附近进 入地球，组成闭合曲线，不是地球表面任意位置的地磁场方向都与 地面平行，C错误；地球自转方向自西向东，地球的南极是地磁场 的北极，由安培定则可知，地球带负电，D正确。 3(2018江苏东台检测)磁场中某区域的磁感线如

12、图所示，则 ( ) A同一通电导线放在a处受到的磁场力一定比放在b处受的磁场力 大 B同一通电导线放在a处受到的磁场力一定比放在b处受到的磁场 力小 Ca、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBb C 解析a处的磁感线比b处稀疏，则a点的磁感应强度比b点的小， 所以BaBb，故C正确，D错误；当将同一通电导线放入磁场中，由于 受到放置角度的限制，当通电导线垂直磁场时，受到的磁场力最大， 平行磁场时受到的磁场力为零，故虽然BaBb，但是无法比较通电导 线受到的磁场力的大小，故A、B错误。 4(2018上海青浦区一模)通电导体棒水平放置在光滑绝缘斜面上， 整个装置处在匀强磁场中，在以下四种情况中导体

13、棒可能保持静止 状态的是 () D 解析题图A中导体棒受重力、竖直向下的安培力、垂直于斜面 斜向上的支持力，合力不可能为零，导体棒不可能静止，A错误； 除重力、支持力外，题图B中导体棒受水平向左的安培力，合力不 可能为零，导体棒不可能静止，B错误；除重力、支持力外，题图C 中导体棒受沿斜面向下的安培力，合力不可能为零，导体棒不可能 静止，C错误；除重力、支持力外，题图D中导体棒受沿斜面向上的 安培力，合力可能为零，导体棒可能静止，D正确。 核心考点突破 1电流的磁场 考点一考点一安培定则的应用和磁场的叠加安培定则的应用和磁场的叠加 (2018湖南衡阳质检)三根长直导线垂直于纸 面放置，通以大小

14、相同、方向如图所示的电流，且ab adac。导线c在a点的磁感应强度大小为B，则a点处的 合磁感应强度大小为 () 例例 1 D 规律总结： 高考常考的三类磁场 (1)电流表内部永磁体及铁心产生的磁场。 (2)通电环形螺线管中部磁场分布。 其中甲图中绝大部分磁场被束缚在铁心中，环形螺线管左、右半 部相当于两个螺线管，且根据安培定则，相当于两个螺线管N、S极 首尾相连；乙图环形螺线管左、右半部也相当于两个螺线管，且根 据安培定则，相当于两个螺线管N极对N极，S极对S极的并联，磁场 被迫在螺线管中部形成了闭合曲线，中部可近似看成匀强磁场。 (3)地磁场。 地球的磁场与条形磁铁的磁场相似： 地磁场的

15、S极在地理北极附近，地磁场的N极在地理的南极附近； 将地磁场B沿地球表面，及垂直于地球表面两方向分解，得到磁 场的两个分量B，B，无论在北半球还是南半球B总是从地理上 的南极指向地理上的北级，在北半球B垂直于地表指向下，在南半 球B垂直于地表向上。 (2018河南周口期末)(多选)如图甲所示，一长直导线沿南北方向 水平放置，在导线下方有一静止的灵敏小磁针。现在导线中通以图 甲所示的恒定电流，测得小磁针偏离南北方向的角度的正切值 tan与小磁针离开导线的距离之间的关系如图乙所示。若该处地 磁场的水平分量为B0，则下列判断中正确的是( ) 类题演练 1 AC 1判断方向 (1)磁场和电流方向不垂直

16、时，将磁感应强度沿电流和垂直电流方 向分解，再用左手定则判定垂直分量作用的安培力。 (2)不论磁场和电流方向是否垂直，安培力总是垂直于磁场和电流 方向所决定的平面。 (3)两平行的直线电流作用时，同向电流吸引，异向电流排斥。 考点二考点二安培力的判断与计算安培力的判断与计算 2计算大小 (1)有效长度法：公式FBIL中的L是有效长度，弯曲导线的有效长 度等于连接两端点线段的长度。相应的电流沿L由始端流向末端， 如图所示。 (2)电流元法：将导线分割成无限个小电流元，每一小段看成直导 线，再按直线电流判断和计算。 (2018陕西省西安地区八校联考)半径为R的环形金属圆线 圈位于水平面上，共有n匝

17、，处于某一匀强磁场中，如图所示，图 中虚线与圆线圈的中轴线重合，虚线左侧区域充满磁场(圆线圈的 一半在磁场内)，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于水平面向 下。当线圈中通以大小为I的电流时，线圈受到的安培力的大小为 () AnBIR BnBIR C2nBIR D2nBIR 解析磁场与线圈垂直，每匝线圈在磁场中的有效长度为2R，所 受安培力为2BIR，故n匝线圈所受安培力为2nBIR，D项正确。 例例 2 D (2018浙江嘉兴模拟)如图所示，电源、开关、软导线和导体棒ab 构成一闭合电路，导体棒ab静止在U形铁芯的两板之间，棒在开关 闭合后仍在原位置保持静止状态。则按图示视角() A铁芯上板

18、为N极 B导体棒对下板的压力变大 C导体棒受到垂直于棒向左的安培力 D导体棒对下板有垂直于棒向右的静摩擦力 类题演练 2 D 解析根据线圈的绕向和安培定则可以判断，铁芯下板是N极， 上板是S极，故导体棒ab所在位置的磁场方向向上，A错误；导体棒 ab的电流方向为ab，根据左手定则可以判断，导体棒受到的安培 力方向向右，所以导体棒对下板的压力不变，由于导体棒静止，因 此导体棒受到下板向左的静摩擦力，根据牛顿第三定律可知，导体 棒对下板有垂直于棒向右的静摩擦力，B、C错误，D正确。 1通电导体棒在磁场中的平衡问题是一种常见的力学综合模型， 该模型一般由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成。这类题目的

19、 难点是题图具有立体性，各力的方向不易确定。因此解题时一定要 先把立体图转化成平面图，通过受力分析建立各力的平衡关系，如 图所示。 考点三考点三安培力作用下导体的平衡与加速安培力作用下导体的平衡与加速 2安培力作用下的加速问题与动力学问题一样，关键是做好受力 分析，然后根据牛顿第二定律求出加速度，最后利用运动学公式求 解或结合动能定理、能量守恒和转化来求解。 (2018河北承德联校联考)如图所示，在竖直向上的匀强 磁场中，金属棒ab两端由等长轻质软导线水平悬挂，平衡时两导线 与水平面的夹角均为(N2，弹簧长度将变长 BN1N2，弹簧长度将变短 CN1N2，弹簧长度将变长 DN1N2，弹簧长度将变短 类题演练 5 B 解析磁铁外部的磁感线方向是从N极到S极，因为通电导线在磁 铁上方中心偏左位置，所以此处的磁感线斜向右上方，电流方向垂 直于纸面向里，由左手定则可知，通电导线受到的磁铁的安培力方 向斜向右下方，通电导线是固定不动的，根据物体间力的作用是相 互的，通电导线对磁铁的反作用力方向斜向左上方，将此力在水平 方向和竖直方向上进行分解，因此光滑平板对磁铁