2022版高考物理一轮复习第九章磁场第1讲磁场及其对电流的作用课件新人教版

1、第九章磁磁场场课程标准课程标准1了解我国古代对磁现象的认识和应用及其对人类文明的影响。了解我国古代对磁现象的认识和应用及其对人类文明的影响。2通过实验了解磁场。知道磁场是一种物质，体会场的统一性与多样通过实验了解磁场。知道磁场是一种物质，体会场的统一性与多样性。知道磁感应强度和磁通量。能用磁感线描述磁场。体会物理模型在性。知道磁感应强度和磁通量。能用磁感线描述磁场。体会物理模型在探索自然规律中的作用。探索自然规律中的作用。3知道电流的磁场。会判断通电直导线和通电线圈周围的磁场方向。知道电流的磁场。会判断通电直导线和通电线圈周围的磁场方向。4通过实验，认识安培力。能判断安培力的方向，会计算安培力

2、的大通过实验，认识安培力。能判断安培力的方向，会计算安培力的大小。了解安培力在生产生活中的应用。小。了解安培力在生产生活中的应用。5通过实验，认识洛伦兹力。能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹通过实验，认识洛伦兹力。能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。了解力的大小。能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。了解带电粒子的磁偏转原理及其应用。带电粒子的磁偏转原理及其应用。命题热点命题热点(1)安培定则的应用、磁场的叠加。安培定则的应用、磁场的叠加。(2)安培力、洛伦兹力的理解及应用。安培力、洛伦兹力的理解及应用。(3)带电粒子在匀强磁场

3、中的圆周运动问题。带电粒子在匀强磁场中的圆周运动问题。(4)带电粒子在组合场、叠加场中的运动问题。带电粒子在组合场、叠加场中的运动问题。(5)洛伦兹力在现代科技中的应用。洛伦兹力在现代科技中的应用。第1讲磁场及其对电流的作用1 知识梳理双基自测1磁场(1)定义：磁场是_、_周围存在的一种特殊物质。(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。知识点知识点1 磁场、磁感应强度磁场、磁感应强度磁体磁体电流电流磁体磁体电流电流运动电荷运动电荷n极极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。n极极1磁感线：

4、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。知识点知识点2 磁感线与安培定则磁感线与安培定则切线切线伸直的拇指伸直的拇指弯曲的四指弯曲的四指(2)环形电流：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。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。弯曲的四指弯曲的四指伸直的拇指伸直的拇指电流电流磁场磁场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

5、磁感线从掌心进入，并使_指向电流方向。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垂直四指四指(3)_所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。如图，表示_的方向，表示_的方向，表示_的方向。拇指拇指电流电流磁场磁场安培力安培力2安培力的大小：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_。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bilsin bil0一、堵点疏通1同名磁极相互排斥

6、，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。()二、对点激活1关于磁场中某一点磁感应强度的方向，下列说法正确的是()a与一小段通电直导线所受磁场力的方向一致b与运动电荷所受磁场力的方向一致c与在该点的小磁针n极所受磁场力的方向一致d与在

7、该点的小磁针s极所受磁场力的方向一致解析本题考查对磁感应强度的理解。磁场中某一点磁感应强度的方向，与在该点的小磁针n极所受磁场力的方向一致，选项c正确。c2(多选)下列各图中，已标出电流i、磁感应强度b的方向，其中符合安培定则的是()解析本题考查安培定则的应用。题图a为环形电流的磁场，符合安培定则；题图b是直线电流的磁场，符合安培定则；题图c是直线电流的磁场，方向标反，不符合安培定则；题图d是通电螺线管的磁场，方向标反，不符合安培定则。ab3如图甲所示为“海影号”电磁推进试验舰艇，舰艇下部的大洞使海水前后贯通。舰艇沿海平面截面图如图乙所示(俯视)，其与海水接触的两侧壁m和n分别连接舰艇内电源的

8、正极和负极，舰艇内超导体在m、n间产生强磁场，使m、n间海水受到磁场力作用被推出，舰艇因此前进。要使图乙中的舰艇向右前进，则在乙图中所加磁场的方向应为()a水平向左b水平向右c垂直纸面向上d垂直纸面向下c解析本题考查流体所受安培力的作用与牛顿第三定律。根据题意，m、n分别接电源正、负极，所以有从m到n的电流，要使舰艇向右运动，即受向右的作用力，根据牛顿第三定律可知，海水受向左的安培力，根据左手定则可以判断出磁场方向垂直纸面向上，所以选项c正确。2 核心考点重点突破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 直线电流的磁场直线电流的磁场通电螺线管的磁场通电螺线管

9、的磁场环形电流的磁场环形电流的磁场特点特点无磁极，非匀强，无磁极，非匀强，距导线越远处磁场距导线越远处磁场越弱越弱两侧是两侧是n极和极和s极，极，与条形磁体的磁场与条形磁体的磁场类似，管内可看作类似，管内可看作匀强磁场，管外是匀强磁场，管外是非匀强磁场非匀强磁场两侧是两侧是n极和极和s极，极，圆环内侧，离导线圆环内侧，离导线越近，磁场越强；越近，磁场越强；圆环外侧离圆环越圆环外侧离圆环越远，磁场越弱远，磁场越弱例例1ac(1)电流表内部永磁体及铁心产生的磁场。高考常考的三类磁场高考常考的三类磁场名师点拨名师点拨(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

10、、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极，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。a1判定导体运动情况的基本思路判定通电导体在安培力作用下的运

11、动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁感线分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向。考点二考点二安培力作用下导体运动情况的判断安培力作用下导体运动情况的判断2安培力作用下导体运动情况判断的常用方法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，当两线圈通以如图所示的电流时，从左向右看，线圈l1将()a不动b顺时针转动c逆时针转动d向纸面内平动例例2 b解析方法一：等效分析法。把线圈l1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流l2的中心，通电后，小磁针的 n极应指向该环形电流l2的磁场方向，由安培定则知l2

12、产生的磁场方向在其中心竖直向上，而l1等效成小磁针，其 n极应由纸里转为向上，所以从左向右看顺时针转动。方法二：利用结论法(凡转动，必靠近)。环形电流l1、l2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l1的转动方向应是：从左向右看顺时针转动。方法三：直线电流元法。把线圈l1沿转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数直线电流元，电流元处在l2产生的磁场中，据安培定则可知各电流元所在磁场方向向上，据左手定则可得，上部电流元所受安培力均指向纸外，下部电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈l1顺时针转动。变式训练2一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如

13、图所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由a到b的电流，则导线ab受磁场力后的运动情况为()a从上向下看顺时针转动并靠近螺线管b从上向下看顺时针转动并远离螺线管c从上向下看逆时针转动并远离螺线管d从上向下看逆时针转动并靠近螺线管d解析先由安培定则判断出通电螺线管的n、s极，找出导线左、右两端磁感应强度的方向，并用左手定则判断这两端受到的安培力的方向，如图甲所示。可以判断导线受磁场力后从上向下看逆时针方向转动。再分析此时导线位置的磁场方向，再次用左手定则判断导线受磁场力的方向，如图乙所示，导线还要靠近螺线管，所以d正确，a、b、c错误。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

14、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问题安培力作用下导体的平衡问题题型(一)通电金属杆的平衡问题如图所示，u形平行金属导轨与水平面成37角，金属杆ab横跨放在导轨上，其有效长度为0.5 m，质量为0.2 kg，与导轨间的动摩擦因数为0.1，空间存在竖直向上的磁感应强度为2 t的匀强磁场。要使ab杆在导轨上保持静止，则ab中的电流大小应在什么范围？(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，取g10 m/s2，sin 370.6，

15、cos 370.8)例例3 解析先画出金属杆受力的侧面图，由于安培力的大小与电流有关，因此改变电流的大小，可以改变安培力的大小，也可以使导线所受的摩擦力方向发生变化。由平衡条件可知，当电流较小时，导线所受的摩擦力方向沿斜面向上，如图甲所示。答案1.21 ai1.84 a题型(二)通电线框的平衡问题(2019全国卷，17)如图，等边三角形线框lmn由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点m、n与直流电源两端相接。已知导体棒mn受到的安培力大小为f，则线框lmn受到的安培力的大小为()a2fb1.5fc0.5fd0例例4 b安培力大小计算常用公式fbil

16、，要求两两垂直，应用时要满足：(1)b与l垂直；(2)l是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度。如弯曲导线的有效长度l等于两端点所连直线的长度(如图所示)，相应的电流方向沿l由始端流向末端。因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，所以闭合线圈通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和为零。安培力的大小安培力的大小名师点拨名师点拨3 名师讲坛素养提升安培力作用下的力电综合问题安培力和重力、弹力、摩擦力一样，会使通电导体在磁场中平衡、转动、加速，也会涉及做功问题。解答时一般要用到动能定理、能量守恒定律等。(2021广东梅州市调研)(多选)如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨，左端通过开关s与内阻不计

17、、电动势为e的电源相连，右端与半径为l20 cm的光滑圆弧导轨相接。导轨宽度为20 cm，电阻不计。导轨所在空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度b0.5 t。一根导体棒ab垂直导轨放置，质量m60 g、电阻r1 ，用两根长也为20 cm的绝缘细线悬挂，导体棒恰好与导轨接触。当闭合开关s后，导体棒沿圆弧摆动，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态。导体棒ab速度最大时，细线与竖直方向的夹角53(sin 530.8，cos 530.6，g10 m/s2)，则 ()a磁场方向一定竖直向上b电源的电动势e8 vc导体棒在摆动过程中所受安培力f8 nd导体棒摆动过程中的最大动能为0.08

18、j例例5 bd变式训练3(多选)如图所示为电磁轨道炮的工作原理图。待发射弹体与轨道保持良好接触，并可在两平行轨道之间无摩擦滑动。电流从一条轨道流入，通过弹体后从另一条轨道流回，轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道平面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与电流i成正比。通电的弹体在安培力的作用下离开轨道，则下列说法正确的是()a弹体向左高速射出bi为原来的2倍，弹体射出的速度也为原来的2倍c弹体的质量为原来的2倍，射出的速度也为原来的2倍d轨道长度l为原来的4倍，弹体射出的速度为原来的2倍bd4 2年高考1年模拟1(2020浙江7月选考，9)特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示，两根等高

19、、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流i1和i2，i1i2。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方。不考虑地磁场的影响，则()ab点处的磁感应强度大小为0bd点处的磁感应强度大小为0ca点处的磁感应强度方向竖直向下dc点处的磁感应强度方向竖直向下c解析把实际情境转化为如图所示的结构示意图。根据安培定则可知两通电导线在b点产生的磁场方向，根据电流在周围产生磁场的特点，可知b1b2，a错误；根据安培定则及电流在周围产生磁场的特点，可画出d点处的磁感应强度为b1和b2，如图所示，由平行四边形定则可知合磁感应强度不为0，b错误；同理，两通电导线在a点产生磁场的磁感应强度