高考物理总复习第十章磁场及其对电流的作用课件教案

第1讲

磁场及其对电流的作用任务一·基础自测任务二·各点突破任务一·基础自测任务二·各点突破任务一·基础自测运动电荷运动通电导体

右

有效左（1）磁感线越密，磁感应强度越大。

(

)

√（2）磁场中某点磁感应强度的大小跟放在该点的试探电流元的情况无关。

(

)

√（3）两根平行的金属线载有沿同一方向的电流，这两根导线将相互排斥。

(

)

×（4）通电导线在磁感应强度越大的地方所受安培力不一定越大。

(

)

。√安培定则的应用

AA.②③⑤

B.①④⑥

C.②④⑥

D.①③⑤安培力方向的判断

ABDA.

B.

C.

D.

安培力公式的掌握

任务二·各点突破基础点1

磁感应强度的理解和叠加

（1）条形磁体和蹄形磁体的磁场（如图所示）

（2）电流的磁场及安培定则类别直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场安培定则立体图类别直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场横截

面图特点无磁极，非匀强，距导线越远处磁场越弱续表考向1

对磁感应强度的理解

C

考向2

磁场的矢量合成

（1）确定磁场场源，如通电导线。

C

1.根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向。

2.磁场中每一点的磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向。

3.磁感应强度是矢量,多个通电导体产生的磁场叠加时,合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和。考向3

地磁场

B

基础点2

安培力的分析与计算

（2）对于任意形状的闭合线圈,其有效长度均为零,所以通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零。

考向1

安培力的方向例4

（2023年辽宁大连一模）如图所示，某同学在玻璃皿中心放了一个接电源负极的圆柱形电极，沿玻璃皿边缘放了一个接电源正极的圆环形电极，来做“旋转的液体”实验，若蹄形磁体两极间正对部分的磁场D

考向2

安培力的大小

B

考向3

通电导线的有效长度问题

C

考向4

安培力作用下导体的运动情况1.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动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况，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。2.判定安培力作用下导体运动情况的常用方法电流元法特殊位置法等效法结论法同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势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电流元法

BA.不动B.顺时针转动C.逆时针转动D.在纸面内平动

转换研究对象法

CA.摩擦力始终为零，弹力大于磁体所受的重力B.摩擦力始终不为零，弹力大于磁体所受的重力C.摩擦力方向由向左变为向右，弹力大于磁体所受的重力D.摩擦力方向由向右变为向左，弹力小于磁体所受的重力图所示，则在这个过程中，关于磁体受到的摩擦力的方向和桌面对磁体的弹力，下列说法正确的是(

)

。

重难点

安培力作用下导体的平衡和加速问题考向1

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模型中，常见的由倾斜导轨、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。

答案

见解析

考向2

安培力作用下导体的加速问题

1.安培力作用下导体的平衡问题与力学中的平衡问题分析方法相同,只不过多了安培力,解题的关键是画出受力分析示意图。

2.安培力作用下导体的加速问题与动力学问题分析方法相同,关键是进行正确的受力分析,然后根据牛顿第二定律求出加速度。考向3

安培力作用下导体的动量与能量问题

（2）如果飞机在导轨末端刚好达到起飞条件，求飞机在导轨上运动的时间。

（1）安培力做功与路径有关，这一点与电场力不同。

（2）安培力做功的实质是能量转化。

①安培力做正功时，将电源的能量转化为导体的机械能或其他形式的能。

②安培力做负功时，将机械能转化为电能或其他形式的能。

ABCA.一直向右移动B.速度随时间周期性变化C.受到的安培力在一个周期内的冲量为零D.受到的安培力在一个周期内做正功

第2讲

磁场对运动电荷的作用任务一·基础自测任务二·各点突破任务一·基础自测任务二·各点突破任务一·基础自测

左不做功匀速圆周

（1）运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力。(

)

√（2）显像管内偏转线圈中的电流恒定不变时，电子打在荧光屏上的光点是不动的。(

)

√（3）洛伦兹力的方向、粒子的运动方向和磁场方向一定两两相互垂直。(

)

×洛伦兹力方向的判断1.（人教版课后习题改编）下列各图中，运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是(

)

。BA.

B.

C.

D.

半径公式的应用2.（鲁科版课后习题改编）（多选）两个粒子，所带电荷量相等，在同一匀强磁场中受洛伦兹力而做匀速圆周运动，下列说法正确的是(

)

。CDA.若两粒子速率相等，则其做圆周运动的半径必相等B.若两粒子动能相等，则其做圆周运动的周期必相等C.若两粒子质量相等，则其做圆周运动的周期必相等D.若两粒子动量大小相等，则其做圆周运动的半径必相等任务二·各点突破基础点

洛伦兹力的理解和应用1.洛伦兹力的特点（1）利用左手定则判断洛伦兹力的方向，注意区分正、负电荷。（2）运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用。（3）洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，洛伦兹力一定不做功。2.与安培力的联系及区别（1）安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者是相同性质的力，都是磁场作用。（2）安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功。3.洛伦兹力与电场力比较项目洛伦兹力电场力产生条件电荷处在电场中大小力方向与场方向的关系正电荷受力方向与电场方向相同，负电荷受力方向与电场方向相反做功情况任何情况下都不做功可能做正功、负功，也可能不做功作用效果只改变电荷的速度方向，不改变速度大小既可以改变电荷的速度大小，也可以改变速度的方向例1

两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子（不计重力），从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的(

)

。DA.轨道半径减小，角速度增大

B.轨道半径减小，角速度减小C.轨道半径增大，角速度增大

D.轨道半径增大，角速度减小

ADA.洛伦兹力对小球一直不做功B.小球受到的洛伦兹力不断增大C.小球受到玻璃环的弹力不断增大D.小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动比例增加的变化磁场，设运动过程中小球的电荷量不变，那么(

)

。解析

洛伦兹力始终与小球运动方向垂直，因此洛伦兹力对小球一直不做功，A项正确；玻璃圆环处在均匀变化的磁场中，在周围产生稳定的涡旋电场，对带正电的小球做功，由楞次定律可知，电场方向为顺时针，因此小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动，所以洛伦兹力先减小后增大，B项错误，D项正确；因为小球在水平方向的洛伦兹力不是始终在增大，且小球的速度也在变化，所以小球受到玻璃环的弹力不一定不断增大，C项错误。重难点

洛伦兹力作用下带电体的运动

带电体做变速直线运动时，随着速度大小的变化，洛伦兹力的大小也会发生变化，与接触面间的弹力随之变化（若接触面粗糙，摩擦力也跟着变化，从而加速度发生变化），最后若弹力减小到0，带电体离开接触面。

ACDA.

B.

C.

D.

（1）小滑块所带电荷的电性。答案

带负电荷

（2）小滑块离开斜面时的瞬时速度的大小。

（3）该斜面长度的最小值。

第3讲

洛伦兹力与现代科技题型一

质谱仪题型二

回旋加速器题型三

电场与磁场叠加的应用实例分析题型一

质谱仪题型二

回旋加速器题型三

电场与磁场叠加的应用实例分析题型一

质谱仪1.作用测量带电粒子质量和分离同位素。2.原理

√

题型二

回旋加速器

A

题型三

电场与磁场叠加的应用实例分析

考向1

速度选择器

（3）速度选择器只能选择粒子的速度，不能选择粒子的电性、电荷量、质量。

（4）速度选择器具有单向性。

C

择器后，恰能沿图中虚线通过。不计粒子重力，下列说法可能正确的是(

)

。

考向2

磁流体发电机

C

考向3

电磁流量计

AC

考向4

霍尔效应的原理和分析

C

磨尖课4

带电粒子在电磁场中的复杂运动题型一

带电粒子在有界匀强磁场中运动的多解问题题型二

带电粒子动态问题的“四类模型”题型三

带电粒子在交变电磁场中的运动题型四

带电粒子在空间电磁组合场中的运动题型一

带电粒子在有界匀强磁场中运动的多解问题题型二

带电粒子动态问题的“四类模型”题型三

带电粒子在交变电磁场中的运动题型四

带电粒子在空间电磁组合场中的运动题型一

带电粒子在有界匀强磁场中运动的多解问题

带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，带电粒子电性不确定、磁场方向不确定、临界状态不确定、运动的往复性造成带电粒子在有界匀强磁场中运动存在多解问题。

（1）找出多解的原因。

（2）画出粒子的可能轨迹，找出圆心、半径的可能情况。多解原因示意图带电粒子电性不确定带电粒子可能带正电，也可能带负电，粒子在磁场中的运动轨迹不同磁场方向不确定题目只告诉了磁感应强度的大小，未具体指出磁感应强度的方向，必须考虑磁感应强度方向有两种情况多解原因示意图临界状态不唯一带电粒子在飞越有界磁场时，可能直接穿过去了，也可能从入射界面反向飞出速度大小不确定带电粒子的速度方向确定，但大小不确定，则半径大小不确定，带电粒子的运动轨迹不同续表多解原因示意图运动的往复性带电粒子在空间运动时，往往具有往复性续表考向1

带电粒子电性不确定形成多解

考向2

磁场方向不确定形成多解

BD

有些题目只告诉了磁感应强度的大小，而未具体指出磁感应强度的方向，此时必须考虑磁感应强度的方向不确定而形成的多解。考向3

临界状态不确定形成多解

BC

考向4

带电粒子速度不确定形成多解

有些题目只告诉了带电粒子的电性，但未具体指出速度的大小或方向，此时必须考虑速度的不确定而形成的多解。

BC

考向5

运动具有周期性形成多解

巧解带电粒子在磁场中运动的多解问题

（1）分析题目特点，确定形成题目多解的原因。

（2）作出粒子的运动轨迹示意图（全面考虑多种可能性）。

（3）若为周期性重复的多解问题，寻找通项式；若是出现几种解，注意每种解出现的条件。题型二

带电粒子动态问题的“四类模型”模型一

“平移圆”模型适用条件轨迹圆圆心共线带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心在同一直线上，该直线与入射点的连线平行界定方法

C

模型二

“旋转圆”模型适用条件轨迹圆圆心共圆界定方法续表

（1）推导带电粒子在磁场空间做圆周运动的轨迹半径。

（2）求带电粒子通过磁场空间的最大偏转角。

解析

粒子的速率均相同，因此粒子轨迹圆的半径均相同，但粒子射入磁场的速度方向不确定，故可以保持圆的大小不变，只改变圆的位置，画出“动态圆”如图甲所示，通过“动态圆”可以观察到粒子运动轨迹均为劣弧，对于劣弧而言，弧越长，弧所对应的圆心角越大，偏转角越大，则运动时间越长，

粒子源发射的粒子，速度大小一定，方向不同，那么带电粒子运动的圆心将在以入射点为圆心、圆周运动的半径为半径的圆周上，即轨迹圆圆心共圆，以入射点为定点，对这个等圆进行旋转，从而找到临界条件。模型三

“放缩圆”模型适用条件粒子源发射速度方向一定，大小不同的同种带电粒子进入匀强磁场时，这些带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径随速度的变化而变化轨迹圆圆心共线界定方法续表

AD

粒子源发射出的粒子速度方向一定，大小不同，由于圆周运动速度越大，轨迹半径越大，从入射点放大或者缩小圆的半径，画出轨迹，寻找临界条件来解决问题。模型四

磁聚焦与磁发散模型磁发散磁聚焦带电粒子从圆形有界匀强磁场边界上同一点射入,如果轨迹半径与磁场半径相等,则粒子出射方向与入射点的切线方向平行带电粒子平行射入圆形有界匀强磁场,如果轨迹半径与磁场半径相等,则粒子从磁场边界上同一点射出,该点切线与入射方向平行

B

题型三

带电粒子在交变电磁场中的运动

解决带电粒子在交变电磁场中的运动问题的基本思路

题型四

带电粒子在空间电磁组合场中的运动

分析带电粒子在立体空间中的运动时，要发挥空间想象力，确定粒子在空间的位置关系。带电粒子依次通过不同的空间，运动过程分为不同的阶段，只要分析出每个阶段上的运动规律，再利用两个空间交界处粒子的运动状态和关联条件即可解决问题。有时需要将粒子的运动分解为两个互相垂直的平面内的运动（比如螺旋线运动和旋进运动）来求解。

根据几何关系可知离子甲、乙运动轨迹第一个交点如图丁所示

对带电粒子在空间电磁组合场中的运动分析时要发挥空间想象力，确定粒子在空间的位置关系，利用“降维思想”解决带电粒子在立体空间的运动问题。

培优课12

带电粒子在有界匀强磁场中的运动题型一

带电粒子在有界匀强磁场中的运动题型二

带电粒子在有界匀强磁场中的临界与极值问题题型三

带电粒子在组合场中的运动题型四

带电粒子在叠加场中的运动题型一

带电粒子在有界匀强磁场中的运动题型二

带电粒子在有界匀强磁场中的临界与极值问题题型三

带电粒子在组合场中的运动题型四

带电粒子在叠加场中的运动

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

题型一

带电粒子在有界匀强磁场中的运动考向1

带电粒子在直线边界磁场中运动

直线边界（进出磁场具有对称性，如图所示）

B

考向2

带电粒子在圆形边界磁场中运动

B

带电粒子在圆形边界磁场中做匀速圆周运动时，从数学的角度来看，实质上是轨迹圆与边界圆相交，把两圆的圆心连接起来是寻找几何关系时的重要辅助线。考向3

带电粒子在多边形边界磁场中运动

A

√√

解答带电粒子在有界匀强磁场中运动问题的基本步骤题型二

带电粒子在有界匀强磁场中的临界与极值问题

AB

解析

当粒子的入射点和出射点的连线是磁场圆的直径时，粒子速度偏转的角度最大，如图所示

解决带电粒子圆周运动临界问题的方法技巧

（1）数学方法和物理方法的结合：如利用“矢量图”“边界条件”等求临界值，利用“三角函数”“不等式的性质”“一元二次方程的判别式”等求极值。

（2）临界问题的一般解题流程题型三

带电粒子在组合场中的运动1.组合场电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或在同一区域，电场、磁场交替出现。2.分析思路（1）划分过程：将粒子运动的过程划分为几个不同的阶段，对不同的阶段选取不同的规律处理。（2）找关键点：确定带电粒子在场区边界的速度（包括大小和方向）是解决该类问题的关键。（3）画运动轨迹：根据受力分析和运动分析，大致画出粒子的运动轨迹图，有利于形象、直观地解决问题。3.常见粒子的运动及解题方法考向1

磁场与磁场的组合

磁场与磁场的组合问题实质就是带电粒子在两个有界磁场中的圆周运动问题，带电粒子在两个磁场中的速度大小相同，但轨迹半径和运动周期往往不同。解题时要充分利用两段圆弧轨迹的衔接点与两圆心共线的特点，进一步寻找边角关系。

考向2

电场与磁场的组合情况1

带电粒子由电场进入磁场1.粒子先在电场中做加速直线运动，然后进入磁场做圆周运动。（如图1、2所示）在电场中利用动能定理或运动学公式求粒子刚进入磁场时的速度。2.粒子先在电场中做类