高考物理一轮复习（人教版）课件8-1

高三总复习人教版・物理

第八章

磁场

知识要点导学导航考纲指导策略

/考纲展示

内容要求

磁场、磁感应强度、磁感线I

通电直导线和通电线圈周围磁场的方向I

安培力、安培力的方向I

匀强磁场中的安培力II

洛伦兹力、洛伦兹力的方向I

洛伦兹力的公式II

带电粒子在匀强磁场中的运动II

质谱仪和回旋加速器I

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y命题导向

由上表对近几年高考试题分析不难看出，带电粒子在磁场运动以

及复合场问题综合性较强，覆盖考点较多，在现今的理综试题中是一

个热点，因此在今后的高考无论是物理单科还是综合考试，与洛伦兹

力、电场力、重力有关的力电综合题型为考试内容的出题的几率都会

很高，且以大型综合题为主.

高考命题中，采用本章的基础知识与科学技术成果相结合，物理

模型与生产生活实际相结合，是近年来命题的新思路.

高三总复习人教版•物理

了复习策略

磁场这一章在电磁学乃至整个高中物理阶段都占据着相当重要的

地位，它是学好下一章电磁感应的基础，在复习本章时要注意以下问

题.

1.重视并加强对基本概念、基本规律的学习，在学习中要注意

与电场进行类比学习、类比记忆.同时更应该注意它们之间的区别.

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2.注意总结、归纳

a.全章学完之后，要在头脑中建立起来基本知识框架，形成网

络，最好自己先独立完成全章的基础知识归纳.

b.归纳题型、总结解题方法.本章的题目很多，但如果透过现象

看本质，好多题实质是一样的，属于一类题，如果我们总结出解决这

类题的解题方法，再适当地加以强化训练，一定会取得较好的效果，

但开始一定要按总结出的方法一步一步地进行，熟练之后才可灵活应

用，切不可操之过急，我们把这个过程叫作“先死而后活”，全章学

完之后头脑里装的不是一个一个的题而是若干个题型的解题方法.

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课前自主学习梳理知识突破难点

知识点一磁场

一知识回顾一

1.磁场的基本特点

磁场对放入其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用.

2.磁场的方向

在磁场中的任一点，小磁针的X极受力的方向，亦即小磁针静止

时N极所指的方向，就是那一点的磁场方向.

高三总复习人教版*物理

3.磁感线的特点

磁感线是为形象地描述磁场的强弱和方向而引入的一系列假想的

曲线，是一种理想化的模型.它有以下特点：

⑴磁感线某点切线方向表示该点的磁场方向，磁感线的疏密，表

示磁场的强弱.

(2)磁感线是闭合的，外部NTS,内部STN.

⑶任意两条磁感线不相交.

4.几种典型磁场

⑴条形磁体和蹄形磁体的磁场位口图1）：

⑵直线电流的磁场：无磁极，非匀强，距导线越远处磁场越弱,

画法如图2所示.

c

•X

g）」:

•X

立体图横截面图纵截面图

图2

(3)环形电流的磁场：两侧是N极和S极，离圆环中心越远，磁

场越弱，画法如图3所示.

立体图横截面图纵截面图

图3

⑷通电螺线管的磁场：两端分别是N极和S极,管内是越弱磁场,

磁感线方向由S极指向N极，管外为:非磁崛，磁感线由N极指向S极,

画法如图4所示.

立体图横截面图纵截面图

图4

高三总复习人教版•物理

5.安培定则

⑴直线电流和环形电流及通电螺线管的磁场磁感线的方向可以用

安培定则确定.

⑵对于通电直导线，可用右手握住导线.大拇指指向里防向,

弯曲的四指指向磁感线的伤向.

⑶对于环形电流和通电螺线管，则用弯曲的四指指向电流环绕

的方向，右手大拇指指向螺线管轴线上的磁感线的方向.

一要点深化一

磁感线和电场线比较

磁感线电场线

引入目

都是为了形象描述场而引入的假想线，实际不存在

的

相

似疏密都能定性描述场的强弱

点

切线方

都是表示该点场的方向

向

相交不能相交（电场中无电荷空间不相交）

不同点闭合曲线，外部N-S,内起始于正电荷，终止

部SfN于负电荷

特别提醒

没有画出磁感线或电场线的地方并不表示那里没有磁场或电场存

在.

量）二总复习人教版•物理

-基础自测一

如图5所示，放在通电螺线管内部中间处的小磁针，静止时N极

指向右，试判断电源的正负极.

ah

图5

解析：小磁针N极的指向即为该处的磁场方向，所以螺线管内部

磁感线由a-b.根据安培定则可判断出电流由电源的c端流出，d端流入,

故c端为正极，d端为负极.

答案：c端为正极，d端为负极

高三总复习人教版、物理JgR

知识点二磁感应强度"

一知识回顾一

1.磁感应强度

(1)定义：在磁场中垂直磁场方向的通电导线，受到的安培力跟电

流和导线长度的乘积的比值.

F

⑵表达式：B=7E.

(3)矢量性：方向为该点的磁场方向，即通过该点的磁感线的切线

方向.

⑷单位：懒f拉(T).

高三总复习人教版•物理・第

2.匀强磁场

(1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称

为匀强磁场.

⑵特点

①匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同的、方向相同的平行直

线.

②距离很近的两个异名磁极之间的磁场和通电螺线管内部的磁场

(边缘部分除外),都可以认为是匀强磁场.

高三总复习人教题•物理

一要点深化一

磁感应强度的理解

1.磁感应强度是由比值法定义的，磁场中某位置的磁感应强度

的大小及方向是客观存在的，由磁场本身的性质决定，与放入的直导

线的电流I的大小、导线的长短即L的大小无关，与通电导线受到的力

也无关，即便不放入载流导体，它的磁感应强度也照样存在.因此不

能说B与F成正比，或B与IL成反比.

2.磁感应强度B是矢量，遵守矢量分解、合成的平行四边形定

则.注意磁感应强度的方向就是该处的磁场方向，并不是该处通电导

线的受力方向.

高三总麓习人毅题•物（

一基础自测一

关于磁感应强度B,下列说法中正确的是（）

A.磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关

B.磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力方

向一致

C.在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大

小为零

D.在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大

解析：磁感应强度是磁场本身属性，在磁场中某处为一恒量，

其大小可由计算，但与试探电流元的F、I、L的情况无关；

B的方向规定为小磁针N极受磁场力的方向，与放在该处电流元

受力方向并不一致；当试探电流元的方向与磁场方向平行时，虽

磁感应强度不为零，但电流元所受磁场力却为零；据磁感应强度

大小即磁通密度可知，在磁场中磁感线越密集的地方，磁

感应强度越大.故选D.

答案:D

高三总宴习人教版•物理

■

知识点三磁场对电流的作用力一安培力

一知识回顾一

1.安培力的方向

(1)安培力：通电导线在磁场中受的力.实验表明安培力的方向

与磁场方向电流方向都有关系.

(2)左手定则：伸开左手，让拇指与其余四指M,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

这盹流的方网指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。

2.安培力的大小

⑴当磁场与电流垂直时,安培力最大为Fm八=8〃.

(2)当磁场与电流平行时，即磁场方向与电流方向相同或相反时,

安培力为零.

特别提醒

牢记安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直又跟电流方向垂直.

思考：闭合通电线圈在匀强磁场中所受安培力为多少?

任意形状的闭合线圈在匀强磁场中所受安培力的矢量和为零，但

不一定会处于静止状态.

一要点深化一

1.应用公式F二BIL时应注意哪些问题？

⑴B与L垂直；

(2)式中L是有效长度.

①弯曲导线的有效长度L等于在垂直磁场平面内的投影长度两端

点所连直线的长度(如图6所示)，相应的电流方向沿L由始端流向末

XXXXXXXX

端.X

x_x

XxX

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.

(3)B并非一定是匀强磁场，但一定是导线所在处的磁感应强度.

2.安培力做功的实质一能量的传递

⑴安培力做正功：是将电源的能量传递给通电导线或转化为导线

的动能或其他形式的能.

(2)安培力做负功：是将其他形式的能转化为电能，或储存或再转

化为其他形式的能.

高三总11习人教版•物（

一基础自测一

（2010•上海高考）如图，长为21的直导线折成边长相等，夹角为

60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度

为B.当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的

安培力大小为（）XXXX

八人人八

\B/

A.0B.0.5BI1X\XX/X

\60%1

C.BI1D.2BI1XXyX

XXXX

图7

解析：V形导线两部分的受力情况如图8所示.其中F=BI1,V形

导线受到的安培力应为这两个力的合力，大小为F合二

2Fcos60°=BI1,故C项正确.

图8

知识点四磁电式电流表

—知识回顾一

1.基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之间的线圈

2.工作原理：

如图9所示，磁场的方向总沿着径向均匀辐射地分布，在距轴线

等距离处的磁感应强度的大小总是植工的，保证B的大小不发生变化,

且安培力的方向与线圈垂直.

图9

当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，线圈转动，螺旋弹

簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就越大,螺旋弹簧的形

变也就越大与指针偏角0成正比,表盘刻度—（土匀习不均匀）.所

以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小.

A优、缺点：优点是灵敏度高，能测出很弱的电流；缺点是线

圈的导线很细，允许通过的电流艮弱

一基础自测一

关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯间的矩形线圈与磁场的关系,

下列说法中正确的有（）

A.通电线圈旋转的角度不同，它所在位置的磁感应强度大小也

不同

B.不管通电线圈转到什么位置，它所在位置的磁感应强度大小

都相等

C.通电线圈旋转的角度不同，它的平面与磁感线的夹角也不同

D.不管通电线圈转到什么位置，它的平面都与磁感线相平行

答案：BD

课堂讲练互动感梧真题检验技能

题型一安培定则的应用及磁感应强度的叠加

［例1］若三根平行长直导线中通有大小相等、方向相同的电流,

且分别垂直地通过一等边三角形ABC的三个顶点（如图10所示），每根

通电直导线在三角形的中心0处的磁感应强度大小为

6：…°…',松

BC

图10

［解析］直流电流的磁场是以直线电流为中心的一组同心圆，故

中心0点处三个直线电流的磁场方向如图11所示，由于对称性，它们

互成120。角，由于它们的大小相等，根据矢量合成特点可知它们的合

矢量为零.

［答案］零

C

BB

图n

题后反思

空间中磁场叠加，在某一点的磁场方向即该点的磁感应强度的方

向只有一个，即合磁场方向，应用平行四边形定则来求.

一

变式17两根通电的长直导线平行放置，电流分别为11和I2,电

流的方向如图12所示，在与导线垂直的平面上有a、b、c、d四点，其

中a、b在导线横截面连接的延长线上，c、d在导线横截面连线的垂直

平分线上.则导体中的电流在这四点产生的磁场的磁感应强度可能为

零的是（）

/iI.

A.a点B.b点

.........

ab

C.c点D.d点

3d

图12

解析：h和12的磁场方向分别为逆时针和顺时针方向，那么C、d

两点的磁场方向不可能相反，由C、d两点的磁感应强度不可能为零，

故C、D错误.当I,大于12时，b点的磁感应强度可能为零；L小于12时,

a点的磁感应强度可能为零，选项A、B正确.

答案：AB

题型二安培力作用下导体的运动问题

［例2］如图13甲所示，导线ab固定，导线cd与ab垂直且与ab相隔

一段距离，cd可以自由移动，试分析cd的运动情况.

乙

图13

高三总五习人教版•物理

［分析］cd如何运动取决于ab导体产生的磁场对cd的安培力方向,

所以弄清ab形成的磁场的分布情况是解题的关键.

［解析］首先分析固定导线ab的磁感线的分布情况，如图13乙所

示（用安培定则），然后再用左手定则分析cd导线在磁场中的受力方向，

可以发现cd导线将顺时针方向转动.仔细留意一下就会发现，当cd一

转动，两者的电流就有同向的成分，而同向电流相互吸引，可见cd导

线在转动的同时还要向ab导线平移.

［答案］cd导线顺时针转动的同时向ab导线平移.

题后反思

判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动方向问题，可根据问

题的需要灵活选用直线电流元分析法、特殊位置分析法等方法.

变式27

如图14所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极

的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的

运动情况是（从上往下看）（）

A.顺时针方向转动，同时下降

B.顺时针方向转动，同时上升

C.逆时针方向转动，同时下降

D.逆时针方向转动，同时上升

解析：首先用电流元法：把直线电流等效为AO，、0*0>OB三段

（O'0段极短）电流元，由于0'0段电流方向与该处磁场方向相反，所以

不受安培力作用；A0'段电流元所在处的磁场方向倾斜向上，根据左

手定则可知其所受安培力方向垂直于纸面向外；0B段电流元所在处的

磁场方向倾斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直纸面向里.综上

可知导线将顺时针转动（俯视）.

然后应用特殊位置法：把导线转过90。的特殊位置来分析，根据

左手定则判得安培力方向向下，故导线在顺时针转动的同时向下运

动.

答案:A

题型三安培力作用下的平衡问题

［例3］如图15所示，在磁感应强度B=1.0T,方向竖直向下的匀

强磁场中，有一个与水平面成0=37°角的导电滑轨，滑轨上放置一个

可自由移动的金属杆ab.