《 备考指南 物理 》课件-第9章 第1讲

磁场第九章核心素养新课程标准命题分析物理观念(1)理解磁场、磁感线、磁感应强度；(2)掌握安培力和洛伦兹力的特点1．考查方式：考查形式主要体现在计算题上，尤其是压轴题，大多涉及带电粒子在复合场中的运动．由于知识综合性强，难度大，区分度大，仍将是高考中的重难点和热点，复习时应加强训练．2．广东命题趋势：运用与电场类比的方法理解磁感应强度、磁感线；比值法定义磁感应强度；将立体图转化为侧视图、剖面图等平面图进行思考；应用力的观点、能的观点分析安培力、洛伦兹力；安培力在电动机、电磁炮中的应用；安培力在磁电式电流表中的应用；带电粒子在磁场中运动的实际应用科学思维(1)科学推理：推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式，分析带电粒子在磁场中的运动；(2)模型构建：磁感线、匀强磁场、带电粒子做匀速圆周运动科学探究探究磁感应强度大小和安培力大小的有关因素科学态度与责任认识到电磁技术应用对人类生活的影响，能了解科学、技术、社会、环境的关系第1讲磁场的描述磁场对电流的作用栏目导航01知识梳理查漏03配套训练02题点

各个击破知识梳理查漏11．磁场的产生磁场是一种物质，产生于磁体和电流周围．2．磁场的基本性质磁场对放入其中的______和______有磁场力的作用(对磁极一定有力的作用；对电流不一定有力的作用，当电流和磁感线________时电流不受磁场力作用)．磁场的产生及基本性质磁极知识一电流平行3．磁场的方向规定：小磁针在磁场中静止时______极所指的方向就是该点的磁场方向，或者说是小磁针在磁场中______极的受力方向．4．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的______________．(2)大小：B＝________(通电导线垂直于磁场)．(3)方向：小磁针静止时________的指向．(4)单位：______，名称________，简称________．N

N

强弱和方向北极T

特斯拉特5．磁通量(1)概念：在匀强磁场中，与磁场方向________的面积S和磁感应强度B的乘积，叫作穿过这个面积的磁通量．(2)公式：Φ＝________.(3)单位：1Wb＝________.垂直BS

1T·m2【自测1】(多选)下列说法正确的是 (

)A．电荷在某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零B．一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零C．表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在该点时，检验电荷受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值D．表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放在该点时，该段通电导线受到的磁场力与该段导线长度和电流乘积的比值【答案】AC1．磁感线(1)磁感线是用来形象描述磁场中各点的__________和________的曲线，是________的物理模型．磁感线上每一点的____________就是该点的磁场方向，也就是在该点小磁针静止时N极的指向．磁感线的________表示磁场的强弱．(2)磁感线是________曲线(和静电场的电场线不同)．(3)电流磁场的磁感线绕向可由__________判定，它也叫作____________________．磁感线、通电导体周围的磁场分布知识二磁场方向强弱假想切线方向疏密封闭安培定则右手螺旋定则2．要熟记如下常见的几种磁场的磁感线，如图所示．3．地磁场：地球本身就是一个大磁体，地磁场具有以下几个特点：(1)地磁场的N极在地理________附近，地磁场中S极在地理________附近，磁感线分布如图所示．南极北极(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球南极指向北极．而竖直分量(By)则南北相反，在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下．(3)在赤道平面上，距离地球表面相等的各点磁感应强度相等且方向水平向北．4．磁感线和电场线的比较磁感线和电场线的疏密都能形象地表示相应场的强弱，但应注意：(1)只有在同一个图中才能根据磁感线或电场线的疏密判定各处相应场的强弱；(2)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.比较磁感线电场线不同点闭合曲线，外部从N→S，内部从S→N起始于正电荷，终止于负电荷相似点引入目的都是为了形象描述场而引入的假想线，实际不存在疏密都能定性描述场的强弱切线方向都表示该点场的方向是否相交不相交(电场中无电荷空间不相交)【自测2】(2022年浙江模拟)在宇宙环境中，地磁场保护着地球．地质记录表明，自地球在46亿年前形成以来，已经有过数百次地磁反转，也就是说，地球的磁场在“反极性”(地磁场方向与现在的方向相同)和“正极性”(地磁场方向与现在的方向相反)之间不断变换．物理学家的研究认为，地球的磁极反转在未来仍可能发生．下列关于地磁反转期间的说法正确的是

(

)A．对依靠磁场进行导航的物种不会有影响B．若地磁场处于最弱的状态时，就不会对地球生物的生存有影响C．太阳辐射的高能粒子直接轰击地球的大气层，可能引发一些疾病D．地球磁场的反转可能瞬间发生，而不是一个缓慢、渐进的过程【答案】C1．安培力的方向(1)左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指________，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________所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．磁场对电流的作用知识三垂直电流大拇指(2)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相________，异向电流互相________．(3)注意问题：磁感线方向不一定垂直于电流方向，但安培力方向一定与磁场方向和电流方向垂直，即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面．吸引排斥2．安培力的大小当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，F＝________.这是一般情况下的安培力的表达式．以下是两种特殊情况：(1)当磁场与电流____________时，安培力最大，Fmax＝________.(2)当磁场与电流________时，安培力等于零．3．判定步骤首先必须弄清楚导体所在位置的________分布情况，然后利用____________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．ILBsinθ

垂直ILB

平行磁场左手定则【答案】BD题点各个击破21．磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷运动产生的，磁场与电流方向的关系遵循安培定则．2．磁场可以用磁感线形象地描述．磁感线是闭合的曲线，在磁体外部从N极指向S极，在磁体内部从S极指向N极．磁感线不相交，也不相切．3．若某个区域内磁感应强度的大小处处相等，方向处处相同，那么这样的磁场叫作匀强磁场．匀强磁场中的磁感线是平行、等距的直线．命题点一对磁场、磁感线的理解[自修掌握类]1．我国宋代学者沈括在《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B．地球内部也存在磁场，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D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用【答案】C2．如图所示，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【答案】A【解析】如图甲所示，把直线电流等效为无数小段，中间的点为O点，选择在O点左侧S极右上方的一小段为研究对象，该处的磁场方向指向左下方．由左手定则判断，该小段受到的安培力的方向垂直纸面向里，在O点左侧的各段电流元都受到垂直纸面向里的安培力．把各段电流元受到的力合成，则O点左侧导线受到垂直纸面向里的安培力．同理判断出O点右侧的导线受到垂直纸面向外的安培力．因此，由上向下看，导线沿顺时针方向转动．分析导线转过90°时的情形：如图乙所示，导线中的电流垂直纸面向外，由左手定则可知，导线受到向下的安培力．由以上分析可知，导线在顺时针转动的同时向下运动．A正确．1．磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量．磁场中某点的磁感应强度是客观存在的，与放入其中的电流和电流受到的力均无关．命题点二对磁感应强度的理解及其应用[师生共研类]例1

(2021年全国甲卷)两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与O′Q在一条直线上，PO′与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示．若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为 (

)A．B、0

B．0、2BC．2B、2B

D．B、B【答案】B【解析】两直角导线可以等效为如图所示的两直导线．由安培定则可知，两直导线在M处的磁感应强度方向分别为垂直纸面向里、垂直纸面向外，故M处的磁感应强度为零；两直导线在N处的磁感应强度方向均垂直纸面向里，故N处的磁感应强度为2B.综上分析可知B正确．1．(2021年黄冈月考)关于磁感应强度，下列说法正确的是

(

)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的方向跟该点处试探电流元所受磁场力方向一致C．在磁场中某点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【答案】D2．如图所示，带负电的金属环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转．在环左侧轴线上的小磁针最后平衡时的状态是 (

)A．N极竖直向上 B．N极竖直向下C．N极沿轴线向左D．N极沿轴线向右【答案】C【解析】负电荷匀速转动会产生与旋转方向反向的环形电流．由安培定则知，在小磁针处磁场的方向沿轴OO′向左．由于磁针N极指向为磁场方向，可知C正确．3．(2020年浙江卷)特高压直流输电是国家重点能源工程．如图所示，两根等高、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，I1>I2.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

(

)A．b点处的磁感应强度大小为0B．d点处的磁感应强度大小为0C．a点处的磁感应强度方向竖直向下D．c点处的磁感应强度方向竖直向下【答案】C【解析】通电直导线周围产生磁场方向由安培定则判断，如图所示．I1在b点产生的磁场方向向上，I2在b点产生的磁场方向向下，因为I1>I2，B1>B2，则在b点的磁感应强度不为零，A错误．如图所示，d点处的磁感应强度不为零，a点处的磁感应强度的方向竖直向下，c点处的磁感应强度的方向竖直向上，故B、D错误，C正确．思维导悟解决磁场叠加的思路和步骤1．根据安培定则确定各导线在某点产生的磁场方向；2．判断各分磁场的磁感应强度大小关系；3．根据矢量合成法则确定合磁场的大小和方向．1．安培力的大小计算安培力常用公式F＝BIL，应用时要满足：(1)B与I垂直．命题点三安培力的判断[师生共研类](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零．2．安培力问题的分析思路(1)选定研究对象；(2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图．其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I；(3)列平衡方程或牛顿第二定律的方程式进行求解．例2

(2021年辽宁模拟)如图所示，空间有方向垂直桌面的匀强磁场B(图中未画出)，两根平行通电金属直导线M和N恰好静止在光滑绝缘的水平桌面上．图中为平行导线的截面图，M和N中电流大小分别为IM、IN.则下列判断可能正确的是

(

)A．电流方向相同，IM＝IN，B方向竖直向上B．电流方向相同，IM≠IN，B方向竖直向下C．电流方向相反，IM≠IN，B方向竖直向上D．电流方向相反，IM＝IN，B方向竖直向下【答案】D【解析】对M和N进行受力分析可知，M和N两通电直导线在水平方向各自所受合外力为零，若通电方向相同，则所受匀强磁场安培力方向相同，而两通电直导线相互产生的安培力方向相反，合外力不可能都为零，A、B错误．若通电方向相反，则所受匀强磁场安培力方向相反，两通电直导线之间的安培力为排斥力，且两者大小相等，根据F＝BIL可知，M和N中电流大小相等时，每根导线受到的合力为零．故C错误，D正确.1．(2021年吉林调研)将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一块条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图所示．当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看

(

)A．圆环顺时针转动，靠近磁铁B．圆环顺时针转动，远离磁铁C．圆环逆时针转动，靠近磁铁D．圆环逆时针转动，远离磁铁【答案】C【解析】该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针，N极在内，S极在外．根据同极相斥、异极相吸，C正确．2．(2022年宁波模拟)老师在课堂上做了一个演示实验，装置如图所示：在容器的中心放一个圆柱形电极B，沿容器边缘内壁放一个圆环形电极A，把A和B分别与电源的两极相连．然后在容器内放入液体，将该容器放在磁场中，液体就会旋转起来．王同学课后重复老师的实验步骤，但液体并没有旋转起来．造成这种现象的原因可能是该同学在实验过程中

(

)A．将磁铁的磁极倒置了B．将直流电源的正负极接反了C．使用的液体为能导电的饱和食盐溶液D．使用的电源为50Hz的低压交流电源【答案】D【解析】将该容器放在磁场中能使液体旋转起来，是因为液体受到安培力作用，因此溶液要能导电，且电流方向确定，并且要有磁场．与磁铁的磁极是否接反、直流电源正负极是否接反都没有关系．而该同学实验时液体不能旋转可能是因为其使用了交流电源，所以是D选项．1．求解安培力作用下导体平衡问题的关键三维图二维平面图，即通过画俯视图、剖面图、侧视图等将立体图转换为平面受力图．命题点四安培力的综合应用[师生共研类]2．基本思路(1)选定研究对象．(2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I.(3)列平衡方程．例3

(多选)(2021年湖南名校月考)如图所示，有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b，且a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上，b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x.当两细棒