1、2021新亮劍高考總復(fù)習(xí)磁場(chǎng)第九單元課時(shí)1磁場(chǎng)的描述及磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1磨劍課前自學(xué)目錄2CONTENTS悟劍課堂精講目 錄 磨劍課前自學(xué)必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)磨劍課前自學(xué)悟劍課堂精講目 錄必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)考點(diǎn)巧講第4頁(yè)一、磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度1.磁場(chǎng)(1)基本性質(zhì):對(duì)放入其中的磁體或運(yùn)動(dòng)電荷(電流)有力的作用,磁體、電流之間都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用的。(2)方向:小磁針靜止時(shí) N 極所指的方向。2.磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義:表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。B= (2)定義式:。單位:特斯拉,簡(jiǎn)稱特,符號(hào)是 T。(3)方向:小磁針靜止時(shí)N 極所指方向。目 錄必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)考點(diǎn)巧講第5頁(yè)二、磁感線1. 磁感

2、線:在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些曲線,使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致。2. 特點(diǎn)(1)磁感線是假想的曲線,客觀上不存在。(2)磁感線上某點(diǎn)的 切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。(3)磁感線的疏密定性地表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。曲線,沒(méi)有起點(diǎn)和終點(diǎn)。(4)磁感線是閉合目 錄必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)考點(diǎn)巧講第6頁(yè)3.常見(jiàn)磁體磁場(chǎng)分布規(guī)律 常見(jiàn)磁體磁場(chǎng)分布圖磁場(chǎng)分布規(guī)律條形磁鐵磁體外部磁感線由N 極到 S 極;磁體內(nèi)部磁感線由 S 極到 N 極;越靠近磁體兩端磁感線越密,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大蹄形磁鐵磁體外部磁感線由N 極到 S 極;磁體內(nèi)部磁感線由 S 極到 N 極;越靠近磁體兩端磁感線越密,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大;在平行

3、兩極所夾區(qū)域近似為勻強(qiáng)磁場(chǎng)目 錄必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)考點(diǎn)巧講第7頁(yè) 常見(jiàn)磁體磁場(chǎng)分布圖磁場(chǎng)分布規(guī)律地球地磁場(chǎng)的N 極在地理南極附近,S 極在地理北極附近;地磁場(chǎng) B 的水平分量(Bx)總是從地球南極指向地球北極,而豎直分量 By 在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下;在赤道平面上,距離表面高度相等的各點(diǎn),磁感應(yīng)強(qiáng)度相等,且 方向水平向北目 錄必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)考點(diǎn)巧講第8頁(yè)4.電流周圍的磁場(chǎng) 安培定則磁感線磁場(chǎng)特點(diǎn)直線電流的磁場(chǎng)無(wú)磁極、非勻強(qiáng)磁場(chǎng),且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場(chǎng)越弱環(huán)形電流的磁場(chǎng)環(huán)形電流的兩側(cè)分別是N 極和S極,且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)磁場(chǎng)越弱通電螺線管的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似,管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng),管

4、外為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)目 錄必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)考點(diǎn)巧講第9頁(yè)三、安培力1.安培力的大小(1)磁場(chǎng)和電流垂直時(shí),F= BIL。(2)磁場(chǎng)和電流平行時(shí),F=2.安培力的方向0。用左手定則判定:伸開(kāi)左手,使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi);讓磁感線從掌心進(jìn)入,并使四指指向在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。電流的方向,這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線目 錄必備知識(shí)考點(diǎn)巧講基礎(chǔ)過(guò)關(guān)第10頁(yè)1.(2019 年河北張家口 12 月月考)關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度 B,下列說(shuō)法正確的是()。BA.根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式 B= 可知,磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 與 F 成正比,與 IL 成反比B. 一小段通電導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零處,它

5、所受的磁場(chǎng)力一定為零C. 一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場(chǎng)力的作用,則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零D.磁場(chǎng)中某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,與通電導(dǎo)線在該處所受磁場(chǎng)力的方向相同目 錄必備知識(shí)考點(diǎn)巧講基礎(chǔ)過(guò)關(guān)第11頁(yè)2.(2019 年江西上高縣二中月考)磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線如圖所示,則(A. 同一通電導(dǎo)線放在 a 處受力一定比放在 b 處受力大B. 同一通電導(dǎo)線放在 a 處受力一定比放在 b 處受力小C. a、b 兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,BaBb)。C目 錄必備知識(shí)考點(diǎn)巧講基礎(chǔ)過(guò)關(guān)第12頁(yè)3.(2019 年河南南陽(yáng)一中模擬)(多選)下列所示各圖中,小磁針的指向正確的是( ABD )。目 錄必備知識(shí)考點(diǎn)巧講基礎(chǔ)

6、過(guò)關(guān)第13頁(yè)4.(人教版選修 3-1 P94 T1 改編)下面的幾個(gè)圖顯示了磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用力,其中正確的是()。C目 錄必備知識(shí)考點(diǎn)巧講基礎(chǔ)過(guò)關(guān)第14頁(yè)5.(2020 年吉林東北師大附中模擬)如圖所示,一個(gè)電子沿著逆時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng),則此電子的運(yùn)動(dòng)(A.不產(chǎn)生磁場(chǎng))。BB. 產(chǎn)生磁場(chǎng),圓心處的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里C. 產(chǎn)生磁場(chǎng),圓心處的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外D.只有圓周內(nèi)側(cè)產(chǎn)生磁場(chǎng)目 錄考點(diǎn)巧講一二三題磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解和磁場(chǎng)的疊加安培力大小的計(jì)算和方向的判斷安培力作用下導(dǎo)體的平衡與加速問(wèn) 悟劍課堂精講判定安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)磨劍課前自學(xué)悟劍課堂精講目 錄考點(diǎn)巧講必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)第

7、16頁(yè) 磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解和磁場(chǎng)的疊加一1.磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身決定,因此不能根據(jù)定義式 B= 認(rèn)為 B 與 F 成正比,與 IL 成反比。(2) 測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí),小段通電導(dǎo)線必須垂直磁場(chǎng)放入,如果平行磁場(chǎng)放入,則其所受安培力為零,但不能說(shuō)該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。(3) 磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,其方向?yàn)榉湃肫渲械男〈裴橃o止時(shí) N 極所指的方向。2.磁場(chǎng)的疊加磁場(chǎng)疊加問(wèn)題的一般解題思路(1)確定磁場(chǎng)場(chǎng)源,如通電導(dǎo)線。目 錄考點(diǎn)巧講必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)第17頁(yè)(2)定位空間中需求解磁場(chǎng)的點(diǎn),利用安培定則判定各個(gè)場(chǎng)源在這一點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向,如圖所示為 M、N 在 c 點(diǎn)產(chǎn)

8、生的磁場(chǎng)。(3)應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成,如圖中的合磁場(chǎng)。目 錄考點(diǎn)巧講必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)第18頁(yè)例 1(2017 年全國(guó)卷,T18 改編)如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B0 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,兩長(zhǎng)直導(dǎo)線 P 和 Q 垂直于紙面固定放置,二者之間的距離為 l。在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里,大小相等的電流時(shí),紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離為 l 的 a 點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。若僅讓 P 中的電流反向,則 a 點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為(B ) 。B.2 3B0A.2B03C. 3B0D.B03目 錄考點(diǎn)巧講必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)第19頁(yè)如圖甲所示。設(shè) P 和 Q 在 a 點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B,當(dāng) P 和 Q 的

9、電流都垂直紙面向里時(shí),根據(jù)右手螺旋定則可知,P 在 a 點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)樗较蛴移?30, 大小為 B,Q 點(diǎn)在 a 點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)樗较蛴移?30, 大小為 B,兩者在 a 點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為 3B,方向水平向右,因 a 點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,故 3B=B0,B0 的方向水平向左。當(dāng) P 中電流方向反向時(shí),磁場(chǎng)如圖乙所示。在 P 的電流反向后,P 在 a 點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)樗较蜃笃?30, 大小為 B,P 和 Q 在 a 點(diǎn)的合2= ( 303+ 2=2 3B0, 故磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B,方向豎直向上,則 a 點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度 Ba= 2 + )2003B 項(xiàng)正確。目 錄考

10、點(diǎn)巧講必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)第20頁(yè)變式 1 (2019 年河南開(kāi)封一模)如圖所示,兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流 I1 和 I2,且 I1I2;a、b、c、d 為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點(diǎn),且 a、b、c 連線與兩導(dǎo)線截面中心共線;b 點(diǎn)在兩導(dǎo)線之間,b、d 的連線與導(dǎo)線所在平面垂直。那么 a、b、c、d 四點(diǎn)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的是()。CA.a 點(diǎn)B.b 點(diǎn)C.c 點(diǎn)D.d 點(diǎn)目 錄考點(diǎn)巧講必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)第21頁(yè)根據(jù)安培定則可知電流 I1 和 I2 在 a 處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向分別為垂直 ac 連線向上和向下,由于 I1I2,且電流 I1 與 a 點(diǎn)的距離比電流 I2 與 a

11、 點(diǎn)的距離要小,故 B1aB2a,則 a 處磁感應(yīng)強(qiáng)度不可能為零,A 項(xiàng)錯(cuò)誤;兩電流在 b 處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向均垂直 ac 連線向下, 故 B 項(xiàng)錯(cuò)誤;電流 I1 和 I2 在 c 處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向分別為垂直 ac 連線向下和向上,且電流 I1 與 c 點(diǎn)的距離比電流 I2 與 c 點(diǎn)的距離要大,故 B1c 與 B2c 有可能等大反向,C 項(xiàng)正確;兩電流在 d 處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向一定成某一夾角,且?jiàn)A角不為 180,D 項(xiàng)錯(cuò)誤。目 錄考點(diǎn)巧講必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)第22頁(yè)變式 2 (2018 年全國(guó)卷,T20)(多選)如圖,紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線 L1、L2,L1中的電流方向向左,L2 中的電

12、流方向向上;L1 的正上方有 a、b 兩點(diǎn),它們相對(duì)于 L2 對(duì)稱。整個(gè)系統(tǒng)處于勻強(qiáng)外磁場(chǎng)中,外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B0,方向垂直于紙面向外。已知 a、b 兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為1B0 和1B0,方向也垂直于紙面向外。則( AC )。32 7 A.流經(jīng) L1 的電流在 b 點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B012B.流經(jīng) L 的電流在 a 點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 1 B1012 1 C.流經(jīng) L2 的電流在 b 點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B012D.流經(jīng) L 的電流在 a 點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 7 B2012目 錄考點(diǎn)巧講必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)第23頁(yè)設(shè) L1 在 a、b 兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大

13、小為 B1,方向都垂直于紙面向里,而 L2 在 a 點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B2,方向垂直紙面向里,在 b 點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也為 B2,方向垂直紙面向外。規(guī)定垂直紙面向外為正方向,根據(jù)矢量疊加原理可知 B0-B1-B2=1B0,B2+B0-B1=1B0,解32 7 1 得 B1=B0,B2=B0,故A、C 兩項(xiàng)正確。 1212目 錄考點(diǎn)巧講必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)第24頁(yè) 安培力大小的計(jì)算和方向的判斷1.用公式 F=BIL 計(jì)算安培力大小時(shí)應(yīng)注意(1) B 與 I 垂直。(2) L 是有效長(zhǎng)度。公式 F=BIL 中 L 指的是“有效長(zhǎng)度”。當(dāng) B 與 I 垂直時(shí),F 最大,F=BIL;當(dāng) B

14、與 I 平行時(shí),F=0。彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度 L 等于在垂直磁場(chǎng)平面內(nèi)的投影兩端點(diǎn)所連線段的長(zhǎng)度(如圖所示),相應(yīng)的電流方向沿 L 由始端流向末端。二閉合線圈通電后,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受到的安培力的矢量和為零。目 錄考點(diǎn)巧講必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)第25頁(yè)安培力的計(jì)算公式:F=BILsin ( 是 I 與 B 的夾角)。通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),=90,此時(shí)安培力有最大值;通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí),=0,此時(shí)安培力有最小值,F=0;0F2+mg,則加2速度方向向上,由 F -F -mg=ma,解得 a=-g,C 項(xiàng)正確,B 項(xiàng)錯(cuò)誤。若 F F +mg,則加121222速度方向向下,由 F +mg-F =ma,

15、解得 a=g-,D 項(xiàng)錯(cuò)誤。21 2目 錄考點(diǎn)巧講必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)第37頁(yè)思想方法判定安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)1.判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的思路導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向?qū)w的受力情況導(dǎo)體所在位置的磁場(chǎng)分布情況研究對(duì)象:通電導(dǎo)線或?qū)w目 錄考點(diǎn)巧講必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)第38頁(yè)2.判定安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的常用方法 電流元法分割為電流元安培力方向整段導(dǎo)體所受合力方向運(yùn)動(dòng)方向特殊位置法在特殊位置安培力方向運(yùn)動(dòng)方向等效法環(huán)形電流小磁針條形磁鐵通電螺線管多個(gè)環(huán)形電流結(jié)論法同向電流互相吸引,異向電流互相排斥;兩不平行的直線電流相互作用時(shí),有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢(shì)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法定

16、性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的問(wèn)題,可先分析電流在磁體磁場(chǎng)中所受的安培力,然后由牛頓第三定律,確定磁體所受電流磁場(chǎng)的作用力,從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向目 錄考點(diǎn)巧講必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)第39頁(yè)例 4 (2019 年江蘇南京四校聯(lián)考)一個(gè)可以自由運(yùn)動(dòng)的線圈 L1 和一個(gè)固定的線圈 L2 互相絕緣垂直放置,且兩個(gè)線圈的圓心重合,如圖所示。當(dāng)兩線圈中通以圖示方向的電流時(shí),從左向右看,線圈 L1 將(A.不動(dòng)C.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng))。BB.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D.在紙面內(nèi)平動(dòng)目 錄考點(diǎn)巧講必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)第40頁(yè)方法一電流元分析法把線圈 L1 沿水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸分成上、下兩部分,每一部分又可以看成無(wú)數(shù)段直線電

17、流元,電流元處在 L2 產(chǎn)生的磁場(chǎng)中,根據(jù)安培定則可知各電流元所在處的磁場(chǎng)方向向上,由左手定則可得,上半部分電流元所受安培力均指向紙外,下半部分電流元所受安培力均指向紙內(nèi)因此從左向右看,線圈 L1 將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。方法二等效分析法把線圈 L1 等效為小磁針,該小磁針剛好處于環(huán)形電流 I2 的中心,小磁針的 N 極應(yīng)指向該點(diǎn)環(huán)形電流 I2 的磁場(chǎng)方向,由安培定則知 I2 產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在其中心處豎直向上,而 L1 等效成小磁針后,轉(zhuǎn)動(dòng)前,N 極指向紙內(nèi),因此小磁針的 N 極應(yīng)由指向紙內(nèi)轉(zhuǎn)為向上,所以從左向右看,線圈 L1 將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。目 錄考點(diǎn)巧講必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)第41頁(yè)方法三利用結(jié)論法環(huán)形電流 I1、I2 之間不平行,則必有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),直到兩環(huán)形電流同向平行為止,據(jù)此可知,從左向右看,線圈 L1 將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。目 錄考點(diǎn)巧講必備知識(shí)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)第42頁(yè)變式 5(2017 年全國(guó)卷,T21)(多選)某同學(xué)自制的簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)示意圖如圖所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成,漆包線的兩端分別從線圈的一組對(duì)邊的中間位置引出,并作為線圈的轉(zhuǎn)軸。將線圈架在兩個(gè)金屬支架之間,線圈平面位于豎直面內(nèi),永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),該同學(xué)應(yīng)將( AD )。A. 左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉B. 左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉C. 左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉,右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕