南方新高考高考物理大一轮复习 专题八 磁场 第1讲 磁场 磁场对电流的作用课件

1、专题八 磁 场1考点内容要求热点1.磁场、磁感应强度、磁感线1.纵观近几年高考，涉及磁场知识点的题目年年都有，考查与洛伦兹力有关的带电粒子在匀强磁场或复合场中的运动次数最多，其次是与安培力有关的通电导体在磁场中的加速或平衡问题.2.本章知识常与电场、恒定电流以及电磁感应、交变电流等章节知识联系进行综合考查，是高考的热点.3.本章知识与生产、生活、现代科技等联系密切，如与对质谱仪、回旋加速器、粒子速度选择器、等离子体发电机、电磁流量计等高科技仪器的理解及应用相联系，在复习中应做到有的放矢.2.通电直导线和通电线圈周围磁场的方向3.安培力、安培力的方向4.匀强磁场中的安培力5.洛伦兹力、洛伦兹力的

2、方向6.洛伦兹力公式7.带电粒子在匀强磁场中的运动8.质谱仪和回旋加速器2第1讲磁场 磁场对电流的作用3一、磁场1.磁场磁体电流运动电荷(1)定义：存在于_、_和_周围空间的一种特殊形态的物质.磁体电流运动电荷(2)基本特性：磁场对处于其中的_、_和_有磁力的作用.N(北)N(北)(3)方向：在磁场中任一点，小磁针_极受力的方向，即小磁针静止时_极所指的方向，就是该点的磁场方向.4二、磁场的描述1.磁感应强度(1)定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力 F安跟电流 I 和导线长度 L 的乘积 IL 的比值叫磁感应强度.(2)定义式：_.BFIL(3)方向：就是磁场的方向，即小磁针

3、静止时北极所指的方切线向，也是过该点的磁感线的_方向.(4)单位：特斯拉(T).52.磁感线强弱切线(1)特点：磁感线的分布可以形象地表示出磁场的强弱和方向，磁感线的疏密表示磁场的_ ，磁感线上某点的_方向就是该点的磁场方向.(2)几种常见磁场、磁感线的分布常见磁体的磁场(如图 8-1-1 所示)图 8-1-16项目通电直导线通电螺线管环形电流安培定则立体图横截面图纵截面图电流的磁场7匀强磁场：磁感应强度大小处处_、方向处处_的磁场称为匀强磁场.距离很近的两个异名磁极之间的磁场、通电螺线管内部的磁场(边缘部分除外)以及平行板电容器间的磁场，都可以认为是匀强磁场.匀强磁场的磁感线是疏密程度相同、

4、方向相同的平行直线.相等相同8【基础检测】1.(多选，2015 年新课标全国卷)指南针是我国古代四大发明之一，关于指南针，下列说明正确的是()A.指南针可以仅具有一个磁极B.指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转答案：BC9三、安培力1.大小(1)当 B 与 I 成角：F_.(2)当 B 和 I 垂直：F_.(3)当 B 和 I 平行：F_.BILsin 2.方向(1)左手定则：伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，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，这时大拇

5、指所指的方向就是通电导线在磁场中所受_的方向.安培力B、I(2)特点：FB，FI，即 F 垂直于_决定的平面.0BIL电流 10【基础检测】2.(多选)如图 8-1-2 所示，在方框中有一能产生磁场的装置，现在在方框右边放一通电直导线(电流方向如箭头方向)，发现通电导线受到向右的作用力，则方框中放置的装置可能是()图 8-1-211ACBD解析：由左手定则可知方框内装置产生的磁场在通电导线处的方向应向外，根据安培定则可知，选项 C、D 满足要求.答案：CD12项目磁感线电场线不同点闭合曲线，外部 NS，内部 SN起始于正电荷、终止于负电荷相似点形象描述场而引入的假想线，实际不存在疏密程度表示场

6、的强弱切线方向表示场的方向不能相交(电场线在无电荷的空间不相交)考点 1 对磁感线和磁感应强度的理解 重点归纳1.磁感线与电场线的比较13(2)不能根据公式 B 就说 B 与 F 成正比，与 IL 成反比.2.对磁感应强度的理解(1)磁感应强度由磁场本身决定，就像电场强度由电场本身决定一样，跟该位置放不放通电导线无关.FIL14物理量磁感应强度 B电场强度 E物理意义描述磁场的力的性质的物理量描述电场的力的性质的物理量定义式B ，通电导线与 B 垂直E大小决定由磁场决定，与检验电流无关由电场决定，与检验电荷无关方向矢量，磁感线切线方向，小磁针 N 极受力方向矢量，电场线切线方向，放入该点的正电

7、荷受力的方向场的叠加合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和合场强等于各个电场的场强的矢量和单位1 T1 N/(Am)1 V/m1 N/C3.磁感应强度 B 与电场强度 E 的比较FILFq15 典例剖析例 1：(多选，2013 年海南卷)3 条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线搭成一等边三角形.在导线中通过的电流均为 I，电流方向如图 8-1-3 所示.a、b 和 c 三点分别位于三角形的 3 个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等.将 a、b 和 c 处的磁)感应强度大小分别记为 B1、B2 和 B3.下列说法正确的是(A.B1B2B3B.B1B2B3C.a 和 b 处磁场方向垂直于纸

8、面向外，c 处磁场方向垂直于纸面向里D.a 处磁场方向垂直于纸面向外，b 和 c 处磁场方向垂直于纸面向里图 8-1-316解析：本题要明确 3 条导线中的电流在 a、b、c 三点各自产生的磁场的分布情况，要充分利用对称性进行矢量合成.对于a 点，由右手螺旋定则可知，两倾斜导线在此处产生的磁感应强度大小相等、方向相反，水平导线在此点产生的磁场方向向外；对于 b 点，斜向右上方的导线与水平导线在此点产生的磁感应强度大小相等、方向相反，斜向左上方的导线在此点产生的磁场方向向外；对于 c 点，水平导线在此点产生的磁场方向向里，斜向左上方和斜向右上方的导线在此点产生的磁场方向也向里，则 c 点合磁场方

9、向向里，且有 B3B1B2.综上可知A、 C 正确.答案：AC17备考策略：求解有关磁感应强度的三个关键(1)磁感应强度由磁场本身决定.(2)合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和(满足平行四边形定则).(3)牢记判断电流的磁场的方法安培定则，并能熟练应用，建立磁场的立体分布模型(记住 5 种常见磁场的立体分布图).18【考点练透】1.(2015 年北京朝阳区期末)如图 8-1-4 中 a、b、c 所示为三根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于等边三角形的 3 个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示.则在三角形中心 O 点处的磁感应强度()图 8-1-4A.方向向左B.方向向右C.

10、方向向下D.大小为零答案：B19考点 2 安培力的分析与计算 重点归纳1.对公式 FBIL 的运用(1)B 与 L 垂直.(2)式中 L 是有效长度.弯曲导线的有效长度 L 等于在垂直磁场平面内的投影中两端点所连直线的长度(如图 8-1-5 所示)，相应的电流方向沿 L 由始端流向末端.任意形状的闭合线圈，其有效长度 L0，故通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和一定为零.20图 8-1-5(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.212.安培力做功的实质能量的转化(1)安培力做正功：将电能转化为导线的动能及其他形式的能.(2)安培力做负功：将其他形式的能转化为电能.22

11、典例剖析例 2: (2014 年新课标全国卷)关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()A.安培力的方向可以不垂直于直导线B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D.将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半23解析：根据左手定则可知：安培力的方向垂直于电流 I 和磁场 B 确定的平面，即安培力的方向既垂直于 B 又垂直于 I，A 错误，B 正确；当电流 I 的方向平行于磁场 B 的方向时，直导线受到的安培力为零，当电流 I 的方向垂直于磁场 B 的方向时，直导线受到的安培力最大，可见，安培力的大小与通电直导线和磁场方向

12、的夹角有关，C 错误；如图8-1-6 所示，电流 I 和磁场 B 垂直，直导线受到的安培力 FBIL，将直导线从中点折成直角，分段研究导线受到的安培力，电流 I 和磁场 B 垂直，根据平行四边形定则可得，导线受到的安培力的合力为 FBIL，D 错误.图 8-1-6答案：B2224【考点练透】2.如图 8-1-7 所示，长为 2l 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(图 8-1-7A.0B.0.5BIlC.BIlD.2BIl25解析：导线有效长度为

13、2lsin 30l，所以该“V”形通电导线受到的安培力大小为 BIl，C 正确.答案：C26考点 3 安培力作用下导体的运动 重点归纳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.27电流元法分割为电流元安培力方向整段导体合力方向运动方向特殊位置法 在特殊位置安培力方向运动方向等效法环形电流小磁针通电螺线管或多个环形电流条形磁铁结论法同向电流互相吸引，异向电流互相排斥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

14、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2.研究通电导线运动的常用方法28 典例剖析例 3：一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，如图 8-1-8 所示.当)两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈 L1将(图 8-1-8A.不动C.逆时针转动B.顺时针转动D.在纸面内平动29解析：方法一(电流元法)：把线圈 L1 沿水平转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数段直线电流元，电流元处在 L2 产生的磁场中，根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上，由左手

15、定则可得，上半部分电流元所受安培力均指向纸外，下半部分电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈 L1 将顺时针转动.方法二(等效法)：把线圈 L1 等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流 I2 的中心，小磁针的 N 极应指向该点环形电流 I2的磁场方向，由安培定则知 I2 产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而 L1 等效成小磁针后，转动前，N 极指向纸内，因此小磁针的 N 极应由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈 L1将顺时针转动.30方法三(结论法)：环形电流 I1、I2 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，从左向右看，线圈 L1 将顺时针转动.答案：

16、B31【考点练透】3.如图 8-1-9 所示，一通电直导线位于蹄形磁铁的磁极的正)上方，当通以电流 I 时，试判断导线的运动情况(图 8-1-9A.由上往下看导线，逆时针转动的同时向下运动B.由上往下看导线，顺时针转动的同时向上运动C.由上往下看导线，逆时针转动的同时向上运动D.由上往下看导线，顺时针转动的同时向下运动32解析：由蹄形磁铁磁场的立体分布，知道磁感线从 A 端向上穿过，再从 B 端向下穿过.由左手定则可知，A 端受向外的安培力，B 端受向内的安培力.导线开始转动后，电流有向里的分量，在向右的磁场中，受到向下的安培力.故由上往下看导线，逆时针转动的同时向下运动，A 正确.答案：A3

17、3考点 4 安培力作用下的平衡问题 重点归纳1.通电导线在磁场中的平衡和加速问题的分析思路(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方程进行求解.342.安培力做功的特点和实质(1)安培力做功与路径有关，不像重力、电场力做功与路径无关.(2)安培力做功的实质是能量转化安培力做正功时将电源的能量转化为导线的动能或其他形式的能.安培力做负功时将其他形式的能转化为电能后储存起来或转化为其他形式的能.35 典例剖析例 4：质量为 m，长为 L 的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上，整个装置处于竖直向上磁感应强度为 B 的匀强磁场中，直导体棒中通有恒定电流，平衡时导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成 60角，其截面图如图 8-1-10 所示.则下列关于导体棒中的电流分析正确的是()图 8-1-103637解析：导体棒受到竖直向下的重力、斜向上的弹力，要使导体棒平衡，应受水平向右的安培力，重力和安培力的合力大中电流的方向应垂直纸面向里，故只有选项 C 正确