[原创]201年南方新高考物理 专题九 第1讲 磁场 磁场对电流的作用[配套课件]

1、专题九 磁 场考点内容要求热点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、洛伦兹力的方向6.洛伦

2、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第1讲磁场磁场对电流的作用一、磁场及其描述1磁场：(1)定义：存在于磁体、电流和运动电荷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)磁现象的电本质：磁体的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的2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切线(3

3、)方向：就是磁场的方向，即小磁针静止时北极所指的方向，也是过该点的磁感线的_方向3磁感线：强弱切线闭合nsn(1)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相等相同(2)磁感线是永不相交的_曲线在磁体外部，磁感线由_极指向_极；在磁体内部，磁感线由_极指向_极4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s【自我检测】1(双选)关于磁感线，下列说法正确的是()a磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁

4、场方向一致b磁感线是磁场中客观存在的、肉眼看不见的曲线c两条磁感线的空隙处不存在磁场，不同磁场所形成的磁感线可以相交d匀强磁场的磁感线是同向的、平行等间距的直线答案：ad二、几种常见的磁场1地磁场：n 极s 极南极北极(1)地磁场的_在地理南极附近，_在地理北极附近(2)地磁场 b 的水平分量 bx 总是从地理_指向_；竖直分量 by 在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下(3)在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁场强弱相同，且方向水平向北2几种常见的磁场分布：(1)地磁场、条形磁体和蹄形磁体的磁场如图 9-1-1 所示图 9-1-1(2)直线电流的磁场如图 9-1-2 所示图 9

5、-1-2(3)环形电流的磁场如图 9-1-3 所示图 9-1-3(4)通电螺线管的磁场如图 9-1-4 所示图 9-1-43安培定则：(1)直线电流和环形电流及通电螺线管产生的磁感线的方向可以用_定则确定(2) 对于通电直导线，可用右手握住导线，大拇指指向_方向，弯曲的四指指向_环绕的方向(3)对于环形电流和通电螺线管，则用右手弯曲的四指指向_环绕的方向，大拇指指向螺线管轴线上的_的方向安培电流磁感线电流磁感线4安培分子电流假说：磁体磁极(1)内容：在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流分子电流分子电流使每个物质微粒都成为微小的_，它的两侧相当于两个_(2)分子电流的实质：是原子内部

6、带电粒子在不停地运动【自我检测】2(珠海2013 届质检)如图 9-1-5 所示，p、q 两枚小磁针分别放在通电螺线管的正上方和右侧闭合电键，小磁针静止时 n 极的指向是()图 9-1-5ap、q 均向左bp、q 均向右cp 向左，q 向右dp 向右，q 向左答案：c三、安培力的大小和方向1安培力的大小：bilsinbil0(1)大小：如图 9-1-6 所示，一根长为 l 的直导线，处于磁感应强度为 b 的匀强磁场中且与 b 的夹角为，当通过电流 i时，安培力的大小可表示为 f_.当90时，安培力最大，fmax_；当0 或180时，安培力为_.(2)特点：不仅与 b、i、l 有关，还与夹角有关

7、；l 是有效长度，不一定是导线的实际长度弯曲导线的有效长度 l 等于两端点所连直线的长度，所以任意形状的闭合线圈的有效长度 l0.图 9-1-6电流安培力b、i2安培力的方向：(1)用左手定则判定：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，这时大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受_的方向(2)安培力的方向特点：fb，fi，即 f 垂直于_决定的平面【自我检测】3(广东2014 届十校联考)如图 9-1-7 所示，磁场方向竖直向下，通电直导线 ab 由水平位置 1 绕 a 点在竖直平面内转到位)图 9-1-7置 2，通电导线所受

8、安培力是(a数值变大，方向不变b数值变小，方向不变c数值不变，方向改变d数值、方向均改变解析：安培力的计算公式为fbilsin ，其中表示磁场方向与通电直导线之间的夹角，本题中变小，所以安培力变小；根据左手定则，安培力既垂直于磁场方向，也垂直于电流方向，即安培力垂直于磁场和电流所构成的平面，本题中安培力的方向不变，仍垂直于纸面所在平面综上分析，只有选项b 正确答案：b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的强弱切线方向表示场的方向不能相交(电场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

9、点归纳1磁感线与电场线的比较：(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fil(3)磁感应强度 b 的定义式也是其度量式，但用来测量的小段通电导线必须垂直放入磁场，如果小段通电直导线平行放入磁场，则其所受安培力为零，但不能说该点的磁感应强度为零(4)磁感应强度是矢量，方向是放入其中的小磁针静止时 n极的指向(不是磁场中电流所受磁场力的方向，而是与受到磁场力的方向垂直)3磁感应强度 b 与电场强度 e 的比较：典例剖析例1：如图 9-1-8 所示，在 a、b、c 三处垂直于

10、纸面放置三根长直通电导线，电流大小相等，a、b、c 是等边三角形的三个顶点，a 处电流在三角形中心 o 点产生的磁场的磁感应强度大小为 b，求 o 处的磁感应强度思维点拨：首先求出 a、b、c 三根导线电流在 o 处各自形成的磁场的磁感应强度的大小和方向，然后利用平行四边形定则进行合成图 9-1-8自主解答：由于oaoboc，所以在各电流等大的前提下，各处的电流在o 点的磁感应强度大小也都为b，根据安培定则，各电流在o 处的磁感应强度应垂直于各点和o 的连线，如图46 所示，由图中几何关系知ba 与bb 夹角为120，所以根据平行四边形定则，a、b 在 o 处的合磁感应强度为b，方向水平向右，

11、所以o 处的总磁感应强度大小为2b，方向平行ab 连线向右图 46【触类旁通】1(双选)如图 9-1-9 所示，s 为一垂直纸面放置的通电直导线的横截面，当通以垂直纸面向里的恒定电流 i 后，在距导线的轴线为 r 的 a 处产生的磁感应强度大小为 b，b、c、d 是与 a在同一圆周上的三点，现将导线放在竖直向上、磁感应强度大小为 b 的匀强磁场中，以下关于 a、b、c、d 四点磁感应强度的说法中正确的有()图 9-1-9aa、c 点的磁感应强度均为 0ba 点的磁感应强度大小为 2b，竖直向上；c 点的磁感应强度为 0cb 点的磁感应强度大小为 ，和水平方向成 45斜向右上方dd 点的磁感应强

12、度大小为 ，和水平方向成 45斜向右下方答案：bc2b 2b 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 9-1-10 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通电后受到的安培力的矢量和一定为零图 9-1-10(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安培力做功的实质能量的传递：(1)安培力做正功：将电源的能量传递给通电导线或转化为导线的动能及其他形式的能(2)安培力做

13、负功：是将其他形式的能转化为电能，或储存起来，又或再转化为其他形式的能典例剖析例2：如图 9-1-11 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)图 9-1-11v 形通电导线受到的安培力大小为(a0b0.5bilcbild2bil解析：v 形导线两部分的受力情况如图47 所示其中fbil，v 形导线受到的安培力应为这两个力的合力，大小为f合2fcos 60bil，故c 项正确图 47答案：c【触类旁通】2(双选，2013 年肇庆检测)下图中标出了磁场 b 的方向、通电直

14、导线中电流 i 的方向以及通电直导线所受磁场力 f 的方向，其中正确的是()abcd答案：ac考点3 安培力作用下导体的运动问题重点归纳1判定通电导体运动的方法：(1)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断导体的受力情况，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

15、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(2)常用方法：2.磁电式电流表：(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 9-1-12 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相等的，保证 b 的大小不发生变化，且安培力的方向与线圈垂直图 9-1-12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i 与指针偏角成正比，表盘刻度均匀所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小(3)优

16、、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，允许通过的电流很弱 典例剖析图 9-1-13例3：如图 9-1-13 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(a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思维点拨：采用电流元受力分析法，在导体中取三段电流元，用左手定则判断它们所受安培力方向，从而确定导线的运动情况解析：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，a 端受向外的安培