2023学年完整公开课版磁场复习szy

三、磁场大一轮复习讲义第1讲磁场及其对电流的作用大一轮复习讲义磁场、磁感应强度一1磁场的基本性质磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有的作用2磁感应强度1物理意义：描述磁场的强弱和2定义式：______通电导线垂直于磁场3方向：小磁针静止时__________4单位：特斯拉，符号为T3匀强磁场1定义：磁感应强度的大小处处相等、方向的磁场称为匀强磁场2特点：磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线力方向N极的指向处处相同B＝4地磁场1地磁的N极在地理附近，S极在地理附近，磁感线分布如图1所示2在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度，且方向水平图1南极北极向北相等5磁场的叠加磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解1磁感应强度为0的地方，电流受到的安培力不一定为02电流受到安培力为0的地方，磁感应强度一定为03磁感应强度B一定等于4磁场中电流受到的安培力大的地方，磁感应强度一定大×判断正误×××自测1多选2019·四川绵阳市第二次诊断如图2所示是我国最早期的指南仪器——司南，静止时它的长柄指向南方，是由于地球表面有地磁场下列与地磁场有关的说法，正确的是A地磁场是一种物质，客观上存在B地球表面上任意位置的地磁场方向都与地面平行C通电导线在地磁场中可能不受安培力作用D运动电荷在地磁场中受到的洛伦兹力可以对运动电荷做正功√图2√解析地磁场是客观存在的一种物质，磁感线是人们为了研究方便而假想出来的，故A正确；磁感线是闭合的曲线，不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行，故B错误；当通电导线与地磁场平行放置时，导线不受安培力，故C正确；由于洛伦兹力始终与速度方向垂直，所以运动电荷在地磁场中受到的洛伦兹力不做功，故D错误磁感线和电流周围的磁场二1磁感线的特点1磁感线上某点的方向就是该点的磁场方向2磁感线的疏密程度定性地表示磁场的，在磁感线较密的地方磁场；在磁感线较疏的地方磁场①磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，在磁体外部，从指向；在磁体内部，由指向②同一磁场的磁感线不中断、不、不相切③磁感线是假想的曲线，客观上并不存在切线强弱较强较弱N极S极N极S极相交2几种常见的磁场1条形磁铁和蹄形磁铁的磁场如图3所示图32电流的磁场

直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场特点无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场_____与

磁铁的磁场相似，管内为

磁场且磁场

，管外为

磁场环形电流的两

侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场____安培定则

越弱条形匀强最强非匀强越弱立体图

横截面图

纵截面图

自测2如图4所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向图4答案安培力的大小和方向三1大小若I∥B，F＝0；若I⊥B，F＝BIL2方向可以用左手定则来判定：伸开左手，使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，所决定的平面，即一定垂直于B和I，但B与I不一定垂直3两平行通电导线间的作用同向电流相互，反向电流相互B、I电流拇指吸引排斥自测3以下说法中正确的是A通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行B安培力的方向可以用右手定则来判定C磁感线可以形象地描述各点的磁场强弱和方向，磁感线上每一点的切线方向都和小磁针在该点静止时N极所指的方向一致D放置在磁场中1m长的导线，通过1A的电流，该处磁感应强度是1T，则导线受到的安培力为1N√1安培定则的应用在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”安培力和磁场的叠加高考热点讲透练熟命题点一

因果

磁场原因(电流方向)结果(磁场方向)直线电流的磁场大拇指四指环形电流的磁场四指大拇指图52磁场叠加问题的解题思路1确定磁场场源，如通电导线2定位空间中需求解磁场的点，、N在c点产生的磁场BM、BN3应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场B变式12019·陕西汉中市期末如图7所示，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，通过L1、L2中的电流相同，L1、L2中的电流方向垂直纸面向里，L3中的电流方向垂直纸面向外，在三根导线与纸面的交点所构成的等边三角形的中心上放有一电流方向垂直纸面向外的通电长直导线，则该导线受到的安培力的方向为1 2 3 3图7√解析因同向电流之间相互吸引，异向电流之间相互排斥，可知L3对等边三角形的中心上的导线是吸引力，方向指向L3；而导线L1和L2对等边三角形的中心上的导线都是斥力，因大小相等且互成120°角，则其合力方向指向L3，则三条导线对等边三角形的中心上的导线的安培力的合力方向指向L3，故选C变式22019·江苏泰州市上学期期末如图9所示，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l在两导线中均通有方向垂直于纸面向里且大小相等的电流时，中的电流反向，则a点处磁感应强度的大小为图9√解析在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离为l的a点处的磁感应强度为0，由此可知，外加的磁场方向与PQ平行，且由Q指向P，即B1＝B0；安培力作用下导体运动情况的判断基础考点自主悟透命题点二1问题特点安培力作用下导体的运动问题与力学中的运动问题一样，同样遵从力学基本规律，只是研究对象所受的力中多分析安培力而已2规律分析判定通电导体在安培力作用下的运动方向或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁感线分布情况，再弄清楚导体中电流的方向，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3判定方法电流元法分割为电流元

安培力方向→整段导体所受合力方向→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

小磁针条形磁铁

通电螺线管

多个环形电流结论法同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势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例3如图10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，同时上升图10√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，正确变式32019·北京海淀区3月适应性练习如图11所示为研究平行通电直导线之间相互作用的实验装置接通电路后发现两根导线均发生形变，此时通过导线M和N的电流大小分别为I1和I2，已知I1>I2，受到的磁场力，则下列说法正确的是A两根导线相互排斥1的方向，需要知道I1和I2的合磁场方向1>F22，F1、F2会同时增大图11√解析同向电流相互吸引，故A错误；为判断F1的方向，需要知道I2在I1处产生的磁场方向，故B错误；F1和F2是作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故C错误；增大电流I2，F1、F2同时增大，故D正确变式42020·吉林公主岭市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12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√图12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正确通电导体棒在磁场中的平衡问题是一种常见的力电综合模型，该模型一般由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成这类题目的难点是题图具有立体性，各力的方向不易确定因此解题时一定要先把立体图转化为平面图，通过受力分析建立各力的平衡关系，如图13所示安培力作用下的平衡问题高考热点讲透练熟命题点三图13变式5多选2019·河南驻马店市上学期期终光滑斜面上放置一个通电导体棒，施加磁场后导体棒静止在斜面上，则以下四种情况中可能的是√解析A图，由左手定则可知，导体棒受到竖直向下的安培力作用，导体棒所受合力不可能为0，选项A错误；B图中的导体棒受到的安培力水平向右，导体棒所受合力可能为0，选项B正确；C图中的导体棒受到的安培力方向沿斜面向上，导体棒所受合力可能为0，选项C正确；D图中的导体棒受到的安培力方向沿斜面向下，导体棒受到的合力不可能为0，选项D错误√安培力做功与动能定理结合，其解题步骤如下：1选取研究对象，明确它的运动过程；2分析研究对象的受力情况若是立体图就改画成平面图和各个力的做功情况，特别是分析安培力的大小和方向，看安培力做正功还是负功，然后求各力做功的代数和；3明确初、末状态的动能；4列出动能定理的方程以及其他必要的解题方程进行求解安培力做功与动能定理的综合应用能力考点师生共研命题点四变式72019·河北唐山市第一次模拟如图17所示，水平桌面上固定两条光滑平行导轨，导轨左端连接电源，、N依次静置于导轨上的同一位置，接通电源，导体棒沿导轨从桌面右侧水平抛出，始终与地面平行，落地位置与导轨右端的水平距离分别为s1和s2不计电源和导轨电阻，导体棒与导轨垂直且接触良好，则安培力对两导体棒做功之比为图17√由题可知，两个导体棒落地位置与导轨右端的水平距离分别为s1和s2，而且导体棒质量相同，第2讲磁场对运动电荷的作用大一轮复习讲义洛伦兹力的大小和方向一1定义：磁场对的作用力2大小1v∥B时，F＝；2v⊥B时，F＝；3v与B的夹角为θ时，F＝_________3方向1判定方法：应用左手定则，注意四指应指向正电荷运动方向或负电荷运动的反方向；2方向特点：F⊥B，F⊥垂直于决定的平面注意B和v可以有任意夹角4做功：洛伦兹力运动电荷0qvBqvBsinθB、v不做功自测1带电荷量为＋q的不同粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是A只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B如果把＋q改为－q，且速度反向、大小不变，则其所受洛伦兹力的大小、方向均不变C洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直D粒子在只受洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变√带电粒子在匀强磁场中的运动二∥B，带电粒子以入射速度v做运动⊥B时，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速度v做运动3基本公式1向心力公式：qvB＝_______；2轨道半径公式：r＝_______；3周期公式：T＝_______注意：带电粒子在匀强磁场中运动的周期与速率匀速直线匀速圆周无关自测2在探究射线性质的过程中，让质量为m1、带电荷量为2e的α粒子和质量为m2、带电荷量为e的β粒子，分别垂直于磁场方向射入同一匀强磁场中，发现两种粒子沿半径相同的圆轨道运动则α粒子与β粒子的动能之比是√02研透命题点1洛伦兹力的特点1利用左手定则判断洛伦兹力的方向，注意区分正、负电荷2运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用3洛伦兹力一定不做功2与安培力的联系及区别1安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者是相同性质的力，都是磁场力2安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功对洛伦兹力的理解和应用能力考点师生共研命题点一3洛伦兹力与电场力的比较

洛伦兹力电场力产生条件v≠0且v不与B平行电荷处在电场中大小F＝qvB(v⊥B)F＝qE力方向与场方向的关系F⊥B，F⊥vF∥E做功情况任何情况下都不做功可能做功，也可能不做功图1例1多选2019·甘肃兰州市第一次诊断质量为m、带电荷量为＋q的小球套在水平固定且足够长的粗糙绝缘杆上，如图1所示，整个装置处于磁感应强度为B、0使其开始运动，重力加速度为g，不计空气阻力，则对小球从开始到最终稳定的过程中，下列说法正确的是A一定做减速运动B运动过程中克服摩擦力做的功可能是0C最终稳定时的速度一定是D最终稳定时的速度可能是0√√解析对小球受力分析，小球受竖直向下的重力、>mg，则小球受竖直向下的重力、竖直向上的洛伦兹力、竖直向下的弹力和水平向左的摩擦力，且qvB＝mg＋FN，μFN＝ma，若qv0B<mg，则小球受竖直向下的重力、竖直向上的洛伦兹力、竖直向上的弹力和水平向左的摩擦力，且mg＝qvB＋FN，μFN＝ma，则小球做加速度增大的减速运动，最终静止综上，A、C错误，B、D正确变式1多选2019·福建泉州市期末质量检查如图2所示，粗糙木板MN竖直固定在方向垂直纸面向里的匀强磁场中t＝0时，一个质量为m、电荷量为q的带正电物块沿MN以某一初速度竖直向下滑动，则物块运动的v－t图象可能是图2√√√解析设初速度为v0，则FN＝Bqv0，若满足mg＝Ff＝μFN，即mg＝μBqv0，物块向下做匀速运动，选项A正确；带电粒子在有界匀强磁场中的圆周运动高考热点讲透练熟命题点二

基本思路图例说明圆心的确定①与速度方向垂直的直线过圆心②弦的垂直平分线过圆心③轨迹圆弧与边界切点的法线过圆心

P、M点速度垂线交点

P点速度垂线与弦的垂直平分线交点

某点的速度垂线与切点法线的交点半径的确定利用平面几何知识求半径

运动时间的确定利用轨迹对应圆心角θ或轨迹长度L求时间

(1)速度的偏转角φ等于

所对的圆心角θ(2)偏转角φ与弦切角α的关系：φ<180°时，φ＝2α；φ>180°时，φ＝360°－2α直线边界，粒子进出磁场具有对称性如图3所示图3模型1直线边界磁场例22019·湖北宜昌市四月调研如图4所示，直线MN上方有垂直纸面向里的匀强磁场，电子1从磁场边界上的a点垂直MN和磁场方向射入磁场，点沿图示方向以相同速率垂直磁场方向射入磁场，经t2时间从a、b连线的中点c离开磁场，则为图4√解析电子1、2在磁场中都做匀速圆周运动，根据题意画出两电子的运动轨迹，如图所示：电子1垂直边界射进磁场，从b点离开，则运动了半个圆周，ab即为直径，c点为圆心，电子2以相同速率垂直磁场方向射入磁场，经t2时间从a、b连线的中点c离开磁场，图5模型2平行边界磁场例3多选2020·辽宁沈阳市第一次质检两个带等量异种电荷的粒子分别以速度va和vb射入匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为60°和30°，磁场宽度为d，两粒子同时由A点出发，同时到达B点，如图6所示，则√√图6解析由左手定则可得：a粒子带负电，b粒子带正电，故A错误；粒子做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示根据a、b粒子电荷量相等可得ma∶mb＝Ta∶Tb＝2∶1，故C错误，D正确

由几何关系可