高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題八 第1講 磁場(chǎng) 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用課件 新人教版
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1、專題八磁場(chǎng) 考 點(diǎn) 內(nèi) 容 要 求 熱 點(diǎn)1.磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線1.縱觀近幾年高考,涉及磁場(chǎng)知識(shí)點(diǎn)的題目年年都有,考查與洛倫茲力有關(guān)的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)或復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)次數(shù)最多,其次是與安培力有關(guān)的通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的加速或平衡問(wèn)題.2.本章知識(shí)常與電場(chǎng)、恒定電流以及電磁感應(yīng)、交變電流等章節(jié)知識(shí)聯(lián)系進(jìn)行綜合考查,是高考的熱點(diǎn).3.本章知識(shí)與生產(chǎn)、生活、現(xiàn)代科技等聯(lián)系密切,如與對(duì)質(zhì)譜儀、回旋加速器、粒子速度選擇器、等離子體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)等高科技儀器的理解及應(yīng)用相聯(lián)系,在復(fù)習(xí)中應(yīng)做到有的放矢.2.通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場(chǎng)的方向3.安培力、安培力的方向4.勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力5.洛倫茲力、
2、洛倫茲力的方向6.洛倫茲力公式7.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)8.質(zhì)譜儀和回旋加速器 第 1講 磁 場(chǎng) 磁 場(chǎng) 對(duì) 電 流 的 作 用 一 、 磁 場(chǎng)1.磁場(chǎng)磁體電流運(yùn)動(dòng)電荷(1)定義:存在于_、_和_周圍空間的一種特殊形態(tài)的物質(zhì).磁體電流運(yùn)動(dòng)電荷(2)基本特性:磁場(chǎng)對(duì)處于其中的_、_和_有磁力的作用. N(北)N(北)(3)方向:在磁場(chǎng)中任一點(diǎn),小磁針_極受力的方向,即小磁針靜止時(shí)_極所指的方向,就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向. 二 、 磁 場(chǎng) 的 描 述1.磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)定義:在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線,所受的安培力 F安跟電流 I 和導(dǎo)線長(zhǎng)度 L 的乘積 IL 的比值叫磁感應(yīng)強(qiáng)度.(2)定義式
3、:_.(3)方向:就是磁場(chǎng)的方向,即小磁針靜止時(shí)北極所指的方切線向,也是過(guò)該點(diǎn)的磁感線的_方向.(4)單位:特斯拉(T). 2.磁感線強(qiáng)弱切線(1)特點(diǎn):磁感線的分布可以形象地表示出磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向 , 磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的 _ , 磁感線上某點(diǎn)的_方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向.(2)幾種常見(jiàn)磁場(chǎng)、磁感線的分布常見(jiàn)磁體的磁場(chǎng)(如圖 8-1-1 所示)圖 8-1-1 項(xiàng)目通電直導(dǎo)線通電螺線管環(huán)形電流安培定則立體圖電流的磁場(chǎng) 項(xiàng)目通電直導(dǎo)線通電螺線管環(huán)形電流橫截面圖縱截面圖( 續(xù) 表 ) 勻強(qiáng)磁場(chǎng):磁感應(yīng)強(qiáng)度大小處處_、方向處處_的磁場(chǎng)稱為勻強(qiáng)磁場(chǎng).距離很近的兩個(gè)異名磁極之間的磁場(chǎng)、通電螺線管內(nèi)部的磁
4、場(chǎng)(邊緣部分除外)以及平行板電容器間的磁場(chǎng),都可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場(chǎng).勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線是疏密程度相同、方向相同的平行直線.相等相同 【 基 礎(chǔ) 檢 測(cè) 】1.(多 選 , 2015 年 新 課 標(biāo) 卷)指南針是我國(guó)古代四大發(fā)明之一,關(guān)于指南針,下列說(shuō)明正確的是( )A.指南針可以僅具有一個(gè)磁極B.指南針能夠指向南北,說(shuō)明地球具有磁場(chǎng)C.指南針的指向會(huì)受到附近鐵塊的干擾D.在指南針正上方附近沿指針?lè)较蚍胖靡恢睂?dǎo)線,導(dǎo)線通電時(shí)指南針不偏轉(zhuǎn)答 案 : BC 三 、 安 培 力1.大小BILsin BIL0(1)當(dāng) B 與 I 成角:F_.(2)當(dāng) B 和 I 垂直:F_.(3)當(dāng) B 和 I 平行:F_
5、. 2.方向電流安培力B、I(1)左手定則:伸開(kāi)左手,使大拇指與其余四個(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_的方向,這時(shí)大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受_的方向.(2)特點(diǎn):F B,F(xiàn) I,即 F 垂直于_決定的平面. 【 基 礎(chǔ) 檢 測(cè) 】2.在下列各圖所示的四幅圖中,正確標(biāo)明通電導(dǎo)線所受安培力 F 方向的是( )A B C D答 案 : B 磁感線電場(chǎng)線不同點(diǎn)閉合曲線,外部 NS,內(nèi)部 SN起始于正電荷、終止于負(fù)電荷相似點(diǎn)形象描述場(chǎng)而引入的假想線,實(shí)際不存在疏密程度表示場(chǎng)的強(qiáng)弱切線方向表示場(chǎng)的方向不能相交(電場(chǎng)線在無(wú)電荷的空間不相交) 考 點(diǎn) 1
6、 對(duì) 磁 感 線 和 磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 的 理 解 重 點(diǎn) 歸 納1.磁感線與電場(chǎng)線的比較 2.對(duì)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,就像電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)本身決定一樣,跟該位置放不放通電導(dǎo)線無(wú)關(guān). 物理量磁感應(yīng)強(qiáng)度 B電場(chǎng)強(qiáng)度 E物理意義描述磁場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量定義式大小決定由磁場(chǎng)決定,與檢驗(yàn)電流無(wú)關(guān)由電場(chǎng)決定,與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)3.磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 與電場(chǎng)強(qiáng)度 E 的比較 物理量磁感應(yīng)強(qiáng)度 B電場(chǎng)強(qiáng)度 E方向矢量,磁感線切線方向,小磁針 N 極受力方向矢量,電場(chǎng)線切線方向,放入該點(diǎn)的正電荷受力的方向場(chǎng)的疊加合磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和合場(chǎng)強(qiáng)等于
7、各個(gè)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和單位1 T1 N/(Am) 1 V/m1 N/C(續(xù) 表 ) 典 例 剖 析A.a 處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比 c 處的大B.b、c 兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等C.a、c 兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同D.b 處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零圖 8-1-2 思 維 點(diǎn) 撥 :首先用安培定則判斷每根直線電流的磁場(chǎng)方向,然后再根據(jù)磁場(chǎng)的疊加進(jìn)行判斷.解 析 : 由 右 手 定 則 可 以 判 斷 , a、 c 兩 處 的 磁 場(chǎng) 是 兩 電 流 在a、 c 處 產(chǎn) 生 的 磁 場(chǎng) 相 加 , 但 a 距 離 兩 導(dǎo) 線 比 c 近 , 故 a 處 的 磁感 應(yīng) 強(qiáng) 度 大 小 比 c 處 的 大 , A
8、 正 確 ; b、 c 與 右 側(cè) 電 流 距 離 相 同 ,故 右 側(cè) 電 流 在 此 兩 處 產(chǎn) 生 的 磁 場(chǎng) 等 大 反 向 , 但 因 為 左 側(cè) 電 流 在此 兩 處 產(chǎn) 生 了 大 小 不 同 、 方 向 相 同 的 磁 場(chǎng) , 故 b、 c 兩 處 的 磁 感應(yīng) 強(qiáng) 度 大 小 不 相 等 , B 錯(cuò) 誤 ; 由 右 手 定 則 可 知 , a 處 磁 場(chǎng) 垂 直紙 面 向 里 , c 處 磁 場(chǎng) 垂 直 紙 面 向 外 , C 錯(cuò) 誤 ; b 與 兩 導(dǎo) 線 距 離 相等 , 故 兩 磁 場(chǎng) 疊 加 為 零 , D 正 確 .答 案 : AD 【 考 點(diǎn) 練 透 】1.(20
9、15 年 北 京 朝 陽(yáng) 區(qū) 期 末 )如圖 8-1-3 中 a、 b、 c 所示為三根與紙面垂直的長(zhǎng)直導(dǎo)線,其橫截面位于等邊三角形的 3 個(gè)頂點(diǎn)上,導(dǎo)線中通有大小相同的電流,方向如圖所示.則在三角形)中心 O 點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度(A.方向向左B.方向向右C.方向向下D.大小為零圖 8-1-3 解 析 : 根 據(jù) 右 手 螺 旋 定 則 , 電 流 a 在 O 點(diǎn) 產(chǎn) 生 的 磁 場(chǎng) 平 行于 bc 向 右 , 電 流 b 在 O 點(diǎn) 產(chǎn) 生 的 磁 場(chǎng) 平 行 于 ac 指 向 右 下 方 ,電 流 c 在 O 點(diǎn) 產(chǎn) 生 的 磁 場(chǎng) 平 行 于 ab 指 向 右 上 方 ; 由 于 三 根
10、導(dǎo)線 中 電 流 大 小 相 同 , 到 O 點(diǎn) 的 距 離 相 同 , 根 據(jù) 平 行 四 邊 形 定 則 ,合 場(chǎng) 強(qiáng) 的 方 向 向 右 , 故 A、 C、 D 錯(cuò) 誤 , B 正 確 .答 案 : B 考 點(diǎn) 2 安 培 力 的 分 析 與 計(jì) 算 重 點(diǎn) 歸 納1.對(duì)公式 FBIL 的運(yùn)用(1)B 與 L 垂直.(2)式中 L 是有效長(zhǎng)度.彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度 L 等于在垂直磁場(chǎng)平面內(nèi)的投影中兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度(如圖 8-1-4 所示),相應(yīng)的電流方向沿 L 由始端流向末端.任意形狀的閉合線圈,其有效長(zhǎng)度 L0,故通電后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受到的安培力的矢量和一定為零. 圖 8-1-4(3)
11、B 并非一定是勻強(qiáng)磁場(chǎng),但一定是導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度.2.安培力做功的實(shí)質(zhì)能量的轉(zhuǎn)化(1)安培力做正功:將電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的動(dòng)能及其他形式的能. (2)安培力做負(fù)功:將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能. 典 例 剖 析例 2: (2014 年 江 西 南 昌 調(diào) 研 )水平面上有 U 形導(dǎo)軌 NM、PQ,它們之間的寬度為 L,M 和 P 之間接入電源,現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌擱一根質(zhì)量為 m 的金屬棒 ab,棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(滑動(dòng)摩擦力略小于最大靜摩擦力),通過(guò)棒的電流強(qiáng)度為 I,并加一個(gè)范圍較大的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B,方向垂直于金屬棒 ab,與垂直導(dǎo)軌平面的方向夾角為,如圖 8-1-5 所示,金
12、屬棒處于靜止?fàn)顟B(tài),重力加速度為 g,則金)屬棒所受的摩擦力大小為(A.BILsin C.(mgBILsin )圖 8-1-5B.BILcos D.(mgBILcos ) 解 析 : 金 屬 棒 處 于 靜 止 狀 態(tài) , 其 合 力 為 零 , 對(duì) 其 進(jìn) 行 受 力分 析 , 如 圖 8-1-6所 示 , 在 水 平 方 向 有 BILcos Ff 0, FfBILcos , 選 項(xiàng) B 正 確 , 選 項(xiàng) A、 C、 D 錯(cuò) 誤 .圖 8-1-6答 案 : B備 考 策 略 :解答有關(guān)安培力的問(wèn)題時(shí),正確分析物體的受力情況仍是解題的關(guān)鍵. 【 考 點(diǎn) 練 透 】2.如圖 8-1-7 所示,
13、AC 是一個(gè)用長(zhǎng)為 L 的導(dǎo)線彎成的以 O為圓心的四分之一圓弧,將其放置在與平面 AOC 垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.當(dāng)在該導(dǎo)線中通以由 C 到 A,大小為 I)的恒定電流時(shí),該導(dǎo)線受到的安培力的大小和方向是(A.BIL,平行于 OC 向左圖 8-1-7 方 向 由 左 手 定 則 判 斷 , 應(yīng) 為 垂 直 AC 的 連 線 指 向 左 下 方 , 因 此選 項(xiàng) C 正 確 .答 案 : C 3.(2015 年 江 蘇 卷 )如圖 8-1-8 所示,用天平測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝數(shù)相同,邊長(zhǎng) NM 相等,將它們分別掛在天平的右臂下方,線圈中通有大小相同的
14、電流,天平處于平衡狀態(tài),若磁場(chǎng)發(fā)生微小變化,天平最容易失去平衡的是( )圖 8-1-8A B C D答 案 : A 電流元法分割為電流元安培力方向整段導(dǎo)體合力方向運(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)形電流小磁針通電螺線管或多個(gè)環(huán)形電流條形磁鐵結(jié)論法同向電流互相吸引,異向電流互相排斥轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法定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 考 點(diǎn) 3 安 培 力 作 用 下 導(dǎo) 體 的 運(yùn) 動(dòng) 重 點(diǎn) 歸 納研究通電導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)的常用方法 典 例 剖 析
15、例 3:如圖 8-1-9 所示,一通電直導(dǎo)線位于蹄形磁鐵的磁極)的正上方,當(dāng)通以電流 I 時(shí),試判斷導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況(A.由上往下看導(dǎo)線,逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)B.由上往下看導(dǎo)線,順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向上運(yùn)動(dòng)圖 8-1-9C.由上往下看導(dǎo)線,逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向上運(yùn)動(dòng)D.由上往下看導(dǎo)線,順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向下運(yùn)動(dòng) 思 維 點(diǎn) 撥 :采用電流元受力分析法,在導(dǎo)體中取三段電流元,用左手定則判斷它們所受安培力方向,從而確定導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況.解 析 : 由 蹄 形 磁 鐵 磁 場(chǎng) 的 立 體 分 布 , 知 道 磁 感 線 從 A 端 向上 穿 過(guò) , 再 從 B 端 向 下 穿 過(guò) .由 左 手 定 則 可
16、知 , A 端 受 向 外 的 安培 力 , B 端 受 向 內(nèi) 的 安 培 力 .導(dǎo) 線 開(kāi) 始 轉(zhuǎn) 動(dòng) 后 , 電 流 有 向 里 的 分量 , 在 向 右 的 磁 場(chǎng) 中 , 受 到 向 下 的 安 培 力 .故 由 上 往 下 看 導(dǎo) 線 ,逆 時(shí) 針 轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 同 時(shí) 向 下 運(yùn) 動(dòng) .故 選 A.答 案 : A 【 考 點(diǎn) 練 透 】4.(多 選 , 2016 年 黑 龍 江 牡 丹 江 期 中 )如圖 8-1-10 所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng) B 的區(qū)域中有一光滑斜面體,在斜面體上放了一根長(zhǎng)為 L,質(zhì)量為 m 的導(dǎo)線,當(dāng)通以如圖方向的電流 I 后,導(dǎo)線恰)能保持靜止,則磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 必須滿足(圖 8-1-10 答 案 : CD 5. 一直導(dǎo)線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方,如圖 8-1-11 所示,如果直導(dǎo)線可以自由地運(yùn)動(dòng)且通以由 a到 b 的電流,則關(guān)于導(dǎo)線 ab 受磁場(chǎng)力后的運(yùn)動(dòng)情況,下列說(shuō)法正確的是( )A.從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管B.從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管圖 8-1-11C.從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管D.從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管答 案 : D
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