[原創(chuàng)]2019年《南方新高考·高考總復(fù)習(xí)》物理專題八第1講磁場磁場對電流的作用[配套課件]

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1、專 題 八 磁 場 考 點 內(nèi) 容 要 求 熱 點1.磁 場 、 磁 感 應(yīng) 強 度 、磁 感 線 1.縱 觀 近 幾 年 高 考 ， 涉 及 磁 場 知 識 點 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 磁 場 或 復(fù) 合 場 中 的 運 動 次 數(shù) 最多 ， 其 次 是 與 安 培 力 有 關(guān) 的 通 電 導(dǎo) 體 在 磁場 中 的 加 速 或 平 衡 問 題 2.本 專 題 知 識 常 與 電 場 、 恒 定 電 流 以 及 電磁 感 應(yīng) 、 交 變 電 流 等 專 題 知 識 聯(lián) 系 進(jìn) 行 綜合 考 查 ， 是 高 考 的 熱 點

2、3.本 專 題 知 識 與 生 產(chǎn) 、 生 活 、 現(xiàn) 代 科 技 等聯(lián) 系 密 切 ， 如 與 對 質(zhì) 譜 儀 、 回 旋 加 速 器 、粒 子 速 度 選 擇 器 、 等 離 子 體 發(fā) 電 機 、 電 磁流 量 計 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 的 方 向 3.安 培 力 、 安 培 力 的 方向 4.勻 強 磁 場 中 的 安 培 力 5.洛 倫 茲 力 、 洛 倫 茲 力的 方 向 6.洛 倫 茲 力 公 式 7.帶 電 粒 子 在 勻 強 磁 場中

3、 的 運 動 8.質(zhì) 譜 儀 和 回 旋 加 速 器 第 1講 磁 場 磁 場 對 電 流 的 作 用 一 、 磁 場1 磁 場 磁 體 電 流 運 動 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) (2)基 本 特 性 ： 磁 場 對 處 于 其 中 的 _、 _和 _有 磁 力 的 作 用 磁 體 電 流運 動 電 荷(3)方 向 ： 在 磁 場 中 任 一 點 ， 小 磁 針 _極 受 力 的 方向 ， 即 小 磁 針 靜 止 時 _極 所 指 的 方 向 ， 就 是 該 點 的 磁場 方 向 N（ 北 ） N（ 北 ） 二 、

4、磁 場 的 描 述1 磁 感 應(yīng) 強 度 切 線(1)定 義 ： 在 磁 場 中 垂 直 于 磁 場 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 度 L 的 乘 積 IL 的 比 值 叫 磁 感應(yīng) 強 度 (2)定 義 式 ： _.(3)方 向 ： 就 是 磁 場 的 方 向 ， 即 小 磁 針 靜 止 時 北 極 所 指的 方 向 ， 也 是 過 該 點 的 磁 感 線 的 _方 向 (4)單 位 ： 特 斯 拉 (T) 2 磁 感 線 強 弱(1)特 點 ： 磁 感 線 的 分 布 可 以 形 象 地 表 示 出 磁 場 的 強 弱和 方

5、向 ， 磁 感 線 的 疏 密 表 示 磁 場 的 _， 磁 感 線 上 某點 的 _方 向 就 是 該 點 的 磁 場 方 向 (2)幾 種 常 見 磁 場 、 磁 感 線 的 分 布 常 見 磁 體 的 磁 場 (如 圖 8-1-1 所 示 )甲 條 形 磁 鐵 乙 蹄 形 磁 鐵 丙 地 磁 場圖 8-1-1切 線 電 流 的 磁 場項 目 通 電 直 導(dǎo) 線 通 電 螺 線 管 環(huán) 形 電 流安 培 定 則立 體 圖 項 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 磁 場 ： 磁 感 應(yīng) 強 度 大 小 處 處 _、 方

6、 向處 處 _的 磁 場 稱 為 勻 強 磁 場 距 離 很 近 的 兩 個 異名 磁 極 之 間 的 磁 場 、 通 電 螺 線 管 內(nèi) 部 的 磁 場 (邊 緣 部 分 除 外 )以 及 平 行 板 電 容 器 間 的 磁 場 ， 都 可 以 認(rèn) 為 是 勻 強 磁 場 勻強 磁 場 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 】1 (多 選 ， 2015 年 新 課 標(biāo) 卷 )指 南 針 是 我 國 古 代 四 大發(fā) 明 之 一 ， 關(guān) 于 指 南 針 ， 下 列 說 明 正 確 的 是 ( )A 指 南 針 可

7、以 僅 具 有 一 個 磁 極B 指 南 針 能 夠 指 向 南 北 ， 說 明 地 球 具 有 磁 場C 指 南 針 的 指 向 會 受 到 附 近 鐵 塊 的 干 擾D 在 指 南 針 正 上 方 附 近 沿 指 針 方 向 放 置 一 直 導(dǎo) 線 ， 導(dǎo)線 通 電 時 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 _. 2 方 向(1)左 手 定 則 ： 伸 開 左 手 ， 使 大 拇 指 與 其 余 四 個 手 指 垂直

8、 ， 并 且 都 與 手 掌 在 同 一 個 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 大 拇 指 所 指 的 方 向 就是 通 電 導(dǎo) 線 在 磁 場 中 所 受 _的 方 向 (2)特 點 ： F B， F I， 即 F 垂 直 于 _決 定 的 平面 電 流 安 培 力 B、 I 【 基 礎(chǔ) 檢 測 】2 磁 場 中 某 區(qū) 域 的 磁 感 線 如 圖 8-1-2 所 示 ， 則 ( )圖 8-1-2答 案 ： BA a、 b兩 處 的 磁 感 應(yīng) 強 度 的 大 小 不 等 ， Ba BbB a、 b兩 處 的 磁 感 應(yīng) 強

9、度 的 大 小 不 等 ， B a BbC 同 一 通 電 導(dǎo) 線 放 在 a處 受 力 一 定 比 放 在 b處 受 力 大D 同 一 通 電 導(dǎo) 線 放 在 a處 受 力 一 定 比 放 在 b處 受 力 小 項 目 磁 感 線 電 場 線不 同 點 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 (1)形 象 描 述 場 而 引 入 的 假 想 線 ， 實 際 不 存 在(2)疏 密 程 度 表 示 場 的 強 弱(3)切 線 方 向 表 示 場 的 方 向(4)不 能 相 交 (電 場 線 在 無 電 荷 的 空 間 不 相

10、交 )考 點 1 對 磁 感 線 和 磁 感 應(yīng) 強 度 的 理 解 及 安 培 定 則1 磁 感 線 與 電 場 線 的 比 較 重 點 歸 納 【 考 題 題 組 】1 指 南 針 是 我 國 古 代 四 大 發(fā) 明 之 一 當(dāng) 指 南 針 上 方 有一 條 水 平 放 置 的 通 電 導(dǎo) 線 時 ， 其 N 極 指 向 變 為 如 圖 8-1-3實 線 小 磁 針 所 示 則 對 該 導(dǎo) 線 電 流 的 以 下 判 斷 正 確 的 是( ) 圖 8-1-3 A 可 能 東 西 放 置 ， 通 有 由 東 向 西 的 電 流B 可 能 東 西 放 置 ， 通 有 由 西 向 東 的 電 流

11、C 可 能 南 北 放 置 ， 通 有 由 北 向 南 的 電 流D 可 能 南 北 放 置 ， 通 有 由 南 向 北 的 電 流答 案 ： C 考 點 2 安 培 力 作 用 下 的 平 衡 與 加 速 問 題 重 點 歸 納1 分 析 導(dǎo) 體 在 磁 場 中 平 衡 和 加 速 問 題 的 思 路(1)確 定 要 研 究 的 導(dǎo) 體 (2) 按 照 已 知 力 重 力 安 培 力 彈 力 摩 擦 力 的 順序 ， 對 導(dǎo) 體 受 力 分 析 (3)分 析 導(dǎo) 體 的 運 動 情 況 (4)根 據(jù) 平 衡 條 件 或 牛 頓 第 二 定 律 列 式 求 解 2 受 力 分 析 的 注 意

12、事 項(1)安 培 力 的 方 向 特 點 ： F B， F I， 即 F 垂 直 于 B 和I 決 定 的 平 面 (2)安 培 力 的 大 小 ： 應(yīng) 用 公 式 F BILsin 計 算 彎 曲 導(dǎo) 線在 勻 強 磁 場 中 所 受 安 培 力 的 大 小 時 ， 有 效 長 度 L 等 于 曲 線兩 端 點 的 直 線 長 度 (3)視 圖 轉(zhuǎn) 換 ： 對 于 安 培 力 作 用 下 的 力 學(xué) 問 題 ， 導(dǎo) 體 棒的 受 力 往 往 分 布 在 三 維 空 間 的 不 同 方 向 上 ， 這 時 應(yīng) 利 用 俯視 圖 、 剖 面 圖 或 側(cè) 視 圖 等 ， 變 立 體 圖 為 二

13、維 平 面 圖 考 向 1 安 培 力 作 用 下 靜 態(tài) 平 衡 問 題【 考 題 題 組 】2 (多 選 ， 2016 年 廣 東 廣 州 三 模 )如 圖 8-1-4 所 示 ， 質(zhì)量 為 m、 長 度 為 L 的 長 直 導(dǎo) 線 用 兩 絕 緣 細(xì) 線 懸 掛 于 O、 O兩 點 ， 并 處 于 勻 強 磁 場 中 ， 當(dāng) 導(dǎo) 線 中 通 以 沿 x 正 方 向 的 電流 I， 且 導(dǎo) 線 保 持 靜 止 時 懸 線 與 豎 直 方 向 夾 角 為 .則 磁 感 應(yīng)強 度 的 方 向 和 大 小 可 能 為 ( ) 圖 8-1-4 甲 乙 丙 丁答 案 ： BC 圖 D46 考 向 2

14、 安 培 力 作 用 下 動 態(tài) 平 衡 問 題此 類 題 目 是 平 衡 問 題 ， 只 是 由 于 磁 場 大 小 或 方 向 、 電流 大 小 或 方 向 的 變 化 造 成 安 培 力 變 化 ， 與 力 學(xué) 中 某 個 力 的變 化 類 似 的 情 景 直 ， 整 個 裝 置 處 于 方 向 豎 直 向 上 、 磁 感 應(yīng) 強 度 為 B 的 勻 強)磁 場 中 ， 彈 簧 伸 長 量 為 x 時 ， 棒 處 于 靜 止 狀 態(tài) 則 (A 導(dǎo) 體 棒 中 的 電 流 方 向 從 b 流 向 aB 導(dǎo) 體 棒 中 的 電 流 大 小 為C 若 只 將 磁 場 方 向 緩 慢 順 時 針

15、轉(zhuǎn) 過 一 小 角 度 ， x 變 大D 若 只 將 磁 場 方 向 緩 慢 逆 時 針轉(zhuǎn) 過 一 小 角 度 ， x 變 大 圖 8-1-5【 考 題 題 組 】3 (2017 年 陜 西 西 安 模 擬 )如 圖 8-1-5 所 示 ， 長 為 L 的通 電 長 直 導(dǎo) 體 棒 放 在 光 滑 水 平 的 絕 緣 軌 道 上 ， 勁 度 系 數(shù) 為 k的 水 平 輕 彈 簧 一 端 固 定 ， 另 一 端 拴 在 棒 的 中 點 ， 且 與 棒 垂kxBL 4 如 圖 8-1-6所 示 ， PQ和 MN為 水 平 平 行 放 置 的 金 屬導(dǎo) 軌 ， 相 距 1 m， 導(dǎo) 體 棒 ab跨

16、放 在 導(dǎo) 軌 上 ， 棒 的 質(zhì) 量 為 m 0.2 kg， 棒 的 中 點 用 細(xì) 繩 經(jīng) 滑 輪 與 物 體 相 連 ， 物 體 的 質(zhì)量 M 0.3 kg， 棒 與 導(dǎo) 軌 的 動 摩 擦 因 數(shù) 為 0.5， 勻 強 磁 場的 磁 感 應(yīng) 強 度 B 2 T， 方 向 豎 直 向 下 ， 為 了 使 物 體 以 加 速度 a 3 m/s2加 速 上 升 ， 應(yīng) 在 棒 中 通 入 多 大 的 電 流 ？ 方 向 如何 ？ (取 g 10 m/s2) 考 向 3 安 培 力 作 用 下 加 速 問 題【 考 題 題 組 】 圖 8-1-6解 ： 導(dǎo) 體 棒 所 受 的 最 大 靜 摩

17、擦 力 大 小 為fm 0.5mg 1 NM 的 重 力 為 G Mg 3 N要 使 物 體 加 速 上 升 ， 則 安 培 力 方 向 必 須 水 平 向 左 ， 則 根據(jù) 左 手 定 則 判 斷 得 知 棒 中 電 流 的 方 向 為 由 a到 b. 根 據(jù) 受 力 分 析 ， 由 牛 頓 第 二 定 律 有F安 G fm (m M)aF安 BIL聯(lián) 立 以 上 各 式 解 得 I 2.75 A. 方 法 安 培 力 作 用 下 導(dǎo) 體 運 動 的 分 析 方 法 重 點 歸 納1 判 定 導(dǎo) 體 運 動 情 況 的 基 本 思 路 2 研 究 通 電 導(dǎo) 線 運 動 的 常 用 方 法電

18、 流 元 法 分 割 為 電 流 元 安 培 力 方 向 整 段 導(dǎo) 體 合力 方 向 運 動 方 向特 殊 位 置 法 在 特 殊 位 置 安 培 力 方 向 運 動 方 向等 效 法 環(huán) 形 電 流 小 磁 針通 電 螺 線 管 或 多 個 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 象 法 定 性 分 析 磁 體 在 電 流 磁 場 作 用 下 如 何 運 動或 運 動 趨 勢 的 問 題 ， 可 先 分 析 電 流 在 磁 體磁 場 中 所 受 的 安 培 力 ， 然 后 由 牛 頓 第 三 定律 ， 確

19、 定 磁 體 所 受 電 流 磁 場 的 作 用 力 ， 從而 確 定 磁 體 所 受 合 力 及 運 動 方 向 典 例 剖 析例 1： 一 個 可 以 自 由 運 動 的 線 圈 L1 和 一 個 固 定 的 線 圈L2 互 相 絕 緣 垂 直 放 置 ， 且 兩 個 線 圈 的 圓 心 重 合 ， 如 圖 8-1-7所 示 當(dāng) 兩 線 圈 中 通 以 圖 示 方 向 的 電 流 時 ， 從 左 向 右 看 ，線 圈 L1 將 ( )A 不 動B 順 時 針 轉(zhuǎn) 動 圖 8-1-7C 逆 時 針 轉(zhuǎn) 動D 在 紙 面 內(nèi) 平 動 解 析 ： 方 法 一 (電 流 元 法 )： 把 線 圈

20、L1 沿 水 平 轉(zhuǎn) 動 軸 分成 上 下 兩 部 分 ， 每 一 部 分 又 可 以 看 成 無 數(shù) 段 直 線 電 流 元 ，電 流 元 處 在 L2 產(chǎn) 生 的 磁 場 中 ， 根 據(jù) 安 培 定 則 可 知 各 電 流 元所 在 處 的 磁 場 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 針 轉(zhuǎn) 動 方 法 二 (等 效 法 )： 把 線 圈 L1 等 效 為 小 磁 針 ， 該 小 磁

21、 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 環(huán)形 電 流 I2 的 磁 場 方 向 ， 由 安 培 定 則 知 I2 產(chǎn) 生 的 磁 場 方 向 在其 中 心 處 豎 直 向 上 ， 而 L1 等 效 成 小 磁 針 后 ， 轉(zhuǎn) 動 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 針 轉(zhuǎn) 動 方 法 三 (結(jié) 論 法 )： 環(huán) 形 電 流 I1、 I2 之 間 不 平 行 ， 則 必 有相 對 轉(zhuǎn) 動 ， 直 到 兩 環(huán)

22、 形 電 流 同 向 平 行 為 止 據(jù) 此 可 得 ， 從左 向 右 看 ， 線 圈 L 1 將 順 時 針 轉(zhuǎn) 動 答 案 ： B 【 觸 類 旁 通 】如 圖 8-1-8 所 示 ， 蹄 形 磁 鐵 用 柔 軟 的 細(xì) 繩 懸 吊 在 天 花板 上 ， 在 磁 鐵 兩 極 的 正 下 方 固 定 著 一 根 水 平 長 直 導(dǎo) 線 ， 當(dāng)長 直 導(dǎo) 線 中 通 以 向 右 的 電 流 時 ( )圖 8-1-8 A 磁 鐵 的 N 極 向 紙 外 、 S 極 向 紙 內(nèi) 轉(zhuǎn) 動 ， 繩 子 對 磁 鐵的 拉 力 減 小B 磁 鐵 的 S 極 向 紙 外 、 N 極 向 紙 內(nèi) 轉(zhuǎn) 動 ， 繩 子 對 磁 鐵的 拉 力 減 小C 磁 鐵 的 N 極 向 紙 外 、 S 極 向 紙 內(nèi) 轉(zhuǎn) 動 ， 繩 子 對 磁 鐵的 拉 力 增 大D 磁 鐵 的 S 極 向 紙 外 、 N 極 向 紙 內(nèi) 轉(zhuǎn) 動 ， 繩 子 對 磁 鐵的 拉 力 增 大答 案 ： C