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,基础诊断,考点突破,随堂演练,高考导航,考点内容,要求,说明,高考命题实况,命题热点,江苏卷,江苏卷,磁场磁感应强度磁感线磁通量,(1)磁感应强度了解和计算；,(2)安培力、洛伦兹力特点；,(3)有界磁场中临界问题；,(4)带电粒子在匀强磁场中多解问题；,(5)带电粒子在组合场和复合场中运动,通电直导线和通电线圈周围磁场方向,安培力,计算限于直导线跟匀强磁场平行或垂直两种情况,T43,分,洛伦兹力,带电粒子在匀强磁场中运动,计算限于带电粒子速度与磁感应强度平行或垂直情况,T94,分,T1416,分,质谱仪和盘旋加速器工作原理,T15 16,分,1/57,基础课时,22,磁场描述及磁场对电流作用,2/57,知识梳理,知识点一、磁场、磁感应强度,1,.,磁场,(1),基本特征：磁场对处于其中磁体、电流和运动电荷有,_,_,作用。,(2),方向：小磁针,_,所受磁场力方向。,2,.,磁感应强度,(1),物理意义：描述磁场,_,和,_,。,(2),大小：,B,_,(,通电导线垂直于磁场,),。,(3),方向：小磁针静止时,_,指向。,(4),单位：特斯拉,(T),。,力,磁场,N,极,强弱,方向,N,极,3/57,3,.,匀强磁场,(1),定义：磁感应强度大小,_,、方向,_,磁场称为匀强磁场。,(2),特点：疏密程度相同、方向相同平行直线。,知识点二、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场方向,1,.,磁感线,在磁场中画出一些有方向曲线，使曲线上各点,_,方向跟这点磁感应强度方向一致。,处处相等,处处相同,切线,4/57,2,.,几个常见磁场,(1),常见磁体磁场,(2),电流磁场,通电直导线,通电螺线管,环形电流,安培定则,5/57,知识点三、安培力、安培力方向匀强磁场中安培力,1,.,安培力大小,(1),磁场和电流垂直时：,F,_,。,(2),磁场和电流平行时：,F,_,。,2,.,安培力方向,左手定则判断：,(1),伸出左手，让拇指与其余四指,_,，,而且都在同一个平面内。,(2),让磁感线从掌心进入，并使四指指向,_,方向。,(3)_,所指方向就是通电导线在磁场,中所受安培力方向。,电流,拇指,垂直,BIL,0,6/57,思索,(1),磁场中一小段通电导体在该处受力为零，此处,B,一定为零吗？,(2),利用左手定则判断两平行通电,(,同向、异向,),直导线间安培力是引力还是斥力？,7/57,诊疗自测,8/57,答案,D,9/57,2.,在磁场中某区域磁感线如图,1,所表示，则,(,),图,1,A.,a,、,b,两处磁感应强度大小不等，且,B,a,B,b,B.,a,、,b,两处磁感应强度大小相等,C.,同一通电导线放在,a,处受力一定比放在,b,处受力大,D.,同一通电导线放在,a,处受力一定比放在,b,处受力小,10/57,解析,磁感线疏密程度表示磁感应强度大小，安培力大小跟该处磁感应强度大小、,I,、,L,和导线放置方向与磁感应强度方向夹角相关，故,C,、,D,错误；由,a,、,b,两处磁感线疏密程度可判断出,B,a,B,b,，所以,A,正确，,B,错误。,答案,A,11/57,3.,在如图所表示四幅图中，正确标明通电导线所受安培力,F,方向是,(,),解析,依据左手定则可知：,A,、,B,、,C,图中安培力方向应向下，,D,图中安培力垂直于电流和磁场向纸外，故正确答案为,B,。,答案,B,12/57,4.,(,多项选择,),三条在同一平面,(,纸面,),内长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中经过电流均为,I,，方向如图,2,所表示。,a,、,b,和,c,三点分别位于三角形三个顶角平分线上，且到对应顶点距离相等。将,a,、,b,和,c,处磁感应强度大小分别记为,B,1,、,B,2,和,B,3,，以下说法正确是,(,),图,2,13/57,A.,B,1,B,2,B,3,B.,B,1,B,2,B,3,C.,a,和,b,处磁场方向垂直于纸面向外，,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,解析,因为经过三条导线电流大小相等，结合右手螺旋定则可判断出三条导线在,a,、,b,处产生合磁感应强度垂直纸面向外，在,c,处垂直纸面向里，且,B,1,B,2,B,3,，故选项,A,、,C,正确。,答案,AC,14/57,5.,在赤道上，地磁场能够看作是沿南北方向而且与地面平行匀强磁场，磁感应强度是,5,10,5,T,。假如赤道上有一条沿东西方向直导线，长,40 m,，载有,20 A,电流，地磁场对这根导线作用力大小是,(,),A.4,10,8,N B.2.5,10,5,N,C.9,10,4,N D.4,10,2,N,解析,磁场方向是南北方向，电流方向是东西方向，它们相互垂直，能够利用公式,F,BIL,来计算此安培力大小，其大小为,F,BIL,5,10,5,20,40 N,4,10,2,N,。,答案,D,15/57,考点一安培定则应用和磁场叠加,1.,安培定则,“,因,”,和,“,果,”,：,原因,(,电流方向,),结果,(,磁场方向,),直线电流磁场,大拇指,四指,环形电流及通电螺线管磁场,四指,大拇指,2.,磁场叠加：,磁感应强度为矢量，合成与分解遵照平行四边形定则。,16/57,【例,1,】,(,江苏省苏锡常镇联考,),两根相互靠近,长直导线,1,、,2,中通有相同电流，相互作用力为,F,。若在两根导线所在空间内加一匀强磁场后，导,线,2,所受安培力协力恰好为零。则所加磁场方,向是,(,),图,3,A.,垂直纸面向里,B.,垂直纸面向外,C.,垂直导线向右,D.,垂直导线向左,解析,当两根通有大小相同，方向相同电流时，,1,、,2,两导线间作用力是引力，故,2,受到向左安培力，要使导线,2,所受安培力协力恰好为零，故所加磁场使导线,2,受到安培力向右，依据左手定则判断知所加磁场方向为垂直纸面向外，故,B,正确。,B,17/57,规律方法,求解相关磁感应强度问题三个关键,(1),磁感应强度,由磁场本身决定。,(2),合磁感应强度,等于各磁场磁感应强度矢量和,(,满足平行四边形定则,),。,(3),切记判断电流磁场方法,安培定则，并能熟练应用，建立磁场立体分布模型。,18/57,【变式训练】,1.,与地磁场相关考查,(,多项选择,),(,新课标全国卷,，,18),指南针是我国古代四大创造之一。关于指南针，以下说法正确是,(,),A.,指南针能够仅含有一个磁极,B.,指南针能够指向南北，说明地球含有磁场,C.,指南针指向会受到附近铁块干扰,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,解析,指南针有,N,、,S,两个磁极，受到地磁场作用静止时,S,极指向南方，选项,A,错误，,B,正确；指南针有磁性，能够与铁块相互吸引，选项,C,正确；由奥斯特试验可知，小磁针在通电导线放置位置适当情况下，会发生偏转，选项,D,错误。,BC,19/57,20/57,图,4,21/57,答案,D,22/57,考点二安培力分析与计算,安培力大小：,计算安培力惯用公式,F,BIL,，应用时要满足：,(1),B,与,L,垂直。,(2),L,是有效长度，即垂直磁感应强度方向长度。比如，如图,5,所表示通电导线，在判断和计算安培力方向和大小时均可等效为计算和判断,ac,直导线安培力大小和方向。,图,5,23/57,【例,2,】,(,陕西宝鸡质检,),如图,6,所表示，将一个半径为,R,导电金属圆环串联接入电路中，电路电流为,I,，接入点,a,、,b,是圆环直径上两个端点，流过圆弧,acb,和,adb,电流相等。金属圆环处于磁感应强度为,B,匀强磁场中，磁场方向与圆环所在平面垂直。则金属圆环受到安培力为,(,),图,6,A.0,B.,BIR,C.2,BIR,D,.,2,BIR,24/57,答案,D,25/57,【变式训练】,3.,(,江苏单科，,4),如图,7,所表示，用天平测量匀强磁场磁感应强度。以下各选项所表示载流线圈匝数相同，边长,MN,相等，将它们分别挂在天平右臂下方。线圈中通有大小相同电流，天平处于平衡状态。若磁场发生微小改变，天平最轻易失去平衡是,(,),图,7,26/57,解析,由题意知，处于磁场中导体受安培力作用有效长度越长，依据,F,BIL,知受安培力越大，磁场发生微小改变，安培力改变最大，天平越轻易失去平衡，由图知选项,A,中导体有效长度最大，所以,A,正确。,答案,A,27/57,考点三安培力作用下导体平衡问题,通电导体棒在磁场中平衡问题是一个常见力学综合模型，该模型普通由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成。这类题目标难点是题图含有立体性，各力方向不易确定。所以解题时一定要先把立体图转化成平面图，经过受力分析建立各力平衡关系，如图,8,所表示。,图,8,28/57,【例,3,】,(,名师改编,),如图,9,所表示，在倾角为,37,斜面上，固定一宽为,L,1.0 m,平行金属导轨。现在导轨上垂直导轨放置一质量,m,0.4 kg,、电阻,R,0,2.0,、长为,1.0 m,金属棒,ab,，它与导轨间动摩擦因数为,0.5,。整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度大小为,B,2 T,匀强磁场中。导轨所接电源电动势为,E,12 V,，内阻,r,1.0,，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，滑动变阻器阻值符合要求，其它电阻不计，取,g,10 m/s,2,，,sin 37,0.6,，,cos 37,0.8,。现要保持金属棒,ab,在导轨上静止不动，求：,29/57,图,9,(1),金属棒所受安培力取值范围；,(2),滑动变阻器接入电路中阻值范围。,解析,(1),当金属棒刚好到达向上运动临界状态时，金属棒受到摩擦力为最大静摩擦力，方向平行斜面向下，设金属棒受到安培力大小为,F,1,，其受力分析如图甲所表示。则有,30/57,F,N,F,1,sin,mg,cos,F,1,cos,mg,sin,f,max,f,max,F,N,以上三式联立并代入数据可得,F,1,8 N,当金属棒刚好到达向下运动临界状态时，设金属棒受到安培力大小为,F,2,，其受力分析如图乙所表示。则有,F,N,F,2,sin,mg,cos,F,2,cos,f,max,mg,sin,f,max,F,N,31/57,32/57,设电流为,I,2,4 A,时滑动变阻器接入电路中阻值为,R,2,，由闭合电路欧姆定律，有,E,I,2,r,I,2,(,R,0,R,2,),，代入数据可得,R,2,0,所以滑动变阻器接入电路中阻值范围为,0,R,30,。,33/57,方法提炼,1.,求解安培力作用下导体棒平衡问题基本思绪,2,.,求解关键,(1),电磁学问题力学化。,(2),立体图形平面化。,34/57,【变式训练】,4.,如图,10,所表示，金属棒,MN,两端由等长轻质细线水平悬挂，处于竖直向上匀强磁场中，棒中通以由,M,向,N,电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为,。假如仅改变以下某一个条件，,角对应改变情况是,(,),图,10,A.,棒中电流变大，,角变大,B.,两悬线等长变短，,角变小,C.,金属棒质量变大，,角变大,D.,磁感应强度变大，,角变小,35/57,答案,A,36/57,考点四安培力作用下导体运动问题,【例,4,】,(,郑州二模,),如图,11,所表示，用绝缘细线悬挂一个导线框，导线框是由两同心半圆弧导线和直导线,ab,、,cd,(,ab,、,cd,在同一条水平直线上,),连接而成闭合回路，导线框中通有图示方向电流，处于静止状态。在半圆弧导线圆心处沿垂直于导线框平面方向放置一根长直导线,P,。当,P,中通以方向向外电流时,(,),图,11,37/57,A.,导线框将向左摆动,B.,导线框将向右摆动,C.,从上往下看，导线框将顺时针转动,D.,从上往下看，导线框将逆时针转动,解析,当直导线,P,中通以方向向外电流时，由安培定则可判断出长直导线,P,产生磁场方向为逆时针方向，磁感线是以,P,为圆心同心圆，半圆弧导线与磁感线平行不受安培力，由左手定则可判断出直导线,ab,所受安培力方向垂直纸面向外，,cd,所受安培力方向垂直纸面向里，从上往下看，导线框将逆时针转动，故,D,正确。,答案,D,38/57,【拓展延伸】,(1),若在,【例,4,】,中，将,P,中通以方向向里电流，试分析导线框运动情况。,(2),若在,【例,4,】,中，将直导线,P,撤去，在导线框所在平面加垂直纸面向里匀强磁场，试分析导线框运动情况及导线框对细线拉力大小。,解析,(1),若直导线,P,中通以方向向里电流时，由安培定则可判断出长直导线,P,产生磁场方向为顺时针方向，由左手定则可判断出直导线,ab,所受安培力方向垂直纸面向里，,cd,所受安培力方向垂直纸面向外，从上往下看，导线框将顺时针转动。,39/57,(2),大半圆弧有效长度与小半圆弧及直导线,ab,、,cd,总有效长度相同，电流方向相反，由,F,BIL,和左手定则能够判断导线框两部分所受安培力等大、反向，故导线框保持静止状态，且对细线拉力等于导线框本身重力大小。,答案,(1),从上往下看，导线框将顺时针转动,(2),导线框静止等于导线框本身重力大小,40/57,反思总结,1.,判定通电导体在安培力作用下运动或运动趋势思绪：,41/57,2.,判定安培力作用下导体运动情况惯用方法,电流元法,分割为电流元安培力方向整段导体所受协力方向运动方向,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,同向电流相互吸引，异向电流相互排斥；两不平行直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同趋势,转换研究对象法,定性分析磁体在电流磁场作用下怎样运动或运动趋势问题，可先分析电流在磁体磁场中所受安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场作用力，从而确定磁体所受协力及运动方向,42/57,【变式训练】,5.,(,多项选择,),如图,12,所表示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为,F,1,，现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图所表示电流后，台秤读数为,F,2,，则以下说法正确是,(,),图,12,A.,弹簧长度将变长,B.,弹簧长度将变短,C.,F,1,F,2,D.,F,1,F,2,43/57,解析,如图甲所表示，导体棒处磁场方向指向右上方，依据左手定则可知，导体棒受到安培力方向垂直于磁场方向指向右下方，依据牛顿第三定律，对条形磁铁受力分析，如图乙所表示，所以,F,N1,F,N2,即台秤示数,F,1,F,2,，在水平方向上，因为,F,有向左分力，磁铁压缩弹簧，所以弹簧长度变短。,答案,BC,44/57,1.,(,江苏南京模拟,),如图,13,所表示，直导线,ab,与圆线圈平面垂直且隔有一小段距离，其中直导线固定，线圈可自由运动，当同时通有图示方向电流时，从左向右看，线圈将,(,),图,13,A.,不动,B.,顺时针转动，同时靠近导线,C.,逆时针转动，同时离开导线,D.,逆时针转动，同时靠近导线,45/57,解析,由安培定则可知直线电流,ab,磁场在其右方方向垂直纸面向里，利用等效法将自由移动环形电流看成小磁针，其,N,极将转向纸面里，排除,A,、,B,；用转到线圈平面趋近纸面时特殊位置分析，由结论法,(,同向电流相吸，反向电流相斥,),可知，线圈左侧受直导线引力，右侧受直导线斥力，离直导线越近磁感应强度越大，安培力越大，使得线圈所受直线电流安培力向左，即线圈在靠近导线。,答案,D,46/57,2.,(,新课标全国卷,，,15),关于通电直导线在匀强磁场中所受安培力，以下说法正确是,(,),A.,安培力方向能够不垂直于直导线,B.,安培力方向总是垂直于磁场方向,C.,安培力大小与通电直导线和磁场方向夹角无关,D.,将直导线从中点折成直角，安培力大小一定变为原来二分之一,47/57,答案,B,48/57,3.,如图,14,所表示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为,1 T,匀强磁场中，在以导线截面中心为圆心、,r,为半径圆周上有,A,、,B,、,C,、,D,四个点。已知,A,点磁感应强度为,0,，则以下叙述正确是,(,),图,14,49/57,50/57,答案,B,51/57,4.,如图,15,所表示，两平行导轨与水平面成,37,角，导轨间距为,L,1.0 m,，匀强磁场磁感应强度可调，方向垂直导轨所在平面向下。一金属杆长也为,L,，质量,m,0.2 kg,，水平放在导轨上，与导轨接触良好而处于静止状态，金属杆与导轨间动摩擦因数,0.5,，通有图示方向电流，电流强度,I,2.0 A,，令最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则磁感应强度最大值和最小值分别为,(,),图,15,52/57,A.1.0 T,0 B.1.0 T,0.6 T,C.1.0 T,0.2 T D.0.6 T,0.2 T,解析,由左手定则知安培力沿斜面向上，因,mg,sin,1.2 N,、,F,f,m,mg,cos,0.8 N,，所以当磁感应强度,B,最小时，安培力,F,1,B,min,IL,0.4 N,，即,B,imin,0.2 T,；当,B,最大时，安培力,F,2,B,max,IL,2.0 N,，即,B,max,1.0 T,，,C,正确。,答案,C,53/57,5.,(,新课标全国卷,，,24),如图,16,所表示，一长为,10 cm,金属棒,ab,用两个完全相同弹簧水平地悬挂在匀强磁场中，磁场磁感应强度大小为,0.1 T,，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘。金属棒经过开关与一电动势为,12 V,电池相连，电路总电阻为,2,。已知开关断开时两弹簧伸长量均为,0.5 cm,；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧伸长量与开关断开时相比均改变了,0.3 cm,，重力加速度大小取,10 m/s,2,。判断开关闭合后金属棒所受安培力方向，并求出金属棒质量。,54/57,图,16,55/57,由平衡条件知：开关闭合前：,2,kx,mg,开关闭合后：,2,k,(,x,x,),mg,F,代入数值解得,m,0.01 kg,答案,方向竖直向下,0.01 kg,56/57,小结巧记,3,个概念,磁感应强度、磁感线、安培力,1,个公式,F,BIL,2,个定则,安培定则、左手定则,5,种方法,等效法、转换研究对象法、电流元法、特殊位置法、结论法,57/57,
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