高考物理复习第九章磁场基础课1磁场的描述及磁场对电流的作用市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖课.pptx

课前自主梳理,课堂互动探究,高考模拟演练,高考导航,考点内容,要求,高考命题实况,常考题型,关联,考点,磁场、磁感应强度、磁感线,卷,：,T,15,、,T,16,卷,：,T,20,卷,：,T,14,、,T,24,卷,：,T,18,、,T,19,卷,：,T,15,卷,：,T,18,卷,：,T,18,选择题,计算题,平衡问题,圆周运动,带电粒子在电场中运动,通电直导线和通电线圈周围磁场方向,安培力、安培力方向,匀强磁场中安培力,洛伦兹力、洛伦兹力方向,洛伦兹力公式,带电粒子在匀强磁场中运动,质谱仪和盘旋加速器,说明：(1)安培力计算只限于电流与磁感应强度垂直情形；,(2)洛伦兹力计算只限于速度与磁场方向垂直情形。,1/65,基础课,1,磁场描述及磁场对电流,作用,2/65,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),。,磁场力,N,极,强弱,方向,N,极,3/65,3,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,4/65,2,几个常见磁场,(1),常见磁体磁场,(,如图,1,所表示,),图,1,5/65,(2),电流磁场,通电直导线,通电螺线管,环形电流,安培定则,6/65,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。,图,2,(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。,BIL,0,垂直,电流,拇指,7/65,思索判断,(1),磁场中某点磁感应强度大小，跟放在该点试探电流元强弱相关。,(,),(2),磁场中某点磁感应强度方向，跟放在该点试探电流元所受磁场力方向一致。,(,),(3),在磁场中磁感线越密集地方，磁感应强度越大。,(,),(4),相邻两条磁感线之间空白区域磁感应强度为零。,(,),(5),将通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零。,(,),8/65,答案,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),9/65,磁场及安培定则应用,10/65,2,磁场叠加,磁感应强度是矢量，计算时与力计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解。,3,安培定则应用,在利用安培定则判定直线电流和环形电流磁场时应分清,“,因,”,和,“,果,”,。,原因,(,电流方向,),结果,(,磁场绕向,),直线电流磁场,大拇指,四指,环形电流磁场,四指,大拇指,11/65,1,磁场了解,(,新课标全国卷,，,18),(,多项选择,),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,12/65,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。,答案,BC,13/65,2,电场强度和磁感应强度对比,(,多项选择,),以下说法中正确是,(,),A,电荷在某处不受电场力作用，则该处电场强度为零,B,一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零,C,表征电场中某点电场强弱，是把一个检验电荷放在该点时受到电场力与检验电荷本身电荷量比值,D,表征磁场中某点磁场强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到磁场力与该小段导线长度和电流乘积比值,14/65,答案,AC,15/65,16/65,图,3,17/65,答案,D,18/65,磁场矢量性及合成,(1),依据安培定则确定通电导线周围磁场方向。,(2),磁场中每一点磁感应强度方向为该点磁感线切线方向。,(3),磁感应强度是矢量，多个通电导体产生磁场叠加时，合磁场磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度矢量和。,规律方法,19/65,安培力作用下导体运动,1,安培力,(1),方向：依据左手定则判断。,(2),大小：由公式,F,BIL,计算，且其中,L,为导线在磁场中有效长度。如弯曲通电导线有效长度,L,等于连接两端点直线长度，对应电流方向沿两端点连线由始端流向末端，如图,4,所表示。,图,4,20/65,2,判定安培力作用下导体运动情况惯用方法,21/65,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,22/65,1,安培力计算,如图,5,所表示，由不一样材料制成直径,AOB,和半圆,ACB,组成半圆形金属线框放置在磁感应强度大小为,B,匀强磁场中，半圆半径为,R,，线框平面与磁场方向,(,垂直于纸面向外,),垂直，直径,AOB,沿水平方向。若通以图示方向电流，从,A,端流入电流大小为,I,，则线框受到安培力,(,),图,5,23/65,A,方向沿纸面向上，大小为,0,B,方向沿纸面向上，大小为,2,BIR,C,方向沿纸面向下，大小为,BIR,D,方向沿纸面向下，大小为,2,BIR,解析,由题图可知，电流从,A,端流入，从,B,端流出，则有电流分别经过直导线,AOB,和半圆形导线,ACB,，假设经过直导线,AOB,和半圆形导线,ACB,电流大小分别为,I,1,、,I,2,，则,I,1,I,2,I,。由左手定则可知，直导线,AOB,受到安培力沿纸面向上，大小为,F,1,2,BI,1,R,；半圆形导线,ACB,受到安培力可等效成通入电流大小为,24/65,I,2,直导线,AOB,受到安培力，由左手定则可知，半圆形导线,ACB,受到安培力沿纸面向上，大小为,F,2,2,BI,2,R,，所以金属线框受到安培力沿纸面向上，大小为,F,F,1,F,2,2,BR,(,I,1,I,2,),2,BIR,。选项,B,正确。,答案,B,25/65,2,利用结论法,(,杭州五校联考,),如图,6,所表示，两个完全相同且相互绝缘、正交金属环,A,、,B,，可沿轴线,OO,自由转动，现通以图示方向电流，沿,OO,看去会发觉,(,),图,6,26/65,AA,环、,B,环均不转动,B,A,环将逆时针转动，,B,环也逆时针转动，两环相对不动,C,A,环将顺时针转动，,B,环也顺时针转动，两环相对不动,D,A,环将顺时针转动，,B,环将逆时针转动，二者吸引靠拢至重合为止,解析,由安培定则可得，,A,环产生磁场方向向下，,B,环产生磁场方向向左，两磁场相互作用后有磁场方向趋向一致趋势，所以,A,环顺时针转动，,B,环逆时针转动，二者相互靠拢，直至重合，选项,D,正确。,答案,D,27/65,3,电流元和特殊位置法,一直导线平行于通电螺线管轴线放置在螺线管上方，如图,7,所表示，假如直导线能够自由地运动且通以方向由,a,到,b,电流，则关于导线,ab受磁场力后运动情况，以下说法正确是,(,),图,7,28/65,A,从上向下看顺时针转动并靠近螺线管,B,从上向下看顺时针转动并远离螺线管,C,从上向下看逆时针转动并远离螺线管,D,从上向下看逆时针转动并靠近螺线管,解析,判断导线转动方向可用电流元法：如图所表示，把直线电流等效为,aO,、,OO,、,O,b,三段,(,OO,段极短,),电流，因为,OO,段电流方向与该处磁场方向相同，所以不受安培力作用；,aO,段电,29/65,流所在处磁场方向斜向上，由左手定则可知其所受安培力方向垂直纸面向外；,O,b,段电流所在处磁场方向斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直纸面向里。再用特殊位置法分析：当导线转过,90,与纸面垂直时，判断导线所受安培力方向向下。综上可知导线将以,OO,段为轴逆时针转动,(,从上向下看,),并靠近通电螺线管。,答案,D,30/65,4,转换研究对象法,(,多项选择,),如图,8,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,8,31/65,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,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。,32/65,答案,BC,33/65,安培力作用下导体平衡,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,9,所表示。,34/65,图,9,35/65,【典例】,如图,10,所表示，水平导轨间距为,L,0.5 m,，导轨电阻忽略不计；导体棒,ab,质量,m,1 kg,，电阻,R,0,0.9,，与导轨接触良好；电源电动势,E,10 V,，内阻,r,0.1,，电阻,R,4,；外加匀强磁场磁感应强度,B,5 T,，方向垂直于,ab,，与导轨平面成夹角,53,；,ab,与导轨间动摩擦因数为,0.5(,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,),，定滑轮摩擦不计，线对,ab,拉力为水平方向，重力加速度,g,10 m/s,2,，,ab,处于静止状态。已知,sin 53,0.8,，,cos 53,0.6,。求：,36/65,(1),经过,ab,电流大小和方向；,(2),ab,受到安培力大小；,(3),重物重力,G,取值范围。,图,10,37/65,38/65,当最大静摩擦力方向向右时,F,T,F,sin 53,f,m,0.5 N,当最大静摩擦力方向向左时,F,T,F,sin 53,f,m,7.5 N,所以,0.5 N,G,7.5 N,。,答案,(1)2 A,a,到,b,(2)5 N,(3)0.5 N,G,7.5 N,39/65,1,通电线圈在安培力作用下平衡,(,江苏单科，,4),如图,11,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,11,40/65,答案,A,41/65,2,导体棒在安培力作用下平衡,(,全国卷,，,24),如图,12,，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。,42/65,图,12,43/65,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,竖直向下,0.01 kg,44/65,1,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),电磁问题力学化。,(2),立体图形平面化。,方法技巧,45/65,安培力作用下功效关系,安培力做功特点和实质,(1),安培力做功与路径相关，这一点与电场力不一样。,(2),安培力做功实质是能量转化,安培力做正功时将电源能量转化为导线机械能或其它形式能。,安培力做负功时将机械能转化为电能或其它形式能。,46/65,47/65,A,磁场方向一定竖直向下,B,电源电动势,E,3.0 V,C,导体棒在摆动过程中所受安培力,F,3 N,D,导体棒在摆动过程中电源提供电能为,0.048 J,图,13,48/65,解析,导体棒向右沿圆弧摆动，说明受到向右安培力，由左手定则知该磁场方向一定竖直向下，,A,对；导体棒摆动过程中只有安培力和重力做功，由动能定理知,BIL,L,sin,mgL,(1,cos,),0,，代入数值得导体棒中电流为,I,3 A,，由,E,IR,得电源电动势,E,3.0 V,，,B,对；由,F,BIL,得导体棒在摆动过程中所受安培力,F,0.3 N,，,C,错；由能量守恒定律知电源提供电能,W,等于电路中产生焦耳热,Q,和导体棒重力势能增加量,E,和，即,W,Q,E,，而,E,mgL,(1,cos,),0.048 J,，,D,错。,答案,AB,49/65,图,14,50/65,答案,1.8,10,4,T,1.08,10,11,W,51/65,安培力和重力、弹力、摩擦力一样，会使通电导体在磁场中平衡、加速，也会包括做功问题。解答时普通要用到动能定理、能量守恒定律等。,反思总结,52/65,1,(,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一,53/65,解析,安培力方向、磁感应强度方向及电流方向满足左手定则，所以安培力方向既垂直于直导线，也垂直于磁场方向，所以选项,B,正确、,A,错误；当通电直导线与磁场方向垂直时，安培力最大,F,BIl,，当通电直导线与磁场方向平行时，安培力最小为零，故选项,C,错误；将直导线从中点折成直角，假设原来直导线与磁场方向垂直，若折成直角后一段与磁场仍垂直，另一段与磁场平行，则安培力大小变为原来二分之一，若折成直角后，两段都与磁场垂直，则,安培力,54/65,答案,B,55/65,2,(,北京理综，,17),中国宋代科学家沈括在梦溪笔谈中最早记载了地磁偏角：,“,以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。,”,深入研究表明，地球周围地磁场磁感线分布示意如图,15,。结合上述材料，以下说法不正确是,(,),图,15,56/65,A,地理南、北极与地磁场南、北极不重合,B,地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近,C,地球表面任意位置地磁场方向都与地面平行,D,地磁场对射向地球赤道带电宇宙射线粒子有力作用,57/65,解析,地球为一巨大磁体，地磁场南、北极在地理上北极和南极附近，两极并不重合；且地球内部也存在磁场，只有赤道上空磁场方向才与地面平行；对射向地球赤道带电宇宙射线粒子速度方向与地磁场方向不会平行，一定受到地磁场力作用，故,C,项说法不正确。,答案,C,58/65,3,(,海南单科，,8),(,多项选择,),如图,16(a),所表示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号经过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音。俯视图,(b),表示处于辐射状磁场中线圈,(,线圈平面即纸面,),磁场方向如图中箭头所表示，在图,(b),中,(,),图,16,59/65,A,当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力方向垂直于纸面向里,B,当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力方向垂直于纸面向外,C,当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力方向垂直于纸面向里,D,当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力方向垂直于纸面向外,60/65,解析,将环形导线分割成无限个小段，每一小段看成直导线，则依据左手定则，当电流顺时针时，导线安培力垂直纸面向外，故选项,A,错误，选项,B,正确；当电流逆时针时，依据左手定则能够知道安培力垂直纸面向里，故选项,C,正确，选项,D,错误。,答案,BC,61/65,4,(,全国卷,，,22),某同学用图,17,中所给器材进行与安培力相关试验。两根金属导轨,ab,和,a,1,b,1,固定在同一水平面内且相互平行，足够大电磁铁,(,未画出,),N,极位于两导轨正上方，,S,极位于两导轨正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。,图,17,62/65,(1),在图中画出连线，完成试验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所表示方向移动。,(2),为使金属棒在离开导轨时含有更大速度，有些人提出以下提议：,A,适当增加两导轨间距离,B,换一根更长金属棒,C,适当增大金属棒中电流,其中正确是,_(,填入正确选项前标号,),。,63/65,解析,(1),实物连线如图所表示。,64/65,答案,(1),看法析图,(2)AC,65/65,