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1、第十章磁场第十章磁场必考部分必考部分 电磁学电磁学/8-12章章第1页/共61页高考研读 考点要求考点要求命题视角命题视角复习策略复习策略磁场、磁感应强度、磁感磁场、磁感应强度、磁感线线通电直导线和通电线圈通电直导线和通电线圈周围磁场的方向周围磁场的方向安培力、安培力的方向安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力匀强磁场中的安培力洛伦兹力、洛伦兹力的洛伦兹力、洛伦兹力的方向方向洛伦兹力的公式洛伦兹力的公式带电粒子在匀强磁场带电粒子在匀强磁场中的运动中的运动质谱仪和回旋加速器质谱仪和回旋加速器1.高考对本章知识常以选择题和计算题两种高考对本章知识常以选择题和计算题两种形式出现选择题，一般考查对磁感
2、应强形式出现选择题，一般考查对磁感应强度、磁感线、安培力和洛伦兹力这些概念度、磁感线、安培力和洛伦兹力这些概念的理解，以及安培定则和左手定则的运用；的理解，以及安培定则和左手定则的运用；计算题，主要考查安培力大小的计算，以计算题，主要考查安培力大小的计算，以及带电粒子在磁场中受到洛伦兹力和带电及带电粒子在磁场中受到洛伦兹力和带电粒子在磁场中的圆周运动的分析判断和计粒子在磁场中的圆周运动的分析判断和计算，尤其是带电粒子在电场、磁场中的运算，尤其是带电粒子在电场、磁场中的运动问题是高考的重点内容，可能成为试卷动问题是高考的重点内容，可能成为试卷的压轴题的压轴题2由于本考点知识与现代科技密切相关，由
3、于本考点知识与现代科技密切相关，在近代物理实验中有重大意义，因此考题在近代物理实验中有重大意义，因此考题还可能以科学技术的具体问题为背景，考还可能以科学技术的具体问题为背景，考查学生运用知识解决实际问题的能力和建查学生运用知识解决实际问题的能力和建模能力模能力.1.在复习本章时要重视对基本概念、在复习本章时要重视对基本概念、基本规律的理解掌握，特别要熟基本规律的理解掌握，特别要熟悉典型磁场的磁感线空间分布和悉典型磁场的磁感线空间分布和安培定则、左手定则的运用通安培定则、左手定则的运用通电导体棒受安培力运动的问题，电导体棒受安培力运动的问题，作为一种题型，也要重点分析和作为一种题型，也要重点分析
4、和掌握掌握2复习带电粒子在磁场中运动的复习带电粒子在磁场中运动的问题时，要多把洛伦兹力、圆周问题时，要多把洛伦兹力、圆周运动的规律、几何知识结合在一运动的规律、几何知识结合在一起复习提高学生的空间想象能起复习提高学生的空间想象能力和利用数学知识处理物理问题力和利用数学知识处理物理问题的能力的能力.第2页/共61页磁场知识体系第3页/共61页第4页/共61页第第1节磁场的描述磁场对电流的作用节磁场的描述磁场对电流的作用 第5页/共61页栏栏 目目 导导 航航1234抓知识点抓重难点课时跟踪检测抓易错点第6页/共61页抓知识点抓知识点 用心研读用心研读 领悟细微深处领悟细微深处1第7页/共61页一
5、、磁场磁感应强度1磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有 的作用(2)方向：小磁针静止时所指的方向2磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的的物理量(2)大小：B (通电导线垂直于磁场)(3)方向：小磁针静止时的指向力N极强弱和方向N极第8页/共61页第9页/共61页二、磁感线几种常见的磁场1磁感线在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的 方向都跟这点的磁感应强度的方向一致切线第10页/共61页加深理解磁感线与电场线的比较磁感线磁感线电场线电场线相似相似点点引入引入假想的线，实际并不存在假想的线，实际并不存在方向方向磁感线上各点的切线方向即为该磁感线上各点的切线方向即为该点的磁场
6、方向点的磁场方向电场线上各点的切线方向即为该电场线上各点的切线方向即为该点的电场方向点的电场方向疏密疏密表示磁场强弱表示磁场强弱表示电场强弱表示电场强弱特点特点在空间不相交、不中断在空间不相交、不中断不同点不同点在磁体外部，由在磁体外部，由N极指向极指向S极，在极，在磁体内部，由磁体内部，由S极指向极指向N极，是闭极，是闭合曲线合曲线从正电荷或无限远出发，终止于从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，不闭合无限远或负电荷，不闭合第11页/共61页第12页/共61页(2)电流的磁场越弱最强越弱第13页/共61页第14页/共61页(3)匀强磁场在磁场的某些区域内，磁感线为的平行线，如图所示(4
7、)地磁场地磁的N极在地理 附近，S极在地理附近，磁感线分布如图所示在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度，方向水平 同向等密南极北极相同向北第15页/共61页1判断正误磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该点的试探电流元的情况无关()磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致()磁感线是真实存在的()在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强()即时突破即时突破第16页/共61页2如下图所示，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第17页/共61页答案：第18页/共61页三、安培力的大小和方
8、向1安培力的大小(匀强磁场)F，为磁感应强度与电流方向的夹角(1)当磁场与电流 时，安培力最大，FmaxBIL.(2)当磁场与电流 时，安培力为零2安培力的方向左手定则伸开左手，使拇指与其余四个手指，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，这时 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向注意：FB且FI，但I与B方向可成任意夹角BILsin垂直平行垂直电流拇指第19页/共61页下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是()答案：C 即时突破即时突破第20页/共61页抓重难点抓重难点 动手演练动手演练 掌握提分技巧掌握提分技巧2第21页/共61页1
9、安培定则的“因”和“果”：重难点重难点 1安培定则的应用和磁场的叠加安培定则的应用和磁场的叠加 原因原因(电流方向电流方向)结果结果(磁场方向磁场方向)直线电流的磁场直线电流的磁场大拇指大拇指四指四指环形电流及通电螺线管的磁场环形电流及通电螺线管的磁场四指四指大拇指大拇指2.磁场的叠加：磁场的叠加：磁感应强度为矢量，合成与分解遵循平行四边形定则第22页/共61页(2017届江苏省苏锡常镇联考)两根相互靠近的长直导线1、2中通有相同的电流，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所受安培力的合力恰好为零则所加磁场的方向是()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
10、向左例例 1第23页/共61页【解析】当两根通有大小相同、方向相同的电流时，1、2两导线间的作用力是引力，故2受到向左的安培力，要使导线2所受的安培力的合力恰好为零，故所加的磁场使导线2受到的安培力向右，根据左手定则判断知所加的磁场方向为垂直纸面向外，故B正确【答案】B 第24页/共61页求解有关磁感应强度问题的三个关键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的磁感应强度的矢量和(满足平行四边形定则)3牢记判断电流的磁场的方法安培定则，并能熟练应用，建立磁场的立体分布模型提分秘笈提分秘笈第25页/共61页(多选)(2015年新课标全国卷)指南针是我国古代四大发明之一关于指南针，下列说
11、法正确的是()A指南针可以仅具有一个磁极B指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C指南针的指向会受到附近铁块的干扰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答案：BC跟踪训练跟踪训练 1第26页/共61页跟踪训练跟踪训练 2第27页/共61页答案：D第28页/共61页通电导体棒在磁场中的平衡问题是一种常见的力学综合模型，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，如下图所示重难点重难点 2安培力作用下物体的平衡安培力作用下物体的平衡 第29页/共61
12、页第30页/共61页(2015年全国卷)如图，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为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通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电组为2.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的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/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量例例 2第31页/共61页【解析】依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下开关断
13、开时，两弹簧各自相对于其原长伸长为l10.5 cm.由胡克定律和力的平衡条件得2kl1mg式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为FIBl式中，I是回路电流，l是金属棒的长度两弹簧各自再伸长了l20.3 cm，由胡克定律和力的平衡条件得2k(l1l2)mgF第32页/共61页由欧姆定律有EIR式中，E是电池的电动势，R是电路总电阻联立式，并代入题给数据得m0.01 kg.【答案】开关闭合后金属棒所受安培力方向竖直向下金属棒质量为0.01 kg第33页/共61页具体思维流程如下提分秘笈提分秘笈第34页/共61页如图所示，金属棒MN两端由
14、等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通过由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为.如果仅改变下列某一个条件，角的相应变化情况是()A棒中的电流变大，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，角变小跟踪训练跟踪训练 3第35页/共61页答案：A第36页/共61页通电导线在安培力作用下运动的判断方法重难点重难点 3通电导线在安培力作用下的运动问题通电导线在安培力作用下的运动问题 电流元法电流元法把整段导线分为直线电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然把整段导线分为直线电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合
15、力的方向，从而确定导线运动方向后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向等效法等效法环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁体或多个环形电流，环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁体或多个环形电流，反过来等效也成立反过来等效也成立特殊位置特殊位置法法通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然后判断其所受安培力的方通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向向，从而确定其运动方向结论法结论法同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；两不平行的直线电流相互作用时，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；两不平行的直线电流相互作用时，
16、有转动到平行且电流方向相同的趋势有转动到平行且电流方向相同的趋势转换研究转换研究对象法对象法分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体产生的磁分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体产生的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第37页/共61页如图所示，把一根可以自由移动的直导线放在蹄形磁体磁极的正上方当导线中通以图示方向的电流I时，试判断导线的运动情况【解析】画出导线所在处的磁感线如图甲所示，左侧的磁场斜向上，右侧的磁场斜向下将导线AB从O点分成两段，由左手定则可
17、得AO段受安培力方向垂直于纸面向外，BO段受安培力的方向垂直纸面向里所以A端垂直纸面向外运动，B端垂直纸面向里运动，从上向下看，导线AB将绕O点逆时针转动例例 3第38页/共61页【答案】从上向下看，导线AB逆时针转动，同时向下运动第39页/共61页如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁体N极附近，磁体的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面当线圈内通入如图方向的电流后，判断线圈如何运动例例 4【解析解析】解法一：等效法：解法一：等效法：把把环环形形电电流流等等效效为为一一个个小小磁磁针针，如如图图所所示示，磁磁体体和和线线圈圈相相互互吸吸引引，线线圈圈将将向向磁磁体体运动运动还还可可以以将将条
18、条形形磁磁体体等等效效为为环环形形电电流流，根根据据安安培培定定则则可可知知等等效效电电流流方方向向如如图图所所示示由同向平行电流相互吸引可知，磁体和线圈相互吸引，线圈将向磁体运动由同向平行电流相互吸引可知，磁体和线圈相互吸引，线圈将向磁体运动第40页/共61页【答案】线圈向磁体运动第41页/共61页判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势的思路：提分秘笈提分秘笈第42页/共61页安培力是磁场中出现的重要概念，安培力具有力的共性，能产生加速度、能对通电导体做功重难点重难点 4安培力与功、动能定理的综合应用安培力与功、动能定理的综合应用 第43页/共61页音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的
19、特殊电动机，如图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为L，匝数为n，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B，区域外的磁场忽略不计线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等，某时刻线圈中电流从P流向Q，大小为I.(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向；(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为v，求安培力的功率例例 5第44页/共61页【解析】(1)对线圈前后两边所受安培力的合力为零，线圈所受的安培力即为右边所受的安培力，由安培力公式得FnBIL由左手定则知方向水平向右(2)安培力的功率为PFv联立式解得
20、PnBILv.【答案】(1)nBIL方向水平向右(2)nBILv第45页/共61页安培力做功与动能定理结合解题，其步骤如下：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)和各个力做功情况，特别是分析安培力大小和方向，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提分秘笈提分秘笈第46页/共61页(多选)(2014年浙江卷)如图1所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒从t0时刻起，棒上有如图2所示的
21、持续交变电流I，周期为T，最大值为Im，图1中I所示方向为电流正方向则金属棒()A一直向右移动B速度随时间周期性变化C受到的安培力随时间周期性变化D受到的安培力在一个周期内做正功跟踪训练跟踪训练 4第47页/共61页故速度随时间周期性变化，选项B正确；受到的安培力随时间周期性变化，选项C正确；受到的安培力在一个周期内先做正功，后做负功，合功为零故D错误综上本题选A、B、C.答案：ABC第48页/共61页抓易错点抓易错点 亲身体会亲身体会 击破薄弱环节击破薄弱环节3第49页/共61页如图所示为某磁场的一条磁感线，其上有A、B两点，则()AA点的磁感应强度一定大BB点的磁感应强度一定大C因为磁感线
22、是直线，A、B两点的磁感应强度一样大D条件不足，无法判断【答案】D例例 1易错点易错点 1将电场强度与磁感应强度二者混淆将电场强度与磁感应强度二者混淆 第50页/共61页(多选)关于电场强度和磁感应强度，下列说法中正确的是()跟踪训练跟踪训练 1第51页/共61页答案：AB第52页/共61页错后感悟：本题易因将电场强度和磁感应强度二者概念混淆而产生错误对磁感应强度的定义有两点需注意：FBIL成立的条件是B与I垂直；安培力、磁感应强度和电流方向间满足左手定则，故安培力的方向与磁感应强度的方向间是垂直关系第53页/共61页如图所示，用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n10匝，线圈由粗细均匀、单位长度
23、的质量为2.5103kg的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁，磁铁的中轴线OO垂直于线圈平面且通过其圆心O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.5 T，方向与竖直线成30角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为()A0.1 A B0.16 AC0.01 A D无法确定例例 2易错点易错点 2导线受安培力时的有效长度的确定导线受安培力时的有效长度的确定 第54页/共61页【答案答案】A 第55页/共61页第56页/共61页如图所示，将一个半径为R的金属圆环串联接入电路中，电路中的电流为I，接入点a、b是圆环直径上的两个端点，流过圆弧acb和adb的电流相等金属圆环处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与圆环所在的平面垂直，则金属圆环受到的安培力为()A0 BBIRC2BIR D4BIR跟踪训练跟踪训练 2第57页/共61页答案：C错后感悟：误认为金属圆环的上半部分中的电流为I，错选D项造成错选的原因是只注意到等效长度的处理，而忽视了对电路的分析第58页/共61页点此进入该点此进入该word板块板块课时跟踪检测四十三课时跟踪检测四十三4第59页/共61页Thank you for watching 第60页/共61页感谢您的观看！第61页/共61页