(人教通用版)高考物理 第9章 第1讲 磁场及其对电流的作用.pdf
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1、第九章磁场O考试说明考点内容要求说明要点解读磁场、磁感应强 度、磁感线I全国课标卷未直接考查,而是借助安培 力、带电粒子在磁场中的运动、电磁感应 等问题间接考查。通电直导线和通 电线圈周围磁场 的方向I1.多以选择题考查,会用安培定则判断通 电直导线和通电线圈周围磁场的方向。2.要求会分析多条通电直导线磁场的叠加。考点内容要求说明要点解读安培力、安 培力的方向I1.安培力的 计算只限 于电流与 磁感应强 度方向垂 直的情况往往结合平衡问题、牛顿运动定律和电磁感 应问题进行考查。匀强磁场中 的安培力II1.安培力和安培力作用下的平衡或者运动问 题,近两年均有考查,以选择题或计算题形 式出现。2.
2、要求能够利用b=5计算安培 力大小,能够处理有关安培力的平衡问题,会利用牛顿运动定律求解有关安培力作用下 的运动问题。3.常与电磁感应问题综合考查O考点内容要求说明要点解读洛伦兹力、洛 伦兹力的方向I2.洛伦兹力 的计算只 限于速度 与磁场方一般在带电粒子在磁场或者复合场中综合 考查。1.知道安培力是洛伦兹力的宏观表 现。2.会用左手定则判断洛伦兹力的方 向。洛伦兹力公式II向垂直的 情况一般结合带电粒子在磁场中的运动综合考 查。理解并能熟练运用洛伦兹力公式。考点内容要求说明要点解读带电粒子 在匀强磁 场中的运动II2.洛伦兹 力的计算 只限于速 度与磁场 方向垂直 的情况1.带电粒子在匀强磁
3、场中的运动是高考考查的热 点,也是难点。全国课标卷每年均有命题,考 查形式有选择题,也有计算题,计算题往往是 压轴题。2.考查形式涉及单边界磁场、双边界磁 场、圆形区域磁场等,还会考查电磁复合场中 的动力学分析问题;对综合分析能力、空间想 象能力、建模能力、利用数学知识处理物理问 题的能力要求非常高。3.复习中要注意以最新科 技成果为背景考查磁场的知识。质谱仪和 回旋加速 器I备考中注意对类似仪器的考查,例如速度选择 器、电磁流量计、磁流体发电机、霍尔元件 等。要熟练掌握这些仪器的工作原理。第1讲 磁场及其对电流的作用1知识梳理自测2核心考点突破3 阶段培优微专题 4 2年高考模拟知识点1磁场
4、、磁感应强度 1.磁场,(1)定义:磁场是_、百_周围存在的一种特殊物质。(2)基本性质:磁场对处于其中的底体_、和 运动电荷有磁场力 的作用。(3)方向:小磁针的N极 所受磁场力的方向。2.磁感应强度(1)定义式:B=W(通电导线垂直于磁场)。(2)方向:小磁针静1时N极 的指向。磁感线与安培定则 1.磁感线:在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一点的 切线 方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。2.安培定则:(1)通电直导线:右手握住导线,让一 伸直的拇指 所指的方向与 电流方向一致,_所指的方向就是磁感线环绕的方向。(2)环绕电流:让右手_一曲呵旨_与环形电流的方向一致,1呼_所指的方向就是环
5、形导线轴线上磁感线的方向。如图,分别表示通电直导线、一环形电流、通电线圈周围的磁场,表示磁叁_的方向,表示垂直 的方向。知识点3安培力的大小与方向 1.安培力的方向:左手定则(1)伸出左手,让拇指与其余四指 内。(2)让磁感线从掌心进入,并使_)并且都在同一个平面玛揖指向电流方向。(3)_用授_所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。如图,表示电流 的方向,表示磁场表示安培力 的方向。2.女培力的大小:F=BILsinQ 的夹角)(1)当磁场与电流垂直时,F=_丝(2)当磁场与电流平行时,F=9为磁场方向与电流方向 思考:(1)磁场中的一小段通电导体在该处受力为零,此处6一定为 零吗?
6、(2)利用左手定则判断两平行的通电(同向、异向)直导线间的安培 力是引力还是斥力?答案(1)不一定(2)同向相吸、异向相斥 思维诊断:(1)同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,与此类似,同向电流 相互排斥,异向电流相互吸引。():(2)安培力?磁感应强度反 电流/三者方向总是相互垂直。()(3)安培力计算公式七方的成立条件是磁感应强度度t直于电流,即氏L/。()(4)磁铁的磁场和电流的磁场本质上是不同的。():(5)磁感应强度是一个矢量,表示通电导线所受安培力的方向。():(6)地磁的N极在地球南极附近,赤道表面附近的地磁场可近似认为 平行地面向北。(),7(7)安培力只能对导体做正功。XZl
7、 CE GONG GU 自测矶固o1.(2018上海高考调研)磁感应强度的单位T用基本单位可表示为()A-s2A.解析磁感应强度 则1T=4;=课哈=1黑,A正确。VXy III III 32.(2018 安徽六安舒城一中模拟)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。”进一步研究表明,地 球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示。结合上述材料,下列说法不正确的是(,)A 地理南、北极与地磁场的南、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地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 D.形成地磁场的原因可能是带负电的地球
8、自转引起的解析由于存在地磁偏角,所以地理南、北极与地磁南、北极不 重合,A正确;地球可看成磁体,地磁的南极在地理北极附近,B正 确;磁场是闭合的曲线,地球磁场从南极附近出发,从北极附近进 入地球,组成闭合曲线,不是地球表面任意位置的地磁场方向都与 地面平行,C错误;地球自转方向自西向东,地球的南极是地磁场 的北极,由安培定则可知,地球带负电,D正确。3.(2018 江苏东台检测)磁场中某区域的磁感线如图所示,则(C)K A.同一通电导线放在a处受到的磁场力一定比放在5处受的磁场力 大 B.同一通电导线放在a处受到的磁场力一定比放在5处受到的磁场 力小 C.a、方两处的磁感应强度的大小不等,Ba
9、Bb D.以5两处的磁感应强度的大小不等,BBb 解析a处的磁感线比5处稀疏,则。点的磁感应强度比5点的小,所以4用,故C正确,D错误;当将同一通电导线放入磁场中,由于 受到放置角度的限制,当通电导线垂直磁场时,受到的磁场力最大,平行磁场时受到的磁场力为零,故虽然女用,但是无法比较通电导 线受到的磁场力的大小,故A、B错误。4.(2018-上海青浦区一模)通电导体棒水平放置在光滑绝缘斜面上,整个装置处在匀强磁场中,在以下四种情况中导体棒可能保持静止 状态的是(口)解析题图A中导体棒受重力、竖直向下的安培力、垂直于斜面 斜向上的支持力,合力不可能为零,导体棒不可能静止,A错误;除重力、支持力外,
10、题图B中导体棒受水平向左的安培力,合力不 可能为零,导体棒不可能静止,B错误;除重力、支持力外,题图C 中导体棒受沿斜面向下的安培力,合力不可能为零,导体棒不可能 静止,C错误;除重力、支持力外,题图D中导体棒受沿斜面向上的 安培力,合力可能为零,导祢球可能静止,D正楠。核心考点突破考占P八、安培定则的应用和磁场的叠加 1.电流的磁场直线电流的磁场 通电螺线管的磁场 环形电流的磁场特点无磁极,非匀强,距 导线越远处磁场越 弱两侧是N极和S极,与 条形磁体的磁场类似,管内可看作匀强磁场,管外是非匀强磁场两侧是N极和S极,圆 环内侧,离导线越近,磁 场越强;圆环外侧离圆环 越远,磁场越弱培则 安定
11、2.安培定则的应用:在运用安培定则判定直线电流和环形电流及通电螺线 管的磁场时应分清“因”和“果”。3.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。原因(电流方向)结果(磁场方向)直线电流的磁场大拇指四指环形电流及通电螺线管 的磁场四指大拇指例1(2018湖南衡阳质检)三根长直导线垂直于纸I面以直)通以大小相同、方向如图所示的电流,且助=ad=ac。导线c在a点的磁感应强度大小为反 则a点处的 合磁感应强度大小为0 cDA.yjlBC.IBB.D.乖B解析由安培定则可知,直导线。在点产生的磁场与直导线在点产 生的磁场方向相同,大小相等,合磁场方向从指向c,磁感应强度大小为2区
12、而直导线c在点产生的磁场,方向从指向小 磁感应强度大小为5。由平行 四边形定则知点的合磁感应强度大小为电,故D正确。规律总结:高考常考的三类磁场(1)电流表内部永磁体及铁心产生的磁场。亚二。二二国S(2)通电环形螺线管中部磁场八七甲乙其中甲图中绝大部分磁场被束缚在铁心中,环形螺线管左、右半 部相当于两个螺线管,且根据安培定则,相当于两个螺线管N、S极 首尾相连;乙图环形螺线管左、右半部也相当于两个螺线管,且根 据安培定则,相当于两个螺线管N极对N极,S极对S极的并联,磁场 被迫在螺线管中部形成了闭合曲线,中部可近似看成匀强磁场。(3)地磁场。N地磁场II I。地球的磁场与条形磁铁匕J 地磁场的
13、s极在地理北极附近,地磁场的N极在地理的南极附近;将地磁场“地球表面,及垂直于地球表面两方向分解,得到磁 场的两个分量或,外,无论在北半球还是南半球夕/总是从地理上 的南极指向地理上的北级,在北半球以垂直于地表指向下,在南半 球以垂直于地表向上。类题演练1(2018 河南周口期末)(多选)如图甲所示,一长直导线沿南北方向 水平放置,在导线下方有一静止的灵敏小磁针。现在导线中通以图 甲所示的恒定电流,测得小磁针偏离南北方向的角度6的正切值 t a n与小磁针离开导线的距离之间的关系如图乙所示。若该处地 磁场的水平分量为与,则下列判断中正确的是(AC)A.通电后,小磁针的N极向纸面内偏转B.通电后
14、,小磁针静止时N极所指的方向即为电流在小磁针处产生的磁场 方向C.电流在*0处产生的磁场的磁感应强度大小为手国D.*o处合磁场的磁感应强度大小为2国解析由安培定则可知,电流在小磁针处产生的磁场方向垂直纸面向里,故小磁针N极应向纸面内偏转,A正确;通电后小磁针静止时N极所指的方向 为电流产生的磁场与地磁场水平分量的合磁场方向,B错误;由矢量合成知识可、a/3知,电流在工()处产生的磁场的磁感应强度大小B=C正确;x0处合磁场的磁感应强度大小应为烹=D错误。考点二安培力的判断与计算 1.判断方向(1)磁场和电流方向不垂直时,将磁感应强度沿电流和垂直电流方 向分解,再用左手定则判定垂直分量作用的安培
15、力。(2)不论磁场和电流方向是否垂直,安培力总是垂直于磁场和电流 方向所决定的平面。(3)两平行的直线电流作用时,同向电流吸引,异向电流排斥。2.计算大小(1)有效长度法:公式户=夕中的/是有效长度,弯曲导线的有效长 度等于连接两端点线段的长度。相应的电流沿/由始端流向末端,如图所示。(2)电流元法:将导线分割成无限个小电流元,每一小段看成直导 线,再按直线电流判断和计算。例2(2018 陕西省西安地区八校联考)半径为碘环形金属圆线圈仅丁小平面上,共有力匝,处于某一匀强磁场中,如图所示,图中虚线与圆线圈的中轴线重合,虚线左侧区域充满磁场(圆线圈的一半在磁场内),磁场的磁感应强度大小为反 方向垂
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