高三物理一輪復習課件【知識精講+拓展提升+遷移訓練】磁場及其對電流的作用

9.1磁場及其對電流的作用1.磁場、磁感應強度(1)磁場的基本性質(zhì)磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有

的作用.(2)磁感應強度①物理意義：描述磁場的強弱和

.③方向：小磁針靜止時N極所指的方向.④單位：特斯拉，符號為T.力方向類比電場去理解比值定義法一.磁場

磁感應強度類比電場強度2.磁感線的特點(1)磁感線上某點的

方向就是該點的磁場方向.(2)磁感線的疏密程度定性地表示磁場的

.(3)磁感線是閉合曲線，沒有起點和終點，在磁體外部，從

指向

；在磁體內(nèi)部，由

指向

.(4)同一磁場的磁感線不中斷、不

、不相切.(5)磁感線是假想的曲線，客觀上并不存在.切線強弱N極S極S極N極相交3.常見的磁場(條形磁體和蹄形磁體的磁場１、地球是一個巨大的磁體2、地球周圍空間存在的磁場叫地磁場3、地磁的北極在地理的南極附近，地磁的南極在地理的北極附近地球的磁場：4.磁偏角：地球的地理兩極與地磁兩極并不重合，磁針的指向與南北方向有一個交角．磁偏角的數(shù)值在地球上不同地點是不同的總結提升雖然地磁兩極與地理兩極并不重合，但它們的位置相對來說差別不是很大.因此，一般我們認為：(1)地理南極正上方磁場方向豎直向上，地理北極正上方磁場方向豎直向下.(2)在赤道正上方，距離地球表面高度相等的點，磁場的強弱相同，且方向水平向北.(3)在南半球，地磁場方向指向北上方；在北半球，地磁場方向指向北下方.1.安培定則的應用在運用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時應分清“因”和“果”安培力和磁場的疊加命題點一

因果

磁場原因(電流方向)結果(磁場方向)直線電流的磁場大拇指四指環(huán)形電流的磁場四指大拇指能力要求：能正確畫出立體圖橫截面圖和縱截面圖（注意關鍵特征）左力右電奧斯特-電流的磁效應立體圖

橫截面圖

縱截面圖

直線電流通電螺線管環(huán)形電流注意近密遠疏向外為.向內(nèi)為×內(nèi)部由S指向N外部由N指向S側視圖-多匝線圈可等效為小磁針2.磁場疊加問題的解題思路(1)確定磁場場源，如通電導線.(2)定位空間中需求解磁場的點，利用安培定則判定各個場源在這一點上產(chǎn)生的磁場的大小和方向.如圖所示為M、N在c點產(chǎn)生的磁場BM、BN.(3)應用平行四邊形定則進行合成如圖中的合磁場B連接c點與磁場源，再做垂線矢量合成題型1安培力的大小和方向(2019·全國卷Ⅰ·17)如圖，等邊三角形線框LMN由三根相同的導體棒連接而成，固定于勻強磁場中，線框平面與磁感應強度方向垂直，線框頂點M、N與直流電源兩端相接.已知導體棒MN受到的安培力大小為F，則線框LMN受到的安培力的大小為（）A.2F

B.1.5FC.0.5FD.0√2.依題意有F=BIl,畫矢量圖1.設三角形邊長為l，通過導體棒MN的電流大小為I，MLN支路電阻是MN支路電阻兩倍，所以通過MLN支路電流大小應為I/2法2：MLN支路等效長度為MN連線，其受力等于0.5F，豎直向上☆復習所學：①左力右電？磁感線的特點？疏密

切線

指向②磁感應強度疊加原理?作圖定方向+B=kI/R③安培力=BILsinα等效長度和有效長度區(qū)別？B與I不垂直時，讓磁感線斜穿過掌心即可安培力永遠既垂直于B又垂直于I(2017·全國卷Ⅰ)如圖，三根相互平行的固定長直導線L1、L2和L3兩兩等距，均通有電流I，L1中電流方向與L2中的相同，與L3中的相反.下列說法正確的是（）√√1.同向電流相互吸引，反向電流相互排斥平行2.畫出L1和L3受力分析圖3.設導線兩兩之間相互作用力大小為F，則L1L2受到磁場合力大小均為F，L3受到磁場合力大小為√3F題型2磁場的疊加(2018·全國卷)如圖，紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長直絕緣導線L1、L2，L1中的電流方向向左，L2中的電流方向向上；L1的正上方有a、b兩點，它們相對于L2對稱.整個系統(tǒng)處于勻強外磁場中，外磁場的磁感應強度大小為B0，方向垂直于紙面向外.已知a、b兩點的磁感應強度大小分別為

B0和

B0，方向也垂直于紙面向外.則（）√√加減消元通電導體棒在磁場中的平衡問題是一種常見的力電綜合模型，該模型一般由傾斜導軌、導體棒、電源和電阻等組成.這類題目的難點是題圖具有立體性，各力的方向不易確定.因此解題時一定要先把立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖，通過受力分析建立各力的平衡關系，如圖所示.安培力作用下的平衡問題關鍵是安培力的方向，F(xiàn)安與B和I都垂直例如圖所示，金屬桿MN用兩根絕緣細線懸于天花板的O、O′點，桿中通有垂直于紙面向里的恒定電流，空間有豎直向上的勻強磁場，桿靜止時處于水平，懸線與豎直方向的夾角為θ，若將磁場在豎直面內(nèi)沿逆時針方向緩慢轉(zhuǎn)過90°，在轉(zhuǎn)動過程中通過改變磁場磁感應強度大小來保持懸線與豎直方向的夾角不變，則在轉(zhuǎn)動過程中，磁場的磁感應強度大小的變化情況是A.一直減小

B.一直增大C.先減小后增大D.先增大后減小√動態(tài)平衡畫出受力分析動態(tài)矢量圖例(多選)如圖所示，水平放置的光滑平行金屬導軌，左端通過開關S與內(nèi)阻不計、電動勢為E的電源相連，右端與半徑為L＝20cm的光滑圓弧導軌相接.導軌寬度為20cm，電阻不計.導軌所在空間有豎直方向的勻強磁場，磁感應強度B＝0.5T.一根導體棒ab垂直導軌放置，質(zhì)量m＝60g、電阻

R＝1Ω，用兩根長也為20cm的絕緣細線懸掛，導體棒恰好與導軌接觸.當閉合開關S后，導體棒沿圓弧擺動，擺動過程中導體棒始終與導軌接觸良好且細線處于張緊狀態(tài).導體棒ab速度最大時，細線與豎直方向的夾角

θ＝53°(sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g＝10m/s2)，A.磁場方向一定豎直向上B.電源的電動勢

E＝8VC.導體棒在擺動過程中所受安培力F＝8ND.導體棒擺動過程中的最大動能為0.08J√√切向合力為0F=BILI=E/RF=mgtanθD.動能定理安培力作用下物體運動方向的判斷方法1.電流元法即把整段通電導體等效為多段直線電流元，運用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力方向，從而判斷出整段通電導體所受合力的方向.2.特殊位置法把通電導體或磁鐵放置到一個便于分析的特殊位置后再判斷所受安培力方向，從而確定運動方向.例：如圖所示，兩條導線相互垂直，但相隔一段距離.其中AB固定，CD能自由活動，當電流按圖示方向通入兩條導線時，導線CD將(從紙外向紙里看)(

)A.順時針方向轉(zhuǎn)動同時靠近導線ABB.逆時針方向轉(zhuǎn)動同時離開導線ABC.順時針方向轉(zhuǎn)動同時離開導線ABD.逆時針方向轉(zhuǎn)動同時靠近導線ABD1.電流元法-分為左右兩段2.特殊位置-同向后相互吸引3.平行時無轉(zhuǎn)動趨勢3.利用結論法(1)兩電流相互平行時無轉(zhuǎn)動趨勢，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥(2)兩電流不平行時，有轉(zhuǎn)動到相互平行且電流方向相同的趨勢.例

如圖所示，兩個完全相同且相互絕緣、正交的金屬環(huán)A、B，可沿軸線OO′自由轉(zhuǎn)動，現(xiàn)通以圖示方向電流，沿OO′看去會發(fā)現(xiàn)A.A環(huán)、B環(huán)均不轉(zhuǎn)動B.A環(huán)將逆時針轉(zhuǎn)動，B環(huán)也逆時針轉(zhuǎn)動，兩環(huán)相對不動C.A環(huán)將順時針轉(zhuǎn)動，B環(huán)也順時針轉(zhuǎn)動，兩環(huán)相對不動D.A環(huán)將順時針轉(zhuǎn)動，B環(huán)將逆時針轉(zhuǎn)動，兩者吸引靠攏至重合為止√例：將一個質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細線吊起來，在其附近放一塊條形磁鐵，磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個平面內(nèi)，且通過圓環(huán)中心，如圖所示，當圓環(huán)中通以順時針方向的電流時，從上往下看A.圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵B.圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，遠離磁鐵C.圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵D.圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，遠離磁鐵√4.等效法-環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵（小磁針）條形磁鐵也可以等效成環(huán)形電流或通電螺線管從下往上看？5.轉(zhuǎn)換研究對象法因為電流之間，電流與磁體之間的相互作用滿足牛頓第三定律.定性分析磁體在電流磁場作用的受力和運動時，可先分析電流在磁體的磁場中受到的安培力，然后由牛頓第三定律，再確定磁體所受電流的作用力.(多選)如圖所示，臺秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時臺秤讀數(shù)為F1，現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一導體棒，當導體棒中通以方向如圖所示的電流后，臺秤讀數(shù)為F2，則以下說法正確的是A.彈簧長度將變長B.彈簧長度將變短C.F1>F2D.F1<F2√√勻強磁場和磁通量1.勻強磁場(1)定義：磁感應強度的

處處相同的磁場.磁感線：間隔相同的

.(2)實例：距離很近的兩個平行的異名磁極間的磁場，相隔適當距離的兩平行放置的通電線圈，其中間區(qū)域的磁場都是勻強磁場.2.磁通量(1)定義：勻強磁場磁感應強度B與和磁場方向

的平面面積S的

，叫做穿過這個面積的

，簡稱

.大小、方向平行直線垂直乘積磁通量磁通B可理解為單位垂直面積上磁感線的條數(shù)(2)表達式：

.單位：韋伯，簡稱韋，符號是Wb，1Wb＝1T·m2.適用條件：①

磁場；②磁感線與平面

.不垂直則構造垂直(3)說明：磁通量表示穿過某一平面的

；若磁感線沿相反方向穿過同一平面，則磁通量等于穿過平面的磁感線的凈條數(shù)(磁通量的代數(shù)和).即若平面旋轉(zhuǎn)180°磁通量變化了2BS(4)引申：B＝

，因此磁感應強度B又叫

.Φ＝BS勻強垂直磁感線條數(shù)磁通密度一般公式是什么？弄清楚夾角很關鍵磁通量（條數(shù)）是標量，但有正負，與S的AB兩面有關例：如圖所示，兩個單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r.圓形勻強磁場B的邊緣恰好與a線圈重合，則穿過a、b兩線圈的磁通量之比為A.1∶1 B.1∶2

C.1∶4 D.4∶1√例如圖所示，線框面積為S，線框平面與磁感應強度為B的勻強磁場方向垂直，則穿過平面的磁通量的情況是A.若從初始位置繞OO′轉(zhuǎn)過180°角，磁通量的變化量為零B.若從初始位置繞OO′轉(zhuǎn)過90°角，磁通量的變化量為零C.若使線框繞OO′轉(zhuǎn)過60°角，磁通量為

BSD.若使線框繞OO′轉(zhuǎn)過30°角，磁通量為

BS√安培分子電流假說1.法國學者

提出了著名的分子電流假說.他認為在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部，存在著一種

電流——

.分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的

，它的兩側相當于兩個

.2.當鐵棒中分子電流的取向大致相同時，鐵棒對外

(如圖甲所示)；當鐵棒中分子電流的取向變得雜亂無章時，鐵棒對外