驕子之路2016屆高考物理一輪復(fù)習(xí)課件練習(xí)第八章磁場

第八章磁場復(fù)習(xí)目標(biāo)定位1.磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線(Ⅰ)2．通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向(Ⅰ)3．安培力、安培力的方向(Ⅰ)4．勻強(qiáng)磁場中的安培力(Ⅱ)5．洛倫茲力、洛倫茲力的方向(Ⅰ)6．洛倫茲力的公式(Ⅱ)7．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)(Ⅱ)8．質(zhì)譜儀和回旋加速器(Ⅰ)解讀：知道什么是磁場以及對(duì)磁場的兩種描述方法，磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁感線；會(huì)應(yīng)用安培定則判斷通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向；掌握安培力的計(jì)算公式，會(huì)判斷安培力方向；正確掌握公式F＝BIL的使用條件，并能用來解決通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中的動(dòng)力學(xué)問題；知道什么是洛倫茲力，會(huì)判斷正負(fù)粒子在磁場中的受力方向，掌握洛倫茲力的表達(dá)式，會(huì)用來進(jìn)行計(jì)算；掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律；理解質(zhì)譜儀和回旋加速器的結(jié)構(gòu)和工作原理．本章的考查熱點(diǎn)主要集中在：1．安培力的應(yīng)用和帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)；2．帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)．對(duì)磁場性質(zhì)和安培力的考查一般以選擇題的形式出現(xiàn)．結(jié)合牛頓定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式以及能量的問題．往往以非選擇題的形式出現(xiàn)．帶電粒子在磁場和電場，磁場和重力場以及磁場、電場、重力場三場組成的復(fù)合場問題也是考查重點(diǎn)．帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)，?？疾橘|(zhì)譜儀、速度選擇器、回旋加速器、電磁流量計(jì)、磁流體發(fā)電機(jī)等．帶電粒子在組合場中的運(yùn)動(dòng)也是高考命題的重點(diǎn)，試題一般分值較高，難度大．對(duì)本章的重要概念，如磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線、磁通量、安培力、洛倫茲力等要深刻理解，準(zhǔn)確理解的同時(shí)注意與電場知識(shí)進(jìn)行類比學(xué)習(xí)和記憶，對(duì)各種磁場的磁感線的分布要從立體、橫截面圖、縱截面圖等不同的角度識(shí)記且能根據(jù)問題需要準(zhǔn)確畫出．針對(duì)安培定則、左手定則以及右手定則易混的特點(diǎn)，復(fù)習(xí)時(shí)要通過比較、區(qū)別、反復(fù)練習(xí)的方法，從而達(dá)到準(zhǔn)確應(yīng)用．對(duì)安培力的復(fù)習(xí)，不但要明確其大小、方向，還要學(xué)會(huì)用“電流元法”“特殊位置”“等效分析法”等方法分析具體問題，將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖進(jìn)行受力分析是解決涉及安培力的綜合問題的常用方法．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)是本章重點(diǎn)，涉及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題要按畫軌跡、定圓心、求半徑、找圓心角的順序根據(jù)幾何關(guān)系和運(yùn)動(dòng)方程求解．本章知識(shí)與生產(chǎn)、生活、現(xiàn)代科技聯(lián)系密切，如質(zhì)譜儀、回旋加速器、等離子體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)等相聯(lián)系，學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析，提高學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力.第一講磁場及磁場對(duì)電流的作用回扣教材夯實(shí)基礎(chǔ)落實(shí)考點(diǎn)基礎(chǔ)自主溫故一、磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度[考點(diǎn)自清]1．磁場磁體與磁體之間，磁體與

之間，以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用是通過

發(fā)生的．2．磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義：描述磁場的

和

．通電導(dǎo)體磁場強(qiáng)弱方向(2)定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，________________跟

的比值，叫做通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度用B表示，表達(dá)式：B＝____.(3)方向：磁感應(yīng)強(qiáng)度是

，其方向是

N極的指向．(4)單位：_______，簡稱特，符號(hào)：T.受到磁場力F電流I和導(dǎo)線長度L的乘積矢量小磁針靜止時(shí)特斯拉[基礎(chǔ)自測]1．下列說法中正確的是(

)A．電荷在某處不受電場力的作用，則該處電場強(qiáng)度為零B．一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力作用，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C．某點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小等于一個(gè)檢驗(yàn)電荷放在該點(diǎn)時(shí)受到的電場力與檢驗(yàn)電荷本身所帶電荷量的比值D．某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小等于一小段通電導(dǎo)線放在該點(diǎn)時(shí)受到的磁場力與該小段導(dǎo)體長度和電流乘積的比值答案：AC

二、磁感線和電流的磁場[考點(diǎn)自清]1．磁感線在磁場中畫出一些有方向的曲線，使曲線上各點(diǎn)的

方向跟該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致．2．電流的磁場(1)奧斯特實(shí)驗(yàn)：奧斯特實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電流的

，即電流可以產(chǎn)生

，首次揭示

的聯(lián)系．切線磁效應(yīng)磁場電與磁(2)安培定則①通電直導(dǎo)線：用手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟

的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是

的環(huán)繞方向．②通電螺線管：讓右手彎曲的四指所指的方向跟電流方向一致，

所指的方向就是環(huán)形電流中軸線上的

的方向或螺線管內(nèi)部

的方向．電流磁場大拇指磁感線磁感線[基礎(chǔ)自測]2.磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則(

)A．M、N兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，BM>BNB．M、N兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，BM<BNC．同一通電導(dǎo)線放在M處受力一定比放在N處受力大D．同一通電導(dǎo)線放在M處受力一定比放在N處受力小解析：磁感線密集的區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度大，磁感線稀疏的區(qū)域磁感強(qiáng)度小，故有BM<BN，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；由F＝BIL·sinθ可知，同一通電導(dǎo)線由于不能確定電流跟磁場的夾角，所以不能確定其在M、N兩點(diǎn)處受到的安培力大小，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．答案：B三、磁場對(duì)電流的作用——安培力[考點(diǎn)自清]1．安培力的方向(1)左手定則：伸開左手，讓拇指與其余四指

，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)．讓磁感線垂直掌心進(jìn)入，并使四指指向_______方向，這時(shí)

所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向．(2)兩平行的通電直導(dǎo)線間的安培力：同向電流互相

，異向電流互相

．垂直電流拇指吸引排斥2．安培力的大小當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線方向成θ角時(shí)，F(xiàn)＝_____________，這是一般情況下的安培力的表達(dá)式，以下是兩種特殊情況：(1)當(dāng)磁場與電流

時(shí)，安培力最大，F(xiàn)m＝BIL.(2)當(dāng)磁場與電流

時(shí)，安培力等于零．BIL·sinθ垂直平行[基礎(chǔ)自測]3．請(qǐng)根據(jù)圖中給出的條件，運(yùn)用左手定則，指明各圖中第三個(gè)物理量的方向．答案：(a)F垂直紙面向里．(b)F垂直紙面向里．(c)B垂直紙面向外．(d)I由左向右．(e)F垂直I斜向右下方．考點(diǎn)深析拓展延伸詳講精練考點(diǎn)探究講練一對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的理解2．磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場強(qiáng)度E的比較對(duì)應(yīng)名稱比較項(xiàng)目磁感應(yīng)強(qiáng)度B電場強(qiáng)度E方向矢量磁感線切線方向，小磁針N極受力方向矢量電場線切線方向，放入該點(diǎn)的正電荷受力方向場的疊加合磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和合場強(qiáng)等于各個(gè)電場的場強(qiáng)的矢量和單位1T＝1N/(A·m)1V/m＝1N/C1．條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場二磁感線和電流的磁場2．幾種電流周圍的磁場分布類型直線電流的磁場環(huán)形電流的磁場通電螺線管的磁場特點(diǎn)無磁極、非勻強(qiáng)且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱環(huán)形電流的兩側(cè)是等效小磁針的N極和S極，且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場越弱與條形磁鐵的磁場相似，管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場，管外為非勻強(qiáng)磁場安培定則類型直線電流的磁場環(huán)形電流的磁場通電螺線管的磁場立體圖橫截面圖(從上向下看)(從右向左看)(從左向右看)縱截面圖3.勻強(qiáng)磁場：在磁場的某些區(qū)域內(nèi)，磁感線為等間距的平行線，如圖所示．4．地磁場(1)地磁場的N極在地理南極附近，地磁場的S極在地理北極附近，磁感線分布如圖所示．(2)地磁場B的水平分量(Bx)總是從地理南極指向北極，而豎直分量(By)則南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下，赤道處的地磁場沿水平方向，指向北．5．電場線與磁感線的聯(lián)系與區(qū)別電場線磁感線聯(lián)系電場線密，表示電場強(qiáng)磁感線密，表示磁場強(qiáng)電場線上某點(diǎn)的切向(順電場線方向)既表示該點(diǎn)的場強(qiáng)方向，又表示正電荷在該點(diǎn)所受電場力的方向磁感線上某點(diǎn)的切向(順磁感線方向)既表示該點(diǎn)的磁場方向，又表示小磁針N極在該點(diǎn)所受磁場力的方向區(qū)別磁感線上某點(diǎn)的切向(順磁感線方向)不表示在該點(diǎn)放置通電導(dǎo)線所受安培力的方向，也不表示運(yùn)動(dòng)電荷在該點(diǎn)所受洛倫茲力的方向電場線不閉合磁感線閉合電場線用于形象地描述靜電場的分布磁感線用于形象地描述磁場的分布6.電流周圍磁場的方向判斷(1)在應(yīng)用安培定則判定直線電流周圍磁場的方向和通電螺線管周圍磁場的方向時(shí)，應(yīng)注意分清“因”和“果”：在判定直線電流的磁場方向時(shí)，大拇指指向電流方向(“因”)，四指繞向?yàn)榇艌隼@向(“果”)；在判定通電螺線管周圍的磁場方向時(shí)，四指繞向?yàn)殡娏骼@向(“因”)，大拇指指向螺線管內(nèi)部沿中心軸線的磁感線方向，即指向螺線管的N極(“果”)．一“直”一“繞”對(duì)應(yīng)即可．(2)安培定則也叫右手螺旋定則．環(huán)形電流可視為單匝螺線管．通電螺線管內(nèi)部的磁場是勻強(qiáng)磁場，磁感線由S極指向N極．7．磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場強(qiáng)度E的區(qū)別和聯(lián)系磁感應(yīng)強(qiáng)度B電場強(qiáng)度E定義式B＝F/(IL)E＝F/q方向小磁針靜止時(shí)，N極的指向磁感線的切線方向正電荷受力方向負(fù)電荷在電場中受力的反方向電場線的切線方向意義描述磁場力的性質(zhì)表示磁場的強(qiáng)弱描述電場力的性質(zhì)表示電場的強(qiáng)弱

如右圖所示，兩根互相平行的長直導(dǎo)線過紙面上的M，N兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流．a(chǎn)，O，b在M，N的連線上，O為MN的中點(diǎn)，c，d位于MN的中垂線上，且a，b，c，d到O點(diǎn)的距離均相等．關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場，下列說法正確的是(

)例1題型一磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加問題A．O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B．a(chǎn)，b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反C．c，d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同D．a(chǎn)，c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同【思路指導(dǎo)】

由安培定則確定通電直導(dǎo)線在a、b、c、d四點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的方向，由平行四邊形定則求得以上各點(diǎn)的合磁場大小和方向．【解析】

由安培定則可知，兩導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場均豎直向下，合磁感應(yīng)強(qiáng)度一定不為零，選項(xiàng)A錯(cuò)；由安培定則，兩導(dǎo)線在a，b兩處產(chǎn)生的磁場方向均豎直向下，由于對(duì)稱性，電流M在a處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于電流N在b處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，同時(shí)電流M在b處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于電流N在a處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，所以a，b兩處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，選項(xiàng)B錯(cuò)；根據(jù)安培定則，兩導(dǎo)線在c，d處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，選項(xiàng)C正確；a，c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向均豎直向下，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】

C

如圖所示，在a、b、c三處垂直于紙面放置三根長直通電導(dǎo)線，電流大小相等，a、b、c是等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，a處電流在三角形中心O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，求O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度．變式訓(xùn)練1解析：由于Oa＝Ob＝Oc，所以在各電流等大的前提下，各處的電流在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也都為B，根據(jù)安培定則，各電流在O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)垂直于各點(diǎn)和O的連線，如圖所示，由圖中幾何關(guān)系知Ba與Bb夾角為120°，所以根據(jù)平行四邊形定則，a、b在O處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向水平向右，所以O(shè)處的總磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B，方向平行ab連線向右．答案：2B，方向平行ab連線向右1．安培力公式F＝BIL的適用條件(1)B與L垂直．(2)勻強(qiáng)磁場或通電導(dǎo)線所在區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向相同．(3)若載流導(dǎo)體是彎曲導(dǎo)線，且與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，則表達(dá)式F＝BIL中，L是指導(dǎo)線由始端指向末端的直線長度．三安培力的計(jì)算特別提醒彎曲通電導(dǎo)線的有效長度L等于兩端點(diǎn)所連直線的長度，相應(yīng)的電流方向由始端指向末端．因?yàn)槿我庑螤畹拈]合線圈，其有效長度L＝0，所以通電后在勻強(qiáng)磁場中，閉合線圈受到的安培力的矢量和一定為零．2．安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向的判斷方法判斷安培力作用下通電導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向，首先應(yīng)畫出通電導(dǎo)體所在處的磁感線方向，然后根據(jù)左手定則判斷導(dǎo)體所受安培力的方向，再由導(dǎo)體的受力情況判斷導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向．通常有以下幾種方法.分析方法應(yīng)用技巧電流元分析法把整段電流分成許多小段直線電流元，先判斷出每一小段電流元所受的安培力方向，再判斷出整段電流所受的安培力方向，從而確定導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向特殊位置分析法由導(dǎo)體在特殊位置所受的安培力，判斷出導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向，然后推廣到一般位置等效分析法環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效為條形磁鐵；條形磁鐵也可以等效為環(huán)形電流轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法電流與電流之間、電流與磁體之間的相互作用力滿足牛頓第三定律，因此定性分析磁體在電流產(chǎn)生的磁場作用下如何運(yùn)動(dòng)的問題，可先分析電流在磁體產(chǎn)生的磁場中所受的安培力，然后根據(jù)牛頓第三定律確定磁體所受的作用力，從而確定磁體所受的合力及運(yùn)動(dòng)方向利用結(jié)論法兩電流相互平行時(shí)無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥；兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)到相互平行且方向相同的趨勢，由此來判斷導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向

如圖所示，兩通電直導(dǎo)導(dǎo)線a、b垂直放置，分別通有如圖所示的電流，a導(dǎo)線固定，b導(dǎo)線可以自由運(yùn)動(dòng)，下列關(guān)于b導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)的描述正確的是(

)例2題型二通電導(dǎo)體在安培力作用下運(yùn)動(dòng)情況的判斷A．從右向左看，b順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B．從右向左看，b逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C．從右向左看，b逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)靠近aD．從右向左看，b逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)向右運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)離a【思路指導(dǎo)】通電直導(dǎo)線a在周圍空間產(chǎn)生磁場，該磁場并非勻強(qiáng)磁場，由右手螺旋定則判斷通電導(dǎo)線產(chǎn)生磁場的分布情況，通電導(dǎo)線b處在a所形成的磁場中，受到安培力作用，開始運(yùn)動(dòng)，由于導(dǎo)線b運(yùn)動(dòng)從而改變了導(dǎo)線b中電流方向，繼而改變了導(dǎo)線b的受力情況，由受力情況分析其運(yùn)動(dòng)情況．【解析】由安培定則可判斷出通電導(dǎo)線a在周圍空間產(chǎn)生磁場的分布情況如圖所示，通電導(dǎo)線b處在a導(dǎo)線所形成的磁場中，如圖所示．在圖示位置導(dǎo)線b的上端受到垂直紙面向外的作用力，b的下端受到垂直紙面向里的安培力作用，所以導(dǎo)線b從右向左看做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線b轉(zhuǎn)動(dòng)后，假設(shè)轉(zhuǎn)過90°時(shí)，a、b兩通電導(dǎo)線電流方向相同，由左手定則可知，導(dǎo)線b受到向左的安培力，所以導(dǎo)線b在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向?qū)Ь€a靠近，故選項(xiàng)C正確．【答案】

C

如下圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡，A為水平放置的直導(dǎo)線的截面，導(dǎo)線中無電流時(shí)磁鐵對(duì)斜面的壓力為FN1；當(dāng)導(dǎo)線中有垂直紙面向外的電流時(shí)，磁鐵對(duì)斜面的壓力為FN2，則下列關(guān)于壓力和彈簧的伸長量的說法中正確的是(

)變式訓(xùn)練2A．FN1＜FN2，彈簧的伸長量減小B．FN1＝FN2，彈簧的伸長量減小C．FN1＞FN2，彈簧的伸長量增大D．FN1＞FN2，彈簧的伸長量減小解析：采用“轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法”：由于條形磁鐵的磁感線是從N極出發(fā)到S極，所以可畫出磁鐵在導(dǎo)線A處的一條磁感線，此處磁感應(yīng)強(qiáng)度方向斜向左下方，如圖，導(dǎo)線A中的電流垂直紙面向外，由左手定則可判斷導(dǎo)線A必受斜向右下方的安培力，由牛頓第三定律可知磁鐵所受作用力的方向是斜向左上方，所以磁鐵對(duì)斜面的壓力減小，即FN1＞FN2，同時(shí)，由于導(dǎo)線A比較靠近N極，安培力的方向與斜面的夾角小于90°，所以對(duì)磁鐵的作用力有沿斜面向下的分力，使得彈簧彈力增大，可知彈簧的伸長量增大，所以正確選項(xiàng)為C.答案：C思想方法技巧運(yùn)用提升素養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)提升解決與安培力有關(guān)的力學(xué)綜合問題的方法(1)確定研究對(duì)象．對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析．(2)變?nèi)S為二維．如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，畫出平面受力的分析圖．判斷安培力方向，切忌跟著感覺走，要用左手定則來判斷．注意：F安⊥B、F安⊥I.(3)根據(jù)力的平衡條件、牛頓第二定律列方程式進(jìn)行求解．

相距為20cm的平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，如圖所示，導(dǎo)軌所在平面與水平面的夾角為θ＝37°，現(xiàn)在導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為330g的金屬棒ab，它與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2T的豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌所接電源電動(dòng)勢為15V，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器的阻值可按要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，其他部分電阻不計(jì)，取g＝10m/s2，為保持金屬棒ab處于靜止?fàn)顟B(tài)，求：例3(1)ab中通入的最大電流為多少？(2)ab中通入