高考物理總復(fù)習(xí)第十章磁場及其對電流的作用課件教案

第1講

磁場及其對電流的作用任務(wù)一·基礎(chǔ)自測任務(wù)二·各點突破任務(wù)一·基礎(chǔ)自測任務(wù)二·各點突破任務(wù)一·基礎(chǔ)自測運動電荷運動通電導(dǎo)體

右

有效左（1）磁感線越密，磁感應(yīng)強度越大。

(

)

√（2）磁場中某點磁感應(yīng)強度的大小跟放在該點的試探電流元的情況無關(guān)。

(

)

√（3）兩根平行的金屬線載有沿同一方向的電流，這兩根導(dǎo)線將相互排斥。

(

)

×（4）通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強度越大的地方所受安培力不一定越大。

(

)

。√安培定則的應(yīng)用

AA.②③⑤

B.①④⑥

C.②④⑥

D.①③⑤安培力方向的判斷

ABDA.

B.

C.

D.

安培力公式的掌握

任務(wù)二·各點突破基礎(chǔ)點1

磁感應(yīng)強度的理解和疊加

（1）條形磁體和蹄形磁體的磁場（如圖所示）

（2）電流的磁場及安培定則類別直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場安培定則立體圖類別直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場橫截

面圖特點無磁極，非勻強，距導(dǎo)線越遠處磁場越弱續(xù)表考向1

對磁感應(yīng)強度的理解

C

考向2

磁場的矢量合成

（1）確定磁場場源，如通電導(dǎo)線。

C

1.根據(jù)安培定則確定通電導(dǎo)線周圍磁場的方向。

2.磁場中每一點的磁感應(yīng)強度的方向為該點磁感線的切線方向。

3.磁感應(yīng)強度是矢量,多個通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場疊加時,合磁場的磁感應(yīng)強度等于各場源單獨存在時在該點磁感應(yīng)強度的矢量和?？枷?

地磁場

B

基礎(chǔ)點2

安培力的分析與計算

（2）對于任意形狀的閉合線圈,其有效長度均為零,所以通電后在勻強磁場中受到的安培力的矢量和為零。

考向1

安培力的方向例4

（2023年遼寧大連一模）如圖所示，某同學(xué)在玻璃皿中心放了一個接電源負極的圓柱形電極，沿玻璃皿邊緣放了一個接電源正極的圓環(huán)形電極，來做“旋轉(zhuǎn)的液體”實驗，若蹄形磁體兩極間正對部分的磁場D

考向2

安培力的大小

B

考向3

通電導(dǎo)線的有效長度問題

C

考向4

安培力作用下導(dǎo)體的運動情況1.判定導(dǎo)體運動情況的基本思路判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運動或運動趨勢，首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁場分布情況，然后利用左手定則準確判定導(dǎo)體的受力情況，進而確定導(dǎo)體的運動方向或運動趨勢的方向。2.判定安培力作用下導(dǎo)體運動情況的常用方法電流元法特殊位置法等效法結(jié)論法同向電流互相吸引，反向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢轉(zhuǎn)換研究對象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動或運動趨勢的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的作用力，從而確定磁體所受合力及運動方向電流元法

BA.不動B.順時針轉(zhuǎn)動C.逆時針轉(zhuǎn)動D.在紙面內(nèi)平動

轉(zhuǎn)換研究對象法

CA.摩擦力始終為零，彈力大于磁體所受的重力B.摩擦力始終不為零，彈力大于磁體所受的重力C.摩擦力方向由向左變?yōu)橄蛴?，彈力大于磁體所受的重力D.摩擦力方向由向右變?yōu)橄蜃螅瑥椓π∮诖朋w所受的重力圖所示，則在這個過程中，關(guān)于磁體受到的摩擦力的方向和桌面對磁體的彈力，下列說法正確的是(

)

。

重難點

安培力作用下導(dǎo)體的平衡和加速問題考向1

安培力作用下導(dǎo)體的平衡問題

安培力作用下導(dǎo)體的平衡問題模型中，常見的由傾斜導(dǎo)軌、導(dǎo)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)化成平面圖，通過受力分析建立各力的平衡關(guān)系，如圖所示。

答案

見解析

考向2

安培力作用下導(dǎo)體的加速問題

1.安培力作用下導(dǎo)體的平衡問題與力學(xué)中的平衡問題分析方法相同,只不過多了安培力,解題的關(guān)鍵是畫出受力分析示意圖。

2.安培力作用下導(dǎo)體的加速問題與動力學(xué)問題分析方法相同,關(guān)鍵是進行正確的受力分析,然后根據(jù)牛頓第二定律求出加速度?？枷?

安培力作用下導(dǎo)體的動量與能量問題

（2）如果飛機在導(dǎo)軌末端剛好達到起飛條件，求飛機在導(dǎo)軌上運動的時間。

（1）安培力做功與路徑有關(guān)，這一點與電場力不同。

（2）安培力做功的實質(zhì)是能量轉(zhuǎn)化。

①安培力做正功時，將電源的能量轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機械能或其他形式的能。

②安培力做負功時，將機械能轉(zhuǎn)化為電能或其他形式的能。

ABCA.一直向右移動B.速度隨時間周期性變化C.受到的安培力在一個周期內(nèi)的沖量為零D.受到的安培力在一個周期內(nèi)做正功

第2講

磁場對運動電荷的作用任務(wù)一·基礎(chǔ)自測任務(wù)二·各點突破任務(wù)一·基礎(chǔ)自測任務(wù)二·各點突破任務(wù)一·基礎(chǔ)自測

左不做功勻速圓周

（1）運動電荷在磁場中不一定受洛倫茲力。(

)

√（2）顯像管內(nèi)偏轉(zhuǎn)線圈中的電流恒定不變時，電子打在熒光屏上的光點是不動的。(

)

√（3）洛倫茲力的方向、粒子的運動方向和磁場方向一定兩兩相互垂直。(

)

×洛倫茲力方向的判斷1.（人教版課后習(xí)題改編）下列各圖中，運動電荷的速度方向、磁感應(yīng)強度方向和電荷的受力方向之間的關(guān)系正確的是(

)

。BA.

B.

C.

D.

半徑公式的應(yīng)用2.（魯科版課后習(xí)題改編）（多選）兩個粒子，所帶電荷量相等，在同一勻強磁場中受洛倫茲力而做勻速圓周運動，下列說法正確的是(

)

。CDA.若兩粒子速率相等，則其做圓周運動的半徑必相等B.若兩粒子動能相等，則其做圓周運動的周期必相等C.若兩粒子質(zhì)量相等，則其做圓周運動的周期必相等D.若兩粒子動量大小相等，則其做圓周運動的半徑必相等任務(wù)二·各點突破基礎(chǔ)點

洛倫茲力的理解和應(yīng)用1.洛倫茲力的特點（1）利用左手定則判斷洛倫茲力的方向，注意區(qū)分正、負電荷。（2）運動電荷在磁場中不一定受洛倫茲力作用。（3）洛倫茲力方向始終與速度方向垂直，洛倫茲力一定不做功。2.與安培力的聯(lián)系及區(qū)別（1）安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，二者是相同性質(zhì)的力，都是磁場作用。（2）安培力可以做功，而洛倫茲力對運動電荷不做功。3.洛倫茲力與電場力比較項目洛倫茲力電場力產(chǎn)生條件電荷處在電場中大小力方向與場方向的關(guān)系正電荷受力方向與電場方向相同，負電荷受力方向與電場方向相反做功情況任何情況下都不做功可能做正功、負功，也可能不做功作用效果只改變電荷的速度方向，不改變速度大小既可以改變電荷的速度大小，也可以改變速度的方向例1

兩相鄰勻強磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強度大小不同、方向平行。一速度方向與磁感應(yīng)強度方向垂直的帶電粒子（不計重力），從較強磁場區(qū)域進入到較弱磁場區(qū)域后，粒子的(

)

。DA.軌道半徑減小，角速度增大

B.軌道半徑減小，角速度減小C.軌道半徑增大，角速度增大

D.軌道半徑增大，角速度減小

ADA.洛倫茲力對小球一直不做功B.小球受到的洛倫茲力不斷增大C.小球受到玻璃環(huán)的彈力不斷增大D.小球先沿逆時針方向做減速運動，過一段時間后，沿順時針方向做加速運動比例增加的變化磁場，設(shè)運動過程中小球的電荷量不變，那么(

)

。解析

洛倫茲力始終與小球運動方向垂直，因此洛倫茲力對小球一直不做功，A項正確；玻璃圓環(huán)處在均勻變化的磁場中，在周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的渦旋電場，對帶正電的小球做功，由楞次定律可知，電場方向為順時針，因此小球先沿逆時針方向做減速運動，過一段時間后，沿順時針方向做加速運動，所以洛倫茲力先減小后增大，B項錯誤，D項正確；因為小球在水平方向的洛倫茲力不是始終在增大，且小球的速度也在變化，所以小球受到玻璃環(huán)的彈力不一定不斷增大，C項錯誤。重難點

洛倫茲力作用下帶電體的運動

帶電體做變速直線運動時，隨著速度大小的變化，洛倫茲力的大小也會發(fā)生變化，與接觸面間的彈力隨之變化（若接觸面粗糙，摩擦力也跟著變化，從而加速度發(fā)生變化），最后若彈力減小到0，帶電體離開接觸面。

ACDA.

B.

C.

D.

（1）小滑塊所帶電荷的電性。答案

帶負電荷

（2）小滑塊離開斜面時的瞬時速度的大小。

（3）該斜面長度的最小值。

第3講

洛倫茲力與現(xiàn)代科技題型一

質(zhì)譜儀題型二

回旋加速器題型三

電場與磁場疊加的應(yīng)用實例分析題型一

質(zhì)譜儀題型二

回旋加速器題型三

電場與磁場疊加的應(yīng)用實例分析題型一

質(zhì)譜儀1.作用測量帶電粒子質(zhì)量和分離同位素。2.原理

√

題型二

回旋加速器

A

題型三

電場與磁場疊加的應(yīng)用實例分析

考向1

速度選擇器

（3）速度選擇器只能選擇粒子的速度，不能選擇粒子的電性、電荷量、質(zhì)量。

（4）速度選擇器具有單向性。

C

擇器后，恰能沿圖中虛線通過。不計粒子重力，下列說法可能正確的是(

)

。

考向2

磁流體發(fā)電機

C

考向3

電磁流量計

AC

考向4

霍爾效應(yīng)的原理和分析

C

磨尖課4

帶電粒子在電磁場中的復(fù)雜運動題型一

帶電粒子在有界勻強磁場中運動的多解問題題型二

帶電粒子動態(tài)問題的“四類模型”題型三

帶電粒子在交變電磁場中的運動題型四

帶電粒子在空間電磁組合場中的運動題型一

帶電粒子在有界勻強磁場中運動的多解問題題型二

帶電粒子動態(tài)問題的“四類模型”題型三

帶電粒子在交變電磁場中的運動題型四

帶電粒子在空間電磁組合場中的運動題型一

帶電粒子在有界勻強磁場中運動的多解問題

帶電粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，帶電粒子電性不確定、磁場方向不確定、臨界狀態(tài)不確定、運動的往復(fù)性造成帶電粒子在有界勻強磁場中運動存在多解問題。

（1）找出多解的原因。

（2）畫出粒子的可能軌跡，找出圓心、半徑的可能情況。多解原因示意圖帶電粒子電性不確定帶電粒子可能帶正電，也可能帶負電，粒子在磁場中的運動軌跡不同磁場方向不確定題目只告訴了磁感應(yīng)強度的大小，未具體指出磁感應(yīng)強度的方向，必須考慮磁感應(yīng)強度方向有兩種情況多解原因示意圖臨界狀態(tài)不唯一帶電粒子在飛越有界磁場時，可能直接穿過去了，也可能從入射界面反向飛出速度大小不確定帶電粒子的速度方向確定，但大小不確定，則半徑大小不確定，帶電粒子的運動軌跡不同續(xù)表多解原因示意圖運動的往復(fù)性帶電粒子在空間運動時，往往具有往復(fù)性續(xù)表考向1

帶電粒子電性不確定形成多解

考向2

磁場方向不確定形成多解

BD

有些題目只告訴了磁感應(yīng)強度的大小，而未具體指出磁感應(yīng)強度的方向，此時必須考慮磁感應(yīng)強度的方向不確定而形成的多解?？枷?

臨界狀態(tài)不確定形成多解

BC

考向4

帶電粒子速度不確定形成多解

有些題目只告訴了帶電粒子的電性，但未具體指出速度的大小或方向，此時必須考慮速度的不確定而形成的多解。

BC

考向5

運動具有周期性形成多解

巧解帶電粒子在磁場中運動的多解問題

（1）分析題目特點，確定形成題目多解的原因。

（2）作出粒子的運動軌跡示意圖（全面考慮多種可能性）。

（3）若為周期性重復(fù)的多解問題，尋找通項式；若是出現(xiàn)幾種解，注意每種解出現(xiàn)的條件。題型二

帶電粒子動態(tài)問題的“四類模型”模型一

“平移圓”模型適用條件軌跡圓圓心共線帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的圓心在同一直線上，該直線與入射點的連線平行界定方法

C

模型二

“旋轉(zhuǎn)圓”模型適用條件軌跡圓圓心共圓界定方法續(xù)表

（1）推導(dǎo)帶電粒子在磁場空間做圓周運動的軌跡半徑。

（2）求帶電粒子通過磁場空間的最大偏轉(zhuǎn)角。

解析

粒子的速率均相同，因此粒子軌跡圓的半徑均相同，但粒子射入磁場的速度方向不確定，故可以保持圓的大小不變，只改變圓的位置，畫出“動態(tài)圓”如圖甲所示，通過“動態(tài)圓”可以觀察到粒子運動軌跡均為劣弧，對于劣弧而言，弧越長，弧所對應(yīng)的圓心角越大，偏轉(zhuǎn)角越大，則運動時間越長，

粒子源發(fā)射的粒子，速度大小一定，方向不同，那么帶電粒子運動的圓心將在以入射點為圓心、圓周運動的半徑為半徑的圓周上，即軌跡圓圓心共圓，以入射點為定點，對這個等圓進行旋轉(zhuǎn)，從而找到臨界條件。模型三

“放縮圓”模型適用條件粒子源發(fā)射速度方向一定，大小不同的同種帶電粒子進入勻強磁場時，這些帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的軌跡半徑隨速度的變化而變化軌跡圓圓心共線界定方法續(xù)表

AD

粒子源發(fā)射出的粒子速度方向一定，大小不同，由于圓周運動速度越大，軌跡半徑越大，從入射點放大或者縮小圓的半徑，畫出軌跡，尋找臨界條件來解決問題。模型四

磁聚焦與磁發(fā)散模型磁發(fā)散磁聚焦帶電粒子從圓形有界勻強磁場邊界上同一點射入,如果軌跡半徑與磁場半徑相等,則粒子出射方向與入射點的切線方向平行帶電粒子平行射入圓形有界勻強磁場,如果軌跡半徑與磁場半徑相等,則粒子從磁場邊界上同一點射出,該點切線與入射方向平行

B

題型三

帶電粒子在交變電磁場中的運動

解決帶電粒子在交變電磁場中的運動問題的基本思路

題型四

帶電粒子在空間電磁組合場中的運動

分析帶電粒子在立體空間中的運動時，要發(fā)揮空間想象力，確定粒子在空間的位置關(guān)系。帶電粒子依次通過不同的空間，運動過程分為不同的階段，只要分析出每個階段上的運動規(guī)律，再利用兩個空間交界處粒子的運動狀態(tài)和關(guān)聯(lián)條件即可解決問題。有時需要將粒子的運動分解為兩個互相垂直的平面內(nèi)的運動（比如螺旋線運動和旋進運動）來求解。

根據(jù)幾何關(guān)系可知離子甲、乙運動軌跡第一個交點如圖丁所示

對帶電粒子在空間電磁組合場中的運動分析時要發(fā)揮空間想象力，確定粒子在空間的位置關(guān)系，利用“降維思想”解決帶電粒子在立體空間的運動問題。

培優(yōu)課12

帶電粒子在有界勻強磁場中的運動題型一

帶電粒子在有界勻強磁場中的運動題型二

帶電粒子在有界勻強磁場中的臨界與極值問題題型三

帶電粒子在組合場中的運動題型四

帶電粒子在疊加場中的運動題型一

帶電粒子在有界勻強磁場中的運動題型二

帶電粒子在有界勻強磁場中的臨界與極值問題題型三

帶電粒子在組合場中的運動題型四

帶電粒子在疊加場中的運動

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

題型一

帶電粒子在有界勻強磁場中的運動考向1

帶電粒子在直線邊界磁場中運動

直線邊界（進出磁場具有對稱性，如圖所示）

B

考向2

帶電粒子在圓形邊界磁場中運動

B

帶電粒子在圓形邊界磁場中做勻速圓周運動時，從數(shù)學(xué)的角度來看，實質(zhì)上是軌跡圓與邊界圓相交，把兩圓的圓心連接起來是尋找?guī)缀侮P(guān)系時的重要輔助線?？枷?

帶電粒子在多邊形邊界磁場中運動

A

√√

解答帶電粒子在有界勻強磁場中運動問題的基本步驟題型二

帶電粒子在有界勻強磁場中的臨界與極值問題

AB

解析

當粒子的入射點和出射點的連線是磁場圓的直徑時，粒子速度偏轉(zhuǎn)的角度最大，如圖所示

解決帶電粒子圓周運動臨界問題的方法技巧

（1）數(shù)學(xué)方法和物理方法的結(jié)合：如利用“矢量圖”“邊界條件”等求臨界值，利用“三角函數(shù)”“不等式的性質(zhì)”“一元二次方程的判別式”等求極值。

（2）臨界問題的一般解題流程題型三

帶電粒子在組合場中的運動1.組合場電場與磁場各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊，或在同一區(qū)域，電場、磁場交替出現(xiàn)。2.分析思路（1）劃分過程：將粒子運動的過程劃分為幾個不同的階段，對不同的階段選取不同的規(guī)律處理。（2）找關(guān)鍵點：確定帶電粒子在場區(qū)邊界的速度（包括大小和方向）是解決該類問題的關(guān)鍵。（3）畫運動軌跡：根據(jù)受力分析和運動分析，大致畫出粒子的運動軌跡圖，有利于形象、直觀地解決問題。3.常見粒子的運動及解題方法考向1

磁場與磁場的組合

磁場與磁場的組合問題實質(zhì)就是帶電粒子在兩個有界磁場中的圓周運動問題，帶電粒子在兩個磁場中的速度大小相同，但軌跡半徑和運動周期往往不同。解題時要充分利用兩段圓弧軌跡的銜接點與兩圓心共線的特點，進一步尋找邊角關(guān)系。

考向2

電場與磁場的組合情況1

帶電粒子由電場進入磁場1.粒子先在電場中做加速直線運動，然后進入磁場做圓周運動。（如圖1、2所示）在電場中利用動能定理或運動學(xué)公式求粒子剛進入磁場時的速度。2.粒子先在電場中做類