《高考備考指南 物理 》課件-第1講　磁場的描述　磁場對(duì)電流的作用

磁場第九章

第1講磁場的描述磁場對(duì)電流的作用核心素養(yǎng)新課程標(biāo)準(zhǔn)命題分析物理觀念(1)理解磁場、磁感線、磁感應(yīng)強(qiáng)度；(2)掌握安培力和洛倫茲力的特點(diǎn)1.考查方式：考查形式主要體現(xiàn)在計(jì)算題上，尤其是壓軸題，大多涉及帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng).由于知識(shí)綜合性強(qiáng)，難度大，區(qū)分度大，仍將是高考中的重難點(diǎn)和熱點(diǎn)，復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)訓(xùn)練.2.廣東命題趨勢(shì)：運(yùn)用與電場類比的方法理解磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線；比值法定義磁感應(yīng)強(qiáng)度；將立體圖轉(zhuǎn)化為側(cè)視圖、剖面圖等平面圖進(jìn)行思考；應(yīng)用力的觀點(diǎn)、能的觀點(diǎn)分析安培力、洛倫茲力；安培力在電動(dòng)機(jī)、電磁炮中的應(yīng)用；安培力在磁電式電流表中的應(yīng)用；帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用科學(xué)思維(1)科學(xué)推理：推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期公式，分析帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)；(2)模型構(gòu)建：磁感線、勻強(qiáng)磁場、帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)科學(xué)探究探究磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和安培力大小的有關(guān)因素科學(xué)態(tài)度與責(zé)任認(rèn)識(shí)到電磁技術(shù)應(yīng)用對(duì)人類生活的影響，了解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境之間的關(guān)系欄目導(dǎo)航01知識(shí)

梳理查漏02題點(diǎn)

各個(gè)擊破03配套訓(xùn)練知識(shí)梳理查漏1知識(shí)一

磁場的產(chǎn)生及基本性質(zhì)1.磁場的產(chǎn)生磁場是一種物質(zhì)，產(chǎn)生于磁體和電流周圍.2.磁場的基本性質(zhì)磁場對(duì)放入其中的______和______有磁場力的作用(對(duì)磁極一定有力的作用；對(duì)電流不一定有力的作用，當(dāng)電流和磁感線_________時(shí)電流不受磁場力作用).

磁極電流平行3.磁場的方向規(guī)定：小磁針在磁場中靜止時(shí)______極所指的方向就是該點(diǎn)的磁場方向，或者說是小磁針在磁場中______極的受力方向.

4.磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義：描述磁場的______________.

(2)大小：B=________(通電導(dǎo)線垂直于磁場).

(3)方向：小磁針靜止時(shí)________的指向.

(4)單位：________，名稱________，簡稱________.

N

N強(qiáng)弱和方向

北極T

特斯拉特5.磁通量(1)概念：在勻強(qiáng)磁場中，與磁場方向______的面積S和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的乘積，稱為穿過這個(gè)面積的磁通量.

(2)公式：Φ=________.

(3)單位：1Wb=________.

垂直BS1T·m2【自測1】(多選)下列說法正確的是()A.電荷在某處不受電場力的作用，則該處的電場強(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.表征電場中某點(diǎn)電場的強(qiáng)弱，是把一個(gè)檢驗(yàn)電荷放在該點(diǎn)時(shí)，檢驗(yàn)電荷受到的電場力與檢驗(yàn)電荷本身電荷量的比值D.表征磁場中某點(diǎn)磁場的強(qiáng)弱，是把一小段通電導(dǎo)線放在該點(diǎn)時(shí)，該段通電導(dǎo)線受到的磁場力與該段導(dǎo)線長度和電流乘積的比值A(chǔ)C知識(shí)二

磁感線、通電導(dǎo)體周圍的磁場分布1.磁感線(1)磁感線是用來形象描述磁場中各點(diǎn)的__________和________的曲線，是________的物理模型.磁感線上每一點(diǎn)的__________就是該點(diǎn)的磁場方向，也就是在該點(diǎn)小磁針靜止時(shí)N極的指向.磁感線的________表示磁場的強(qiáng)弱.

(2)磁感線是________曲線(和靜電場的電場線不同).

(3)電流磁場的磁感線繞向可由__________判定，它也叫作____________________.

磁場方向強(qiáng)弱假想切線方向疏密封閉安培定則右手螺旋定則2.要熟記以下幾種常見磁場的磁感線，如圖所示.3.地磁場：地球本身就是一個(gè)大磁體.地磁場具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)地磁場的N極在地理________附近，地磁場的S極在地理________附近，磁感線分布如圖所示.

(2)地磁場B的水平分量(Bx)總是從地球南極指向北極；而豎直分量(By)則南北相反，在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下.(3)在赤道平面上，距離地球表面相等的各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相等且方向水平向北.南極北極4.磁感線和電場線的比較磁感線和電場線的疏密都能形象地表示相應(yīng)場的強(qiáng)弱，但應(yīng)注意：(1)只有在同一個(gè)圖中才能根據(jù)磁感線或電場線的疏密判定各處相應(yīng)場的強(qiáng)弱；(2)沒有畫出磁感線或電場線的地方并不表示那里沒有磁場或電場.比較磁感線電場線不同點(diǎn)閉合曲線，外部從N→S，內(nèi)部從S→N起始于正電荷，終止于負(fù)電荷相似點(diǎn)引入目的都是為了形象描述場而引入的假想線，實(shí)際不存在疏密都能定性描述場的強(qiáng)弱切線方向都表示該點(diǎn)場的方向是否相交不相交(電場中無電荷空間不相交)【自測2】(2022年浙江模擬)在宇宙環(huán)境中，地磁場保護(hù)著地球.地質(zhì)記錄表明，自地球46億年前形成以來，已經(jīng)有過數(shù)百次地磁反轉(zhuǎn).也就是說，地球的磁場在“反極性”(地磁場方向與現(xiàn)在的方向相同)和“正極性”(地磁場方向與現(xiàn)在的方向相反)之間不斷變換.下列關(guān)于地磁反轉(zhuǎn)期間的說法正確的是()A.對(duì)依靠磁場進(jìn)行導(dǎo)航的物種不會(huì)有影響B(tài).若地磁場處于最弱的狀態(tài)時(shí)，就不會(huì)對(duì)地球生物的生存有影響C.太陽輻射的高能粒子直接轟擊地球的大氣層，可能引發(fā)一些疾病D.地球磁場的反轉(zhuǎn)可能瞬間發(fā)生，而不是一個(gè)緩慢、漸進(jìn)的過程C知識(shí)三

磁場對(duì)電流的作用1.安培力的方向(1)左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指________，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向________的方向，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________.

(3)注意問題：磁感線方向不一定垂直于電流方向，但安培力方向一定與磁場方向和電流方向垂直，即大拇指一定要垂直于磁場方向和電流方向決定的平面.

垂直電流大拇指吸引排斥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)max=________.(2)當(dāng)磁場與電流________時(shí)，安培力等于零.

ILBsinθ垂直ILB

平行3.判定步驟首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的________分布情況，然后利用____________準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況，進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向.

磁場左手定則【自測3】(2023年北京模擬)如圖，兩根平行通電長直導(dǎo)線固定，左邊導(dǎo)線通有垂直紙面向外大小為I1的恒定電流，在兩導(dǎo)線連線(水平)的中點(diǎn)處有一可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針，靜止時(shí)其N極方向平行于紙面向下.忽略地磁場的影響.關(guān)于右邊導(dǎo)線的電流I2，下列判斷正確的是()A.I2<I1，方向垂直紙面向外B.I2>I1，方向垂直紙面向外C.I2<I1，方向垂直紙面向里D.I2>I1，方向垂直紙面向里B

【解析】小磁針靜止時(shí)N極方向平行于紙面向下，說明該處的磁場方向向下.因I1在該處形成的磁場方向向上，則I2在該處形成的磁場方向向下，且大于I1在該處形成的磁場.由安培定則可知I2方向垂直紙面向外且I2>I1.題點(diǎn)各個(gè)擊破2命題點(diǎn)一對(duì)磁場、磁感線的理解［自修掌握類］

1.磁體的磁場和電流的磁場一樣，都是由電荷運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，磁場與電流方向的關(guān)系遵循安培定則.2.磁場可以用磁感線形象地描述.磁感線是閉合的曲線，在磁體外部從N極指向S極，在磁體內(nèi)部從S極指向N極.磁感線不相交，也不相切.3.若某個(gè)區(qū)域內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等，方向處處相同，那么這樣的磁場叫作勻強(qiáng)磁場.勻強(qiáng)磁場中的磁感線是平行、等距的直線.1.我國宋代學(xué)者沈括在《夢(mèng)溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南.然常微偏東，不全南也.”進(jìn)一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布如圖所示.結(jié)合上述材料，下列說法不正確的是()A.地理南、北極與地磁場的南、北極不重合B.地球內(nèi)部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近C.地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行D.地磁場對(duì)射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用C2.如圖所示，把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流I時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是(從上往下看)()A.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降B.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升C.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降D.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升A

【解析】如圖甲所示，把直線電流等效為無數(shù)小段，中間的點(diǎn)為O點(diǎn)，選擇在O點(diǎn)左側(cè)S極右上方的一小段為研究對(duì)象，該處的磁場方向指向左下方.由左手定則判斷，該小段受到的安培力的方向垂直紙面向里，在O點(diǎn)左側(cè)的各段電流元都受到垂直紙面向里的安培力.把各段電流元受到的力合成，則O點(diǎn)左側(cè)導(dǎo)線受到垂直紙面向里的安培力.同理判斷出O點(diǎn)右側(cè)的導(dǎo)線受到垂直紙面向外的安培力.因此，由上向下看，導(dǎo)線沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng).分析導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90°時(shí)的情形：如圖乙所示，導(dǎo)線中的電流垂直紙面向外，由左手定則可知，導(dǎo)線受到向下的安培力.由以上分析可知，導(dǎo)線在順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)，A正確.命題點(diǎn)二對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解及其應(yīng)用［師生共研類］

例1

(多選)(2022年全國卷)安裝適當(dāng)?shù)能浖?，利用智能手機(jī)中的磁傳感器可以測量磁感應(yīng)強(qiáng)度B.如圖，在手機(jī)上建立直角坐標(biāo)系，手機(jī)顯示屏所在平面為xOy面.某同學(xué)在某地對(duì)地磁場進(jìn)行了四次測量，每次測量時(shí)y軸均指向不同方向而z軸正向保持豎直向上.測量序號(hào)Bx/μTBy/μTBz/μT1021-4520-20-463210-454-210-45根據(jù)表中測量結(jié)果可推知()A.測量地點(diǎn)位于南半球B.當(dāng)?shù)氐牡卮艌龃笮〖s為50μTC.第2次測量時(shí)y軸正向指向南方D.第3次測量時(shí)y軸正向指向東方BC

D

2.(2023年茂名一模)如圖所示，正方體放在水平地面上，空間有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0方向與水平面成45°角斜向上的勻強(qiáng)磁場.一根通電長直導(dǎo)線穿過正方體前后面的中心，電流的方向垂直于紙面向里.a，b，c，d分別是正方體所在邊的中點(diǎn).在這四點(diǎn)中()A.c，d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等B.a，b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等C.b點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最大D.c點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最小D

思維導(dǎo)航

解決磁場疊加的思路和步驟1.根據(jù)安培定則確定各導(dǎo)線在某點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向；2.判斷各分磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大??；3.根據(jù)矢量合成法則確定合磁場的大小和方向.命題點(diǎn)三安培力的判斷［師生共研類］

1.安培力的大小計(jì)算安培力常用公式F=BIL，應(yīng)用時(shí)要滿足：(1)B與I垂直；(2)L是有效長度，即垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的長度.如彎曲導(dǎo)線的有效長度L等于兩端點(diǎn)所連直線的長度(如圖所示)，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端.因?yàn)槿我庑螤畹拈]合線圈，其有效長度為零，所以閉合線圈通電后在勻強(qiáng)磁場中受到的安培力的矢量和為零.2.安培力問題的分析思路(1)選定研究對(duì)象；(2)變?nèi)S為二維，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖.其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I；(3)列平衡方程或牛頓第二定律的方程式進(jìn)行求解.

D

B

2.(2022年湖南卷)如圖甲，直導(dǎo)線MN被兩等長且平行的絕緣輕繩懸掛于水平軸OO'上，其所在區(qū)域存在方向垂直指向OO'的磁場，與OO'距離相等位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等且不隨時(shí)間變化，其截面圖如圖乙所示.導(dǎo)線通以電流I，靜止后，懸線偏離豎直方向的夾角為θ.下列說法正確的是()A.當(dāng)導(dǎo)線靜止在圖甲右側(cè)位置時(shí)，導(dǎo)線中電流方向由N指向MB.電流I增大，靜止后，導(dǎo)線對(duì)懸線的拉力不變C.tanθ與電流I成正比D.sinθ與電流I成正比D

命題點(diǎn)四安培力的綜合應(yīng)用［師生共研類］

1.求解安培力作用下導(dǎo)體平衡問題的關(guān)鍵三維圖轉(zhuǎn)換為二維平面圖，即通過畫俯視圖、剖面圖、側(cè)視圖等將立體圖轉(zhuǎn)換為平面受力圖.2.基本思路(1)選定研究對(duì)象.(2)變?nèi)S圖為二維圖，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖.其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I.(3)列平衡方程.

ACD

1.