《（通用版）2020版高考物理一輪復習 第九章 第55課時 磁場及其對電流的作用（雙基落實課）講義（含解析）.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（通用版）2020版高考物理一輪復習 第九章 第55課時 磁場及其對電流的作用（雙基落實課）講義（含解析）.doc（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

磁場 考 綱 要 求 考 情 分 析 磁場、磁感應強度、磁感線 Ⅰ 1.命題規(guī)律 近幾年高考對該部分內容考查的重點是安培力、洛倫茲力以及帶電粒子在磁場(或復合場)中的運動問題，對安培力、洛倫茲力的考查多以選擇題的形式出現(xiàn)，對帶電粒子的運動問題多以計算題的形式出現(xiàn)，綜合考查受力分析、動力學關系、功能關系、圓周運動、平拋運動等知識，難度較大，分值較高。 2.考查熱點 預計在今后的高考中仍將以帶電粒子在有界磁場、組合場、疊加場中運動的綜合分析為重點，出現(xiàn)大型綜合題的概率較大。 通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向 Ⅰ 安培力、安培力的方向 Ⅰ 勻強磁場中的安培力 Ⅱ 洛倫茲力、洛倫茲力的方向 Ⅰ 洛倫茲力公式 Ⅱ 帶電粒子在勻強磁場中的運動 Ⅱ 質譜儀和回旋加速器 Ⅰ 第55課時　磁場及其對電流的作用(雙基落實課) 點點通(一)　磁場和磁感應強度 1．磁場的基本性質 磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有磁力的作用。 2．磁感線 為了形象地描述磁場，在其中畫出的一系列有方向的曲線，曲線上各點的切線方向即為該點的磁場方向。 3．磁感應強度 (1)物理意義：描述磁場的強弱和方向。 (2)定義式：B＝(通電導線垂直于磁場)。 (3)方向：小磁針靜止時N極所指的方向。 (4)單位：特斯拉，符號T。 4．勻強磁場 (1)定義：磁感應強度的大小處處相等、方向處處相同的磁場稱為勻強磁場。 (2)磁感線分布特點：疏密程度相同、方向相同的平行直線。 [小題練通] 1．(多選)(教科教材原題)一小段長為L的通電直導線放在磁感應強度為B的磁場中，當通過它的電流為I時，所受安培力為F。以下關于磁感應強度B的說法正確的是(　　) A．磁感應強度B一定等于 B．磁感應強度B可能大于或等于 C．磁場中通電直導線受力大的地方，磁感應強度一定大 D．在磁場中通電直導線也可以不受力 解析：選BD　只有在通電直導線垂直于磁場時，B＝才成立，通電直導線和磁場不垂直時，B>，通電直導線和磁場平行時，導線不受力，故A錯誤，B、D正確；磁感應強度是用比值法定義的，通電直導線受力大的地方，磁感應強度不一定大，C錯誤。 2．(多選)(魯科教材原題)下列說法正確的是(　　) A．磁感線從磁體的N極發(fā)出，終止于磁體的S極 B．磁感線可以表示磁場的方向和強弱 C．磁鐵能產(chǎn)生磁場，電流也能產(chǎn)生磁場 D．因為異名磁極相互吸引，所以放入通電螺線管內的小磁針的N極一定指向通電螺線管的S極 解析：選BC　磁感線是閉合曲線，A錯誤；磁感線可以表示磁場的方向和強弱，B正確；磁鐵和電流都能產(chǎn)生磁場，C正確；通電螺線管內部的磁場方向從S極指向N極，則放入其中的小磁針的N極指向與其內部磁場方向一致，即指向通電螺線管的N極，故D錯誤。 3.(2019安徽江南十校聯(lián)考)中國宋代科學家沈括在公元1086年寫的《夢溪筆談》中最早記載了“方家(術士)以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也”。進一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布如圖所示，結合上述材料，下列說法正確的是(　　) A．在地磁場的作用下小磁針靜止時指南的磁極叫北極，指北的磁極叫南極 B．對垂直射向地球表面宇宙射線中的高能帶電粒子，在南、北極所受阻擋作用最弱，赤道附近最強 C．形成地磁場的原因可能是帶正電的地球自轉引起的 D．由于地磁場的影響，在奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應的實驗中，通電導線應相對水平地面豎直放置 解析：選B　地球內部存在磁場，地磁南極在地理北極附近，所以在地磁場的作用下小磁針靜止時指南的磁極叫南極，指北的磁極叫北極，選項A錯誤；在地球的南北極地磁場的方向幾乎與地面垂直，對垂直射向地球表面宇宙射線中的高能帶電粒子，在南、北極所受阻擋作用最弱，赤道附近的磁場方向與地面平行，則高能粒子所受的磁場力最大，選項B正確；地球自轉方向自西向東，地球的南極是地磁場的北極，由安培定則判斷可能地球是帶負電的，選項C錯誤；在奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應的實驗中，若通電導線相對水平地面豎直放置，地磁場方向與導線電流的方向垂直，則根據(jù)安培定則可知，地磁場對實驗的影響較大，故在進行奧斯特實驗時，通電導線南北放置時實驗現(xiàn)象最明顯，選項D錯誤。 [融會貫通] (1)磁感應強度是用比值法定義的物理量，只有在通電直導線和磁場方向垂直時，定義式B＝才成立，通電直導線在磁場中受力為零時，磁感應強度不一定為零。 (2)磁感線可以表示磁場的方向和強弱，放入磁場中的小磁針靜止時N極所指的方向和該點的磁場方向一致。 點點通(二)　安培定則的應用與磁場疊加 1．電流周圍的磁場(安培定則) 直線電流的磁場 通電螺線管的磁場 環(huán)形電流的磁場 特點 無磁極、非勻強磁場且距導線越遠處磁場越弱 與條形磁鐵的磁場相似，管內為勻強磁場且磁場最強，管外為非勻強磁場 環(huán)形電流的兩側是N極和S極，且離圓環(huán)中心越遠，磁場越弱 安 培 定 則 2.磁場的疊加 磁感應強度是矢量，磁場疊加時符合矢量運算的平行四邊形定則。 [小題練通] 1.如圖所示，圓環(huán)上帶有大量的負電荷，當圓環(huán)沿順時針方向轉動時，a、b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉動，以下說法正確的是(　　) A．a(chǎn)、b、c的N極都向紙里轉 B．b的N極向紙外轉，而a、c的N極向紙里轉 C．b、c的N極都向紙里轉，而a的N極向紙外轉 D．b的N極向紙里轉，而a、c的N極向紙外轉 解析：選B　由于圓環(huán)帶負電荷，故當圓環(huán)沿順時針方向轉動時，等效電流的方向為逆時針，由安培定則可判斷環(huán)內磁場方向垂直紙面向外，環(huán)外磁場方向垂直紙面向里，磁場中某點的磁場方向即是放在該點的小磁針靜止時N極的指向，所以小磁針b的N極向紙外轉，a、c的N極向紙里轉。故B正確。 2．(魯科教材原題)兩根長直漆包線交叉放置并分別通以如圖所示的電流I，那么兩電流的磁場在導線平面內方向一致的是(　　) A．區(qū)域1、2　　 　　 B．區(qū)域3、4 C．區(qū)域1、3 D．區(qū)域2、4 解析：選C　根據(jù)安培定則判斷，兩電流的磁場在導線平面內方向一致的是區(qū)域1、3，故C正確。 3．(教科教材原題)如圖所示，兩根垂直紙面平行放置的直導線M和N，通有大小相等方向相反的電流I，在紙面上與M、N距離相等的P點處，M、N導線在該點產(chǎn)生的磁場的方向如何？說說理由。M導線受到的安培力方向又怎樣？ 解析：根據(jù)安培定則和磁場的矢量疊加，P點磁場方向水平向右；根據(jù)安培定則知，N導線在M導線處產(chǎn)生的磁場方向水平向右，再根據(jù)左手定則，M導線受到的安培力方向豎直向上。 答案：水平向右，理由見解析　豎直向上 [融會貫通] (1)通電螺線管內部磁感線的方向是從S極指向N極，磁感線是閉合曲線。 (2)判斷合磁場的方向，要先確定每個電流在該點產(chǎn)生的磁場的方向，再根據(jù)平行四邊形定則合成后判斷。 點點通(三)　磁場對電流的作用——安培力 1．安培力的大小 F＝BILsin θ，θ為磁感應強度與電流方向的夾角。 (1)當磁場與電流垂直時，安培力最大，F(xiàn)max＝BIL。 (2)當磁場與電流平行時，安培力為零。 2．安培力的方向——左手定則 伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。 [注意]　F⊥B且F⊥I，但I與B的方向可成任意夾角。 [小題練通] 1．下面的幾個圖顯示了磁場對通電直導線的作用力，其中F的方向正確的是(　　) 解析：選C　根據(jù)左手定則判斷可知，A中F方向向右，B中F方向向下，C中F方向向下，D中磁場與電流平行，F(xiàn)＝0，故只有C正確。 2．(粵教教材原題)把一小段通電直導線放入磁場中，導線受到安培力的作用。關于安培力的方向，下列說法中正確的是(　　) A．安培力的方向一定跟磁感應強度的方向相同 B．安培力的方向一定跟磁感應強度的方向垂直，但不一定跟電流方向垂直 C．安培力的方向一定跟電流方向垂直，但不一定跟磁感應強度方向垂直 D．安培力的方向一定跟電流方向垂直，也一定跟磁感應強度方向垂直 解析：選D　安培力的方向一定跟電流方向垂直，也一定跟磁感應強度方向垂直，故D正確。 3.(滬科教材原題)電磁炮是一種理想的兵器，它的主要原理如圖所示。1982年澳大利亞國立大學制成了能把2.2 g的彈體(包括金屬桿EF的質量)加速到10 km/s的電磁炮(常規(guī)炮彈的速度約為2 km/s)。若軌道寬2 m，長為100 m，通過的電流為10 A，試問軌道間所加勻強磁場的磁感應強度和磁場的最大功率有多大(軌道摩擦不計)? 解析：根據(jù)安培力F＝BIL 再根據(jù)動能定理Fs＝mv2 解得F＝1.1103 N，B＝55 T 根據(jù)P＝Fv，解得P＝1.1107 W。 答案：55 T　1.1107 W [融會貫通] (1)安培力的方向一定跟磁感應強度和電流的方向都垂直。 (2)導體中的電流方向和磁感線方向平行時，導體不受安培力的作用，應用左手定則時，首先要排除這種情況。 (3)應用F＝BIL計算安培力的大小時，L一定是有效長度。 1．磁場疊加問題的分析思路 (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M、N在c點產(chǎn)生的磁場磁感應強度分別為BM、BN。 (3)應用平行四邊形定則進行合成，如圖中c點的合磁場磁感應強度為B。 2．安培力作用下導體的平衡問題 (1)根據(jù)導體中的電流方向與磁場方向，先利用左手定則判斷出安培力的方向，然后對導體進行受力分析，再結合力的平衡條件求解。 (2)若不能判斷出安培力的方向，要先對導體進行受力分析，然后結合力的平衡條件確定安培力的方向和大小，此類試題一般是包括安培力在內的三力動態(tài)平衡問題，通常利用“閉合矢量三角形法”或“相似三角形法”求解。 [課堂綜合訓練] 1.(2017上海高考)如圖，一導體棒ab靜止在U形鐵芯的兩臂之間，電鍵閉合后導體棒受到的安培力方向(　　) A．向上　　　　 　　 B．向下 C．向左 D．向右 解析：選D　根據(jù)圖中所示的電流方向，由安培定則知U形鐵芯下端為N極，上端為S極，ab中的電流方向由a→b，由左手定則可知導體棒受到的安培力方向向右，選項D正確。 2.(多選)如圖所示，兩根平行長直導線相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定電流；a、b、c是導線所在平面內的三點，左側導線與它們的距離分別為、l和3l。關于這三點處的磁感應強度，下列判斷正確的是(　　) A．a(chǎn)處的磁感應強度大小比c處的大 B．b、c兩處的磁感應強度大小相等 C．a(chǎn)、c兩處的磁感應強度方向相同 D．b處的磁感應強度為零 解析：選AD　a、c兩點處的磁感應強度是兩導線電流產(chǎn)生的磁場的合磁感應強度，由于a點比c點距離兩導線較近，所以a處的磁感應強度比c處的大，A正確；根據(jù)安培定則知，a、c兩處磁感應強度方向相反，C錯誤；b點位于兩導線中間，兩導線在b點處產(chǎn)生的磁場大小相等，方向相反，合磁感應強度為零，c處磁感應強度不為零，D正確，B錯誤。 3.如圖所示，導線框中電流為I，導線框垂直于磁場放置，磁感應強度為B，GH與CD相距為d，則金屬棒MN所受安培力大小(　　) A．F＝BId B．F＝BIdsin θ C．F＝ D．F＝BIdcos θ 解析：選C　金屬棒MN與磁感應強度B垂直，金屬棒MN的有效長度L＝，所以F＝BIL＝，選項C正確。 4．目前世界上輸送功率最大的直流輸電工程——哈(密)鄭(州)特高壓直流輸電工程已正式投運。已知某段直流輸電線長度l＝200 m，通有從西向東I＝4 000 A的恒定電流，該處地磁場的磁感應強度B＝510－5 T，磁傾角(磁感線與水平面的夾角)為5(sin 5≈0.1)。則該段導線所受安培力的大小和方向為(　　) A．40 N，向北與水平面成85角斜向上方 B．4 N，向北與水平面成85角斜向上方 C．4 N，向南與水平面成5角斜向下方 D．40 N，向南與水平面成5角斜向下方 解析：選A　地磁場方向(從南向北)與電流方向垂直，安培力F＝BIl＝40 N，B、C項錯；北半球地磁場磁感線相對水平面向下傾斜，由左手定則可知，導線所受安培力方向向北與水平面成85角斜向上方，A項對，D項錯。 5.如圖所示，兩平行光滑金屬導軌CD、EF間距為L，與電動勢為E0的電源相連，質量為m、電阻為R的金屬棒ab垂直于導軌放置構成閉合回路，回路平面與水平面成θ角，回路其余電阻不計。為使ab靜止，需在空間施加的勻強磁場磁感應強度的最小值及其方向分別為(　　) A．，水平向右 B．，垂直于回路平面向上 C．，豎直向下 D．，垂直于回路平面向下 解析：選D　對ab受力分析，受重力、支持力和安培力，如圖所示；從圖可以看出，當安培力沿斜面向上時，安培力最小，故安培力的最小值為FA＝mgsin θ，故磁感應強度的最小值為B＝＝，根據(jù)歐姆定律，有E0＝IR，故B＝，由左手定則可知，磁感應強度方向垂直于回路平面向下，故D正確。