天之骄子2017高考物理一轮总复习 第8章 磁场 第1节 磁场的描述、磁场对电流的作用课件 新人教版

方向
电荷的受力方向
叠加 合磁感应强度等于各磁场的磁感 合电场强度等于各个电场
应强度的矢量和
的电场强度的矢量和
• 热门考点研析
考 点 1 磁感应强度的叠加
• 解决磁场的叠加和安培定则的应用类问题时，注意以下几 点．
• 1．根据安培定则确定通电导线周围磁感线的方向． • 2．磁场中每一点磁感应强度的方向沿该点磁感线的切线方
2017高三一轮总 复习
物
理
选修3-1
第八章 磁场
考纲要求
2013
近三年命题分析 2014
2015
备考策略
磁场、磁 感应强度、
Ⅰ
磁感线
通电直导 线和通电 线圈周围 磁场的方 向
海南
卷： Ⅰ 第9
题5 分
安培力、 安培力的 Ⅰ 方向
匀强磁场
中的安培 Ⅱ 力
质谱仪和 回旋加速 Ⅰ 器
海南卷：第8题3分
• ④用米尺测量D的底边长度L.
• (2)用测得的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小， 可以得出B＝________.
• (3)判断磁感应强度方向的方法是：若m2＞m1，磁感应强度 方向垂直纸面________；反之，磁感应强度方向垂直纸面 ________．
• 【思路引导】 1.安培力与哪些因素有关，如何根据平衡 条件求解磁感应强度？
• (2)安培力的方向垂直于电流I和磁感应强度B所决定的平面． • 2．安培力的大小
• 表达式： ____F安_＝_B_I_Ls_in_θ_______ ，θ是电流I和磁感应强度B的夹角；
• 当θ＝90°时，F＝BIL，此时，电流受到的安培力最大；
• 当θ＝0°或是180°，F＝0，即电流在磁场中平行于磁场方向运动时， 磁场对电流不受安培力作用．
向，根据对称性可知，甲线圈在 A 处产生的磁感应强度大小也为B22，乙线圈在 A 处
产生的磁感应强度大小为 B1－B22，乙的电流反向后，在 A 点的磁感应强度大小不变，
方向相反，则 A 处的磁感应强度大小变为B22－B1－B22＝B2－B1，C 选项正确，D 选
项错误．
• 【答案】 BC
向． • 3．磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时，
合磁场的磁感应强度等于各导体单独存在时在该点产生的磁 感应强度的矢量和．
• 例 1 (多选)如图所示，甲、乙是两个相同的金属圆环，过 圆心的直线垂直于两个环面，B是圆心连线的中点，A是过圆 心直线上的一点，A到甲圆心的距离与B到乙圆心的距离相等， 现在甲、乙中通以大小相等的电流，结果A，B两点的磁感应 强度大小分别为B1、B2，现将乙的电流反向，则( )
的偏转问题是考试的重 点，粒子在磁场边界的 影响下，轨迹不再是完
新课标卷Ⅱ： 整的圆周，解题的关键
第19题6分 是画出轨迹路线，特别
浙江卷：第 注意轨迹和界面相切的
25题22分 情况．
天津卷：第 带电粒子在匀强磁场中 12题20分 运动的临界与多解问题
四川卷：第 7题6分
山东卷：第 24题20分
福建卷：第 22题20分
知识点1
•
磁场 磁感应强度
• 1．磁场的性质
• (1)定义：存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特殊形态的物 质．
• (2)基本特性：磁场对处于其中的___磁__体_、 __电_流___和__运_动__电_荷_______有 力的作用．
• (3)方向：在磁场中任一点，小磁针N极受力的方向，即小磁针静止时 ___N__极所指的方向，就是该点的磁场方向．
• 2．左手定则的内容是什么？如何判断磁感应强度的方向？ • 【解析】 本题属于教材试题内容的考查，关键是平衡条件
的利用．
(2)根据平衡条件得，|m2－m1|g＝BIL，解得 B＝|m2－I·Lm1|g. • (3)若m2＞m1，则D受到的向上的拉力大于重力，所以安培力
的方向向下，根据左手定则可知磁感应强度方向垂直纸面向 外；若m2＜m1，则D受到的向上的拉力小于重力，所以安培 力的方向向上，根据左手定则可知磁感应强度方向垂直纸面 向里．
是难度，带电粒子的电 性、磁场的方向、临界 状态的不唯一和圆周运 动的周期性均会产生多 解，综合分析题干信息， 抓住粒子运动的规律， 利用圆周运动的公式和 几何关系求解是关键.
第一节 磁场的描述 磁场对电流的作用
• 栏目导航
1 基础知识整合 2 热门考点研析 3 方法技巧归纳 4 考题随堂演练
• 基础知识整合
• (3)环形电流可以视为单匝螺线管．
• 2．通电螺旋管内部的磁场是匀强磁场，磁感线由S极指向N 极．
•
针对训练1
(2016届云南模拟)
如图所示，五根平行的长直导体棒分
别过竖直平面内的正方形的四个顶点
和中心，并和该正方形平面垂直，各
导体棒中均通有大小相等的电流，方
向如图所示，则中心处的导体棒受到
其余四根导体棒的磁场力的合力方向 是( )
• 2．安培力的大小 • (1)当θ，
L是有效长度，如弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线 的长度，如图所示：
• 相应的电流方向沿L由始端流向末端．因为任意形状的闭合 线圈，其有效长度为零，所以闭合线圈通电后在匀强磁场中， 受到的安培力的矢量和为零．
• (4)磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之 间的相互作用是通过____磁_场__发生的．
• 2．磁感应强度 • (1)定义：在磁场中_____垂_直_于磁场方向的通电导线，所受的
磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积的比值叫磁感应强度．
(2)公式：B＝IFL，是磁感应强度的定义式，磁感应强度由_磁__场__本__身__性_N_质___决定． • (3)单位：特斯拉，简称特，国际符号是T,1 T＝1___A_·m_____. • (4)物理意义：描述磁场的____强__弱_和_方__向____的物理量，是
__越__弱_
与条形磁铁的磁场相似， 环形电流的两侧是
管内为_____匀_强磁场且磁 N极和S极，且离圆
场____最_，强 管外为非匀强 环中心越远，磁场
磁场
___越__弱__
安培 定则
立 体 图
横 截 面 图
• (2)地磁场
• 地磁场的N极在地理_南_极____附近，地磁场的S极在地理 ___北_极__附近，磁感线分布如图所示：
考 点 2 安培力的大小与方向
• 1.安培力的方向 • (1)左手定则：伸开左手，让拇指与其余四个手指垂直，并且
都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指 指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场 中所受安培力的方向． • (2)力、磁场和电流三者的关系：力F垂直于磁场B和电流I所 决定的平面，磁场B与电流I可以存在夹角． • (3)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相吸引，异 向电流互相排斥．
【解析】 磁感应强度是矢量，叠加的原则是平行四边形定则，根据安培定则
可知，如果两环中电流方向相反，B 点的合磁感应强度为零，故乙的电流反向前，两
线圈中的电流同向，且甲、乙线圈中电流在
B
点产生的磁感应强度大小为B2，反向 2
后，两线圈的电流反向，A 选项错误，B 选项正确．两线圈在 A 点的磁感应强度同
新课标卷Ⅱ：第20 题6分
江苏卷：第14题16 分
天津卷：第12题20 分
北京卷：第16题6 分
安徽卷：第18题6 分
重庆卷：第9题18 分
广东卷：第36题18 分
海南卷：第14题14 分
大纲卷：第25题20 分
四川卷：第11题19 分
山东卷：第24题20 分
带电粒子在有界磁场中
新课标卷Ⅰ： 第14题6分
矢量．
• (5)匀强磁场：磁感应强度__处_处__相_等_______的磁场叫做匀强 磁场．
•
知识点2
• 1．磁感线
磁感线 电流周围磁场
• (1)定义：磁感线是在磁场中画出的一些有方向的曲线．
• (2)特征：
• ①磁感线的分布可以形象地表示出磁场的强_弱_____和__方__向__，磁感线的 __疏__密__表示磁场的强弱，磁感线上某点的__切_线___方向就是该点的磁场方 向．
• ②磁感线是永不相交的__闭__合__曲线：在磁体外部，从N极指向___S__极； 在磁体内部，由_____极S指向_____N极．
• ③条形磁铁与蹄形磁铁磁感线的分布如图所示：
• 2．几种常见的磁场 • (1)电流的磁场
直线电流的磁场 通电螺线管的磁场
环形电流的磁场
无磁极、非匀强且 特点 距导线越远处磁场
带电粒 子在匀 强磁场 中的运 动
新课标卷Ⅰ：第18 题6分
新课标卷Ⅱ：第17 题6分
江苏卷：第15题16 分
浙江卷：第20题6 分
天津卷：第11题18 分 Ⅱ 广东卷：第21题6 分
海南卷：第14题13 分
安徽卷：第23题16 分
福建卷：第22题20 分
四川卷：第11题19 分
新课标卷Ⅰ：第16 题6分
• 特别提醒
• 磁感应强度与电场强度的比较
磁感应强度 B
电场强度 E
物理 描述磁场的力的性质的物理量 描述电场的力的性质的物理
意义
量
定义式 通电导线与磁场垂直时：B＝IFL
E＝Fq
决定因素 由磁场决定，与 F、I、L 无关 由电场决定，与 F、q 无关
方向
矢量，方向是小磁针 N 极的受力 矢量，方向是放入该点的正
• 地磁场B的水平分量总是从地理南极指向地理北极，而竖直
分量在南半球垂直地面向____，在北半球垂直地面向 ____．赤道处的地磁场沿水平方向，指向北．
上下
•
知识点3
磁场对电流的作用——安培力
• 1．安培力的方向
• (1)方向的判断：运用__左_手__定_则______判断电流在磁场中的受力方向， 磁感线垂直穿手心，四指指向__电_流___方向，拇指指向__受_力___方向；
• 【总结提升】 电流周围磁场的方向判断
• 1．在应用安培定则判定直线电流周围磁场的方向和通电螺 线管周围磁场的方向时，应注意分清“因”和“果”．
• (1)在判定直线电流的磁场方向时，大拇指指向电流方向(因)， 四指绕向为磁感线绕向(果)．
• (2)在判定通电螺线管周围的磁场方向时，四指绕向为电流绕 向(因)，大拇指指向螺线管内部沿中心轴线的磁感线方向， 即指向螺线管的N极(果)．
• (1)实验电路图如图，完成下列实验步骤
• ①按图接线．
• ②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状 态；然后用天平称出细沙质量m1.
• ③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加 入适量细沙，使D重新处于平衡状态；然后读出电流表的示 数I，并用天平称出此时细沙的质量m2.
• A．竖直向上 B．竖直向下
• C．水平向左
D.水平向右
• 解析：根据安培定则可知，正方形对角线上的电流 产生的磁场共线，如图所示：
• 根据平行四边形定则可知，合磁感应强度的方向为 竖直向下，根据左手定则可知，中心处的导体棒受 到其余四根导体棒的磁场力的合力方向是水平向左， C选项正确．
• 答案：C
• 图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场，现通过测 量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并 判定其方向．所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金 属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；A 为电流表；S为开关．此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线．
• A．乙的电流反向后，两线圈中的电流同向 • B．乙的电流反向后，B点的磁感应强度大小为零 • C．乙的电流反向后，A点的磁感应强度大小为B2－B1
D．乙的电流反向后，A
点的磁感应强度大小为B2－B1 2
• 【思路引导】 1.通电线圈周围的磁场是怎么分布的？
• 2．磁感应强度叠加的原则是什么？如何表示A、B两点的磁 感应强度？
新课标卷Ⅰ：第24 题12分 新课标卷Ⅰ：第15 题6分
新课标卷Ⅰ：第15 题6分 浙江卷：第20题6分
浙江卷：第25题22 分 新课标卷Ⅱ：第20
新课标卷Ⅱ：第 18题6分
江苏卷：第4题3 分 重庆卷：第7题 15分 新课标卷Ⅰ：第 24题12分 江苏卷：第15题 16分 重庆卷：第9题
对于磁场的性质的考查， 分为两个方面，一是磁场 对电流的作用，即通电直 导线在磁场中受安培力的 问题，涉及到通电直导线 的平衡问题和加速运动问 题，对于平衡问题，根据 平衡条件结合力的合成与 分解的法则求解；对于加 速运动问题，可以利用整 体隔离法分析求解；一是 磁场对运动电荷的作用， 比如带电粒子在匀强磁场 中的运动，这部分本质是 匀速圆周运动问题，洛伦 兹力提供向心力，根据几 何关系画出轨迹，找出圆 心、半径即可解题．