第9章 第1讲 磁场及其对电流的作用 (课件PPT)-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

磁 场 第九章 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 第1讲 磁场及其对电流的作用 知识整合·基础落实 点拨学法·素养提升 第1讲 目 录 Contents 知识整合·基础落实 力 方向 N极的指向 返回目录 高考总复习·物理 　 相同 南极 北极 相等 向北 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 切线 较弱 N极 S极 S极 N极 相交 强弱 较强 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 越弱 条形 匀强 最强 非匀强 越弱 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 电流 拇指 B、I 返回目录 高考总复习·物理 　 吸引 排斥 返回目录 高考总复习·物理 　 √ × × √ 返回目录 高考总复习·物理 　 B 返回目录 高考总复习·物理 　 C 返回目录 高考总复习·物理 　 点拨学法·素养提升 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 A 返回目录 高考总复习·物理 　 A 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 A 返回目录 高考总复习·物理 　 B 返回目录 高考总复习·物理 　 C 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 A 返回目录 高考总复习·物理 　 C 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 丙 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 C 返回目录 高考总复习·物理 　 ABD 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 第1讲 返回目录 高考总复习·物理 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2003、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 学习要求与学科素养 1．通过实验，了解磁场．(物理观念) 2．知道磁通量、磁感应强度，会用磁感线描述磁场．体会物理模型在探索自然规律中的作用．(科学态度与责任) 3．通过实验，认识安培力．能判断安培力的方向，会计算安培力的大小．了解安培力在生产生活中的应用．(科学态度与责任) 4．通过实验，认识洛伦兹力．能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小．(科学思维) 5．能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动．了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用．(科学思维) 考情预测 本章常见的题型：①磁场的叠加计算；②带电粒子在有界磁场中的运动问题；③带电粒子在复合场中的运动问题；④导体棒在磁场中的平衡和变速运动问题. 磁场、磁感应强度 1．磁场的基本性质 磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有______的作用． 2．磁感应强度 (1)物理意义：表征磁场的强弱和________. (2)定义式：________(通电导线垂直于磁场)． (3)方向：小磁针静止时______________. (4)单位：特斯拉，符号为T. B＝ 3．匀强磁场 (1)定义：如果磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向________，这个磁场叫作匀强磁场． (2)特点：磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线． 4．地磁场 (1)地磁的N极在地理________附近，S极 在地理________附近，磁感线分布如图所示． (2)在赤道平面上，距离地球表面高度相等 的各点，磁感应强度大小________，方向水平 ________. 5．磁场的叠加 磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解． 磁感线和电流周围的磁场 1．磁感线的特点 (1)磁感线上某点的________方向就是该点的磁场方向． (2)磁感线的疏密程度定性地表示磁场的 ，在磁感线较密的地方磁场 ；在磁感线较疏的地方磁场________. ①磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，在磁体外部，从________指向________；在磁体内部，由________指向________. ②同一磁场的磁感线不中断、不________、不相切． ③磁感线是假想的曲线，客观上并不存在． 2．几种常见的磁场 (1)条形磁体和蹄形磁体的磁场(如图所示) (2)电流的磁场 比较项目 直线电流的磁场 通电螺线管的磁场 环形电流的磁场 特点 无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场________ 与________磁体的磁场相似，管内为________磁场且磁场________，管外为__________磁场 环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场________ 安培 定则 比较项目 直线电流的磁场 通电螺线管的磁场 环形电流的磁场 立体 图 横截 面图 纵截 面图 安培力的大小和方向 1．大小 若I∥B，F＝0；若I⊥B，F＝IlB． 2．方向 可以用左手定则来判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向________的方向，这时________所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．安培力方向总垂直于____________所决定的平面，即一定垂直于B和I，但B与I不一定垂直． 3．两平行通电导线间的作用 同向电流相互________，反向电流相互________. 1．判断下列说法的正误． (1)磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该点的试探电流元的情况无关．(　 　) (2)磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致．(　 　) (3)通电线圈可等效成条形磁体，它周围的磁感线起始于线圈一端，终止于线圈的另一端．(　 　) (4)安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直，又跟电流方向垂直．(　 　) A．I2＜I1，方向垂直纸面向外 B．I2＞I1，方向垂直纸面向外 C．I2＜I1，方向垂直纸面向里 D．I2＞I1，方向垂直纸面向里 2．如图所示，两根平行通电长直导线固定，左边导线中通有垂直纸面向外、大小为I1的恒定电流，两导线连线(水平)的中点处，一可自由转动的小磁针静止时N极指向平行于纸面向下．忽略地磁场的影响．关于右边导线中的电流I2，下列判断正确的是(　 　) 3．下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中F的方向正确的是(　 　) 命题点一　磁场的叠加(自主学习) 1．磁场的叠加 磁感应强度为矢量，合成与分解遵循平行四边形定则．例如，两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的． 2．磁场叠加问题的分析思路 (1)确定磁场场源，如通电导线． (2)定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向，如图所示M、N在c点产生的磁场磁感应强度分别为BM、BN. (3)应用平行四边形定则进行合成，如图中c点的合磁场磁感应强度为B． 3．安培定则的应用 在运用安培定则时应分清“因”和“果”，电流是“因”，磁场是“果”，既可以由“因”判断“果”，也可以由“果”追溯“因”． 比较项目 原因(电流方向) 结果(磁场方向) 直线电流的磁场 大拇指 四指 环形电流的磁场 四指 大拇指 (2024·1月浙江)磁电式电表原理示意图如图所示，两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱．极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，两者之间有可转动的线圈．a、b、c和d为磁场中的四个点．下列说法正确的是(　 　) A．图示左侧通电导线受到安培力向 下 B．a、b两点的磁感应强度相同 C．圆柱内的磁感应强度处处为零 D．c、d两点的磁感应强度大小相等 A．I0，沿y轴正向 B．I0，沿y轴负向 C．I0，沿y轴正向 D．I0，沿y轴负向 如图所示，两根相互绝缘的通电长直导线分别沿x轴和y轴放置，沿x轴方向的电流为I0.已知通电长直导线在其周围激发磁场的磁感应强度B＝k，其中k为常量，I为导线中的电流，r为磁场中某点到导线的垂直距离．图中A点的坐标为(a，b)，若A点的磁感应强度为零，则沿y轴放置的导线中电流的大小和方向分别为(　 　) 命题点二　安培力的理解和应用(自主学习) 1．方向判断：根据左手定则判断． 2．大小计算：由公式F＝BIL计算，应用时要满足B与L垂直，且其中的L为导线在磁场中的有效长度．如弯曲通电导线的有效长度L等于连接两端点的直线的长度，相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端，如图所示． A．，方向向左 B．，方向向右 C．，方向向左 D．，方向向右 (2024·甘肃)如图，相距为d的固定平行光滑金属导轨与阻值为R的电阻相连，处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中．长度为L的导体棒ab沿导轨向右做匀速直线运动，速度大小为v，则导体棒ab所受的安培力为(　 　) A．0.25 T B．0.5 T C．0.75 T D．0.83 T 如图所示，两根相同的竖直悬挂的弹簧上端固定，下端连接一质量为40 g的金属导体棒，部分导体棒处于边界宽度为d＝10 cm的有界匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．导体棒通入4 A的电流后静止时，弹簧伸长量是未通电时的1.5倍．若弹簧始终处于弹性限度内，导体棒一直保持水平，则磁感应强度B的大小为(重力加速度g取10 m/s2)(　 　) 一长为L的直导线置于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，导线中的电流为I.下列说法正确的是(　 　) A．通电直导线受到安培力的大小为ILB B．无论通电直导线如何放置，它都将受到安培力 C．通电直导线所受安培力的方向垂直于磁感应强度方向和电流方向构成的平面 D．安培力是通电导线受到的洛伦兹力的宏观表现，所以安培力对通电直导线不做功 命题点三　安培力作用下导体运动情况的判断(师生共研) 1．问题特点 安培力作用下导体的运动问题与力学中的运动问题一样，同样遵从力学基本规律，只是研究对象所受的力中多分析一个安培力． 2．规律分析 判定通电导体在安培力作用下的运动方向或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁感线分布情况，再弄清楚导体中电流的方向，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势． 3．判定方法 电流元法 分割为电流元安培力方向→整段导体所受合力方向→运动方向 特殊位置法 在特殊位置→安培力方向→运动方向 等效法 环形电流⇔小磁针 条形磁体⇔通电螺线管⇔多个环形电流 结论法 同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势 转换研 究对象法 定性分析磁体在电流磁场的作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向 如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁体两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)(　 　) A．顺时针方向转动，同时下降 B．顺时针方向转动，同时上升 C．逆时针方向转动，同时下降 D．逆时针方向转动，同时上升 将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一块条形磁体，磁体的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图所示．当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看(　 　) A．圆环顺时针转动，靠近磁体 B．圆环顺时针转动，远离磁体 C．圆环逆时针转动，靠近磁体 D．圆环逆时针转动，远离磁体 命题点四　安培力作用下的平衡和综合应用(师生共研) 通电导体棒在磁场中的平衡问题是一种常见的力电综合模型，该模型一般由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成．这类题目的难点是题图具有立体性，各力的方向不易确定．因此解题时一定要先把立体图转化为平面图，通过受力分析建立各力的平衡关系，如图所示． 如图甲所示，两光滑平行金属导轨间的距离为L，金属导轨所在的平面与水平面夹角为θ，导体棒ab与导轨垂直并接触良好，其质量为m，长度为L，通过的电流为I，重力加速度为g. (1)沿导体棒ab中电流方向观察，侧视图如图乙所示，为使导体棒ab保持静止，需加一匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平面向上，求磁感应强度B1的大小； (2)若(1)中磁场方向改为竖直向上，如图丙所示，求磁感应强度B2的大小； (3)若只改变磁场，且磁场的方向始终在与导体棒ab垂直的平面内，欲使导体棒ab保持静止，求磁场方向变化的最大范围． 解析　(1)对导体棒ab受力分析如图甲所示， 甲 因导体棒ab静止， 有mgsin θ－ILB1＝0， 解得B1＝. (2)对导体棒ab受力分析如图乙所示， 乙 有mgtan θ－ILB2＝0，解得B2＝. (3)使导体棒ab保持静止状态，需F合＝0，即三力平衡，安培力与另外两个力的合力等大反向，如图丙所示，因为重力与斜面支持力的合力范围在α角范围内(不包括垂直于斜面方向)，故安培力在α′角范围内(不包括垂直于斜面方向)，根据左手定则，磁场方向可以在α′′角范围内变动，其中不包括沿斜面向上方向． 答案　(1)　(2) (3)见解析　 如图所示，力传感器固定在天花板上，边长为L的正方形匀质导线框abcd用不可伸长的轻质绝缘细线悬挂于力传感器的测力端，导线框与磁感应强度方向垂直，线框的bcd部分处于匀强磁场中，b、d两点位于匀强磁场的水平边界线上．若在导线框中通以大小为I、方向如图所示的恒定电流，导线框处于静止状态时，力传感器的示数为F1.只改变电流方向，其他条件不变，力传感器的示数为F2.该匀强磁场的磁感应强度大小为(　 　) A． B． C． D． (2024·山东)(多选)如图所示，两条相同的半圆弧形光滑金属导轨固定在水平桌面上，其所在平面竖直且平行，导轨最高点到水平桌面的距离等于半径，最低点的连线OO′与导轨所在竖直面垂直，空间充满竖直向下的匀强磁场(图中未画出)，导轨左端由导线连接．现将具有一定质量和电阻的金属棒MN平行OO′放置在导轨图示位置，由静止释放．MN运动过程中始终平行于OO′且与两导轨接触良好，不考虑自感影响，下列说法正确的是(　 　) A．MN最终一定静止于OO′位置 B．MN运动过程中安培力始终做负功 C．从释放到第一次到达OO′位置过程中，MN的速率一直在增大 D．从释放到第一次到达OO′位置过程中，MN中电流方向由M到N $$