第11章 1.第1 节 磁场及其对电流的作用（PPT课件）-【高考突破新方案】2027年高考物理大一轮复习学案

该高中物理高考复习课件聚焦磁场对电流的作用核心考点，依据高考评价体系梳理了磁感应强度理解、磁感线特点、安培定则应用、磁场叠加、安培力分析与计算、平衡及加速问题等考查维度，通过真题分析明确磁场叠加、安培力计算等高频考点权重，归纳选择、计算等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于高考真题训练与应试技巧指导，如以2024福建卷半圆形铜环安培力题为例，用“有效长度法”将弯曲导线等效为直线，培养科学思维中的模型建构与科学推理素养。设“一题多解”“高考变式”模块，帮助学生掌握微元法等解题技巧，教师可据此系统指导复习，助力学生高效冲刺。

目 录 CONTENTS 第1 节　磁场及其对电流的作用 微专题22 带电粒子在有界匀强磁场中的运动 第2 节　磁场对运动电荷(带电体)的作用 微专题23 磁场中的动态圆模型 微专题24 洛伦兹力与现代科技 微专题25 带电粒子在组合场中的运动 微专题26 带电粒子在叠加场中的运动 微专题27 带电粒子在交变电磁场、空间电磁场中的运动 返回目录 第1节 磁场及其对电流的作用 返回目录 2 考点1　电流的磁场　磁场的叠加 一、对磁感应强度的理解 1.磁感应强度是矢量,其方向与通电导线所受磁场力的方向垂直。 2.电流元必须垂直于磁场放置,B= 才成立。 3.磁场中某点的磁感应强度是由磁场本身决定的,与通电导线所受磁场力的大小及方 向都无关。 返回目录 二、磁感线的特点 1.方向:磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。 2.强弱:磁感线的疏密程度定性地表示磁场的强弱。 3.闭合曲线:磁感线是闭合曲线,没有起点和终点。在磁体外部,由N极指向S极;在磁体 内部,由S极指向N极。 4.不相交:同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切。 5.假想线:磁感线是假想的曲线,客观上并不存在。 返回目录 三、安培定则的应用 1.在应用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”。 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 返回目录 2.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                         返回目录 四、磁场的叠加 1.确定磁场场源,例如通电直导线。 2.定位空间中要求解磁感应强度的点,利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的 磁感应强度的大小和方向。如图所示,BM和BN分别为M、N在c点产生的磁感应强度。   3.应用平行四边形定则进行求解,图中的B为c点的合磁感应强度。 返回目录 典例1    (2025福建,3,4分)如图,两根长直细导线L1、L2平行放置,其所在平面上 有M、O、N三点,O为线段MN的中点,L1、L2分别处于线段MO、ON的中垂线上。当L1、 L2通有大小相等、方向相反的电流时,M、O点的磁感应强度大小分别为B1、B2。现 保持L1的电流不变,撤去L2的电流,此时N点的磁感应强度大小为     (        )   A. B2-B1 B.B2- B1 C. (B2-B1) D.B2-B1 A 返回目录 解析　　设O点到直导线的距离为r,通电直导线在距其r处产生的磁感应强度大小为B0, 在距其3r处产生的磁感应强度大小为B',由安培定则和矢量叠加原理可得B1=B0-B'、B2= B0+B0=2B0;仅将L2撤去,N处的磁感应强度大小B=B',联立可得B= -B1,A正确。 返回目录 高考变式　(变换情境与考向)研究表明,通电直导线周围某点磁感应强度的大小与 导线中的电流大小成正比,与该点到导线的距离成反比。如图所示,AB为水平放置的圆 环形线圈的直径,处于同一竖直面内的长直导线AO1和BO1恰与AB构成一等边三角形, 线圈与导线间、导线与导线间彼此绝缘,当线圈及导线中通入图示方向的电流时,测得 三角形中心O处的磁感应强度大小为1.0 T,已知导线AO1中通入的电流大小为BO1中的2 倍,导线AO1在O处产生的磁感应强度大小为0.4 T,则环形线圈在O处产生的磁感应强度 大小为(        ) A A.0.8 T　　　    B.1.0 T　　　    C.1.6 T　　　    D.2.4 T 返回目录 解析　　由题意知,导线AO1中通入的电流大小为BO1中的2倍,导线AO1在O处产生的磁 感应强度大小为0.4 T,则导线BO1在O处产生的磁感应强度大小为0.2 T。根据安培定则 可知,AO1与BO1在O处产生的磁场的方向均垂直纸面向里,而环形线圈在O处产生的磁 场的方向竖直向上,设环形线圈在O处产生的磁感应强度大小为B,故有O处的磁感应强 度B合满足 =B2+(0.4 T+0.2 T)2,解得B=0.8 T,A正确。 返回目录 考点2　安培力的分析与计算 一、安培力的方向 1.用左手定则判定: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.安培力方向的特点:F⊥B,F⊥I,即F垂直于B和I决定的平面。 3.推论:两平行的通电直导线间的安培力——同向电流互相吸引,反向电流互相排斥。 返回目录 二、安培力的大小 F=BIl sin θ(其中θ为B与I之间的夹角,如图所示)。   (1)当磁场B的方向与电流I的方向垂直时:F=BIl。 (2)当磁场B的方向与电流I的方向平行时:F=0。 返回目录 (3)l是指有效长度。 弯曲通电导线的有效长度l等于连接导线两端点的线段的长度,相应的电流方向沿两端 点连线由始端流向末端,如图所示。 返回目录 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 通电螺线管→条形磁体 结论法 两电流相互平行时无转动趋势,同向电流互相吸引,异向电流互相排斥;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产生的磁场作用下的受力或运动的问题时,可先分析电流在磁体产生的磁场中所受的安培力,然后由牛顿第三定律,确定磁体所受电流产生的磁场的作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向 三、安培力作用下导体运动情况的判断方法 返回目录 典例2    (多选)(2024福建,6,4分)如图,用两根不可伸长的绝缘细绳将半径为r的半圆形 铜环竖直悬挂在匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外,铜环两端 a、b处于同一水平线。若环中通有大小为I、方向从a到b的电流,细绳处于绷直状态, 则 (         ) A.两根细绳拉力均比未通电流时的大 B.两根细绳拉力均比未通电流时的小 C.铜环所受安培力大小为2rIB D.铜环所受安培力大小为πrIB AC 返回目录 解析　　根据导线“有效长度”的含义,求解半圆环ab段所受安培力时,等效为求解线 段ab所受安培力,由左手定则分析可知安培力竖直向下,大小为2BIr,C正确;对铜环受力 分析可知A正确。 返回目录 一题多解 微元法和对称思想 如图,取通电半圆环上的一小段Δl, 可将其视为直导线, 根据左手定则可判断出该小段 导线所受的安培力方向如图所示,其大小ΔF=BIΔl; 根据对称性可知,如图所示对称的两 小段导线所受安培力的水平分量互相抵消,所以整段半圆环所受安培力的方向竖直向 下,A正确,B错误;对每小段导线所受安培力的竖直分量求和,得F=ΣFy=ΣBIΔl sin θ=ΣBI Δx=2rIB,C正确,D错误。 返回目录 高考变式　(变换情境与考向)如图甲所示,边长为l、质量为m的等边三角形导线框 abc用绝缘细线悬挂于天花板上,bc边水平,导线框中通有沿逆时针方向、大小为I的恒 定电流,线框部分处在水平虚线MN、PQ间的垂直于线框平面向外的匀强磁场中,磁感 应强度大小为B,MN与PQ间的距离为正三角形abc高的一半,重力加速度为g,下列说法 正确的是 (         ) A.图甲中,绝缘细线的拉力大小为mg- BIl B.图甲中,绝缘细线的拉力大小为mg- BIl C.将匀强磁场上移到图乙中所示位置,绝缘细线的拉力会变小 D.将匀强磁场上移到图乙中所示位置,绝缘细线的拉力会变大 A 返回目录 解析　　题图甲中,线框受到的安培力向上,有效长度为 l,绝缘细线的拉力大小F=mg-  BIl,A正确,B错误;将匀强磁场上移到题图乙所示位置,有效长度不变,线框所受安培力 不变,细线的拉力不变,C、D错误。 返回目录 考点3　安培力作用下的平衡和加速问题 一、分析问题的基本思路 1.确定要研究的导体棒。 2.按照重力→已知力→安培力→弹力→摩擦力的顺序,对导体棒受力分析。 3.分析导体棒的运动情况。 4.根据平衡条件或牛顿第二定律列式求解。 返回目录 二、视图转换 对于安培力作用下的力学问题,对导体棒受力分析时往往需要分析分布在三维空间的 不同方向上的物理量,这时应利用俯视图、侧视图等,变立体图为二维平面图(如图所示)。   返回目录 典例3    (人教版选必二P22,B组,T1改编)如图所示,金属杆ab的质量为m,长为l,通过的电 流为I,处在磁感应强度B= 的匀强磁场中(g为重力加速度),磁场方向与导轨平面夹角 θ=37°斜向上,且与ab杆垂直,金属杆ab静止于水平导轨上。 (1)(回归教材)求金属杆ab所受的支持力和摩擦力。 (2)(情境变式)若将θ变为53°,其他条件不变,金属杆ab刚好能够在导轨上静止,最大静 摩擦力等于滑动摩擦力,求金属杆ab与导轨间的动摩擦因数μ。 ·········· 教考衔接 ·········· 返回目录 (3)(链接高考)(多选)(2022湖北,11,4分)如图所示,两平行导轨在同一水平面内。一导 体棒垂直放在导轨上,棒与导轨间的动摩擦因数恒定。整个装置置于匀强磁场中,磁感 应强度大小恒定,方向与金属棒垂直、与水平向右方向的夹角θ可调。导体棒沿导轨向 右运动,现给导体棒通以图示方向的恒定电流,适当调整磁场方向,可以使导体棒沿导轨 做匀加速运动或匀减速运动。已知导体棒加速时,加速度的最大值为 g;减速时,加速 度的最大值为 g,其中g为重力加速度大小。下列说法正确的是 (         ) BC A.棒与导轨间的动摩擦因数为  B.棒与导轨间的动摩擦因数为  C.加速阶段加速度大小最大时,磁场方向斜向下,θ=60° D.减速阶段加速度大小最大时,磁场方向斜向上,θ=150° 返回目录 答案 (1)0.6mg,方向竖直向上    0.3mg,方向水平向右    (2)     (3)BC     返回目录 解析 (1)对金属杆ab受力分析,如图所示。   竖直方向,由平衡条件得FN=mg-BIl cos θ,解得金属杆所受的支持力的大小FN=0.6mg,方 向竖直向上。 水平方向,由平衡条件得f=BIl sin θ,解得金属杆所受的摩擦力的大小f=0.3mg,方向水平 向右。 (2)θ=53°,金属杆刚好能够在导轨上静止,则满足BIl sin θ=μ(mg-BIl cos θ),解得μ= 。 (3)当导体棒加速运动时受力如图甲,由BIL sin θ-μ(mg-BIL cos θ)=ma,可得a= 返回目录  -μg=   sin (θ+φ)-μg,其中tan φ=μ,可见当θ+φ=90°时,加速度 取得最大值,为  -μg= g①;当导体棒减速运动时受力如图乙,由BIL sin α+μ (mg+BIL cos α)=ma,其中α=180°-θ,可得a= +μg=  · sin (α+φ)+ μg,其中tan φ=μ,可见当α+φ=90°时,加速度取得最大值,为  +μg= g②;联立① ②式可得μ= ,则φ=30°,故当导体棒加速阶段加速度大小最大时θ=60°,当导体棒减速 阶段加速度大小最大时θ=90°+α=120°,A、D错误,B、C正确。   返回目录 $