202X屆高考物理總復(fù)習(xí)第十二單元磁場(chǎng)第1講磁場(chǎng)磁場(chǎng)力課件

1、高高考考引引航航命題調(diào)研從近年高考來(lái)看,本章命題要點(diǎn)包括:(1)磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線;(2)通電直導(dǎo)線及通電線圈周?chē)艌?chǎng)的判定和疊加;(3)安培力、安培力的方向、安培力作用下的動(dòng)力學(xué)分析;(4)洛倫茲力、洛倫茲力的方向;(5)洛倫茲力公式、洛倫茲力作用下的有界磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);(6)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、時(shí)間、半徑及軌跡判定等;(7)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng);(8)質(zhì)譜儀和回旋加速器等。選擇題多考查磁場(chǎng)的基本概念及右手定則,難度一般較小;計(jì)算題難度中等偏上或較大。高高考考引引航航本部分內(nèi)容綜合性較強(qiáng),經(jīng)常以壓軸題的形式出現(xiàn)。試題綜合考查力與運(yùn)動(dòng)以及運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力,尤其

2、是對(duì)高新科技儀器物理原理的考查,這對(duì)考生物理建模及信息遷移的能力要求較高。預(yù)測(cè)2020年高考中,本部分知識(shí)仍為出題的熱點(diǎn)和難點(diǎn),需要著重關(guān)注由安培定則判定磁場(chǎng)的方向及磁場(chǎng)的疊加,與電磁感應(yīng)結(jié)合分析導(dǎo)體棒在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題及帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。磁場(chǎng)磁場(chǎng) 磁場(chǎng)力磁場(chǎng)力第1講1必備知識(shí)2關(guān)鍵能力1 1磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度1 1磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度答案答案D D1 1磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度2 2磁感線磁感線 通電直導(dǎo)線和通電線圈周?chē)艌?chǎng)的方向通電直導(dǎo)線和通電線圈周?chē)艌?chǎng)的方向(1)磁感線在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些有方向

3、的曲線,使曲線上各點(diǎn)的切線方向跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致。(2)幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)常見(jiàn)磁體的磁場(chǎng)2 2磁感線磁感線 通電直導(dǎo)線和通電線圈周?chē)艌?chǎng)的方向通電直導(dǎo)線和通電線圈周?chē)艌?chǎng)的方向電流周?chē)拇艌?chǎng)2 2磁感線磁感線 通電直導(dǎo)線和通電線圈周?chē)艌?chǎng)的方向通電直導(dǎo)線和通電線圈周?chē)艌?chǎng)的方向直線電流的磁場(chǎng)通電螺線管的磁場(chǎng)環(huán)形電流的磁場(chǎng)特點(diǎn)無(wú)磁極,非勻強(qiáng)磁場(chǎng),距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)越弱兩側(cè)是N極和S極,與條形磁體的磁場(chǎng)類(lèi)似,管內(nèi)可看作勻強(qiáng)磁場(chǎng),管外是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)兩側(cè)是N極和S極,圓環(huán)內(nèi)側(cè),離導(dǎo)線越近,磁場(chǎng)越強(qiáng);圓環(huán)外側(cè)離圓環(huán)越遠(yuǎn),磁場(chǎng)越弱(續(xù)表)B B答案答案2 2磁感線磁感線 通電直導(dǎo)線和通電線圈周?chē)艌?chǎng)的方向

4、通電直導(dǎo)線和通電線圈周?chē)艌?chǎng)的方向2.1 (2019山西大同階段檢測(cè))如圖所示,圓環(huán)上帶有大量的負(fù)電荷,當(dāng)圓環(huán)沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí),a、b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),以下說(shuō)法正確的是()。A.a、b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn)B.b的N極向紙外轉(zhuǎn),而a、c的N極向紙里轉(zhuǎn)C.b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn),而a的N極向紙外轉(zhuǎn)D.b的N極向紙里轉(zhuǎn),而a、c的N極向紙外轉(zhuǎn)3 3安培力、安培力的方向安培力、安培力的方向 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力(1)安培力的大小磁場(chǎng)和電流垂直時(shí):F=BIL。磁場(chǎng)和電流平行時(shí):F=0。(2)安培力的方向由左手定則判斷:伸出左手,讓拇指與其余四指垂直,并且都在同一個(gè)平面內(nèi)。讓磁

5、感線從掌心進(jìn)入,并使四指指向電流方向。拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。BDBD答案答案3 3安培力、安培力的方向安培力、安培力的方向 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力3.1 (2018江西上饒開(kāi)學(xué)考試)(多選)一段通電直導(dǎo)線,長(zhǎng)度為l,電流為I,放在同一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)線和磁場(chǎng)的相對(duì)位置有如圖所示的四種情況,通電導(dǎo)線所受到的安培力的大小情況將是()。A.丙和丁的情況下,導(dǎo)線所受到的安培力都大于甲的情況下導(dǎo)線所受到的安培力B.乙的情況下,導(dǎo)線不受安培力作用C.乙、丙的情況下,導(dǎo)線都不受安培力作用D.甲、丙、丁的情況下,導(dǎo)線所受安培力大小都相等D D答案答案3 3安培力、安

6、培力的方向安培力、安培力的方向 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力BCBC答案答案3 3安培力、安培力的方向安培力、安培力的方向 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力安培定則的應(yīng)用與磁場(chǎng)的疊加安培定則的應(yīng)用與磁場(chǎng)的疊加題型一題型一利用安培定則(右手螺旋定則)判斷電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向是考生所需掌握的基本功,而考題中常常還會(huì)將多條導(dǎo)線或磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行疊加,考查考生對(duì)于矢量疊加的掌握情況。先分別判斷各導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng),再利用平行四邊形定則進(jìn)行合成,便可解決此類(lèi)問(wèn)題。安培定則的應(yīng)用與磁場(chǎng)的疊加安培定則的應(yīng)用與磁場(chǎng)的疊加題型一題型一甲BC答案答案解析解析解解析析安培定則的應(yīng)用與磁場(chǎng)的疊加安培定則的應(yīng)

7、用與磁場(chǎng)的疊加題型一題型一乙丙方法方法安培定則的應(yīng)用與磁場(chǎng)的疊加安培定則的應(yīng)用與磁場(chǎng)的疊加題型一題型一磁場(chǎng)疊加問(wèn)題的一般解題思路空間中的磁場(chǎng)通常涉及多個(gè)磁場(chǎng)的疊加,磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,可以通過(guò)平行四邊形定則進(jìn)行計(jì)算或判斷。通常考題中出現(xiàn)的磁場(chǎng)不是勻強(qiáng)磁場(chǎng),這類(lèi)考題的解法如下:(1)確定磁場(chǎng)場(chǎng)源,如通電導(dǎo)線。(2)定位空間中需求解磁場(chǎng)的點(diǎn),利用安培定則判定各個(gè)場(chǎng)源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小和方向。如圖中M、N在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)。(3)應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成,如圖中的合磁場(chǎng)。答案答案解析解析安培定則的應(yīng)用與磁場(chǎng)的疊加安培定則的應(yīng)用與磁場(chǎng)的疊加題型一題型一甲D解解析析安培定則的應(yīng)用與磁場(chǎng)的疊加安培定

8、則的應(yīng)用與磁場(chǎng)的疊加題型一題型一乙答案答案解析解析C C安培定則的應(yīng)用與磁場(chǎng)的疊加安培定則的應(yīng)用與磁場(chǎng)的疊加題型一題型一【變式訓(xùn)練2】(2018江蘇徐州開(kāi)學(xué)檢測(cè))如圖甲所示,兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線分別過(guò)紙面上的M、N兩點(diǎn),且與紙面垂直,導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流。a、O、b在M、N的連線上,O為M、N連線的中點(diǎn),c、d位于M、N連線的中垂線上,且a、b、c、d到O點(diǎn)的距離均相等。下列說(shuō)法正確的是()。A.O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B.a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相反C.c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同D.a、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同甲解解析析安培定則的應(yīng)用與磁場(chǎng)的疊

9、加安培定則的應(yīng)用與磁場(chǎng)的疊加題型一題型一根據(jù)安培定則可判斷M、N兩點(diǎn)處的直線電流在a、b、c、d、O各點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向,如圖乙所示,再利用對(duì)稱(chēng)性和平行四邊形定則可確定各點(diǎn)(合)磁場(chǎng)的方向。磁場(chǎng)疊加后可知,a、b、c、d、O的磁場(chǎng)方向均相同,a、b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,c、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,C項(xiàng)正確。乙安培力作用下導(dǎo)體的平衡與運(yùn)動(dòng)問(wèn)題安培力作用下導(dǎo)體的平衡與運(yùn)動(dòng)問(wèn)題題型二題型二1.安培力公式F=BIL中安培力、磁感應(yīng)強(qiáng)度和電流兩兩垂直,且L是通電導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度。2.判定安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)(1)判定導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的基本思路判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),首先必須弄清楚導(dǎo)體

10、所在位置的磁場(chǎng)磁感線分布情況,然后利用左手定則準(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。(2)五種常用判定方法安培力作用下導(dǎo)體的平衡與運(yùn)動(dòng)問(wèn)題安培力作用下導(dǎo)體的平衡與運(yùn)動(dòng)問(wèn)題題型二題型二答案答案解析解析【例2】如圖所示,一長(zhǎng)為10 cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中;磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1 T,方向垂直于紙面向里;彈簧上端固定,下端與金屬棒絕緣。金屬棒通過(guò)開(kāi)關(guān)與一電動(dòng)勢(shì)為12 V的電池相連,電路中的總電阻為 2 。已知開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)兩彈簧的伸長(zhǎng)量均為0.5 cm;閉合開(kāi)關(guān),系統(tǒng)重新平衡后,兩彈簧的伸長(zhǎng)量與開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)相比均改變了0.3 cm。重力加

11、速度大小取10 m/s2。判斷開(kāi)關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向,并求出金屬棒的質(zhì)量。豎直向下0.01 kg安培力作用下導(dǎo)體的平衡與運(yùn)動(dòng)問(wèn)題安培力作用下導(dǎo)體的平衡與運(yùn)動(dòng)問(wèn)題題型二題型二解解析析依題意,開(kāi)關(guān)閉合后,電流方向從b到a,由左手定則可知,金屬棒所受的安培力方向豎直向下開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),兩彈簧各自相對(duì)于其原長(zhǎng)伸長(zhǎng)了l1=0.5 cm。由胡克定律和力的平衡條件得2kl1=mg式中,m為金屬棒的質(zhì)量,k是彈簧的勁度系數(shù),g是重力加速度開(kāi)關(guān)閉合后,金屬棒所受安培力的大小F=BIL式中,I是回路電流,L是金屬棒的長(zhǎng)度。兩彈簧各自再伸長(zhǎng)了l2=0.3 cm,由胡克定律和力的平衡條件得2k(l1+l2)=m

12、g+F由歐姆定律有E=IR式中,E是電池的電動(dòng)勢(shì),R是電路中的總電阻聯(lián)立解得m=0.01 kg。安培力作用下導(dǎo)體的平衡與運(yùn)動(dòng)問(wèn)題安培力作用下導(dǎo)體的平衡與運(yùn)動(dòng)問(wèn)題題型二題型二方法方法安培力作用下導(dǎo)體的平衡與運(yùn)動(dòng)問(wèn)題安培力作用下導(dǎo)體的平衡與運(yùn)動(dòng)問(wèn)題題型二題型二(1)求解安培力作用下導(dǎo)體棒平衡問(wèn)題的基本思路(2)求解關(guān)鍵電磁問(wèn)題力學(xué)化。立體圖形平面化。答案答案解析解析安培力作用下導(dǎo)體的平衡與運(yùn)動(dòng)問(wèn)題安培力作用下導(dǎo)體的平衡與運(yùn)動(dòng)問(wèn)題題型二題型二【變式訓(xùn)練3】(2018河北保定10月考試)一個(gè)可以自由運(yùn)動(dòng)的線圈L1和一個(gè)固定的線圈L2互相絕緣垂直放置,且兩個(gè)線圈的圓心重合,如圖所示。當(dāng)兩線圈中通以圖示方

13、向的電流時(shí),從左向右看,線圈L1將()。 A.不動(dòng) B.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) C.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D.在紙面內(nèi)平動(dòng)解解析析安培力作用下導(dǎo)體的平衡與運(yùn)動(dòng)問(wèn)題安培力作用下導(dǎo)體的平衡與運(yùn)動(dòng)問(wèn)題題型二題型二解法一(電流元法):把線圈L1沿水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸分成上下兩部分,每一部分又可以看成無(wú)數(shù)段直線電流元,電流元處在L2產(chǎn)生的磁場(chǎng)中,根據(jù)安培定則可知各電流元所在處的磁場(chǎng)方向向上,由左手定則可得,上半部分電流元所受安培力均指向紙外,下半部分電流元所受安培力均指向紙內(nèi),因此從左向右看線圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。解法二(等效法):把線圈L1等效為小磁針,該小磁針剛好處于環(huán)形電流I2的中心,小磁針的N極應(yīng)指向該點(diǎn)環(huán)形電流I2的磁場(chǎng)方向,由安培定則知I2產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在其中心處豎直向上,而L1等效成小磁針后,