【备考2022】高考物理一轮复习学案第1讲 磁场及其对电流的作用 教案.doc
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《【备考2022】高考物理一轮复习学案第1讲 磁场及其对电流的作用 教案.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《【备考2022】高考物理一轮复习学案第1讲 磁场及其对电流的作用 教案.doc(35页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、金版教程高考总复习·物理(新教材)考情分析纵观近几年高考,涉及本章知识点的题目年年都有,考查次数最多的是与洛伦兹力有关的带电粒子在匀强磁场或复合场中的运动,其次是与安培力有关的通电导体在磁场中的加速或平衡问题。重要考点1.磁场、磁感应强度、磁感线()2通电直导线和通电线圈周围磁场的方向()3安培力、安培力的方向()4匀强磁场中的安培力()5洛伦兹力、洛伦兹力的方向()6洛伦兹力公式()7带电粒子在匀强磁场中的运动()8质谱仪和回旋加速器()考点解读1.磁感应强度、磁感线、安培力、洛伦兹力的理解及安培定则和左手定则的运用,一般以选择题的形式出现。2安培力的大小计算,以及带电粒子在磁场中
2、做匀速圆周运动的分析与计算,一般以选择题和计算题的形式出现。3带电粒子在组合场、复合场中的运动问题仍是本章考查的重点内容,极易成为试卷的压轴题。4以生产、科技中带电粒子运动问题为命题背景,突出考查由受力推知运动或由运动分析受力的建模能力,是高考命题的一个趋势,同学们在学习中要重点关注。第1讲磁场及其对电流的作用 知识点磁场、磁感应强度、磁感线1磁场(1)基本特性:磁场对处于其中的磁体、通电导体和运动电荷有力的作用。(2)方向:小磁针静止时N极所指的方向或小磁针N极的受力方向。2磁感应强度(1)物理意义:描述磁场的强弱和方向。(2)大小:B(通电导线垂直于磁场)。在物理学中,把很短一段通电导线中
3、的电流I与导线长度l的乘积Il叫作电流元。(3)单位:特斯拉,符号是T。(4)方向:小磁针静止时N极所指的方向(即磁场方向就是B的方向)。(5)B是矢量,合成时遵循平行四边形定则。3磁感线及其特点(1)磁感线:为了形象地描述磁场,在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致,这样的曲线就叫作磁感线。(2)特点磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱。磁感线是闭合曲线,没有起点和终点。同一磁场的磁感线不中断、不相交。磁感线是假想的曲线,客观上不存在。知识点电流的磁场及几种常见的磁场1电流的磁场(1)奥斯特实验:奥斯特实验发现了电流
4、的磁效应,即电流可以产生磁场,首次揭示了电与磁的联系。(2)安培定则直线电流:用右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。环形(螺线管)电流:让右手弯曲的四指与环形(或螺线管)电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线(或螺线管)轴线上磁场的方向。(3)安培分子电流假说安培认为,在物质内部,存在着一种环形电流分子电流,分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极。2几种常见的磁场(1)常见磁体的磁场(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特点无磁极、非匀强,且距导线越远处磁场越弱与条形磁体的磁场相似
5、,管内为匀强磁场且磁场由SN,管外为非匀强磁场环形电流的两侧是N极和S极,且沿中心轴线离圆环中心越远,磁场越弱安培定则立体图横截面图纵截面图(3)匀强磁场:如果磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同,这个磁场叫作匀强磁场。匀强磁场的磁感线用一些间隔相等的平行直线表示,如图所示。(4)地磁场地磁场的N极在地理南极附近,S极在地理北极附近,磁感线分布如图所示。在赤道平面上,距离地球表面高度相等的各点,磁感应强度相同,且方向水平向北。3磁通量(1)公式:BS。(2)单位:韦伯,符号是Wb。(3)适用条件:匀强磁场;S是垂直磁场并在磁场中的有效面积。知识点磁场对通电导线的作用安培力1安培力的方向(
6、1)用左手定则判断: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:FB,FI,即F垂直于B、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。2安培力的大小FIlBsin(其中为B与I之间的夹角)。如图所示:(1)IB时,0或180°,安培力F0。(2)IB时,90°,安培力最大,FIlB。3磁电式电流表的工作原理磁电式电流表的原理图如图所示。(1)磁场特点方向:沿半径方向均匀辐射地分布,如
7、图所示;强弱:在距轴线等距离处的磁感应强度大小相等。(2)线圈所受安培力的特点方向:安培力的方向与线圈平面垂直;大小:安培力的大小与通过的电流成正比。(3)表盘刻度特点线圈左右两边所受的安培力的方向相反,于是线圈转动,螺旋弹簧变形,以反抗线圈的转动。电流越大,安培力越大,螺旋弹簧的形变越大,所以从指针偏转的角度就能判断通过电流的大小。由于线圈平面总与磁感线平行,线圈左右两边所在之处的磁感应强度的大小总相等,所以表盘刻度均匀。根据指针偏转的方向,可以知道被测电流的方向。一 堵点疏通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
8、流元所受磁场力的方向一致。()3磁感线是客观存在的,磁感线上各点的切线方向表示该点的磁场方向。()4通电导线放入磁场中,若不受安培力,说明该处磁感应强度为零。()5垂直放置在磁场中的线圈面积减小时,穿过线圈的磁通量可能增大。()6安培力可以做正功,也可以做负功。()答案1.2.×3.×4.×5.6.二 对点激活1(人教版必修第三册·P113·T1改编)有人根据B提出以下说法,其中正确的是()A磁场中某点的磁感应强度B与通电导线在磁场中所受的磁场力F成正比B磁场中某点的磁感应强度B与乘积Il成反比C磁场中某点的磁感应强度B不一定等于D通电直导线在
9、某点所受磁场力为零,则该点磁感应强度B为零答案C解析磁感应强度B是用比值定义法定义B的,但磁感应强度是磁场的固有性质,与通电导线所受磁场力F及乘积Il等外界因素无关,A、B错误;B是在通电导线与磁场垂直的情况下得出的,如果不垂直,设通电导线与磁场方向夹角为,则根据FIlBsin得B,即B不一定等于,C正确;如果0,虽然B0,但F0,故D错误。2. (多选)如图为通电螺线管,A为螺线管外一点,B、C两点在螺线管的垂直平分线上,关于A、B、C三点,下列说法正确的是()A磁感应强度最大处为A处,最小处为B处B磁感应强度最大处为B处,最小处为C处C小磁针静止时在B处和A处N极都指向左方D小磁针静止时在
10、B处和C处N极都指向右方答案BC解析通电螺线管的磁场分布类似于条形磁体的磁场分布,画出磁感线分布图,可知B处磁感线最密,C处磁感线最疏,所以B处磁感应强度最大,C处最小,A错误,B正确;根据安培定则可知,B处磁场向左,再根据磁感线的闭合性可知A处磁场向左,C处磁场向右,所以小磁针静止时,在A、B处N极指向左方,在C处N极指向右方,C正确,D错误。3(人教版选择性必修第二册·P6·T1改编)下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力,其中正确的是()答案C解析由左手定则知A、B错误,C正确;D项中通电直导线与磁场方向平行,磁场对通电直导线没有作用力,D错误。4(人教版选择性必
11、修第二册·P6·T3)如图所示为电流天平,可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈,匝数为n,线圈的水平边长为l,处于匀强磁场内,磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时,调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向,大小不变。这时需要在左盘中增加质量为m的砝码,才能使两臂再达到新的平衡。(1)导出用n、m、l、I表示磁感应强度B的表达式;(2)当n9,l10.0 cm,I0.10 A,m8.78 g时,磁感应强度是多少?答案(1)B(2)0.49 T解析(1)设原来左盘内砝码质量为m1,右盘内砝码及线圈的总质量为m2,平衡时有m1gm2gnBIl电流
12、方向改变后,有(m1m)gm2gnBIl由两式相减得B。(2)根据B代入数据,得B0.49 T。考点1安培定则的应用和磁场的叠加1.安培定则的应用:在运用安培定则判定直线电流和环形电流及通电螺线管的磁场方向时应分清“因”和“果”。原因(电流方向)结果(磁场方向)直线电流的磁场伸直拇指指向四指指向环形电流及通电螺线管的磁场四指指向伸直拇指指向2磁场的叠加:磁感应强度为矢量,合成与分解遵从平行四边形定则。磁场叠加问题的一般解题思路:(1)确定磁场场源,如通电直导线。(2)定位空间中需求解磁场的点,利用安培定则及其他已知条件判定各个场源在这一点上产生的磁场的磁感应强度的大小和方向。如图中BM、BN分
13、别为M、N在c点产生的磁场。(3)应用平行四边形定则进行合成,如图中的合磁场B。例1(2017·全国卷) 如图,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为l。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零。如果让P中的电流反向、其他条件不变,则a点处磁感应强度的大小为()A0 B.B0 C.B0 D.2B0(1)通电直导线周围的磁感线是如何分布的?提示:依据安培定则判断磁感线是以导线为中心的同心圆。(2)磁感应强度的合成遵从什么运算法则?提示:平行四边形定则。尝试解答选C。两长直导线P和Q在
14、a点处的磁感应强度的大小相等,设为B,方向如图甲所示,此时a点处的磁感应强度为零,则两磁感应强度的合磁感应强度B合的大小等于B0,方向与B0相反,即B0的方向水平向左,此时BB0;让P中的电流反向、其他条件不变,两长直导线P和Q在a点处的磁感应强度的大小仍为B,方向如图乙所示,则两磁感应强度的合磁感应强度大小为B,方向竖直向上,B与B0垂直,其合磁感应强度为Ba B0,C正确。 磁场的叠加和安培定则应用的“三大注意”(1)根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向时,注意直导线和环形导线存在的差异。(2)磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向。(3)磁感应强度是矢量,多个通电导体产生的
15、磁场叠加时,合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和。 变式1(2020·四川省宜宾市三诊)如图所示,完全相同的甲、乙两个环形电流同轴平行放置,甲的圆心为O1,乙的圆心为O2,在两环圆心的连线上有a、b、c三点,其中aO1O1bbO2O2c,此时a点的磁感应强度大小为B1,b点的磁感应强度大小为B2。当把环形电流乙撤去后,c点的磁感应强度大小为()AB1 B.B2 C.B2B1 D.答案A解析对于图中单个环形电流,根据安培定则,其在轴线上产生的磁场方向均是向左。设aO1O1bbO2O2cr,单个环形电流在轴线上距离圆心r位置产生的磁场的磁感应强度大小为B1r,距
16、离圆心3r位置产生的磁场的磁感应强度大小为B3r,故开始时,a点磁感应强度大小:B1B1rB3r,b点磁感应强度大小:B2B1rB1r;当撤去环形电流乙后,c点磁感应强度大小:BcB3rB1,故A正确。考点2安培力的分析与计算1.应用公式FIlB计算安培力时的注意事项(1)当B与I垂直时,F最大,FIlB;当B与I的夹角为时,FIlBsin;当B与I平行时,F0。(2)l是有效长度弯曲导线的有效长度l,等于连接两端点线段的长度(如图所示);相应的电流沿l由始端流向末端。由此可知,垂直磁场的闭合线圈通电后,在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零。2方向:根据左手定则判断。例2(2020·
17、山东省日照市一模)如图所示,用电阻率为、横截面积为S、粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架,ab、cd边均与ad边成60°角,abbccdL。框架与一电动势为E、内阻忽略不计的电源相连接。垂直于竖直框架平面有磁感应强度大小为B、方向水平向里的匀强磁场,则框架受到安培力的合力的大小和方向为()A.,竖直向上 B.,竖直向上C.,竖直向下 D.,竖直向下(1)通过abcd和ad的电流大小相同吗?提示:不同。(2)abcd的有效长度是多少?提示:有效长度等于ad,为2L。尝试解答选A。设电阻丝abcd的电阻为3r,由几何关系得,ad边的长度为2L,所以电阻丝ad的电阻为2r;通过abcd的电流
18、I1,通过ad的电流I2,而abcd在题图磁场中的有效长度为2L,所受安培力大小为F1BI1·2L,ad在该磁场所受的安培力大小为F2BI2·2L,由左手定则可知,F1、F2的方向均竖直向上,又r,则该框架受到安培力的合力大小为FF1F2,方向竖直向上,故A正确,B、C、D错误。 安培力的大小与方向的判定方法分析和计算安培力大小时,必须准确利用安培力计算公式,有效长度的确定需要结合几何知识正确分析、计算,还要注意电流的方向与磁场方向的夹角;根据左手定则判断安培力方向时,注意四指指向电流的方向,安培力FB,FI,但磁感应强度B的方向与导线中电流I的方向并不一定垂直。变式2(2
19、020·山东省淄博市般阳中学高三下入学考试)虚线区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,有一长为L的金属丝,被弯折成N匝的正方形金属线圈,线圈垂直磁场放置如图,线圈中通有大小为I的电流,则该线圈受到安培力的大小为()A.BIL B.NBIL C. D.答案C解析由题意可知,正方形金属线圈的边长a;若线圈中通有顺时针方向的电流I,其受力分析如图所示,线圈在磁场中的两边所受安培力分别为F1、F2,且F1F2NBIa。由于两个力互相垂直,故该线圈受到安培力的合力大小为F。若线圈中通有逆时针方向的电流I,同理可知,FF。故C正确,A、B、D错误。考点3与安培力有关的力学综合问题
20、1.分析通电导体在磁场中平衡或加速问题的一般步骤(1)确定要研究的通电导体。(2)按照已知力重力安培力弹力摩擦力的顺序,对导体作受力分析。(3)分析导体的运动情况。(4)根据平衡条件或牛顿第二定律列式求解。2分析安培力的注意事项(1)安培力的方向特点:FB,FI,即F垂直于B和I决定的平面。(2)安培力的大小:应用公式FIlBsin计算弯曲导线在匀强磁场中所受安培力的大小时,有效长度l等于曲线两端点的直线长度。(3)视图转换:对于安培力作用下的力学综合问题,题目往往给出三维空间图,需用左手定则判断安培力方向,确定导体受力的平面,变立体图为二维平面图。3其他注意事项(1)类似于力学中用功与能的关
21、系解决问题,通电导体受磁场力时的加速问题也可以考虑从能量的观点解决,关键是弄清安培力做正功还是做负功,再由动能定理列式求解。(2)对于含电路的问题,可由闭合电路欧姆定律求得导体中的电流,再结合安培力分析求解。例3(2020·山东省青岛市高三上期末)如图,垂直纸面放置的金属棒用绝缘丝线悬挂在O点,金属棒的质量m0.1 kg、长度L0.5 m,棒中通有垂直纸面向里的电流。在竖直面内加上匀强磁场,金属棒平衡时丝线与竖直方向间夹角30°,棒中电流强度I2 A,重力加速度g10 m/s2。关于所加磁场,下面判断正确的是()A磁场的方向可能垂直丝线向右上方B若所加磁场的磁感应强度大小B
22、0.8 T,那么磁场的方向是唯一确定的C若所加磁场的方向与丝线平行,那么磁场的磁感应强度最小D只要所加磁场的磁感应强度大小确定,丝线上的拉力大小也就唯一确定(1)磁场的方向垂直丝线向右上方时安培力的方向如何?提示:沿丝线向下。(2)何时安培力最小?提示:当安培力与丝线拉力垂直时,安培力最小。尝试解答选C。若磁场的方向垂直丝线指向右上方,根据左手定则,金属棒所受安培力沿丝线向下,则金属棒不可能在题图位置平衡,A错误;作出金属棒平衡时的受力分析图如图所示,可知当金属棒所受安培力FA与丝线对它的拉力FT垂直时,安培力有最小值,磁场的磁感应强度最小,根据左手定则,此时磁场的方向平行于丝线斜向上,C正确
23、;安培力FABIL,则B满足mgsin<BILmg时,同一个大小的B对应的安培力FA方向不唯一,则FT的大小不唯一,D错误;由mgsin<BILmg得,0.5 T<B1 T,结合上面的分析可知,当B0.8 T时,FA的方向不唯一,则B的方向不唯一,B错误。 安培力作用下导体平衡或加速问题的解决方法(1)求解安培力作用下导体平衡或加速问题的基本思路(2)求解关键电磁问题力学化。立体图形平面化。求解极值数学化。变式3(多选)电磁轨道炮工作原理如图所示。待发射弹体可在两水平平行轨道之间自由移动,并与轨道保持良好接触。电流I从一条轨道流入,通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可形
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 【备考2022】高考物理一轮复习学案第1讲磁场及其对电流的作用教案
![提示](https://www.deliwenku.com/images/bang_tan.gif)
限制150内