第九章 第1讲 磁场及其对电流的作用
五年高考(全国卷)命题分析
五年常考热点五年未考重点
磁场和磁感应强度的矢量合成
2018
20171卷19题、2卷20题
3卷18题
1.带电粒子在
磁场中运动的
多解问题
2.回旋加速器
的原理和应用
3.磁流体发电
机、电磁流量
计和霍尔元件
4.带电粒子在
周期性变化的
磁场中的运动
安培力及安培力作用下的平衡和运动问题2019
2017
2015
1卷17题
1卷19题、2卷21题
1卷24题
带电粒子在磁场中的运动2019
2017
2016
2015
2卷17题，3卷18题
2卷18题
2卷18题、3卷18题
1卷14题、2卷19题
带电粒子在叠加场中的运动20171卷16题
带电粒子在组合场中的运动2019
2018
2017
2016
1卷24题
1卷25题、2卷25题、
3卷24题
3卷24题
1卷15题
1.考查方式：高考对本章内容考查命题频率极高，常以选择题和计算题两种形式出题，选择题一般考查磁场的基础知识和基本规律，一般难度不大；计算题主要是考查安培力、带电粒子在磁场中的运动与力学、电学、能量知识的综合应用，难度较大，常作为高考的压轴题.
2.命题趋势：(1)磁场的基础知识及规律的考查；(2)安培力、洛伦兹力的考查；(3)带电粒子在有界磁场中运动的临界问题，在复合场中的运动问题；(4)磁场与现代科学知识的综合应用.
第1讲磁场及其对电流的作用
一、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、电流和运动电荷有力的作用．
2．磁感应强度
(1)物理意义：描述磁场的强弱和方向．
(2)定义式：B＝F
IL(通电导线垂直于磁场)．
(3)方向：小磁针静止时N极的指向．
(4)单位：特斯拉，符号为T.
3．匀强磁场
(1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场．
(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极在地理南极附近，S极在地理北极附近，磁感线分布如图1所示．
图1
(2)在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平向北．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．
判断正误(1)磁感应强度为0的地方，电流受到的安培力不一定为0.(×)
(2)电流受到安培力为0的地方，磁感应强度一定为0.(×)
(3)磁感应强度B一定等于F
IL.(×)
(4)磁场中电流受到的安培力大的地方，磁感应强度一定大．(×)
自测1(多选)(2019·四川绵阳市第二次诊断) 如图2所示是我国最早期的指南仪器——司南，静止时它的长柄指向南方，是由于地球表面有地磁场．下列与地磁场有关的说法，正确的是()
图2
A．地磁场是一种物质，客观上存在
B．地球表面上任意位置的地磁场方向都与地面平行
C．通电导线在地磁场中可能不受安培力作用
D．运动电荷在地磁场中受到的洛伦兹力可以对运动电荷做正功
答案AC
解析地磁场是客观存在的一种物质，磁感线是人们为了研究方便而假想出来的，故A正确；磁感线是闭合的曲线，不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行，故B错误；当通电导线与地磁场平行放置时，导线不受安培力，故C正确；由于洛伦兹力始终与速度方向垂直，所以运动电荷在地磁场中受到的洛伦兹力不做功，故D错误．
二、磁感线和电流周围的磁场
1．磁感线的特点
(1)磁感线上某点的切线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强弱，在磁感线较密的地方磁场较强；在磁感线较疏的地方磁场较弱．
①磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S 极指向N极．
②同一磁场的磁感线不中断、不相交、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)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图3所示)
图3 (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
与条形磁铁的磁场相
似，管内为匀强磁场且
磁场最强，管外为非匀
强磁场
环形电流的两侧是N极
和S极，且离圆环中心
越远，磁场越弱
安培定则
立体图
横截面图
纵截面图
自测2如图4所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向．
图4
答案
三、安培力的大小和方向
1．大小
若I∥B，F＝0；若I⊥B，F＝BIL.
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．安培力方向总垂直于B、I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
同向电流相互吸引，反向电流相互排斥．
自测3以下说法中正确的是()
A．通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行
B．安培力的方向可以用右手定则来判定
C．磁感线可以形象地描述各点的磁场强弱和方向，磁感线上每一点的切线方向都和小磁针在该点静止时N极所指的方向一致
D．放置在磁场中1 m长的导线，通过1 A的电流，该处磁感应强度是1 T，则导线受到的安培力为1 N
答案 C
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的磁场时应分清“因”和“果”．
因果
原因(电流方向)结果(磁场方向) 磁场
直线电流的磁场大拇指四指
环形电流的磁场四指大拇指
2.磁场叠加问题的解题思路
图5
(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5所示为M、N在c点产生的磁场B M、B N.
(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场B.
题型1安培力的大小和方向
例1(2019·全国卷Ⅰ·17)如图6，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接．已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为()
图6
A．2F B．1.5F C．0.5F D．0
答案 B
解析 设三角形边长为l ，通过导体棒MN 的电流大小为I ，则根据并联电路的规律可知通过
导体棒ML 和LN 的电流大小为I 2
，如图所示，依题意有F ＝BlI ，则导体棒ML 和LN 所受安培力的合力为F 1＝12BlI ＝12
F ，方向与F 的方向相同，所以线框LMN 受到的安培力大小为 F ＋F 1＝1.5F ，选项B 正确．
变式1 (2019·陕西汉中市期末)如图7所示，三根相互平行的固定长直导线L 1、L 2和L 3两两等距，通过L 1、L 2中的电流相同，L 1、L 2中的电流方向垂直纸面向里，L 3中的电流方向垂直纸面向外，在三根导线与纸面的交点所构成的等边三角形的中心上放有一电流方向垂直纸面向外的通电长直导线，则该导线受到的安培力的方向为( )
图7
A ．指向L 1
B ．指向L 2
C ．指向L 3
D ．背离L 3
答案 C
解析 因同向电流之间相互吸引，异向电流之间相互排斥，可知L 3对等边三角形的中心上的导线是吸引力，方向指向L 3；而导线L 1和L 2对等边三角形的中心上的导线都是斥力，因大小相等且互成120°角，则其合力方向指向L 3，则三条导线对等边三角形的中心上的导线的安培力的合力方向指向L 3，故选C.
题型2 磁场的叠加
例2 (2019·陕西渭南市教学质检(二))有两条长直导线垂直水平纸面放置，交纸面于a 、b 两点，通有大小相等的恒定电流，方向如图8.a 、b 的连线水平，c 是ab 的中点，d 点与c 点关于b 点对称．已知c 点的磁感应强度为B 1，d 点的磁感应强度为B 2，则关于a 处导线在d 点
产生磁场的磁感应强度的大小及方向，下列说法中正确的是( )
图8
A ．
B 1＋B 2，方向竖直向下
B ．B 1－B 2，方向竖直向上
C.B 12
＋B 2，方向竖直向上 D.B 12
－B 2，方向竖直向下 答案 D
解析 根据安培定则，a 、b 导线在c 点的磁场方向都向下，因a 、b 导线通有大小相等的恒
定电流，故b 导线在c 点的磁场为B 12
，由于b 距离c 点和d 点一样，所以b 导线在d 点的磁场大小为B 12，方向向上；根据安培定则，a 导线在d 点的磁场方向向下，则其大小为B 12
－B 2. 变式2 (2019·江苏泰州市上学期期末)如图9所示，在磁感应强度大小为B 0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且大小相等的电流时，纸面内与两导线距离为l 的a 点处的磁感应强度为零．若仅让P 中的电流反向，则a 点处磁感应强度的大小为( )
图9
A ．2
B 0 B.233B 0 C.33
B 0 D ．B 0 答案 B
解析 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为l 的a 点处的磁感应强度为0，由此可知，外加的磁场方向与PQ 平行，且由Q 指向P ，即B 1＝B 0；
依据几何关系有：B P cos 30°＝12
B 0，解得通电导线P 或Q 在a 处的磁场大
小均为B P ＝
33B 0；当P 中的电流反向，其他条件不变，再依据几何关系及三角知识，则有：B 2＝B P ＝
33B 0，方向垂直于PQ 向上，由矢量的合成法则，那么a 点处磁感应强度的大小为B ＝ B 02＋(
33B 0)2＝233B 0，故B 正确，A 、C 、D 错误．
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安培力而已．
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――→左手定则安培力方向→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 条形磁铁
通电螺线管多个环形电流 结论法
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磁场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
例3如图10所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，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)()
图10
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
答案 A
解析如图甲所示，把直线电流等效为无数小段，中间的点为O点，选择在O点左侧S极右上方的一小段为研究对象，该处的磁场方向指向左下方，由左手定则判断，该小段受到的安培力的方向垂直纸面向里，在O点左侧的各段电流元都受到垂直纸面向里的安培力，把各段电流元受到的力合成，则O点左侧导线受到垂直纸面向里的安培力；同理判断出O点右侧的导线受到垂直纸面向外的安培力．因此，由上向下看，导线沿顺时针方向转动．
分析导线转过90°时的情形：如图乙所示，导线中的电流垂直纸面向外，由左手定则可知，导线受到向下的安培力．由以上分析可知，导线在顺时针转动的同时向下运动．选项A正确．变式3(2019·北京海淀区3月适应性练习)如图11所示为研究平行通电直导线之间相互作用的实验装置．接通电路后发现两根导线均发生形变，此时通过导线M和N的电流大小分别为I1和I2，已知I1>I2，方向均向上．若用F1和F2分别表示导线M与N受到的磁场力，则下
列说法正确的是()
图11
A．两根导线相互排斥
B．为判断F1的方向，需要知道I1和I2的合磁场方向
C．两个力的大小关系为F1>F2
D．仅增大电流I2，F1、F2会同时增大
答案 D
解析同向电流相互吸引，故A错误；为判断F1的方向，需要知道I2在I1处产生的磁场方向，故B错误；F1和F2是作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故C错误；增大电流I2，F1、F2同时增大，故D正确．
变式4(2020·吉林公主岭市调研)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铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图12所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看()
图12
A．圆环顺时针转动，靠近磁铁
B．圆环顺时针转动，远离磁铁
C．圆环逆时针转动，靠近磁铁
D．圆环逆时针转动，远离磁铁
答案 C
解析该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针，N极在内，S极在外，根据同极相斥、异极相吸，C正确．
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13所示．
图13
例4(2019·河南平顶山市一轮复习质检)如图14所示，金属杆MN用两根绝缘细线悬于天花板的O、O′点，杆中通有垂直于纸面向里的恒定电流，空间有竖直向上的匀强磁场，杆静止时处于水平，悬线与竖直方向的夹角为θ，若将磁场在竖直面内沿逆时针方向缓慢转过90°，在转动过程中通过改变磁场磁感应强度大小来保持悬线与竖直方向的夹角不变，则在转动过程中，磁场的磁感应强度大小的变化情况是()
图14
A．一直减小
B．一直增大
C．先减小后增大
D．先增大后减小
答案 C
解析磁场在转动的过程中，杆处于平衡状态，杆所受重力的大小和方向不变，悬线的拉力方向不变，由图解法结合左手定则可知，在磁场沿逆时针方向缓慢转动的过程中，安培力先减小后增大，由F＝BIL可知，磁场的磁感应强度先减小后增大，故选C.
变式5(多选)(2019·河南驻马店市第一学期期终)光滑斜面上放置一个通电导体棒，施加磁场后导体棒静止在斜面上，则以下四种情况中可能的是()
答案BC
解析A图，由左手定则可知，导体棒受到竖直向下的安培力作用，导体棒所受合力不可能为0，选项A错误；B图中的导体棒受到的安培力水平向右，导体棒所受合力可能为0，选项B正确；C图中的导体棒受到的安培力方向沿斜面向上，导体棒所受合力可能为0，选项C正确；D图中的导体棒受到的安培力方向沿斜面向下，导体棒受到的合力不可能为0，选项D错误．
变式6(2019·湖南娄底市下学期质量检测)如图15所示，三根长为L的直线电流在空间构成等边三角形，电流的方向垂直纸面向里．电流大小均为I，其中A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小均为B0，导线C位于水平面且处于静止状态，则导线C受到的静摩擦力是()
图15
A.
3
2B0IL，水平向左 B.
3
2B0IL，水平向右
C.3B0IL，水平向左
D.3B0IL，水平向右
答案 D
解析根据安培定则，知A、B电流在C处的磁场方向分别垂直于AC、BC斜向下，如图所示，可知θ＝30°，则有：B C＝3B0，方向竖直向下；
再由左手定则可知，安培力方向水平向左，大小为F安＝3B0IL；由于导线C位于水平面且处于静止状态，所以导线C受到的静摩擦力大小为3B0IL，方向水平向右．
安培力做功与动能定理结合，其解题步骤如下：
(1)选取研究对象，明确它的运动过程；
(2)分析研究对象的受力情况(若是立体图就改画成平面图)和各个力的做功情况，特别是分析安培力的大小和方向，看安培力做正功还是负功，然后求各力做功的代数和；
(3)明确初、末状态的动能；
(4)列出动能定理的方程以及其他必要的解题方程进行求解．
例5(多选)(2020·广东梅州市调研)如图16所示，水平放置的光滑平行金属导轨，左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，右端与半径为L＝20 cm的光滑圆弧导轨相接．导轨宽度为20 cm，电阻不计．导轨所在空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度
B＝0.5 T. 一根导体棒ab垂直导轨放置，质量m＝60 g、电阻R＝1 Ω，用两根长也为20 cm
的绝缘细线悬挂，导体棒恰好与导轨接触．当闭合开关S后，导体棒沿圆弧摆动，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态．导体棒ab速度最大时，细线与竖直方向的夹角θ＝53°(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，g＝10 m/s2)，则()
图16
A．磁场方向一定竖直向上
B．电源的电动势E＝8 V
C．导体棒在摆动过程中所受安培力F＝8 N
D．导体棒摆动过程中的最大动能为0.08 J
答案BD
解析由题意知，当开关S闭合时，导体棒向右摆动，说明其所受安培力水平向右，由左手定则可知，磁场方向竖直向下，故A错误；设电路中电流为I，电源的电动势为E，导体棒
ab所受安培力为F，导体棒ab速度最大时，细线与竖直方向的夹角θ＝53°，则tan θ＝F
mg
，
又F＝BIL＝B E
R L，得F＝0.8 N，E＝8 V，故B正确，C错误；导体棒ab速度最大时，动能最大为E km，根据动能定理得：FL sin 53°－mgL(1－cos 53°)＝E km－0，解得E km＝0.08 J，故D正确．
变式7(2019·河北唐山市第一次模拟)如图17所示，水平桌面上固定两条光滑平行导轨，导轨左端连接电源，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中．现将两根质量相同的导体棒M、N依次静置于导轨上的同一位置，接通电源，导体棒沿导轨从桌面右侧水平抛出，始终与地面平行，落地位置与导轨右端的水平距离分别为s1和s2.不计电源和导轨电阻，导体棒与导轨垂直且接触良好，则安培力对两导体棒做功之比为()
图17
A．1∶1 B．s12∶s22
C ．s 1∶s 2
D.s 1∶s 2
答案 B 解析 导体棒做平抛运动时，由于高度一定，则时间一定，设为t ，则被抛出时的速度为
v ＝s t ，则安培力做功为：W ＝12m v 2＝12m (s t
)2；由题可知，两个导体棒落地位置与导轨右端的水平距离分别为s 1和s 2，而且导体棒质量相同，则安培力做功之比为：W 1W 2＝s 12s 2
2，故选项B 正确，A 、C 、D 错误.
1．(2016·北京理综·17)中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也．”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布如图1.结合上述材料，下列说法不正确．．．
的是( )
图1
A ．地理南、北极与地磁场的北、南极不重合
B ．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近
C ．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D ．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用
答案 C
解析 地球为一巨大的磁体，地磁场的南、北极在地理上的北极和南极附近，并不重合，故
A 、
B 正确；地球内部也存在磁场，只有赤道附近上空磁场的方向才与地面平行，故
C 错误；射向地球赤道的带电宇宙射线粒子的速度方向与地磁场方向不平行，一定受到地磁场力的作用，故
D 正确．
2.磁场中某区域的磁感线如图2所示，则()
图2
A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＞B b
B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＜B b
C．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大
D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小
答案 A
解析磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，由a、b两处磁感线的疏密程度可判断出B a>B b，所以A正确，B错误；安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小B、电流大小I、导线长度L和导线放置的方向与磁感应强度的方向的夹角有关，故C、D错误．
3. (2019·安徽蚌埠市第三次质量检测)一段导线abcde位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc、cd和de的长度均为L，且∠abc＝∠cde ＝120°，流经导线的电流为I，方向如图3中箭头所示．导线段abcde所受到的磁场的作用力的合力大小为()
图3
A．2BIL B．3BIL
C．(3＋2)BIL D．4BIL
答案 B
解析因为∠abc＝∠cde＝120°，根据几何关系可知∠bcd＝60°，故b与d之间的直线距离也为L，则导线abcde有效长度为3L，故所受安培力的大小为：F＝3BIL，故A、C、D错误，B正确．
4．(2019·四川成都市第二次诊断)L2是竖直固定的长直导线，L1、L3是水平固定且关于L2对
称的长直导线，三根导线均通以大小相同、方向如图4所示的恒定电流，则导线L2所受的磁场力情况是()
图4
A．大小为零
B．大小不为零，方向水平向左
C．大小不为零，方向水平向右
D．大小不为零，方向竖直向下
答案 A
解析由右手螺旋定则可知，L1与L3在L2所在直线上产生的合磁场方向竖直向下，即L2处的磁场方向与电流方向平行，所以L2所受磁场力为零．
5. (2019·福建泉州市5月第二次质检)如图5，光滑斜面上放置一根通有恒定电流的导体棒，空间有垂直斜面向上的匀强磁场B，导体棒处于静止状态．现将匀强磁场的方向沿图示方向缓慢旋转到水平方向，为了使导体棒始终保持静止状态，匀强磁场的磁感应强度应同步()
图5
A．增大B．减小
C．先增大，后减小D．先减小，后增大
答案 A
解析对导体棒进行受力分析如图：
磁场方向缓慢旋转到水平方向，则安培力方向缓慢从图示位置转到竖直向上，因为初始时刻安培力沿斜面向上，与支持力方向垂直，最小，所以安培力一直变大，而安培力：F安＝BIL，所以磁场一直增大，B、C、D错误，A正确．
6．(多选)(2017·全国卷Ⅰ·19)如图6，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反．下列说法正确的是()
图6
A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直
B．L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直
C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶ 3
D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为3∶3∶1
答案BC
解析同向电流相互吸引，反向电流相互排斥．对L1受力分析，如图甲所示，可知L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在的平面平行，故A错误；对L3受力分析，如图乙所示，可知L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在的平面垂直，故B正确；设三根导线间两两之间的相互作用力的大小为F，则L1、L2受到的磁场作用力的合力大小均等于F，L3受到的磁场作用力的合力大小为3F，即L1、L2、L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶3，故C正确，D错误．
7. (多选)(2018·全国卷Ⅱ·20)如图7，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称．整个
系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B 0，方向垂直于纸面向外．已知a 、b 两点的磁感应强度大小分别为13B 0和12
B 0，方向也垂直于纸面向外．则( )
图7
A ．流经L 1的电流在b 点产生的磁感应强度大小为712
B 0 B ．流经L 1的电流在a 点产生的磁感应强度大小为112
B 0
C ．流经L 2的电流在b 点产生的磁感应强度大小为112
B 0 D ．流经L 2的电流在a 点产生的磁感应强度大小为712
B 0 答案 AC
解析 原磁场、电流的磁场方向如图所示，由题意知
在b 点：12
B 0＝B 0－B 1＋B 2 在a 点：13
B 0＝B 0－B 1－B 2 由上述两式解得B 1＝712B 0，B 2＝112
B 0，A 、
C 项正确． 8．(2019·辽宁大连市第二次模拟)如图8所示，AC 是四分之一圆弧，O 为圆心，
D 为圆弧中点，A 、D 、C 处各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小相等，方向垂直纸面向里，整个空间还存在一个磁感应强度大小为B 的匀强磁场，O 处的磁感应强度恰好为零．如果将D 处电流反向，其他条件都不变，则O 处的磁感应强度大小为( )
图8
第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用
限时规范训练 [基础巩固题组] 1．如图所示，带负电的金属环绕轴OO ′以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡时的位置是( ) A ．N 极竖直向上 B ．N 极竖直向下 C ．N 极沿轴线向左 D ．N 极沿轴线向右 解析：选C ．负电荷匀速转动，会产生与旋转方向反向的环形电流，由安培定则知，在磁针处磁场的方向沿轴OO ′向左．由于磁针N 极指向为磁场方向，可知选项C 正确． 2．磁场中某区域的磁感线如图所示，则( ) A ．a 、b 两处的磁感应强度的大小不等， B a ＞B b B ．a 、b 两处的磁感应强度的大小不等，B a ＜B b C ．同一通电导线放在a 处受力一定比放在b 处受力大 D ．同一通电导线放在a 处受力一定比放在b 处受力小 解析：选A ．磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，由a 、b 两处磁感线的疏密程度可判断出B a >B b ，所以A 正确，B 错误；安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小B 、电流大小I 、导线长度L 和导线放置的方向与磁感应强度的方向的夹角有关，故C 、D 错误． 3.将长为L 的导线弯成六分之一圆弧，固定于垂直纸面向外、大小为B 的匀强磁场中，两端点A 、C 连线竖直，如图所示．若给导线通以由A 到C 、大小为I 的恒定电流，则导线所受安培力的大小和方向是( ) A ．IL B ，水平向左 B ．ILB ，水平向右 C ．3ILB π，水平向右 D ．3ILB π ，水平向左 解析：选D ．弧长为L ，圆心角为60°，则弦长AC ＝3L π，导线受到的安培力F ＝BIl ＝3ILB π ，
步步高2015一轮讲义：8.1磁场的描述 磁场对电流的作用
第1课时 磁场的描述 磁场对电流的作用 考纲解读1.知道磁感应强度的概念及定义式，并能理解与应用.2.会用安培定则判断电流周围的磁场方向.3.会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题． 1．[对磁感应强度的理解]下列关于磁感应强度的说法正确的是( ) A ．一小段通电导体放在磁场A 处，受到的磁场力比 B 处的大，说明A 处的磁感应强度比B 处的磁感应强度大
B ．由B ＝F IL 可知，某处的磁感应强度的大小与放入该处的通电导线所受磁场力F 成正 比，与导线的I 、L 成反比 C ．一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零 D ．小磁针N 极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向 答案 D 解析 磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，是磁场本身性质的反映，其大小由磁场以及在磁场中的位置决定，与F 、I 、L 都没有关系，B ＝F IL 只是磁感应强度的定义 式，同一通电导体受到的磁场力的大小由所在处的磁感应强度和放置的方式共同决定，所以A 、B 、C 都是错误的．磁感应强度的方向就是该处小磁针N 极所受磁场力的方向，不是通电导线的受力方向，所以D 正确． 2．[对磁感线的理解]关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是( ) A ．磁极与磁极之间、磁极与电流之间都可以通过磁场发生相互作用 B ．磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针在该点静止时北极所指的方向一致 C ．磁感线总是从磁铁的N 极出发，到S 极终止 D ．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的 答案 AB 解析 磁场是一种特殊物质，磁极、电流间发生作用都是通过磁场发生的，故A 对；磁感线是为形象描述磁场而假想的线，不是真实存在的，故D 错；磁感线的切线方向表示磁场的方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱，故B 对；磁感线是闭合曲线，在磁体外部由N 极指向S 极，在磁体内部由S 极指向N 极，故C 错． 3．[磁场对电流作用力的计算]如图1所示，用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，ab ＝bc ＝cd ＝L ，长度为L 的该电阻丝电阻为r ，框架与一电动势为E 、内阻为r 的电源相连接，垂直于框架平面有磁感应强度为B 的匀强磁场，则框架受到的安培力的合力大小为( ) 图1 A ．0 B.5BEL 11r C.10BEL 11r D.BEL r 答案 C
磁场对电流的作用
《磁场对电流的作用》教案 教学目标 知识与能力 1．知道磁场对通电导体有作用力。 2．知道通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁感应线方向有关，改变电流方向或改变磁感线方向，导体的受力方 向随着改变。 3．知道通电线圈在磁场中转动的道理。 4．知道通电导体和通电线圈在磁场中受力而运动，是消耗了电能，得到了机械能。 5．培养学生观察能力和推理、归纳、概括物理知识的能力。 过程与方法 培养学生理论联系实际的意识 感态度与价值观 通过了解物理知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学习科学技术知识的兴趣。
教学重点、难点 重点 1磁场对通电的导体有力的作用 2通电的导体的受力方向跟磁场方向和电流方向有关 难点 左手定则的运用 （二）教具 小型直流电动机一台，学生用电源一台，大蹄形磁铁一块，干电池一节，用铝箔自制的圆筒一根（粗细、长短与铅笔差不 多），两根铝箔条（用透明胶与铝箔筒的两端相连接），支架 （吊铝箔筒用）,如课本图12—10的挂图，线圈（参见图12 —2），抄有题目的小黑板一块（也可用幻灯片代替）。 (三）教学过程 1复习相关知识并提问： 1.磁场的基本性质是它对放入其中的磁体产生（）作用， 磁体间的相互作用就是通过（）发生的。 2.将一根导线平行地放在静止的小磁针上方，当导线通电时， 发现小磁针（），说明电流周围存在（）。
2．引入新课 本章主要研究电能：第一节和第二节我们研究了获得电能的原理和方法，第三节我们研究了电能的输送，电能输送到用电单位，要使用电能，这就涉及到用电器，以前我们研究了电灯、电炉、电话等用电器，今天我们要研究另一种用电器一电动机。 出示电动机，给它通电，学生看到电动机转动，提高了学习兴趣。 提问：电动机是根据什么原理工作的呢？ 讲述：要回答这个问题，还得请同学们回忆一下奥斯特实验的发现—电流周围存在磁场，电流通过它产生的磁场对磁体施加作用力（如电流通过它的磁场使周围小磁针受力而转动）。根据物体间力的作用是相互的，电流对磁体施加力时，磁体也应该对电流有力的作用。下面我们通过实验来研究这个推断。 3．进行新课 (1)通电导体在磁场里受到力的作用 板书课题：〈第四节磁场对电流的作用〉
第13章电磁场与麦克斯韦方程组
第13章 电磁场与麦克斯韦方程组 一、基本要求 1．掌握电磁感应定律和楞次定律； 2．掌握简单情况下动生电动势及感生电动势的求解； 3．了解自感和互感，并会计算自感系数和互感系数。 二、基本内容 （一）本章重点和难点： 重点：计算动生电动势及感生电动势。 难点：法拉第电磁感应定律的理解和应用。 （二）知识网络结构图： ???? ??? ????? ???? ? ???? ????????? ?自感与互感计算方法产生原因动生电动势计算方法产生原因感生电动势感应电动势的分类楞次定律法拉第电磁感应定律感应电动势的计算 （三）容易混淆的概念： 1.动生电动势和感生电动势 动生电动势由导体切割磁场线运动引起，受到洛仑兹力即非静电力的作用。当导体做匀 速直线运动洛仑兹力和静电力平衡，就得到了非静电场强公式B v E k ?=，再由电动势定 义式就可得动生电动势计算公式()l d B v l ??= ?ε；感生电动势产生的原因是感生电场（涡
旋电场），变化的磁场激发感生电场，并引起回路中磁通量发生变化，于是得到感生电动势计算公式dt d N m φε-=。 2.自感和互感 自感现象是指当一个线圈中电流发生变化时，其激发的变化磁场引起线圈自身回路的磁通量发生变化，从而在线圈自身产生感应电动势；互感是指空间存在两个相邻线圈，当一个线圈中的电流发生变化时，在周围空间产生变化磁场，从而在另一线圈中产生感应电动势。 （四）主要内容： 1．法拉第电磁感应定律： dt d i φε- = 或：dt d i ψε-= （Ψ为磁通匝或磁链） 2．楞次定律： 当穿过闭合回路所围面积磁通量发生变化时，回路的感应电流产生的磁通量要抵偿引起电磁感应的磁通量的变化；或回路中感应电流总是要使它建立的磁场反抗任何引起电磁感应的变化。楞次定律可以确定感应电流方向。 3．动生电动势和感生电动势： （1）非静电场和动生电动势 非静电场：B v E k ?= 动生电动势：()l d B v l ??=?ε，（沿从低电势到高电势的方向,B v ?） （2）感生电场和感生电动势 变化磁场在周围空间激发感生电场 感生电动势：dt d N m φε-=（感生电场不是保守场，是涡旋电场） 4．自感与互感： （1）自感：线圈中由于自身电流变化而产生感应电动势。 dt dI L L -=ε （其中I L ψ = 为自感系数，仅与回路形状及周围介质有关，与电流无关。） （2）互感：相邻两线圈，一线圈电流变化引起邻近线圈中产生感应电动势。
第十三章电磁感应与电磁波初步
第十三章电磁感应与电磁波初步 1.磁场磁感线 练习与应用 1. 音箱中的扬声器、电话、磁盘、磁卡等生活中的许多器具都利用了磁体的磁性。请选择一个你最熟悉的器具，简述它是怎样利用磁体的磁性来工作的。 2. 日常生活中，磁的应用给我们带来方便。例如：在柜门上安装“门吸”能方便地把柜门关紧；把螺丝刀做成磁性刀头，可以像手一样抓住需要安装的铁螺钉，还能把掉在狭缝中的铁螺钉取出来。请你关注自己的生活，看看还有哪些地方如果应用磁性可以带来方便。写出你的创意，并画出你设计的示意图。 3. 磁的应用非常广泛，不同的人对磁应用的分类也许有不同的方法。请你对磁的应用分类，并每类举一个例子。 4. 通电直导线附近的小磁针如图13.1-13所示，标出导线中的电流方向。 5. 如图13.1-14，当导线环中沿逆时针方向通过电流时，说出小磁针最后静止时N 极的指向。 6. 通电螺线管内部与管口外相比，哪里的磁场比较强？你是根据什么判断的？ 7. 为解释地球的磁性，19 世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I 引起的。在图13.1-15 中，正确表示安培假设中环形电流方向的是哪一个？请简述理由。
2.磁感应强度磁通量 练习与应用 1. 有人根据B ＝IlF 提出：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，与电流I 和导线长度l 的乘积成反比。这种说法有什么问题？ 2. 在匀强磁场中，一根长0.4 m 的通电导线中的电流为20 A，这条导线与磁场方向垂直时，所受的磁场力为0.015 N，求磁感应强度的大小。 3. 如图13.2-8，匀强磁场的磁感应强度B为0.2 T，方向沿x轴的正方向，且线段MN、DC相等，长度为0.4 m，线段NC、EF、MD、NE、CF相等，长度为0.3 m，通过面积SMNCD、SNEFC、SMEFD的磁通量Φ1、Φ2、Φ3 各是多少？ 4. 在磁场中放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直。先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样。图13.2-9中的图像表现的是导线受力的大小F与通过导线的电流I 的关系。A、B各代表一组F、I 的数据。在甲、乙、丙、丁四幅图中，正确的是哪一幅或哪几幅？说明道理 3.电磁感应现象及应用 练习与应用 1. 图13.3-7 所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。在下列几种情况下，线框中是否产生感应电流？（1）保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动（图13.3-7 甲）。 （2）保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动（图13.3-7 乙）。 （3）线框绕轴线转动（图13.3-7 丙）。
高中物理磁场对电流的作用练习题汇总新选.
磁场的描述磁场对电流的作用 知识点1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、电流和运动电荷有磁场力的作用． (2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向． 2．磁感应强度 (1)定义式：B＝F IL(通电导线垂直于磁场)． (2)方向：小磁针静止时N极的指向． (3)磁感应强度是反映磁场性质的物理量．由磁场本身决定，是用比值法 定义的． 3．磁感线 (1)引入：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点 的磁感应强度的方向一致． (2)特点：磁感线的特点与电场线的特点类似，主要区别在于磁感线是闭 合的曲线． (3)磁体的磁场和地磁场 图9-1-1 易错判断 (1)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．(×) (2)磁感线是真实存在的．(×) (3)在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强．(√) 知识点2电流的磁场及磁场的叠加
1．奥斯特实验 奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系． 2．安培定则的应用 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 与条形磁铁的 磁场相似，管 内为匀强磁场 且磁场最强， 管外为非匀强 磁场 环形电流 的两侧是 N极和S 极，且离圆 环中心越 远，磁场越 弱 安培 定则 立体图 横截 面图 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． 易错判断 (1)通电导线周围的磁场是匀强磁场．(×) (2)电流的磁场方向可由右手螺旋定则(或安培定则)判定．(√) (3)一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电 荷之间通过磁场而发生的相互作用．(√) 知识点3安培力
第13章.电流和磁场补充题
第13章 电流和磁场补充题 一 选择题 1. 如图所示，电流从a 点分两路通过对称的圆环形分路，汇合于b 点．若ca 、bd 都沿环的径向，则在环形分路的环心处的磁感强度［ E ］ (A) 方向垂直环形分路所在平面且指向纸内． (B) 方向垂直环形分路所在平面且指向纸外． (C) 方向在环形分路所在平面，且指向b ． (D) 方向在环形分路所在平面内，且指向a ． (E) 为零． 2. 通有电流I 的无限长直导线有如图三种形状，则P ，Q ，O 各点磁感强度的大小B P ，B Q ，B O 间的关系为：［ D ］ (A) B P > B Q > B O . (B) B Q > B P > B O ． (C) B Q > B O > B P ． (D) B O > B Q > B P ． 3. 在真空中有一根半径为R 的半圆形细导线，流过的电流为I ，则圆心处的 磁感强度为［ D ］ (A) R 140πμ． (B) R 1 20πμ． (C) 0． (D) R 1 40μ． 4. 距一根载有电流为3×104 A 的电线1 m 处的磁感强度的大小为［ B ］ (A) 3×10-5 T ． (B) 6×10-3 T ． (C) 1.9×10-2T ． (D) 0.6 T ． (已知真空的磁导率μ0 =4π×10-7 T ·m/A) 5. 若空间存在两根无限长直载流导线，空间的磁场分布就不具有简单的对 称性，则该磁场分布 ［ D ］ (A) 不能用安培环路定理来计算． (B) 可以直接用安培环路定理求出． (C) 只能用毕奥－萨伐尔定律求出． (D) 可以用安培环路定理和磁感强度的叠加原理求出． 6. 磁场由沿空心长圆筒形导体的均匀分布的电流产生， 圆筒半径为R ，x 坐标轴垂直圆筒轴线，原点在中心轴线上．图(A)～(E)哪一条曲线表示B －x 的关系？ ［ B ］ B x O R (D) B x O R (C) B x O R (E)
人教版物理选修1-1第二章第二节电流的磁场同步练习B卷(考试)
人教版物理选修1-1第二章第二节电流的磁场同步练习B卷（考试） 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题（共15小题） (共15题；共30分) 1. （2分）如图所示，abcd为闭合四边形线框，a、b、c三点的坐标分别为(0，L,0)、(L ， L,0)、(L,0,0)，整个空间中有沿y轴正方向的匀强磁场，线框中通有方向如图所示的电流I.关于线框各条边所受安培力的大小，下列叙述中正确的是（） A . ab边与bc边受到的安培力大小相等 B . cd边受到的安培力最大 C . cd边与ad边受到的安培力大小相等 D . ad边不受安培力作用 【考点】 2. （2分） (2019高二下·承德月考) 下列说法中不正确的是（） A . 爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程 B . 德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长 C . 玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律 D . 卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 【考点】
3. （2分） (2019高一下·浙江月考) 如图所示，质量为60g的铜棒长为L=20cm，棒的两端与等长的两细软铜线相连，吊在磁感应强度B=0.5T、方向竖直向上的匀强磁场中.当棒中通过恒定电流I后，铜棒能够向上摆动的最大偏角θ=60°，g取10m／s2 ，则铜棒中电流I的大小是（） A . B . C . 6A D . 【考点】 4. （2分）一个磁场的磁感线如图所示，一个小磁针被放入磁场中，则小磁针将（） A . 顺时针转动一定角度 B . 向左移动 C . 向右移动 D . 逆时针转动一定角度 【考点】 5. （2分）人们早在公元前6、7世纪就发现了磁石吸铁、磁石指南等现象，如图所示是最早的指南仪器﹣﹣
磁场对电流和运动电荷的作用章节检测试题(含答案和解析)
磁场对电流和运动电荷的作用章节检测试 题(含答案和解析) 第六磁场对电流和运动电荷的作用测试 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分） 1.下列天体周围都有磁场，其中指南针不能在其上工作的是（） A.地球 B.太阳.月亮D.火星 2.软铁棒放在永磁体的旁边能被磁化，这是由于…（） A.在永磁体磁场作用下，软铁棒中形成了分子电流 B.在永磁体磁场作用下，软铁棒中的分子电流消失了 .在永磁体磁场作用下，软铁棒中分子电流的取向变得大致相同 D.在永磁体磁场作用下，软铁棒中分子电流的取向变得更加杂乱无 3.自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电子在进入地球周围的空间时，将（）
A.竖直向下沿直线射向地面 B.相对于预定地点向东偏转 .相对于预定点稍向西偏转D.相对于预定点稍向北偏转 4.某地地磁场的磁感应强度大约是4.0×10-5 T，一根长为500 的电线，电流为10 A，该导线可能受到的磁场力为（） A.0B.0.1 N.0.3 ND.0.4 N 5.磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，目的是（） A.使磁场成圆柱形，以便框转动 B.使线圈平面在水平位置与磁感线平行 .使线圈平面始终与磁感线平行 D.为了使磁场分布规则 6.直导线ab长为L，水平放置在匀强磁场中，磁场方向如图，磁感应强度为B，导线中通有恒定电流，电流为I，则…（） A.导线所受安培力大小为BIL B.若电流方向由b向a，则安培力方向竖直向上 .若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变成BILsinα D.若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变为BILs α
磁场对电流的作用教学设计
磁场对电流的作用教学设计 教学目标： 知识与技能知道磁场对通电导线有力的作用. 知道磁场对通电导线的作用力方向跟磁场方向和电流方向有关. 过程与方法培养学生理论联系实际的意识. 情感、态度与价值观通过了解物理知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学习科学技术知识的兴趣。 教学重点： 通电导线在磁场中要受到力的作用。 教学过程 复习相关知识并提问： 1.磁场的基本性质是它对放入其中的磁体产生( ) 作用，磁体间的相互作用就是通过() 发生的。 2. 将一根导线平行地放在静止的小磁针上方，当导线通电时，发现小磁针( ) ，说明电流周围存在( ) 。 演示实验： 演示直流电动机通电转动 提出问题： 1. 电动机为什么会转动呢? 2. 奥斯特实验证明了什么? 通电导体周围存在磁场，并通过磁场使小磁针偏转，即电流对磁体有力的作用。
启发学生： 磁场对电流有没有力的作用呢? 实验： (1) 介绍实验装置，并连接好。渗透设计思想，明确实验研究对象是铜棒。 (2) 让学生明确实验目的，即磁场能否让通电后的铜棒运动。 (3) 实验条件逐步演示并观察实验现象，完成记录表格。 1 静止的铜棒通电后发生什么现象?原因是什么?运动受力 2 铜棒的运动方向、电流的方向和磁感线方向的角度关系? 互相垂直 3 不改变磁场方向而改变电流的方向，铜棒运动方向如何? 改变方向 4 不改变电流的方向，而改变磁场方向，铜棒运动方向怎样?改变方向 (4) 学生根据实验现象，分析得出结论。 通电导体在磁场中受到力的作用。力的方向，电流的方向和磁场线的方向互相垂直。通电导体在磁场里受力的方向跟电流的方向和磁感线的方向有关。 左手定则 伸开左手，使大拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，使四指指向电流方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受磁力的方向。
8、第八章 第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用
[课下限时集训] (时间：40分钟满分：100分) 一、选择题(本题共11小题，每小题6分，共66分) 1.(2012·海南高考)图1中装置可演示磁场对通电导线的作用。电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆。当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动。下列说法正确的是() 图1 A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动 B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动 C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动 D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动 解析：选BD若a接正极，b接负极，电磁铁磁极间磁场方向向上，e接正极，f接负极，由左手定则判定金属杆受安培力向左，则L向左滑动，A项错误，同理判定B、D选项正确，C项错误。 2.(2012·天津高考)如图2所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ，如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是()
图2 A．棒中的电流变大，θ角变大 B．两悬线等长变短，θ角变小 C．金属棒质量变大，θ角变大 D．磁感应强度变大，θ角变小 解析：选A棒中电流变大，金属棒所受安培力变大，θ角变大，选项A正确；两悬线等长变短，θ角不变，选项B错误；金属棒质量变大，θ角变小，选项C错误；磁感应强度变大，金属棒所受安培力变大，θ角变大，选项D错误。 3.如图3所示，水平桌面上放置一根条形磁铁，磁铁中央正上方用绝缘弹簧悬挂一水平直导线，并与磁铁垂直。当直导线中通入图中所示方向的电流时，可以判断出() 图3 A．弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力减小
第十三章电磁场与麦克斯韦方程组习题解答和分析
第十三章习题解答 13-1 如题图13-1所示，两条平行长直导线和一个矩形导线框共面，且导线框的一个边与长直导线平行，到两长直导线的距离分别为r 1，r 2。已知两导线中电流都为0sin I I t ω=，其中I 0和ω为常数，t 为时间。导线框长为a 宽为b ，求导线框中的感应电动势。 分析：当导线中电流I 随时间变化时，穿过矩形线圈的磁通量也将随时间发生变化，用法拉第电磁感应定律d d i t Φ ε=- 计算感应电动势，其中磁通量s B d S Φ=?，B 为两导线产生 的磁场的叠加。 解：无限长直电流激发的磁感应强度为02I B r μ= π。取坐标Ox 垂直于直导线，坐标原点取在 矩形导线框的左边框上，坐标正方向为水平向右。取回路的绕行正方向为顺时针。由场强的 叠加原理可得x 处的磁感应强度大小 00122() 2() I I B r x r x μμ= + π+π+， 垂直纸面向里 通过微分面积dS adx =的磁通量为 00122()2()I I d B dS B dS adx r x r x μμππ?? Φ===+??++?? 通过矩形线圈的磁通量为 000122()2()b I I adx r x r x μμΦ??=+??π+π+?? ? 012012ln ln sin 2a r b r b I t r r μω? ? ++= + ?π?? 感生电动势 012012012012d ln ln cos d 2()()ln cos 2i a r b r b I t t r r a r b r b I t r r μωΦ εωμωω??++=- =-+ ?π???? ++= - ??π?? 0i ε>时，回路中感应电动势的实际方向为顺时针；0i ε<时，回路中感应电动势的实际方 向为逆时针。 13-2 如题图13-2所示，有一半径为r =10cm 的多匝圆形线圈，匝数N =100，置于均匀磁场 题图13-1 题图13-2
磁场对电流的作用
磁场对电流的作用 【目标展示】 一、知识与技能 1. 知道什么是安培力. 2. 知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关问题. 3. 会用安培力公式F=BIL解答有关问题. 4. 了解磁电式电流表的内部构造的原理. 二、过程与方法 通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算.培养空间想像能力. 三、情感态度与价值观 体验由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的科学思维方法（由特殊到一般）.并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解，感受物理知识之间的联系与实际应用. 【重点难点】 安培力的方向确定和大小的计算. 【教学建议】1. 安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直，但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力最大，对此学生常常混淆. 2. 想象能力对本节学习至关重要、要使学生能够看懂立体图，熟悉各种角度的侧视图、俯视图和剖面图，需要一定的巩固训练.
3. 建议用实验观察法、逻辑推理法、讲解法等教学方法. 【教学过程】 环节一【复习导入】 复习提问导入，多媒体展示问题 1．磁感应强度是由什么决定的？ 答：磁感应强度是由产生磁场的电流的大小、分布和空间位置确定的. 2．磁感应强度的定义式是什么？ 答：磁感应强度的定义式是IL F B = 3．磁感应强度的定义式在什么条件下才成立？ 答：只有在通电导线垂直磁场方向放入匀强磁场中才成立. 4．垂直磁场方向放入匀强磁场的通电导线长L=1cm ，通电电流强度I=10A ，若它所受的磁场力F=5N ，求该磁场的磁感应强度B 是多少？ 答：因通电导线垂直磁场方向放入匀强磁场，所以根据磁感应强度的定义式 T T IL F B 5.001.0105=?== 5．若上题中通电导线平行磁场方向放入该磁场中，那么磁场的磁感应强度是多大？通电导线受到的磁场力是多少？ 答：当电流仍为I=10A ，B L //时，该处磁感应强度不变，仍为B=0.5T ，而通电导线所受磁场力F 为零. 【设计意图】通过问题、练习，巩固复习已有知识，为本节授课
高中物理选修3-1 磁场对电流和运动电荷的作用全章测评
鲁科版3–1第六章 磁场对电流和运动电荷的作用 全章测评 (时间:90分钟,总分:100分) 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分） 1.下列天体周围都有磁场，其中指南针不能在其上工作的是（ ） A.地球 B.太阳 C.月亮 D.火星 2.软铁棒放在永磁体的旁边能被磁化，这是由于（ ） A.在永磁体磁场作用下，软铁棒中形成了分子电流 B.在永磁体磁场作用下，软铁棒中的分子电流消失了 C.在永磁体磁场作用下，软铁棒中分子电流的取向 变得大致相同 D.在永磁体磁场作用下，软铁棒中分子电流的取向变得更加杂乱无章 3.来自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电子在进入地球周围的空间时，将（ ） A.竖直向下沿直线射向地面 B.相对于预定地点向东偏转 C.相对于预定点稍向西偏转 D.相对于预定点稍向北偏转 4.某地地磁场的磁感应强度大约是4.0×10-5 T ，一根长为500 m 的电线，电流为10 A ，该导线可能受到的磁场力为（ ） A.0 B.0.1 N C.0.3 N D.0.4 N 5.磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，目的是（ ） A.使磁场成圆柱形，以便框转动 B.使线圈平面在水平位置与磁感线平行 C.使线圈平面始终与磁感线平行 D.为了使磁场分布规则 6.直导线ab 长为L ，水平放置在匀强磁场中，磁场方向如图6-6，磁感应强度为B ，导线中通有恒定电流，电流为I ，则…（ ） 图6-6 A.导线所受安培力大小为BIL B.若电流方向由b 向a ，则安培力方向竖直向上 C.若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变成BIL sinα D.若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变为BIL cosα 7.如图6-7所示，矩形线圈ab cd 放置在水平面内，磁场方向与水平面成α角，已知sinα＝5 4，线圈面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，则通过线圈的磁通量为（ ）
13章 磁场(基础性)检测题
1．关于安培力和洛伦兹力，如下说法中正确的是 （ ） A ．带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力作用 B ．放置在磁场中的通电导线，一定受到安培力作用 C ．洛伦兹力对运动电荷一定不做功 D ．洛伦兹力对运动电荷的冲量一定为零 2．图15－1所示为两根互相平行的通电导线a ﹑b 的横截面 图，a ﹑b 的电流方向已在图中标出．那么导线a 中电流产生的磁 场的磁感线环绕方向及导线b 所受的磁场力的方向应分别是 （ ） A ．磁感线顺时针方向，磁场力向左 B ．磁感线顺时针方向，磁场力向右 C ．磁感线逆时针方向，磁场力向左 D ．磁感线逆时针方向，磁场力向右 3．图15-2中当电流通过线圈时，磁针将发生偏转，以下的判断正确的是 （ ） A ．当线圈通以沿顺时针方向的电流时，磁针N 极将指向读者 B ．当线圈通以沿逆时针方向的电流时，磁针S 极将指向读者 C ．当磁针N 极指向读者，线圈中电流沿逆时针方向 D ．不管磁针如何偏转，线圈中的电流总是沿顺时针方向 4．图15-3所示的四种情况，通电导体均置于匀强磁场中，其中通电导线不受安培力 的是 5．如图15-4所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有a 、b 两个电子从同一处沿垂直磁感线方向开始运动，a 的初速度为v ，b 的初速度为× · 左 右 a b 图15－1 图15-2 S N 图15-3 I B A B I B I B C I B D 图15-4 a b v 2v B
2v．则（） A．a先回到出发点B．b先回到出发点 C．a、b同时回到出发点D．不能确定 6．下面有关磁场中某点的磁感应强度的方向的说法错误的是（） A．磁感应强度的方向就是该点的磁场方向 B．磁感应强度的方向就是通过该点的磁感线的切线方向 C．磁感应强度的方向就是通电导体在该点的受力方向 D．磁感应强度的方向就是小磁针北极在该点的受力方向 7．关于洛伦兹力的方向，下列说法中正确的是（） A．洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向，可以不垂直于磁场方向 B．洛伦兹力的方向总是垂直于磁场方向，可以不垂直于运动电荷的速度方向 C．洛伦兹力的方向有可能既不垂直于磁场方向，也不垂直于运动电荷的速度方向D．洛伦兹力的方向总是既垂直于运动电荷的速度方向，又垂直于磁场方向 8．如图15 - 5所示，在示波管下方有一根水平放置的通电直电线，则示波管中的电子束将( ) A．向上偏转；B．向下偏转； C．向纸外偏转；D．向纸里偏转． 9．如图15-6所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置的示意图．速度选择器（也称滤速器）中场强E的方向竖直向下，磁感应强度B1的方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度B2的方向垂直纸面向外．在S处有甲、乙、丙、丁四个一价正 离子垂直于E和B1入射到速度选择器中，若m甲= m乙< m丙= m丁，v甲< v乙=v丙 - 1 - 三、磁场对电流的作用电动机 1．通电导体在磁场中受到力的作用，受力的方向跟和有关。如果这两者其中之一的方向改变，则力的方向，如果这两者的方向同时改变，则力的方向。 2．直流电动机是根据原理制成的，在输入电流时采用来改变线圈中的电流方向，从而使它能连续转动。 3．电动机工作时是把能转化为能，它与热机相比，一个最显著的优点。4．要使一台直流电动机的转速增大一些，下列方法中不可行的是( ) A．增大线圈中的电流B．换用输出电压较多的电源 C．将磁体的磁极对调D．换用磁性更强的磁体 5．关于通电导线在磁场里受力的方向与电流的方向和磁感线的方向之间的关系，下列说法中错误的是( ) A．改变电流方向，导体受力方向也会改变 B．改变磁场方向，导体受力方向也会改变 C．同时改变电流方向和磁场方向，导体受力方向也会改变 D．同时改变电流方向和磁场方向，导体受力方向不会改变 6．以下装置中利用磁场对通电导线的作用的原理制成的是 ( ) A．全自动洗衣机的进水阀门 B．电风扇中的电动机 C．电饭锅 D．电铃 7．如图所示，进行通电导线在磁场中受力运动实验，回答下列问题： （1）把导线放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，会发现导线 ab； （2）把电源的正负极对调后接入电路，使通过导线的电流方向与原来相 反，这时导线ab； （3）保持电源的正负极不变，对调磁体的磁极， 使磁场的方向与原来相反，这时导线ab。由此可以得出通电导线在磁场中要受到力的作用，而且受力的方向跟的方向和的方向都有关系。 8．如图所示，悬挂在金属丝上的金属棒AB处在磁场中，(1)当C、D 两个线头没有接到电池组的正、负极上时，AB棒保持静止不动，而一 但使C、D两个线头接触到电池组的正、负时，AB棒立即摆动起来， 这一现象说明了； (2)留心的同学还会注意到，当两个线头分别接触C、D两极时，金属 棒相对蹄形磁铁向里摆动，这一现象说明了； (3)如果两个线头像图示那样接触C、D，而把蹄形磁铁上下翻转一下(S极在上)，则金属棒相对蹄形磁铁向外摆动，这一现象说明了。 9．如图所示是检验磁场对通电导体作用的实验装置。当导体ab 流通过时，它受到磁场的作用力向上。 给我一个支点，可以撬起整个地球。——阿基米德 第二节电流的磁场 一、选择题 1. 如图所示,下列说法中错误的是() A.这是模拟奥斯特实验的一个场景 B.图示实验说明了通电导线周围存在磁场 C.将电池正、负极对调后,小磁针偏转方向改变 D.将图中导线断开,小磁针N 极将指向地磁的北极 2. 如图所示,电磁铁P 和Q 通电后( ) A.P 的右端是N 极,Q 的左端是S 极,它们相互吸引 B.P 的右端是S 极,Q 的左端是S 极,它们相互排斥 C.P 的右端是N 极,Q 的左端是N 极,它们相互排斥 D.P 的右端是S 极,Q 的左端是N 极,它们相互吸引 3. 探究“影响电磁铁磁性强弱”的因素时,按如图所示电路进行实验,每次实验总观察到电磁铁 A 吸引大头针的数目比 B 多,此实验说明影响电磁铁磁性强弱的因素是( ) A.电流的方向 B.电流的大小 C.线圈的匝数 D.电磁铁的极性 4. 如图所示,螺线管左侧的C 为条形磁铁,右侧的D 为软铁棒,A、B 是电源的两极。下列判断中正确的是() A.若A 为电源正极,则C、D 都被吸引 B.若B 为电源正极,则C 被吸引,D 被排斥 C.若B 为电源正极,则C、D 都被排斥 D.若A 为电源正极,则C 被排斥,D 被吸引 5. 如图是汽车启动装置原理图,对于这一装置及其工作特点,下列说法中不正确的是() A.旋转钥匙能使电磁铁所在电路工作 B.电磁铁的工作电压比电动机的工作电压低 C.电磁铁通电时,上端是S 极下端是N 极 D.电磁铁通电时,吸引上方的衔铁,使触点A 向右与B 接触 6. 法国科学家阿尔贝和德国科学家彼得由于发现了巨磁电阻(GMR)效应,荣获诺贝尔物理学奖。如图是研究巨磁电阻特性的原理示意图。实验发现,巨磁电阻的阻值随磁场的增强而减小。闭合开关S1、S2,使滑片P 向左滑动过程中,关于指示灯亮度的变化,下列判断正确的是( ) A.逐渐变暗 B.逐渐变亮 C.亮度不变 D.无法判断 7. 如图所示,下列说法正确的是( ) A.当S1 断开,S2 闭合时,红灯亮 B.当S1 断开,S2 闭合时,绿灯亮 C.当S1 闭合,S2 断开时,绿灯亮 D.当S1、S2 均闭合时,绿灯亮 8. 如图是拍摄机动车闯红灯的工作原理示意图。光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合,压力开关受到机动车的压力会闭合,摄像系统在电路接通时可自动拍摄违规车辆。下列有关说法正确的是() 人教版物理选修1-1第二章第四节磁场对运动电荷的作用同步训练A卷(练习)姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题（共15小题） (共15题；共30分) 1. （2分） (2019高二上·应县期中) 如图所示为某粒子分析器的简化结构。一束带电粒子从 A 小孔特定的角度和初速度射入平行板电极 P和 Q 之间的真空区域，经偏转后打在 Q极板上如图所示的位置。在其他条件不变的情况下要使该粒子束能从 Q极板上 B孔射出（不计粒子重力和粒子间的相互影响）。下列操作中可能实现的是（） A . 先断开开关S，再适当上移 P极板 B . 先断开开关S，再适当左移 P极板 C . 保持开关S闭合，适当上移 P极板 D . 保持开关S闭合，适当左移 P极板 【考点】 2. （2分） (2017高二上·惠州期末) 如图所示，带负电的粒子g（不计重力），水平向左进入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外．该粒子将（） A . 向下偏转 B . 向上偏转 C . 垂直纸面向里偏转 D . 垂直纸面向外偏转 【考点】 3. （2分）如图所示，一带负电的滑块从粗糙斜面的顶端滑至底端时的速率为v ，若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率与未加磁场时相比（） A . 变大 B . 变小 C . 不变 D . 条件不足，无法判断 【考点】 4. （2分） (2017高二上·景德镇期末) 如图所示，一束质量、带电量、速率均未知的正离子（不计重力）射入正交的电场、磁场区域，发现有些离子毫无偏移地通过这一区域，对于这些离子来说，它们一定具有（） A . 相同的速率 B . 相同的电量 C . 相同的质量 第三讲磁场对运动电荷的作用 一、“安培定则（右手螺旋定则）”和“左手定则”区别和联系 1.在适用对象上 安培定则研究电流（直线电流、环形电流、通电螺线管）产生磁场时，电流与其产生的磁场磁感线二者方向的关系；左手定则研究通电导线（或电荷运动）在磁场中受力时，F、I、B三者方向的关系。 2.在电流与磁场的关系上 安培定则中的“磁场”与“电流”密不可分，是同时存在、同时消失的，“磁场”就是电流的磁效应产生的磁场；左手定则中的“磁场”与“电流”可以单独存在，“磁场”是外加的磁场，不是通电导线产生的磁场。 3.在因果关系上 安培定则中的“电流”是“因”，磁场为“果”，正是有了电流（直线电流、环形电流、螺线管电流）才出现了由该电流产生的磁场；左手定则中的“磁场”和“电流”都是“因”，磁场对通电导线的作用力是“果”，有因才有果，而此时的两个“因”对产生磁场的作用力来说缺一不可。 4.判断电流方向选取定则的原则 在已知磁感线的方向，要判断产生该磁场的电流时，选用安培定则判断电流的方向；在已知导体受的安培力的方向或导体因通电才开始运动的方向时，用左手定则判断电流的方向。 1．计算公式 B IL F＝BILsin θ＝ ⊥ B表示磁感应强度在垂直于I方向上的分量，L称为有效长度。若导线是弯曲的，则其中 ⊥ (1)当B垂直于导线所在的平面时，L等于连接两端点的直线的长度。如图甲、乙所示。 (2)当B与导线的两端点的连线不垂直时，L表示两端点的连线在与B垂直的方向上的投影。如图丙所示。 2．安培力的方向 B＝Bsin θ)穿过左手手心。 在使用左手定则判定安培力的方向时，让B的垂直分量( ⊥ 四、安培力作用下的动态问题 1．电流元法 把整段电流等效为多段直线电流元，运用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定其运动方向。 2．特殊位置法 把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断它所受安培力的方向，从而确定其运动方向。 3．等效法 环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管；通电螺线管还可以等效成很多匝的环形电流来分析。 4．转换研究对象法 因为电流之间、电流与磁体之间的相互作用力满足牛顿第三定律，定性分析磁体在电流作用下如何运动的问题时，可先分析电流在磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律来确定磁体所受电流的作用力， 《大学物理学》（下册）思考题解 第13章 13-1 一电子以速度v 射入磁感强度为B 的均匀磁场中，电子沿什么方向射 入受到的磁场力最大？沿什么方向射入不受磁场力作用？ 答：当v 与B 的方向垂直射入时受到的磁场力最大，当v 与B 的方向平行射入 时不受磁场力作用。 13-2 为什么不把作用于运动电荷的磁力方向定义为磁感强度的方向？ 答：运动电荷受到的磁力方向随电荷速度方向不同而变化；磁感强度是描述磁场的固有性质，它不可能随不同的外来电荷变化。 13-3 试列举电流元Idl 激发磁场d B 与电荷元dq 激发电场d E 的异同。 答：电流元Idl 激发磁场2 4r Idl e d B r μπ?= ，电荷元dq 激发电场2014r dq d E e r πε= 。 其中r 为从电流元Idl 或电荷元dq 到场点的位矢。磁场d B 和电场d E 都与距离r 的平方成反比，这是它们的相同点。但是d E 的方向沿径向r e ，d B 的方向垂直于由Idl 和r e 构成的平面，这是它们的不同之处。 13-4 在球面上铅直和水平的两个圆中通以相等的电流，电流流向如图所示。问球心O 处磁感强度的方向是怎样的？ 答：取坐标，设圆环1处在XOY 平面内，X 轴向右， Y 轴指向纸面内，圆环1的电流在XOY 平面内顺时针方向。 另一圆环2处在XOZ 平面内，Z 轴向上，圆环2电流在XOZ 平面内顺时针方向。 圆环1的电流在球心O 处产生的磁感强度是012I B k R μ=- ； 圆环2的电流在球心O 处产生的磁感强度是022I B j R μ= ； 球心O 处总的磁感强度是012()2I B B B j k R μ=+=-+ ，它的数 值是02I B R =。方向如图（在YOZ 平面内看）。 13-5 平面内有一个流过电流I 的圆形回路，问平面内各点磁感强度的方向是否相同？回路所包围的面积的磁场是否均匀？ 答：平面内各点磁感强度的方向与回路中电流方向成右旋关系；回路所包围面积的磁场不均匀。 13-6 若闭合曲线内不包围电流，曲线上各点的磁感强度为零吗？为什么？ 答：若闭合曲线内不包围电流，曲线上各点的磁感强度的环量总合为零；这并不表示曲线上各点的磁感强度为零。曲线上各点的磁感强度是由空间所有电流共同激发的。 13-7 以一运动电荷为球心作一个半径为R 的假象球面，问： （1）在球面上哪些点的磁场最强？ （2）在球面上哪些点的磁场为零？ （3）穿过球面的磁通量是多少？ 答：本题是在静止坐标上观察一个静止的球面，当运动电荷运动到球心的瞬 时，观察球面上的磁场。由公式034qv r B r μπ?= 可知： （1）与v 垂直的直径的轨迹所构成的平面与球面的交线，这是一个圆环，圆 环上各点的磁场最强。 （2）与v 共线的直径与球面的两个交点处，磁场为零。16.3 磁场对电流的作用 电动机评价与测试(苏科版九年级)
2020-2021学年九年级物理沪科版第十七章第二节《电流的磁场》同步练习(有答案)
人教版物理选修1-1第二章第四节磁场对运动电荷的作用同步训练A卷(练习)
磁场对电流与运动电荷的作用
第13章思考题解