第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用
2020届一轮复习人教版 第九章第一讲 磁场的描述磁场对电流的作用 学案
第一讲磁场的描述磁场对电流的作用[小题快练]1．判断题(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)垂直磁场放置的线圈面积减小时，穿过线圈的磁通量可能增大．( √)(4)小磁针N极所指的方向就是该处磁场的方向．( ×)(5)在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强．( √)(6)将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．( ×)(7)安培力可能做正功，也可能做负功．( √)2．下列说法中正确的是( D )A．由B＝FIL可知，磁感应强度B与一小段通电直导线受到的磁场力F成正比B．一小段通电导线所受磁场力的方向就是磁场方向C．一小段通电导线在某处不受磁场力，该处磁感应强度一定为零D．磁感应强度为零处，一小段通电导线在该处不受磁场力3．在磁场中的某一位置放置一条直导线，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．下列几幅图表现的是导线受的力F与通过的电流I的关系，a、b分别代表一组F、I的数据，其中正确的是( C )4．如图是“探究影响通电导体在磁场中受力的因素”的实验示意图．三块相同的蹄形磁铁并列放置在水平桌面上，导体棒用图中1、2、3、4轻而柔软的细导线悬挂起来，它们之中的任意两根与导体棒和电源构成回路．认为导体棒所在位置附近为匀强磁场，最初导线1、4接在直流电源上，电源没有在图中画出．关于接通电源时可能出现的实验现象，下列叙述正确的是( B )A．改变电流方向同时改变磁场方向，导体棒摆动方向将会改变B．仅改变电流方向或者仅改变磁场方向，导体棒摆动方向一定改变C．增大电流同时改变接入导体棒上的细导线，接通电源时，导体棒摆动幅度一定增大D．仅拿掉中间的磁铁，导体棒摆动幅度不变考点一对磁感应强度的理解(自主学习)1．理解磁感应强度的三点注意事项(1)磁感应强度由磁场本身决定，因此不能根据定义式B＝FIL认为B与F成正比，与IL成反比．(2)测量磁感应强度时小段通电导线必须垂直磁场放入，如果平行磁场放入，则所受安培力为零，但不能说该点的磁感应强度为零．(3)磁感应强度是矢量，其方向为放入其中的小磁针N极的受力方向，也是自由转动的小磁针静止时N极的指向．2．磁感应强度B与电场强度E的比较3.(1)在地理两极附近磁场最强，赤道处磁场最弱．(2)地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近．(3)在赤道平面(地磁场的中性面)附近，距离地球表面相等的各点，地磁场的强弱程度相同，且方向水平．1－1.[地磁场的特点](2018·北京卷)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示意如图．结合上述材料，下列说法不正确的是()A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合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：C1－2.[磁场的性质]下列关于磁场或电场的说法正确的是．①通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大②通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大③放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同④磁感应强度的大小跟放在磁场中的通电导线受力的大小无关⑤电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零⑥一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零⑦检验电荷在电场中某点受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值表征该点电场的强弱⑧通电导线在磁场中某点受到的磁场力与导线长度和电流乘积的比值表征该点磁场的强弱⑨地磁场在地球表面附近大小是不变的答案：④⑤⑦考点二判定安培力作用下导体的运动(师生共研)判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势的思路：[典例1]如图所示，用绝缘细线悬挂一个导线框，导线框是由两同心半圆弧导线和直导线ab、cd(ab、cd 在同一条水平直线上)连接而成的闭合回路，导线框中通有图示方向的电流，处于静止状态．在半圆弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面的方向放置一根长直导线P.当P中通以方向向外的电流时()A．导线框将向左摆动B．导线框将向右摆动C．从上往下看，导线框将顺时针转动D．从上往下看，导线框将逆时针转动解析：当直导线P中通以方向向外的电流时，由安培定则可判断出长直导线P产生的磁场方向为逆时针方向，磁感线是以P为圆心的同心圆，半圆弧导线与磁感线平行不受安培力，由左手定则可判断出直导线ab 所受的安培力方向垂直纸面向外，cd所受的安培力方向垂直纸面向里，从上往下看，导线框将逆时针转动，故D正确．答案：D[反思总结]判定安培力作用下导体运动情况的常用方法2－1. [等效法]如图所示，在固定位置的条形磁铁S极附近悬挂一个金属线圈，线圈与水平磁铁位于同一竖直平面内，当在线圈中通入沿图示方向流动的电流时，将会看到()A．线圈向左平移B．线圈向右平移C．从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁D．从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁答案：C2－2. [判断导体在安培力作用下的运动趋势]一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图所示．当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈L1将()A．不动B．顺时针转动C．逆时针转动D．在纸面内平动答案：B考点三安培力作用力下的平衡和加速问题(师生共研)1．安培力公式F＝BIL中安培力、磁感应强度和电流两两垂直，且L是通电导线的有效长度．2．通电导线在磁场中的平衡和加速问题的分析思路(1)选定研究对象；(2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I；(3)列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解．[典例2](2017·全国卷Ⅰ)如图所示，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘．金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm.重力加速度大小取10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量．解析：依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下．开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了Δl1＝0.5 cm.由胡克定律和力的平衡条件得2kΔl1＝mg①式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小．开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为F＝BIL②式中，I是回路电流，L是金属棒的长度．两弹簧各自再伸长了Δl2＝0.3 cm，由胡克定律和力的平衡条件得2k(Δl1＋Δl2)＝mg＋F③由欧姆定律有E＝IR④式中，E是电池的电动势，R是电路总电阻．联立①②③④式，并代入题给数据得m＝0.01 kg.答案：安培力的方向竖直向下，金属棒的质量为0.01 kg[易错提醒]1．本题中安培力的方向易判断错误．2．开关闭合后，弹簧的伸长量为(0.5＋0.3) cm，不是0.3 cm或(0.5－0.3) cm.3－1.[平衡问题]一通电直导体棒用两根绝缘轻质细线悬挂在天花板上，静止在水平位置(如正面图)．现在通电导体棒所处位置加上匀强磁场，使导体棒能够静止在偏离竖直方向θ角(如侧面图)的位置．如果所加磁场的强弱不同，则磁场方向的范围是(以下选项中各图均是在侧面图的平面内画出的，磁感应强度的大小未按比例画)()答案：C3－2. [平衡问题] 质量为m 、长度为l 的金属棒MN 两端由绝缘且等长轻质细线水平悬挂，处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B .开始时细线竖直，当金属棒中通以恒定电流后，金属棒从最低点向右开始摆动，若已知细线与竖直方向的最大夹角为60°，如图所示，则棒中电流( )A ．方向由M 向N ，大小为3mg3Bl B ．方向由N 向M ，大小为3mg3Bl C ．方向由M 向N ，大小为3mgBl D ．方向由N 向M ，大小为3mgBl解析：平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ，故导线受到向右的安培力，根据左手定则，可判断金属棒中的电流方向由N 指向M ；金属棒MN 所受安培力的方向垂直于MN 和磁场方向向右，由于棒向上运动的过程中重力和安培力做功，细线的拉力不做功，设细线的长度为x ，由功能关系得： BIl ·x sin θ－mg (x －x ·cos θ)＝0解方程得：I ＝mg Bl ·1tan θ＝3mg3Bl ，故B 正确．答案：B3－3. [加速问题] (多选)如图所示，无限长水平直导线中通有向右的恒定电流I ，导线正下方固定一正方形线框，线框中也通有沿顺时针方向的恒定电流I ，线框的边长为L ，线框上边与直导线平行，且到直导线的距离也为L ，已知在长直导线的磁场中距长直导线r 处的磁感应强度大小为B ＝k Ir ，线框的质量为m ，则释放线框的一瞬间，线框的加速度可能为( )A ．0B ．kI 2m －g C.kI 22m －g D ．g －kI 2m答案：AC1．(2018·江苏卷)如图所示，两个单匝线圈a 、b 的半径分别为r 和2r .圆形匀强磁场B 的边缘恰好与a 线圈重合，则穿过a 、b 两线圈的磁通量之比为( A )A ．1∶1B ．1∶2C ．1∶4D ．4∶12．在地球赤道上进行实验时，用磁传感器测得赤道上P 点地磁场磁感应强度大小为B 0.将一条形磁铁固定在P 点附近的水平面上，让N 极指向正北方向，如图所示，此时用磁传感器测得P 点的磁感应强度大小为B 1；现将条形磁铁以P 点为轴旋转90°，使其N 极指向正东方向，此时用磁传感器测得P 点的磁感应强度的大小应为(可认为地磁南、北极与地理北、南极重合)( D )A ．B 1－B 0B ．B 1＋B 0C.B 20＋B 21D ．2B 20＋B 21－2B 0B 13．(多选)(2019·山西部分学校高三摸底)两根平行且相距L 的长、细导线分别通有大小相等、方向相反的电流，横截面如图所示．在两导线的连线及延长线上有a 、b 、c 三点，b 为两直导线连线的中点，a 、c 与导线的距离均为L2，则( AD )A ．b 点磁感应强度的方向垂直a 、c 连线向下B ．c 点磁感应强度的大小为0C ．a 点和b 点的磁感应强度的方向相同D ．a 点和c 点的磁感应强度相同[A 组·基础题]1. 如图所示，三根长为L 的直导线的某一竖直截面在空间构成等边三角形，导线中通有垂直于纸面向外的电流，电流大小均为I ，其中导线A 、B 中通过的电流在导线C 处产生的磁感应强度的大小均为B 0，导线C 在水平面上处于静止状态，导线C 受到的静摩擦力( C )A ．大小为32B 0IL ，方向水平向左 B ．大小为32B 0IL ，方向水平向右 C ．大小为3B 0IL ，方向水平向右 D ．大小为3B 0IL ，方向水平向左2. 如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上，导轨间距为L ，劲度系数为k 的轻质弹簧上端固定，下端与导体棒ab 相连，弹簧与导轨平面平行并与ab 垂直，棒垂直跨放在两导轨上，空间存在垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场，磁感应强度为B .当棒通以方向由a 到b 、大小为I 的电流时，棒处于平衡状态，平衡时弹簧伸长量为x 1；保持电流大小不变，使棒中电流反向，则棒平衡时下列说法正确的是( A )A ．弹簧伸长，伸长量为2IBLk ＋x 1 B ．弹簧伸长，伸长量为IBLk ＋x 1 C ．弹簧压缩，压缩量为2IBLk －x 1 D ．弹簧压缩，压缩量为IBLk －x 13. 如图所示，倾角为θ的粗糙绝缘斜面固定于水平向左的匀强磁场B 中，将通电直导线垂直于斜面水平放置，导线中电流方向垂直于纸面向里．如果导线能静止于斜面上，则下列说法正确的是( C )A ．导线一定受到斜面弹力，但不一定受斜面摩擦力B ．导线一定受到斜面摩擦力，但不一定受斜面弹力C ．如果导线受弹力作用，那么也一定会受摩擦力的作用，且弹力和摩擦力合力一定竖直向上D ．如果导线受弹力作用，那么也一定会受摩擦力的作用，但弹力和摩擦力合力不一定竖直向上 4．如图所示，通有恒定电流的、一定长度的直导线水平放置在两足够大的匀强磁场中，磁场方向如图所示．若将导线在纸面内顺时针转180°，关于甲、乙两种情况导线受到的安培力大小和方向变化，下列说法正确的是( A )A．图甲导线受到的安培力大小一直在变，方向变化一次，图乙导线受到的安培力大小一直不变，方向一直在变B．图甲导线受到的安培力大小一直在变，方向不变，图乙导线受到的安培力大小一直不变，方向一直在变C．甲、乙两种情况导线受到的安培力大小不变，方向一直变化D．甲、乙两种情况导线受到的安培力大小一直在变，方向不变5．(多选) 如图所示，在空间直角坐标系Oxyz中存在有沿x轴正方向的匀强磁场，在直角坐标系中选取如图所示的abc－a′b′c′棱柱形空间．通过面积S1(abb′a′所围的面积)、S2(acc′a′所围的面积)和S3(cbb′c′所围的面积)的磁通量分别为Φ1、Φ2和Φ3，则( AC )A．Φ1＝Φ2B．Φ1>Φ2C．Φ1>Φ3D．Φ3>Φ26．(多选)彼此绝缘、相互交叉的两根通电直导线与闭合线圈共面，图中穿过线圈的磁通量可能为零的是( AD )7．(多选) 如图所示，金属棒ab置于水平放置的金属导轨cdef上，棒ab与导轨相互垂直并接触良好，导轨间接有电源．现用两种方式在空间加匀强磁场，ab棒均处于静止，第一次匀强磁场方向竖直向上；第二次匀强磁场方向斜向左上与金属导轨平面成θ＝30°角，两次匀强磁场的磁感应强度大小相等，下列说法中正确的是( AC )A．两次金属棒ab所受的安培力大小相等B．第二次金属棒ab所受的安培力大C．第二次金属棒ab受的摩擦力小D．第二次金属棒ab受的摩擦力大8．(多选) 如图所示为某种电流表的原理示意图，质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的轻弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外．与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于ab的长度．当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合，当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流强度．已知k ＝2.0 N/m ，ab 的长度为0.20 m ，bc 的长度为0.050 m ，B ＝0.20 T ，重力加速度为g ，则( AC )A ．当电流表示数为零时，弹簧的伸长量为mg kB ．若要电流表正常工作，应将MN 的M 端与电源负极相接C ．该电流表的量程是0～2.5 AD ．若要将量程扩大到原来的2倍，磁感应强度应变为0.40 T[B 组·能力题]9．如图所示，在平面直角坐标系的第一象限分布着非匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，沿y 轴方向磁场分布是不变的，沿x 轴方向磁感应强度与x 满足关系B ＝kx ，其中k 是一恒定的正数，正方形线框ADCB 边长为a ，A 处有一极小开口AE ，由粗细均匀的同种规格导线制成，整个线框放在磁场中，且AD 边与y 轴平行，AD 边与y 轴距离为a ，线框A 、E 两点与一电源相连，稳定时流入线框的电流为I ，关于线框受到的安培力情况，下列说法正确的是( B )A ．整个线框受到的合力方向与BD 连线垂直B ．整个线框沿y 轴方向所受合力为0C ．整个线框在x 轴方向所受合力为14ka 2I ，沿x 轴正向D ．整个线框在x 轴方向所受合力为34ka 2I ，沿x 轴正向10．利用如图所示的实验装置可以测量磁感应强度B .用绝缘轻质丝线把底部长为L 、电阻为R 、质量为m 的“U ”形线框固定在力敏传感器的挂钩上，并用轻质导线连接线框与电源，导线的电阻忽略不计．当外界拉力F 作用于力敏传感器的挂钩上时，数字电压表会有示数U ，且数字电压表上的示数U 与所加拉力F 成正比，即U ＝KF ，式中K 为比例系数．当线框接入恒定电压为E 1时，电压表的示数为U 1；接入恒定电压为E 2时(电流方向不变)，电压表示数为U 2.则磁感应强度B 的大小为( A )A ．B ＝R (U 1－U 2)K (E 1－E 2)LB ．B ＝R (U 1－U 2)K (E 2＋E 1)LC ．B ＝R (U 1＋U 2)K (E 2－E 1)LD ．B ＝R (U 1＋U 2)K (E 2＋E 1)L11. (多选)如图所示，两平行导轨ab 、cd 竖直放置在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直向上，将一根金属棒PQ 放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触．现在金属棒PQ 中通以变化的电流I ，同时释放金属棒PQ 使其运动．已知电流I 随时间的变化关系为I ＝kt (k 为常数，k >0)，金属棒与导轨间存在摩擦．则下面关于棒的速度v 、加速度a 随时间变化的关系图象中，可能正确的有( AD )12．如图所示，电源电动势为3 V ，内阻不计，两个不计电阻的金属圆环表面光滑，竖直悬挂在等长的细线上，金属环面平行，相距1 m ，两环分别与电源正负极相连．现将一质量0.06 kg 、电阻1.5 Ω的导体棒轻放在环上，导体棒与环有良好电接触．两环之间有方向竖直向上、磁感应强度为0.4 T 的匀强磁场．当开关闭合后，导体棒上滑到某位置静止不动，重力加速度g 取10 m/s 2.试求在此位置上棒对每一个环的压力为多少？若已知环半径为0.5 m ，此位置与环底的高度差是多少？解析：棒受的安培力F ＝BIL ，棒中电流为I ＝E R ，代入数据解得F ＝BEL R ＝0.8 N ，对棒受力分析如图所示(从右向左看)，两环支持力的总和为F N ＝F 2＋(mg )2，代入数据解得F N ＝1 N.由牛顿第三定律知，棒对每一个环的压力为0.5 N ，由图中几何关系有tan θ＝F mg ＝0.80.6＝43，得θ＝53°，棒距环底的高度为h ＝R (1－cos θ)＝0.2 m.答案：0.5 N 0.2 m。
(统考版)2023版高考物理一轮复习 第九章 磁场 第1讲 磁场及其对电流的作用学生用书
第1讲磁场及其对电流的作用一、磁场、磁感应强度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________的作用．(2)方向：小磁针的________所受磁场力的方向．2．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的________和________．(2)大小：B＝________(通电导线垂直于磁场放置)．(3)方向：小磁针静止时________的指向．(4)单位：特斯拉(T)．3．匀强磁场(1)定义：磁感应强度的大小________、方向________的磁场称为匀强磁场．(2)特点：疏密程度相同、方向相同的平行直线．二、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向1．磁感线及特点(1)磁感线：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____________的方向一致．(2)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________定性地表示磁场的强弱．③磁感线是________曲线，没有起点和终点．④磁感线是假想的曲线，客观上________．三、安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力1．安培力的大小F＝ILB sin θ(其中θ为B与I之间的夹角)(1)磁场和电流垂直时：F＝________．(2)磁场和电流平行时：F＝________．2．安培力的方向左手定则判断：(1)伸出左手，让拇指与其余四指________，并且都在同一个平面内．(2)让磁感线从掌心进入，并使四指指向________方向．(3)________所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．,教材拓展1.[人教版选修3－1P94T1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( )2．[人教版选修3－1P90T1改编]把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用．关于安培力的方向，下列说法中正确的是( )A．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直C．安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直D．安培力的方向一定跟电流方向垂直，也一定跟磁感应强度方向垂直3．[人教版选修3－1P90T3改编](多选)通电螺线管如图所示．A为螺线管外一点，B、C 两点在螺线管的垂直平分线上，则下列说法正确的是( )A．磁感线最密处为A处，最疏处为B处B．磁感线最密处为B处，最疏处为C处C．小磁针在B处和A处N极都指向左方D．小磁针在B处和C处N极都指向右方考点一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的磁场时应分清“因”和“果”．2.磁场的叠加：(1)磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，遵守平行四边形定则，可以用正交分解法进行合成与分解．(2)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．3．磁场叠加问题的一般解题思路：(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场的磁感应强度．如图所示为M、N在c点产生的磁场的磁感应强度．(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁感应强度．例1. [2021·全国甲卷，16]两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与O′Q在一条直线上，PO′与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示．若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为( )A．B、0 B．0、2BC．2B、2B D．B、B跟进训练1.[2021·浙江1月，8]如图所示是通有恒定电流的环形线圈和螺线管的磁感线分布图．若通电螺线管是密绕的，下列说法正确的是( )A．电流越大，内部的磁场越接近匀强磁场B．螺线管越长，内部的磁场越接近匀强磁场C．螺线管直径越大，内部的磁场越接近匀强磁场D．磁感线画得越密，内部的磁场越接近匀强磁场2．[2022·山东泰安统考]已知通电的长直导线在周围空间某位置产生的磁感应强度大小与电流大小成正比，与该位置到长直导线的距离成反比．如图所示，现有通有电流大小相同的两根长直导线分别固定在正方体的两条棱dh和hg上，彼此绝缘，电流方向分别由d 流向h、由h流向g，则顶点e和a两处的磁感应强度大小之比为( )A.2∶√3 B．1∶√3C．2∶√2 D．1∶1考点二安培力及安培力作用下导体的平衡问题角度1安培力的分析与计算1.用公式F＝BIL计算安培力大小时应注意(1)B与I垂直．(2)L是有效长度．①公式F＝BIL中L指的是“有效长度”．当B与I垂直时，F最大，F＝BIL；当B与I 平行时，F＝0.②弯曲导线的有效长度L等于在垂直磁场平面内的投影两端点所连线段的长度(如图所示)，相应的电流方向沿L由始端流向末端．③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．安培力方向的判断(1)判断方法：左手定则．(2)方向特点：F既垂直于B，也垂直于I，所以安培力方向一定垂直于B与I决定的平面．例2. [2021·浙江6月，15] (多选)如图所示，有两根用超导材料制成的长直平行细导线a、b，分别通以80 A和100 A流向相同的电流，两导线构成的平面内有一点p，到两导线的距离相等．下列说法正确的是( )A．两导线受到的安培力F b＝1.25F aB．导线所受的安培力可以用F＝ILB计算C．移走导线b前后，p点的磁感应强度方向改变角度2安培力作用下导体的平衡问题例3. 某兴趣小组制作了一个可以测量电流的仪器，其主要原理如图所示．有一金属棒PQ放在两金属导轨上，导轨间距L＝0.5 m，处在同一水平面上，轨道置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B＝2 T．棒中点两侧分别固定有劲度系数k＝100 N/m的相同弹簧．闭合开关S前，两弹簧为原长，P端的指针对准刻度尺的“0”处；闭合开关S后，金属棒PQ 向右移动，静止时指针对准刻度尺1.5 cm处．下列判断正确的是( )A ．电源N 端为正极B ．闭合开关S 后，电路中电流为1.5 AC ．闭合开关S 后，电路中电流为3 AD ．闭合开关S 后，将滑动变阻器的滑片向右移动，金属棒PQ 将继续向右移动[思维方法]解决安培力作用下平衡问题的两条主线(1)遵循平衡条件 基本解题思路如下：(2)遵循电磁学规律，受力分析时，要注意准确判断安培力的方向．跟进训练3．一个各边电阻相同、边长均为L 的正六边形金属框abcdef 放置在磁感应强度大小为B 、方向垂直金属框所在平面向外的匀强磁场中．若从a 、b 两端点通以如图所示方向的电流，电流大小为I ，则关于金属框abcdef 受到的安培力的判断正确的是( )A ．大小为BIL ，方向垂直ab 边向左B ．大小为BIL ，方向垂直ab 边向右C ．大小为2BIL ，方向垂直ab 边向左D ．大小为2BIL ，方向垂直ab 边向右4．[2022·河北保定调研]如图所示，空间有与竖直平面夹角为θ的匀强磁场，在磁场中用两根等长轻细金属丝将质量为m 的金属棒ab 悬挂在天花板的C 、D 两处，通电后导体棒静止时金属丝与磁场方向平行．已知磁场的磁感应强度大小为B ，接入电路的金属棒长度为l ，重力加速度为g ，以下关于导体棒中电流的方向和大小正确的是( )A ．由b 到a ，mg tan θBlB ．由a 到b ，mgBlC ．由a 到b ，mg sin θBlD ．由b 到a ，mg sin θBl考点三 安培力作用下导体运动趋势及运动情况的判断例 4. [2021·广东卷，5]截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线．若中心直导线通入电流I1，四根平行直导线均通入电流I 2，I 1≫I 2，电流方向如图所示．下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是( )命题分析跟进训练5．一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图所示．当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈L1将( ) A．不动B．顺时针转动C．逆时针转动 D．在纸面内平动6．[2022·贵阳中学月考]如图所示，一平行于光滑斜面的轻弹簧一端固定于斜面上，一端拉住条形磁铁，条形磁铁处于静止状态，磁铁中垂面上放置一通电导线，导线中电流方向垂直纸面向里且缓慢增大，下列说法正确的是( )A．弹簧弹力逐渐变小B．弹簧弹力先减小后增大C．磁铁对斜面的压力逐渐变小D．磁铁对斜面的压力逐渐变大考点四与安培力相关的STSE问题素养提升情境1 磁式电流表(多选)实验室经常使用的电流表是磁电式电流表，这种电流表的构造如图甲所示，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的．若线圈中通以如图乙所示的电流，则下列说法中正确的是( )A．在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行B．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动C．当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上D．当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动情境2 电子天平(多选)某电子天平原理如图甲所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，两极间的磁感应强度大小均为B，磁极宽度均为L，忽略边缘效应，一总电阻为R的均匀导线绕成的正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触)，随后线圈两端C、D与外电路接通对线圈供电，使秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流可确定重物的质量．为了确定该天平的性能，某同学把该天平与电压可调的直流电源(如图乙)相接，经测量发现，当质量为M的重物放在秤盘上时，直流电源输出电压为U即可使秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，重力加速度为g.则下列说法正确的是( )A．当线圈两端C、D与外电路接通对线圈供电时，线圈的C端应与外电路中的H端相接，D端应与G端相接B．线圈的匝数为MgR2BLUC．当质量为2M的重物放在秤盘上时，直流电源输出电压为2UD．若增加线圈的匝数，则能增大电子天平能称量的最大质量情境3 “电磁炮”“电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器，具有速度快、效率高等优点．如图是“电磁炮”的原理结构示意图．光滑水平加速导轨电阻不计，轨道宽为L＝0.2 m；在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B＝1×102 T；“电磁炮”弹体总质量m＝0.2 kg，其中弹体在轨道间的电阻R＝0.4 Ω；可控电源的内阻r＝0.6 Ω，电源的电压能自行调节，以保证“电磁炮”匀加速发射；在某次试验发射时，电源为加速弹体提供的电流是I＝4×103 A，不计空气阻力．求：(1)弹体所受安培力大小；(2)弹体从静止加速到4 km/s，轨道至少要多长？(3)弹体从静止加速到4 km/s过程中，该系统消耗的总能量．第九章磁场第1讲磁场及其对电流的作用必备知识·自主排查一、1．(1)磁场力(2)N极(3)N极2．(1)强弱方向(2)FIL3．(1)处处相等处处相同二、1．(1)磁感应强度(2)切线疏密闭合不存在三、1．(1)BIL(2)02．(1)垂直(2)电流(3)拇指教材拓展1．答案：C2．答案：D3．答案：BC关键能力·分层突破例1 解析：两直角导线可以等效为如图所示的两直导线，由安培定则可知，两直导线分别在M处的磁感应强度方向为垂直纸面向里、垂直纸面向外，故M处的磁感应强度为零；两直导线在N处的磁感应强度方向均垂直纸面向里，故N处的磁感应强度为2B，B正确．答案：B1．解析：根据螺线管内部的磁感线分布可知，在螺线管的内部，越接近中心位置，磁感线分布越均匀，越接近两端，磁感线越不均匀，可知螺线管越长，内部的磁场越接近匀强磁场．故B正确，A、C、D错误．答案：B2．解析：设正方体棱长为L ，其中一根长直导线的电流在e 点产生的磁感应强度为B 0，则e 点的磁感应强度大小为B e ＝√B 02+B 02＝√2B0处于ℎg 边的长直导线到a 点的距离为√2L ，在a 点产生的磁感应强度大小为√2 2B 0；处于dh 边的长直导线到a 点的距离为L ，在a点产生的磁感应强度大小为B 0，所以a 点的磁感应强度大小为B a ＝√(√22B 0)2+B 02＝√6 2B 0，B e ∶B a ＝2∶√3，A 项正确．答案：A例2 解析：两导线受到的安培力是相互作用力，大小相等，A 错误；导线所受的安培力可以用F ＝ILB 计算，因为磁场与导线垂直，B 正确；移走导线b 前，b 的电流较大，则p 点磁场方向与b 产生磁场方向同向，向里，移走b 后，p 点磁场方向与a 产生磁场方向相同，向外，C 正确；在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，两导线在任意点产生的磁场均不在同一条直线上，故不存在磁感应强度为零的位置，D 正确．答案：BCD例3 解析：闭合开关S 后，金属棒PQ 向右移动，根据左手定则可知，电流方向为从P 到Q ，电源的M 端为正极，选项A 错误；静止时，则2k ·Δx ＝BIL ，解得I ＝2k Δx BL ＝3 A ，选项B 错误，C 正确；闭合开关S 后，将滑动变阻器的滑片向右移动，则电路中电阻增大，电流减小，金属棒PQ 所受安培力减小，将向左移动，故选项D 错误．答案：C3．解析：电流从a 点流入金属框后，可认为金属框的ab 与afedcb 部分并联，设ab 边的电阻为R ，则afedcb 部分的电阻为5R ，则通过ab 边的电流为5I 6，通过afedcb 部分的电流为I 6，可将afedcb 部分等效为长度为L 、方向与ab 相同的导线，根据左手定则可知，两部分所受安培力大小分别为5BIL 6、BIL 6，方向均垂直ab 边向左，故金属框受到的安培力为BIL ，方向垂直ab 边向左，选项A 正确，B 、C 、D 错误．答案：A4．解析：对导体棒进行受力分析，导体棒静止，则其受力如图所示．根据左手定则可知，导体棒中的电流方向为由a 到b ，根据平衡条件可知安培力的大小为：F ＝BIl ＝mg sin θ，所以感应电流的大小为：I ＝mg sin θBl ，故A 、B 、D 错误，C 正确．答案：C例4 解析：根据“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”的作用规律可知，左、右两导线与长管中心的长直导线相互吸引，上、下两导线与长管中心的长直导线相互排斥，C 正确．答案：C5．解析：方法一(电流元法) 把线圈L 1沿水平转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成由无数段直线电流元组成，电流元处在I 2产生的磁场中，根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向，由左手定则可得，上半部分电流元所受安培力均指向纸外，下半部分电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看，线圈L 1将顺时针转动．方法二(等效法) 把线圈L 1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I 2的中心，小磁针的N 极应指向该点环形电流I 2的磁场方向，由安培定则知I 2产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而L 1等效成小磁针后，转动前，N 极指向纸内，因此小磁针的N 极应由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈L 1将顺时针转动．方法三(结论法) 环形电流I 1、I 2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止．据此可得，从左向右看，线圈L 1将顺时针转动．答案：B6.解析：本题考查安培力作用下的动态平衡问题．磁铁外部的磁感线从N 极出发回到S 极，则此时在导线处磁感线平行于斜面向下，如图所示，根据左手定则可以判断导线受到的安培力方向垂直斜面向上，因电流增大，所以安培力增大，安培力与斜面垂直，根据牛顿第三定律与受力平衡可知磁铁对斜面的压力逐渐变大，弹簧弹力不变，选项A 、B 、C 错误，D 正确．答案：D情境1 解析：指针在量程内线圈一定处于磁场之中，由于线圈与铁芯共轴，线圈平面总是与磁感线平行，故A 正确．电表的调零使得当指针处于“0”刻线时，螺旋弹簧处于自然状态，所以无论线圈向哪一方向转动都会使螺旋弹簧产生阻碍线圈转动的力，故B 正确．由左手定则知，b 端受到的安培力方向向下，a 端受到的安培力方向向上，安培力将使线圈沿顺时针方向转动，故C 错误，D 正确．答案：ABD情境2 解析：线圈两端C 、D 与外电路接通对线圈供电，使秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，说明线圈受到的安培力向上，根据左手定则可知，电流应该从D 端流入线圈，故线圈的D 端应与外电路电源的正极(H 端)相接，C 端应与外电路中的G 端(负极)相接，故选项A 错误；设线圈的匝数为n ，外电路接通使秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止时根据平衡条件得：Mg ＝2nBIL ，其中I ＝U R ，联立上述两式得Mg ＝2nB U RL ，解得n ＝MgR 2BLU ，故选项B 正确；根据Mg ＝2nB U R L 知，当质量为2M 的重物放在秤盘上时，直流电源输出电压为2U ，选项C 正确；设线圈电阻的电阻率为ρ，导线的横截面积为S ，则R ＝ρ4nL S ，可得M＝BUS 2ρg ，可见增加线圈的匝数，无法增大电子天平能称量的最大质量，故选项D 错误． 答案：BC情境3 解析：(1)由安培力公式F ＝IBL ＝8×104 Nmv2(2)方法一由动能定理Fx＝12弹体从静止加速到4 km/s，代入数值得x＝20 m 方法二由牛顿第二定律F＝ma得加速度a＝4×105 m/s2由v2−v02＝2asv＝4 km/s代入数值得x＝20 m(3)根据F＝ma，v＝at知发射弹体用时t＝mv＝1×10－2 sF发射弹体过程产生的焦耳热Q＝I2(R＋r)t＝1.6×105 J弹体的动能mv2＝1.6×106 JE k＝12系统消耗的总能量E＝E k＋Q＝1.76×106 J答案：(1)8×104 N (2)20 m (3)1.76×106 J。
磁场与电流的作用
磁场与电流的作用
磁场和电流之间有着紧密的关系。
磁场是由电流产生的，并且电流
在存在磁场的情况下也会受到磁场的影响。
1. 电流产生磁场：当电流通过导线时，会形成一个有方向的磁场环
绕着导线。
这个磁场的方向与电流的方向有关，在导线周围形成一个
闭合的磁场线圈。
这个现象被称为“安培环路定理”。
2. 磁场对电流的作用：磁场可以对通过其的电流施加力。
根据洛伦
兹力定律，当电流通过一个磁场时，会受到与电流方向垂直的力，即
洛伦兹力。
这个力的大小与电流强度和磁场强度有关。
3. 磁场对电流的方向有影响：根据右手定则，当电流通过一个磁场时，磁场会对电流的方向施加一个力矩，使得电流在磁场中发生偏转。
这个定则可以用来确定电流受到磁场力的方向。
4. 电流产生磁场并产生相互作用：当多个导线中有电流通过时，它
们各自产生的磁场会相互作用。
这种相互作用可以导致导线之间的吸
引或排斥，这是基于电磁感应原理的基础。
总的来说，磁场和电流之间的作用是相互的。
电流可以产生磁场并
受到磁场力的作用，而磁场则可以对电流施加力并改变电流的方向。
这些相互作用是电磁学和电动力学的基础，并在电磁装置和电路中得
到广泛应用。
磁场对电流的作用原理
磁场对电流的作用原理磁场是由电流产生的，当电流通过导体时，会产生磁场。
磁场可以用磁感应强度B来描述。
而洛伦兹力是指在磁场中的电流元素受到的力，可以用F表示。
这个力的大小和方向由洛伦兹力定律给出，它是电流I、电流元素的长度l、磁感应强度B和形成的夹角θ之间的关系。
当电流通过导体时，磁场对电流元素产生一个作用力，使得导体受到一个力，这个力会使得导体发生位移和形变。
根据牛顿第三定律，作用力和受力力大小相等、方向相反。
因此，在磁场中的电流元素所受的总力为零。
但是，磁场对电流元素的作用力并不会消失，而是转变为导体内部电子的运动，并且与导体内部的自由电子相互作用，从而产生一个电流。
这个过程可以通过磁场对电导体的两个特性来描述。
第一个特性是电阻，当磁场对电导体产生作用时，电流元素内部会有一个阻力，导致电阻的产生。
这个阻力可以用欧姆定律来描述，即电流和电压之间的关系。
但是在磁场中，电阻的大小会受到磁场的强度和方向的影响，导致电流发生变化。
第二个特性是电动势，当磁场对电导体产生作用时，导体内部会产生电动势，使得电流发生变化。
这个电动势可以用法拉第定律来描述，即电动势和磁感应强度、导体的长度、电流和夹角之间的关系。
当磁场的强度和方向发生变化时，电动势也会发生变化，从而产生一个交流电流。
总之，磁场对电流的作用原理是通过洛伦兹力和磁场对电导体的特性相互作用来实现的。
磁场可以导致电导体内部的自由电子发生运动，从而产生一个电流。
这个过程可以用磁场对电导体的电阻和电动势的影响来描述。
磁场对电流的作用原理在电动机、发电机、电动车、变压器等许多电器和电力设备中都有广泛应用。
2025高考物理备考复习教案 第十一章 第1讲 磁场及其对电流的作用
安培力作用下的平衡和加速问题
2022：湖北T11，全国甲T25；
2021：广东T5；
2019：江苏T7
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第1讲
磁场及其对电流的作用
核心素养对接
1.物理观念：理解磁感应强度、磁感线、安培力等概念；掌握安培定则、左手定则
的应用方法；建立磁场的物质观念，运动与相互作用观念及能量观念.
线穿过线圈的圆心，且垂直于线圈平面，当线圈中通入如图方向的电流后，线圈的
运动情况是(
A )
A. 线圈向左运动
B. 线圈向右运动
C. 从上往下看顺时针转动
D. 从上往下看逆时针转动
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第1讲
磁场及其对电流的作用
[解析]
解法1：等效法
把环形电流等效为一个小磁针，如图所示，磁铁和线圈相互吸引
变成磁体间的相互作用.故A正确.
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第1讲
磁场及其对电流的作用
4. [2024湖北荆州模拟]铁环上绕有带绝缘皮的通电导线，电流方向如图所示，若在
铁环中心O点处放置垂直纸面的电流元，电流方向向外，则电流元受到的安培力方
向为(
A. ①
[解析]
B )
B. ②
C. ③
D. ④
根据右手螺旋定则可知，铁环上方是N极，铁环内的磁场方向由上到下，再
A. 平行于纸面向上
B. 平行于纸面向下
C. 左半部分垂直纸面向外，右半部分垂直纸面向里
D. 左半部分垂直纸面向里，右半部分垂直纸面向外
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第1讲
磁场及其对电流的作用
[解析] 解法1：电流元法
如图，根据安培定则，可判断出导线a半部分的空间磁场方向斜向右上方，右半部
2014年《步步高》高三物理一轮复习第八章 第1讲 磁场的描述及磁场对电流的作用(人教版)
2．电流的磁场 通电直导线 安 培 定 则 立 体 图 通电螺线管 环形电流
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横 截 面 图
纵 截 面 图
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安培力 【思维驱动】
Ⅱ (考纲要求)
(单选)一根容易形变的弹性导线，两端固定．导线中通有电流，
方向如下图中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分
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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 选金属棒 MN 为研究对象，其受力情 况如图所示．根据平衡条件及三角形知识可 BIl 得 tan θ＝ ，所以当棒中的电流 I、磁感 mg 应强度 B 变大时， θ角变大，选项 A 正确， 选项 D 错误；当金属棒质量 m 变大时，θ 角变小，选项 C 错误；θ 角的大小与悬线长 无关，选项 B 错误．
图8－1－7
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2．求解安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路
3．求解关键 (1)电磁问题力学化．
(2)立体图形平面化.
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解题技法5
判断安培力作用下导体运动的方法
判定安培力作用下导体运动的常用方法 电流 元法 特殊位 置法 等效法
左手定则 分割为电流元――——→ 安培力方向―→整段导体 合力方向―→运动方向
决定的平面．
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考点一
对磁感应强度的理解及叠加
【典例1】 (单选)(2012· 大纲全国卷，18)如
图8－1－2所示，两根相互平行的长直
2022年高考物理一轮复习(新高考版2(粤冀渝湘)适用) 第10章 第1讲 磁场及其对电流的作用
方法三(结论法) 环形电流I1、I2不平行，则一定有相对转动，直到两 环形电流同向平行为止.据此可得，从左向右看，线圈L1将顺时针转动.
跟进训练
2.(通电导线的有效长度)(八省联考·湖南·5)如图11，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
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
A.2F
√B.1.5F
C.0.5F
D.0
图9
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2I，如图所示，依题意有 F＝BlI，则导体棒 ML 和 LN 所受安培力的合力大小为 F1＝12BlI＝12F，方 向与 F 的方向相同，所以线框 LMN 受到的安培力大小为 F＋F1＝1.5F， 选项 B 正确.
(2)滑动变阻器接入电路中的阻值范围. 答案 0≤R≤30 Ω
解析 因磁场与金属棒垂直，所以金属棒受到的安培力为 F＝BIL，因此
动势为E＝12 V，内阻r＝1.0 Ω，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，滑动
变阻器的阻值符合要求，其他电阻不计，取g＝10 m/s2，
sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.现要保持金属棒在导轨上静
止不动，求：
图14
(1)金属棒所受安培力大小的取值范围；
答案
8 11
N≤F≤8 N
解析 当金属棒刚好达到向上运动的临界状态时，金属棒受到的摩擦力 为最大静摩擦力，方向平行斜面向下，对金属棒受力分析，如图甲所示，
第十一章第一节 磁场的描述 磁场对电流的作用
第十一章
磁场
3．表盘刻度特点 由于导线在安培力作用下带动线圈转动, 螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动,电流越 大，安培力越大，形变就 越大 _________,所以指针偏角与通过线圈的 正比 均匀． 电流I成________，表盘刻度________
第十一章
磁场
要点透析直击高考
一、对磁感应强度的理解 1．磁感应强度是用比值法定义的，其 大小由磁场本身的性质决定，与放入 的直导线的电流I的大小、导线的长短 L的大小无关．
磁场
三、磁感应强度 1．物理意义：描述磁场________和 强弱 方向 _______的物理量．
F 2．大小：B＝IL.
第十一章
磁场
3．单位：特斯拉，简称________ 特(T)． 矢量 4．矢量性：磁感应强度是 ______， 既有大小，又有方向． 5．匀强磁场：在磁场某区域内，若各 方向 大小 处磁感应强度________、_______处 处相同，则该区域内的磁场为匀强磁 场.
磁场
第十一章
磁场
3.匀强磁场：在磁场的某些区域内， 等间距 磁感线为__________的平行线，如所 示．
图11－1－3
第十一章
磁场
4．地磁场 南极 (1)地磁场的N极在地球______附近， 北极 S极在地球_______附近，磁感线分布 如图11－1－4所示．
图11－1－4
第十一章
磁场
(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地 南极 北极 球_________指向__________，而竖 直分量(By)则南北相反，在南半球垂 直地面向上，在北半球垂直地面向 下．
例3
(满分样板
10分)(2012· 北京东
城区检测)如图11－1－13所示，在倾 角为θ＝30°的斜面上，固定一宽L＝ 0.25 m的平行金属导轨，在导轨上端 接入电源和滑动变阻器R.
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3．电流不受安培力或运动电荷不受洛伦兹力，都不能说明该处没有磁场，这一点 与电场不同，电荷在电场中一定受电场力作用．
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4．安培力可以做功，而洛伦兹力永不做功． 5．安培力方向一定垂直电流与磁场方向决定的平面，即同时有 FA⊥I，FA⊥B.而磁 场与电流的方向可以不垂直． 6．安培力的冲量 I＝BLq.
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二、磁感线及几种常见的磁场分布 1．磁感线 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．几种常见的磁场 (1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图所示)
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(2)几种电流周围的磁场分布
直线电流的磁场
通电螺线管的磁场
环形电流的磁场
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1．(安培定则的应用)如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转 动时，a、b、c 三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是( B )
A．a、b、c 的 N 极都向纸里转 B．b 的 N 极向纸外转，而 a、c 的 N 极向纸里转 C．b、c 的 N 极都向纸里转，而 a 的 N 极向纸外转 D．b 的 N 极向纸里转，而 a、c 的 N 极向纸外转
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解析：选 CD．A 项考查的是磁感应强度的定义，只有当通电导线与磁场方向垂直 时才有 B＝IFL，A 错；B 项中，当通电导线与磁场平行时，不受磁场力，此时，磁感应 强度不为零，B 错；C 选项中，B＝IFL是定义式，磁场强弱取决于场源及磁场中的位置， C 正确；磁场与电场一样，都是客观存在的，D 正确．
特点
无磁极、非匀强磁场且 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
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立体图
直线电流的磁场
通电螺线管的磁场
环形电流的磁场
横截面图
纵截面图
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(3)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磁感线的疏密程度表示磁场_强__弱___． ③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，从 S 极指向 N 极． ④磁感线是假想的曲线，不_相__交___、不_中__断___、不相切．
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一、易混易错判断 1．小磁针 N 极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向．( √ ) 2．磁场中的一小段通电导体在该处受力为零，此处 B 一定为零．( × ) 3．由定义式 B＝IFL可知，电流强度 I 越大，导线 L 越长，某点的磁感应强度就越 小．( × ) 4．磁感线是真实存在的．( × ) 5．通电线圈可等效成条形磁铁，它周围的磁感线起始于线圈一端，终止于线圈的 另一端．( × ) 6．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．( √ )
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二、教材习题及改编 1．(粤教版选修 3－1·P84·T1)把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的 作用．关于安培力的方向，下列说法中正确的是( D ) A．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同 B．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直 C．安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直 D．安培力的方向一定跟电流方向垂直，也一定跟磁感应强度方向垂直 解析：选 D．根据左手定则可知，安培力的方向一定跟电流方向垂直，也一定跟磁 感应强度方向垂直，故 D 正确．
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3．(人教版选修 3－1·P83·“演示”实验改编)如图是“探究影响通电导体在磁场中 受力的因素”的实验示意图．三块相同的蹄形磁铁并列放置在水平桌面上，导体棒用图 中 1、2、3、4 轻而柔软的细导线悬挂起来，它们之中的任意两根与导体棒和电源构成 回路．认为导体棒所在位置附近为匀强磁场，最初导线 1、4 接在直流电源上，电源没 有在图中画出．关于接通电源时可能出现的实验现象，下列叙述正确的是( B )
解析：选 A．由安培力 F＝BIL 可知，线圈在磁场中的有效长度越大，天平越容易 失去平衡，故 A 正确．
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C 关键 能力 突破
考点一 对磁场的理解
自主学习
1．磁场中某点的磁感应强度是由磁场本身决定的，与通电导线受力的大小及方向
都无关．
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2．地磁场 (1)地磁场的 N 极在地理南极附近，地磁场的 S 极在地理北极附近，磁感线分布如 图所示．
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第 1 讲 磁场的描述 磁场对电流的作用
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C 必备 知识 落实
一、磁场、磁感应强度 1．磁场 (1)基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有__磁__力__的作用． (2)方向：小磁针的 N 极所受磁场力的方向．
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2．磁感应强度 (1)物理意义：描述磁场强弱和方向． (2)定义式：B＝IFL(通电导线垂直于磁场)． (3)方向：可自由转动的小磁针静止时_N__极___的指向． (4)单位：__特__斯__拉__，符号 T.
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解析：选 B．由于圆环带负电荷，故当圆环沿顺时针方向转动时，等效电流的方向 为逆时针，由安培定则可判断环内磁场方向垂直纸面向外，环外磁场方向垂直纸面向内， 磁场中某点的磁场方向即是放在该点的小磁针静止时 N 极的指向，所以小磁针 b 的 N 极向纸外转，a、c 的 N 极向纸里转．故 B 正确．
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高考全国卷四年命题分析
考点分布
2018
卷Ⅰ·T25：带电粒子在组合场中的运动 卷Ⅱ·T20：磁场的叠加，磁场对电流的作用 卷Ⅱ·T25：带电粒子在组合场中的运动 卷Ⅲ·T24：带电粒子在组合场中的运动
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高考全国卷四年命题分析
考点分布
2017 2016
卷Ⅰ·T16：带电粒子在复合场中的运动 卷Ⅰ·T19：磁场的叠加，磁场对电流的作用 卷Ⅱ·T18：带电粒子在匀强磁场中的圆周运动 卷Ⅲ·T18：磁场的叠加，磁场对电流的作用 卷Ⅲ·T24：带电粒子在复合场中的运动 卷Ⅰ·T15：带电粒子在组合场中运动的多过程现象 卷Ⅱ·T18：带电粒子在圆形有界磁场中的运动 卷Ⅲ·T18：带电粒子在三角形有界磁场中的运动
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2．安培力的大小 当磁感应强度 B 的方向与导线方向成 θ 角时，F＝___I_L_B_s_i_n_θ__________． (1)当磁场与电流_垂__直___时，安培力最大，Fmax＝ILB. (2)当磁场与电流_平__行___时，安培力等于零．
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1．磁场是客观存在的特殊物质，磁感线是假想的曲线；磁感线是闭合的曲线，而 电场线是不闭合的曲线．
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2．(对地磁场的理解)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 磁场的磁感线分布示意图如图．结合上述材料，下列说法不正确的是( C )
A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合 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
(2)地磁场 B 的水平分量(Bx)总是从地理南极指向北极，而竖直分量(By)，在南半球 垂直地面向上，在北半球垂直地面向下，在赤道处的地磁场沿水平方向，指向北．
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1．(对磁感应强度的理解)(多选)下列说法正确的是( CD ) A．磁场中某点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时，受到 的磁场力 F 与该导线的长度 L、通过的电流 I 的乘积的比值 B＝IFL，即磁场中某点的磁 感应强度 B．通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零 C．磁感应强度 B＝IFL只是定义式，它的大小取决于场源及磁场中的位置，与 F、I、 L 以及通电导线在磁场中的方向无关 D．磁场是客观存在的
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三、安培力 1．安培力的方向 (1)左手定则：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． (2)注意问题：磁感线方向不一定垂直于电流方向，但安培力方向一定与磁场方向和 电流方向垂直，即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面．
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A．改变电流方向同时改变磁场方向，导体棒摆动方向将会改变 B．仅改变电流方向或者仅改变磁场方向，导体棒摆动方向一定改变 C．增大电流同时改变接入导体棒上的细导线，接通电源时，导体棒摆动幅度一定 增大 D．仅拿掉中间的磁铁，导体棒摆动幅度不变
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4. (人教版选修 3－1·P94·T3 改编)如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度．下 列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长 MN 相等，将它们分别挂在天平的右臂下方．线 圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态．若磁场发生微小变化，天平最容易失去 平衡的是( A )
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考点展示 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
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高考全国卷四年命题分析
考点分布
2019
卷Ⅰ·T17：磁场及其对电流的作用 卷Ⅱ·T17：磁场对运动电荷的作用 卷Ⅲ·T18：磁场对运动电荷的作用 卷Ⅰ·T24：带电粒子在复合场中的运动 卷Ⅲ·T24：带电粒子在复合场中的运动