第1讲 磁场的描述及磁场对电流的作用

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考点内容要求

全国卷三年考情分析

201720182019 磁场、磁感应强度、

磁感线

Ⅰ

Ⅰ卷·T16：带电粒子在复合场中的运动T19：安培力、左手定则

Ⅱ卷·T18：带电粒子在圆形磁场中的运动

T21：安培力、左手定则

Ⅲ卷·T18：磁感应强度的合成、安培定则T24：带电粒子在组合磁场中的运动Ⅰ卷·T25：带

电粒子在组

合场中的运

动

Ⅱ卷·T20：安

培定则、磁感

应强度的合

成

T25：带电粒

子在组合场

中的运动

Ⅲ卷·T24：带

电粒子在组

合场中的运

动

Ⅰ卷·T17：安培

力的计算

T24：带电粒子

在组合场中的

运动

Ⅱ卷·T17：带电

粒子在有界磁

场中的圆周运

动

Ⅲ卷·T18：带电

粒子在组合磁

场中的圆周运

动

通电直导线和通电

线圈周围磁场的方

向

Ⅰ

安培力、安培力的

方向

Ⅰ

匀强磁场中的安培

力

Ⅱ

洛伦兹力、洛伦兹

力的方向

Ⅰ

洛伦兹力公式Ⅱ带电粒子在匀强磁

场中的运动

Ⅱ

质谱仪和回旋加速

器

Ⅰ

说明：(1)安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形；

(2)洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形。

第1讲磁场的描述及磁场对电流的作用

知识要点

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)物理意义：描述磁场的强弱和方向。

(2)大小：B＝F

IL(通电导线垂直于磁场放置)。

(3)方向：小磁针静止时N极的指向。

(4)单位：特斯拉(T)。

3.匀强磁场

(1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同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磁感应强度的方向一致。

(2)特点

①磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。

②磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱。

③磁感线是闭合曲线，没有起点和终点。

④磁感线是假想的曲线，客观上不存在。

2.电流的磁场

通电直导线通电螺线管环形电流安培定则

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＝BIL。

(2)磁场和电流平行时：F＝0。

2.安培力的方向

左手定则判断：

(1)伸出左手，让拇指与其余四指垂直，并且都在同一个平面内。

(2)让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流方向。

(3)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。

图1

基础诊断

1.关于磁感应强度B，下列说法正确的是()

A.根据磁感应强度的定义式B＝F

IL可知，磁感应强度B与F成正比，与IL成反比

B.一小段通电导线放在磁感应强度为零处，它所受的磁场力一定为零

C.一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零

D.磁场中某处磁感应强度的方向，与通电导线在该处所受磁场力的方向相同

答案 B

2.在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，且B a＞B b

B.a、b两处的磁感应强度的大小相等

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

解析磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小、I、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；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。答案 A

3.下列关于小磁针在磁场中静止时的指向，正确的是()

解析根据在磁体外部同名磁极相互排斥可知选项A错误；应用安培定则可知环形电流中心轴线上的磁场方向由右向左，小磁针N极受到的磁场力向左，选项B错误；根据安培定则可知通电螺线管内部磁场向右，内部小磁针N极受到的磁场力向右，选项C正确；根据安培定则可知通电直导线右边磁场向里，小磁针N极应向里，选项D错误。

答案 C

4.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

5.(2019·4月浙江选考，5)在磁场中的同一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直，则下列描述导线受到的安培力F的大小与通过导线的电流I的关系图像正确的是()

解析根据题意，导线方向与磁场方向垂直，则导线受到的安培力大小与通过导线的电流大小之间的关系满足F＝ILB，故A正确。

答案 A

磁感应强度、磁场的叠加

考向磁感应强度的理解

(1)磁感应强度由磁场本身决定，因此不能根据定义式B＝F

IL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，则其所受安培力为零，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静止时N极的指向。

【例1】关于磁感应强度B，下列说法中正确的是()

A.磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关

B.磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探电流元受到磁场力的方向一致

C.若在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用，该点B为零