2023届一轮复习鲁科版 第46讲 磁场及其对电流的作用 课件（37张）

1、第四十六讲 磁场及其对电流的作用一、磁场、磁感应强度力方向N极的指向3.匀强磁场(1)定义：如果磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向_，这个磁场叫作匀强磁场。(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_附近，S极在地理_附近，磁感线分布如图所示。(2)在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度大小_，方向水平_。 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。相同北极相等向北南极【典例1】如图，两根平行通电长直导线固定，左边导线中通有垂直纸面向外、大小为I1的恒定电流，两导线连线(

2、水平)的中点处，一可自由转动的小磁针静止时N极指向平行于纸面向下。忽略地磁场的影响。关于右边导线中的电流I2，下列判断正确的是() A.I2I1，方向垂直纸面向外B.I2I1，方向垂直纸面向外C.I2I1，方向垂直纸面向里D.I2I1，方向垂直纸面向里 解析小磁针静止时N极指向平行于纸面向下，说明该处的磁场方向向下，因I1在该处产生的磁场方向向上，则I2在该处产生的磁场方向向下，且大于I1在该处产生的磁场，由安培定则可知I2方向垂直纸面向外，且I2I1。 B 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_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_，在磁感

3、线较密的地方磁场_；在磁感线较疏的地方磁场_。磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，在磁体外部，从_指向_；在磁体内部，由_指向_。同一磁场的磁感线不中断、不_、不相切。磁感线是假想的曲线，客观上并不存在。切线强弱较强N极S极S极N极相交较弱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)(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_与_磁铁的磁场相似，管内为_磁场且磁场_，管外为_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_越弱匀强最强非匀强越弱条形安培定则立体图横截面图纵截面图【典例2】 如图所示，甲、乙是直线电流的

4、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。答案三、安培力的大小和方向1.大小：若IB，F0；若IB，FILB。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_的方向，这时_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_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_，反向电流相互_。 电流拇指B、I吸引排斥【典例3】一长为L的直导线置于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，导线中的电流为I。下列说法正

5、确的是()A.通电直导线受到安培力的大小为ILBB.无论通电直导线如何放置，它都将受到安培力C.通电直导线所受安培力的方向垂直于磁感应强度方向和电流方向构成的平面D.安培力是载流子受到的洛伦兹力的宏观表现，所以安培力对通电直导线不做功解析只有通电导线垂直放入磁场中时，安培力大小才为ILB，平行放入磁场中，通电导线并不受到安培力的作用，A、B错误；根据左手定则可知安培力总是垂直于磁感应强度方向和电流方向构成的平面，C正确；安培力方向与导线运动方向相同，对其做正功，相反则做负功，D错误。 C 考点一安培力和磁场的叠加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”

6、。因果磁场原因(电流方向)结果(磁场方向)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(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。如图所示为M、N在c点产生的磁场BM、BN。(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场B。【典例4】 (2019全国卷)如图，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()A.2F B.1.5F C

7、.0.5F D.0B【变式1】(20211月重庆市学业水平选择性考试适应性测试)如图所示，两根相同的竖直悬挂的弹簧上端固定，下端连接一质量为40 g的金属导体棒，部分导体棒处于边界宽度为d10 cm的有界匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里。导体棒通入4A的电流后静止时，弹簧伸长量是未通电时的1.5倍。若弹簧始终处于弹性限度内，导体棒一直保持水平，则磁感应强度B的大小为(取重力加速度g10 m/s2)() A.0.25 T B.0.5 T C.0.75 T D.0.83 TB【典例5】如图所示为六根与水平面平行的导线的横截面示意图，导线分布在正六边形的六个角，导线所通电流方向已在图中标出。已知每

8、条导线在O点磁感应强度大小为B0，则正六边形中心O处磁感应强度的大小和方向()A.大小为零B.大小2B0，方向沿x轴负方向C.大小4B0，方向沿x轴正方向D.大小4B0，方向沿y轴正方向D解析：根据磁场的叠加原理，将最右面向里的电流在O点产生的磁场与最左面向外的电流在O点产生的磁场进行合成，则这两根导线的合磁感应强度为B1；同理，将左上方向外的电流在O点产生的磁场与右下方向里的电流在O点产生的磁场进行合成，则这两根导线的合磁感应强度为B2；将右上方向里的电流在O点产生的磁场与左下方向外的电流在O点产生的磁场进行合成，则这两根导线的合磁感应强度为B3，如图所示，根据磁场叠加原理可知B1B2B32

9、B0，由几何关系可知B2与B3的夹角为120，故将B2与B3合成，则它们的合磁感应强度大小也为2B0，方向与B1的方向相同，最后将其与B1合成，可得正六边形中心处磁感应强度大小为4B0，方向沿y轴正方向，选项D正确，A、B、C错误。 A考点二安培力作用下导体运动情况的判断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一个安培力而已。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

10、势。3.判定方法【典例6】如图所示，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)()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

11、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】(2020山东济宁市期末质量检测)如图所示，导体棒固定在光滑的水平面内，导体棒垂直于导体棒放置，且可以在水平面内自由移动(图为俯视图)。给导体棒、通以如图所示的恒定电流，仅在两导体棒之间的相互作用下，较短时间后导体棒出现在虚线位置。下列关于导体棒位置的描述可能正确的是()B解析由右手螺旋定则可知，导体棒在导体棒处产生的磁场方向垂直纸面向外，且离导体棒

12、越远，磁场越弱，由左手定则可知，导体棒所受的安培力竖直向下，且导体棒的左边的安培力大于右边受到的安培力，所以导体棒左边向下运动的快，右边向下运动的慢，故B正确。【变式4】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，如图所示。当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看()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、异极相吸知，C正确。 C考点三安培力作用下的平衡和综合应用 通电导体棒在

13、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，如图所示。【典例7】(如图甲所示，两光滑平行金属导轨间的距离为L，金属导轨所在的平面与水平面夹角为，导体棒ab与导轨垂直并接触良好，其质量为m，长度为L，通过的电流为I，重力加速度为g。 (1)沿棒ab中电流方向观察，侧视图如图乙所示，为使导体棒ab保持静止，需加一匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平面向上，求磁感应强度B1的大小；(2)若(1)中磁场方向改为竖直向上，如图丙所示，求磁感应强度B2的大小；(3)若只改变磁场，且磁场的方向始终在与棒ab垂直的平面内，欲使导体棒ab保持静止，求磁场方向变化的最大范围。 (3)使导体棒保持静止状态，需F合0，即三力平衡，安培力与另外两个力的合力等大反向；如图所示，因为重力与斜面支持力的合力范围在角范围内(不包括垂直于斜面方向)，故安培力在角范围内(不包括垂直于斜面方向)，根据左手定则，磁场方向可以在角范围内变动，其