高考物理一轮复习第十章第1节磁体磁场对电流的作用课件

第十章磁场课标要求热点考向1.列举磁现象在生活、生产中的应用.了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响.关注与磁相关的现代技术发展2.了解磁场，知道磁感应强度和磁通量.会用磁感线描述磁场3.会判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向1.电流的磁场及安培定则的应用2.安培力、洛伦兹力的理解及应用3.带电粒子在磁场中的圆周运动问题课标要求热点考向4.通过实验，认识安培力.会判断安培力的方向，会计算匀强磁场中安培力的大小5.通过实验，认识洛伦兹力.会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小.了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用6.认识电磁现象的研究在社会发展中的作用4.带电粒子在有界磁场中的多解与临界问题5.带电粒子在复合场中的运动问题6.洛伦兹力在现代科技中的应用(续表)第1节磁场磁场对电流的作用一、磁场的基本概念1.磁场.物质通电导线

(1)定义：存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特殊形态的________. (2)基本特性：磁场对处于其中的磁体、__________和运动电荷有磁场力的作用.

(3)方向：在磁场中任一点，小磁针____极受力的方向，即小磁针静止时____极所指的方向，就是该点的磁场方向. (4)磁现象的电本质：磁体的磁场和电流的磁场都是由_______________产生的.NN的运动电荷B＝2.磁感应强度.比值

(1)定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力F安跟电流I和导线长度L的乘积的________叫做磁感应强度.(2)定义式：____________.F安

IL切线(3)方向：就是磁场的方向，即小磁针静止时N极所指的方向，也是过该点的磁感线的________方向.强弱和方向T(4)磁感应强度是矢量，可描述磁场的____________.(5)单位：特斯拉，简称特，国际符号是____，1T＝1

N .A·m3.磁感线.磁感应强度

(1)磁感线：在磁场中画出的一些有方向的曲线，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.切线疏密闭合

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.在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极. ④磁感线是假想的曲线，客观上不存在.⑤磁感线永不相交.注意：熟记条形磁体、蹄形磁体、直线电流、环形电流、通电螺线管的磁感线分布状况.

4.匀强磁场：磁感应强度大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场.距离很近的两个异名磁极之间的磁场、通电螺线管内部的磁场(边缘部分除外)以及平行板电容器间的磁场，都可以认为是匀强磁场.

二、电流的磁效应磁场对电流的作用

1.电流的磁效应：奥斯特发现了电流的磁效应，即电流周围存在磁场，可用安培定则(即右手螺旋定则)判断电流的磁场方向. 2.磁场对电流的作用. (1)安培力的大小：当I⊥B时(θ＝90°)，Fmax＝____；当I∥B时(θ＝0°)，Fmin＝______；当通电导线方向与磁场方向成θ

角时，F安＝BILsinθ.BIL0

(2)特点：不仅与B、I、L有关，还与夹角θ有关；L是________，不一定是导线的实际长度.弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度，所以任意形状的闭合线圈的有效长度L＝______. (3)安培力的方向：安培力的方向既与磁场方向________，又与电流的方向________，即F总是垂直B和I所确定的平面，可以用左手定则来判定.有效长度0垂直垂直【基础自测】1.判断下列题目的正误.(1)磁场中某点的磁感应强度的方向，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.())(3)小磁针N极所指的方向就是该处磁场的方向.((4)在同一磁场中，磁感线越密，磁场就越强.()(5)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.()答案：(1)×

(2)√

(3)×

(4)√

(5)×

2.如图10-1-1所示，直导线AB、螺线管E、电磁铁D三者相距较远，其磁场互不影响，当开关S闭合后，则小磁针北极N(黑色一端)指示磁场方向正确的是()图10-1-1A.aB.bC.cD.d解析：依据安培定则，判断出电流的磁场方向.再根据小磁针静止时N极的指向为磁场的方向，判知C正确.答案：C

3.如图10-1-2所示，磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直纸面向里，将一根通电长直导线放置于磁场内，电流方向与磁场方向垂直，导线左右两侧a、b两点关于直导线对称，已知b点的磁)感应强度大小为1.5B，则a点的磁感应强度大小为(

图10-1-2A.0B.0.5BC.1BD.1.5B

解析：由安培定则可知，通电长直导线在b点的磁感应强度方向垂直于纸面向里，b点的磁感应强度大小为匀强磁场和通电导线在b点磁场的合磁场，故通电长直导线在b点的磁感应强度为Bb＝1.5B－B＝0.5B，通电长直导线在a点的磁感应强度与通电长直导线在b点的磁感应强度大小相等、方向相反，故通电长直导线在a点的磁感应强度为Ba＝0.5B，方向垂直于纸面向外，则a点的磁感应强度大小为B′＝B－0.5B＝0.5B，B正确.答案：B

4.(2023年广东潮州二模)如图10-1-3所示为一边长为d的正方体，在FE、ND两边放置足够长直导线，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C、O两点处的磁感应强度大小分别为()图10-1-3

解析：根据右手螺旋定则，放置在FE边的电流在C点产生的磁场大小为B，方向沿CM，放置在ND边的电流在C点产生的磁场大小为B，方向沿FC，故C点处的磁感应强度大小为

B.放置在FE边的电流在O点产生的磁场大小为B，方向沿NO，放置在ND边的电流在O点产生的磁场大小为B，方向沿OP，故O点处的磁感应强度大小为B.答案：D1.磁感应强度由磁场本身决定，因此不能根据定义式B＝认热点1对磁感应强度B的理解[热点归纳]FIL为B与F成正比，与I、L成反比.

2.测量磁感应强度时，小段通电导线必须垂直于磁场放入.如果平行于磁场放入，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.【典题1】(2021

年河北沧州质检)电场强度E

和磁感应强度B是描述电场和磁场强弱的物理量，下列说法中正确的是()

A.若试探电荷在某位置所受的电场力为零，则该处的电场强度可能不为零

B.若一小段电流在某位置所受的安培力为零，则该处的磁感应强度一定为零

C.电场强度与磁感应强度比值的单位与速度的单位相同

D.电场强度与磁感应强度比值的单位与加速度的单位相同

答案：C物理量磁感应强度B电场强度E物理意义描述磁场强弱的物理量描述电场强弱的物理量定义式

方向磁感线切线方向，小磁针N极所受磁场力方向(静止时N极所指方向)电场线切线方向，正电荷的受力方向方法技巧磁感应强度与电场强度的比较物理量磁感应强度B电场强度E大小决定因素由磁场决定，与试探电流元无关由电场决定，与检验电荷无关场的叠加合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和合电场强度等于各电场的电场强度的矢量和(续表)类型直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场特点以导线上任意点为圆心，垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀疏，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，磁场越弱热点2安培定则的应用与磁场的叠加[热点归纳]1.电流周围的磁场：类型直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场安培定则立体图横截面图(续表)

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)确定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10-1-4所示为M、N在c点产生的磁场BM、BN.图10-1-4(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场B.

考向1安培定则的应用

【典题2】(2023年广东深圳一模)如图10-1-5所示，一对完全相同的圆形线圈，共轴放置.已知O为装置中心点，a、b、c、d点到O点距离相等，直线dOb与线圈轴线重合，直线cOa与轴线垂直.现两线圈)图10-1-5内通入大小相等且方向相反的电流，则( A.两线圈间为匀强磁场

B.O点的磁感应强度为零

C.a、c两点的磁感应强度相同

D.b、d两点的磁感应强度相同

解析：根据安培定则，左侧线圈产生的磁场在b、d点处的磁感应强度方向整体向右，右侧线圈产生的磁场在b、d点处的磁感应强度方向整体向左，由于两线圈内通入的电流大小相等，根据对称性可知，两线圈在O点产生的磁场的磁感应强度大小相等，方向相反，则O点的磁感应强度为零，B正确.答案：B

考向2磁感应强度的叠加

【典题3】(2022年广东深圳模拟)空间存在垂直纸面的匀强磁场(未画出)，磁感应强度为B0，将一通有顺时针方向恒定电流的圆形导体环a放置于纸面内(如图10-1-6甲)，此时圆心O处的磁感应强度为零.若将磁场中的导体环a替换为半径相同的半圆形导体弧b，通以逆时针方向、同样大小的恒定电流(如图乙)，则以下说法正确的是()甲乙

图10-1-6A.空间匀强磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里

D.乙图圆心O处的磁感应强度方向垂直纸面向外

解析：根据安培定则可知，恒定电流在圆心处的磁感应强度方向垂直纸面向里，此时圆心O处的磁感应强度为零，所以空间匀强磁场的磁感应强度方向垂直纸面向外，A错误.据题意可知，圆形导体环a在圆心处产生的磁场的磁感应强度大小为B0，则通以逆时针方向、同样大小的恒定电流的半圆形导体弧b在圆心处产生的磁场的磁感应强

错误，D正确.

答案：D热点3安培力作用下导体运动的特殊判断方法[热点归纳]1.判定导体运动情况的基本思路.

判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁感线分布情况，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的方向.电流元法分割为电流元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2.五种常用判定方法：结论法同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；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(续表)

【典题4】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10-1-7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(

图10-1-7A.不动C.逆时针转动B.顺时针转动D.在纸面内平动

解析：方法一(电流元法)：把线圈L1

沿水平转动轴分成上、下两部分，每一部分又可以看成无数段直线电流元，电流元处在L2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向上，由左手定则可得，上半部分电流元所受安培力方向均指向纸外，下半部分电流元所受安培力方向均指向纸内，因此从左向右看线圈L1将顺时针转动.

方法二(等效法)：把线圈L1

等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I2

的中心，小磁针的N极应指向该点环形电流I2

的磁场方向，由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而L1

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L1将顺时针转动.

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.答案：B

【迁移拓展1】如图10-1-8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两直导线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(

图10-1-8A.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答案：D热点4安培力的大小和方向[热点归纳]应用安培力的公式F＝BIL时要注意：(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，为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10-1-9所示)，相应的电流方向沿L由始端流向末端.图10-1-9③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.

【典题5】(2023

年江苏)如图10-1-10所示，匀强磁场的磁感应强度为B.L形导线通以恒定电流I，放置在磁场中.已知ab边长为2l，与磁场方向垂直，bc边长为l，与磁场方向平行.该导线受到的安培力为()图10-1-10

解析：bc段与磁场方向平行，不受安培力.ab段与磁场方向垂直，所受安培力为Fab＝BI·2l＝2BIl，则该导线受到的安培力为2BIl.答案：C热点5与安培力有关的力学综合[热点归纳]

通电导体棒在磁场中的平衡问题是一种常见的力学综合模型，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成平面图，通过受力分析建立各力的平衡关系，如图10-1-11所示.图10-1-11

【典题6】如图10-1-12所示，afe、bcd为两条平行的金属导轨，导轨间距l＝0.5m.ed间连入一电源E＝1V，ab间放置一根长为l＝0.5m的金属杆与导轨接触良好，cf水平且abcf为矩形.空间中存在一竖直方向的磁场，当调节斜面abcf的倾角θ时，发现当且仅当θ在30°～90°之间