第1讲　磁场及其对电流的作用

8/8课标要求备考策略1.通过实验，认识磁场。了解磁感应强度，会用磁感线描述磁场。体会物理模型在探索自然规律中的作用。2.知道磁通量。3.通过实验，认识安培力。能判断安培力的方向，会计算安培力的大小。了解安培力在生产生活中的应用。4.通过实验，认识洛伦兹力。能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。5.能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用本章内容是高考热点，应对策略有：重点注意磁感应强度、安培定则、左手定则、科技仪器应用的原理分析等基础问题。着力提高运动情景复杂、综合性强的计算题的突破能力。包括依据运动过程画出粒子运动轨迹草图，再结合几何关系分析的能力；空间想象、受力分析、运动分析和功能关系分析能力；运用物理规律综合分析的能力；还要注意总结各类题型的共同特征第1讲磁场及其对电流的作用考点一安培定则和磁场的叠加1.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、电流和运动电荷有的作用。（2）磁感应强度①物理意义：描述磁场的强弱和。②定义式：B＝FIl（通电导线垂直于磁场）③方向：小磁针静止时N极所指的方向。④单位：，符号为T。⑤矢量：合成时遵循。2.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。（3）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。（4）同一磁场的磁感线不中断、不、不相切。（5）磁感线是假想的曲线，客观上并不存在。3.几种常见的磁场（1）条形磁体和蹄形磁体的磁场（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安培定则立体图纵截面图（3）匀强磁场磁场中各点的磁感应强度的大小、方向，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，且方向水平。③地磁场在南半球有竖直向上的分量，在北半球有竖直向下的分量。

▢判断小题1.磁场是客观存在的一种物质，磁感线也是真实存在的。（）2.磁场中的一小段通电导线在该处受力为零，此处磁感应强度B不一定为零。（）3.由定义式B＝FIl可知，电流I越大，导线l越长，某点的磁感应强度B就越小。（4.北京地面附近的地磁场方向是水平向北的。（）1.【磁感应强度的理解】有人根据B＝FIl提出以下说法，其中正确的是（A.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B.磁场中某点的磁感应强度B与Il的乘积成反比C.磁场中某点的磁感应强度B不一定等于FD.通电直导线在某点所受磁场力为零，则该点磁感应强度B为零2.【安培定则的应用】电视机显像管的偏转线圈示意图如图所示，某时刻电流方向如图所示，则环心O处的磁场方向（）A.向上 B.垂直纸面向里C.向下 D.垂直纸面向外3.【磁场叠加问题】在正方形ABCD的中心有一以O点为圆心的铁环（如图所示）缠绕着通电绝缘导线，当通电方向如图所示时，O点的磁感应强度大小为B0。现在A、B、C、D四点放置如图所示的通电直导线，电流如图所示。已知正方形边长为l，通电直导线周围磁场B＝kId，其中k为已知系数，I为电流的大小，d为到通电导线的直线距离。则此时O点的磁感应强度B为（A.B＝0 B.B＝2kIl＋C.B＝4k2I2＋B

磁场叠加的基本思路（1）确定磁场的场源是磁体还是电流。（2）确定空间中需求解磁场的位置（点），利用安培定则判定各个场源在该点产生的磁感应强度的大小和方向。如图所示，BM、BN分别为电流M、N在c点产生的磁感应强度。（3）应用平行四边形定则进行合成，如图中c点的合磁感应强度为B。考点二安培力的分析与计算1.安培力的大小F＝（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——应用左手定则判断（1）伸开左手，使拇指与其余四个手指，并且都与手掌在同一个平面内。（2）让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向的方向。（3）拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受的方向。▢判断小题1.在磁场中同一位置，电流元的电流越大，所受安培力也一定越大。（）2.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。（）3.通电导线与磁场不垂直，有一定夹角时，左手定则就不适用了。（）1.安培力的方向安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B与I决定的平面。2.安培力公式F＝BIl的应用条件（1）I与B垂直。（2）l是指有效长度。弯曲通电导线的有效长度l等于连接导线两端点的直线的长度，相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端，如图所示。安培力方向的判断【例1】法拉第电动机原理如图所示。条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，N极向上。一根金属杆斜插在水银中，杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连。电源负极与金属杆上端相连，与电源正极连接的导线插入水银中。从上往下看，金属杆（）A.在金属杆和导线所在平面内绕铰链向上摆动 B.在金属杆和导线所在平面内绕铰链向下摆动C.绕铰链和磁铁连线顺时针转动 D.绕铰链和磁铁连线逆时针转动听课记录安培力大小的计算【例2】如图所示，一根粗细均匀的金属丝弯折成一直角三角形闭合线框，其中∠cab＝37°，将其放入匀强磁场中，磁场方向垂直三角形所在平面向里，若在ab间加一电压U，则折线acb边和ab边受到的安培力大小之比为（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）（）A.5∶7 B.4∶3C.4∶7 D.1∶1听课记录判断安培力作用下导体的运动情况【例3】（2022·江苏高考3题）如图所示，两根固定的通电长直导线a、b相互垂直，a平行于纸面，电流方向向右，b垂直于纸面，电流方向向里，则导线a所受安培力方向（）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听课记录【例4】如图所示，两个完全相同、互相垂直的导体圆环Q、P（Q平行于纸面，P垂直于纸面）中间用绝缘细线连接，通过另一绝缘细线悬挂在天花板下，当Q有垂直纸面往里看逆时针方向的电流、同时P有从右往左看逆时针方向的电流时，关于两圆环的转动（从上向下看）以及细线中拉力的变化，下列说法中正确的是（）A.Q逆时针转动，P顺时针转动，Q、P间细线拉力变小B.Q逆时针转动，P顺时针转动，Q、P间细线拉力变大C.Q顺时针转动，P逆时针转动，Q、P间细线拉力变小D.Q顺时针转动，P逆时针转动，Q、P间细线拉力变大听课记录判断导体运动情况的五种方法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（1）环形电流⇌小磁针（2）条形磁体⇌通电螺线管⇌多个环形电流根据同极相斥、异极相吸判断作用力的方向进而判断运动方向结论法两平行直线电流在相互作用中，无转动趋势，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

考点三安培力作用下的平衡和加速问题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，如图所示。（3）列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解。安培力作用下的平衡问题【例5】（2022·湖南高考3题）如图甲，直导线MN被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴OO'上，其所在区域存在方向垂直指向OO'的磁场，与OO'距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化，其截面图如图乙所示。导线通以电流I，静止后，悬线偏离竖直方向的夹角为θ。下列说法正确的是（）A.当导线静止在图甲右侧位置时，导线中电流方向由N指向MB.电流I增大，静止后，导线对悬线的拉力不变C.tanθ与电流I成正比D.sinθ与电流I成正比

安培力作用下的加速问题【例6】（多选）如图所示，两长度均为L的通电长直导线P、Q锁定在倾角为θ的光滑绝缘斜面上，质量分别为m、2m，两导线中通入的电流大小相等，均为I，重力加速度大小为g，现在导线Q的中点施加一沿斜面向上的拉力F与此同时对两导线解除锁定，两导线间距离不变并沿斜面向上做匀加速直线运动。下列说法正确的是（）A.两导线中电流的方向可能相反B.