第一讲 磁场的描述 磁场对电流的作用力
磁场的描述磁场对电流的作用课件
04
磁场与现代科技
磁记录技术
01
02
03
磁记录技术
利用磁场对电流的作用， 将信息记录在磁性材料上 ，如硬盘、磁带等。
磁记录原理
当电流通过导线时，会产 生磁场，这个磁场可以改 变磁性材料的磁化方向， 从而记录二进制信息。
磁记录应用
磁记录技术广泛应用于计 算机、音频和视频领域， 用于数据存储和信息传输 。
04
电机的工作原理涉及到 磁场、电流、机械能、 电能之间的相互作用和 转换。
电磁铁的应用
01
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04
电磁铁是一种利用电流产生磁 场的装置，广泛应用于电力、
交通、通讯等领域。
在电力领域，电磁铁用于制造 发电机和电动机的核心部件，
如转子、定子等。
在交通领域，电磁铁用于制造 地铁、高铁的牵引电机和刹车
磁悬浮列车
磁悬浮列车
利用磁场对电流的作用，使列车 悬浮在轨道上行驶，实现无接触
运输。
磁悬浮原理
通过强大的电磁场产生吸引力或排 挤力，使列车与轨道之间产生一定 距离，从而实现列车悬浮和导向。
磁悬浮列车优点
速度快、无摩擦、低噪音、低维护 成本等。
核磁共振成像技术
核磁共振成像技术
核磁共振成像应用
利用磁场对带电粒子的作用，测量生 物组织中的氢原子核的共振信号，生 成图像。
磁场的描述磁场对电流的作 用课件
目录
• 磁场的基本概念 • 磁场对电流的作用 • 磁场与电流的相互作用实例 • 磁场与现代科技 • 磁场安全与防护
01
磁场的基本概念
磁场定义
磁场是磁力作用的场，存在于磁体、 电流和变化的电场周围。
磁场的描述、磁场对电流的作用课件
图24-8
[答案] C
[解析] 由题意可知,开始时线圈所受安培力的方向向上,磁场的方向垂直纸面向
里,电流反向后,安培力方向也反向,变为竖直向下,则有 mg=2NBIl,所以
B=
2
=
0.004 32×10
2×9×0.10×0.10
T=0.24 T,C 正确.
考点互动探究
变式题1 如图24-9所示,平行金属导轨与水平面成37°角,上端接有电源和滑动变阻
A.a
B.b
C.c
D.d
图24-2
)
[答案] C
[解析] 根据安培定则可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可知 C 正确.
考向四
磁场的叠加
磁感应强度为矢量,合成与分解遵循平行四边形定则.
例 4 (多选)[2018·
全国卷Ⅱ] 如图 24-3 所示,纸面内有两条互相垂直的长直绝
E=
F
q
电场线切线方向,正电
荷受力方向
磁感应强度B
大小决
定因素
场的
叠加
电场强度E
由磁场决定,与电流元无关
由电场决定,与试探电荷无关
合磁感应强度等于各磁场
合电场强度等于各电场的电场强
的磁感应强度的矢量和
度的矢量和
例2 (多选)下列说法中正确的是 (
)
A.电荷在某处不受电场力的作用,则该处电场强度为零
不变)时,左边再加上质量为m=4.32 g的砝码后,天平重新平衡.
重力加速度g取10 m/s2,由此可知 (
)
A.磁感应强度的方向垂直于纸面向外,大小为0.24 T
B.磁感应强度的方向垂直于纸面向外,大小为0.12 T
磁场的描述磁场对电流的作用资料课件
电磁感应现象是法拉第在19世纪初发现的，它揭示了磁场与电流之间的相互作用。当导体在磁场中做切割磁感线 运动时，导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用，产生定向移动，形成感应电动势。如果导体闭合，就会产生感 应电流。这一现象在发电机、变压器等电气设备中得到了广泛应用。
变压器的工作原理
总结词
变压器是利用电磁感应原理实现电压变换的 电气设备。它由一个或多个线圈和一个铁芯 组成，通过改变线圈中的电流，实现电压的 升高或降低。
03
安培力在电机、变压器等电气设 备中起到关键作用，是实现电能
与磁场能相互转换的基础。
04
洛伦Байду номын сангаас力
01
洛伦兹力是指带电粒子在磁场中 所受到的力。
03
洛伦兹力的大小与带电粒子的电 量、速度和磁场强度成正比。
02
洛伦兹力的方向与带电粒子的运 动方向和磁场所构成的平面垂直
，并遵循右手定则。
201 4
04
磁场的性质
磁场的性质主要表现为对磁体的吸引和排挤，以及使电流在磁场中受到洛伦兹力 。
磁场对放入其中的磁体产生吸引或排挤的作用，这是磁场的基本性质之一。此外 ，当电流在磁场中流动时，电流会受到洛伦兹力的作用，该力垂直于电流和磁力 线方向。
磁场的方向
磁场的方向是指磁力线的指向，即小磁针静止时北极所指的 方向。
磁场方向与电流方向平行时，电子在垂直于磁场方向上做 匀速圆周运动；磁场方向与电流方向垂直时，电子在垂直 于磁场方向上做螺旋线运动。
电子在磁场中的能量变化
电子在磁场中回旋运动时，会不断改 变运动方向，产生电磁辐射，释放能 量。
电子在磁场中的能量变化与磁场强度 、电子质量、回旋半径等有关，可以 通过洛伦兹力公式和能量守恒定律进 行计算。
磁场的描述磁场对电流的作用 课件
1．方法概述 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，再弄清导体中电流 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势．
2．常用方法 分割为电流元―左―手―定―则→安培力方向―→整段
电流元法 导体所受合力方向―→运动方向
(3)视图转换：对于安培力作用下的力学问题，导体棒的受力往 往分布在三维空间的不同方向上，这时应利用俯视图、剖面图 或侧视图等，变立体图为二维平面图．(如图所示)
[典例 2] 如图，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．
且距导线越远处
点
磁场越弱
磁场且磁场最强， 且离圆环中心越 管外为非匀强磁场 远，磁场越弱
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 (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，并且都与 手掌在同一个平面内． (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．
磁场
因果 原因(电流方向) 结果(磁场方向)
第1节磁场的描述磁场对电流的作用课件
(2)安培力做功的实质：起传递能量的作 用，将电源的能量传递给通电直导线， 而磁场本身并不能提供能量，安培力这 种传递能量的特点，与静摩擦力做功相 似.
2、安培力方向的判断：
磁场方向总是与F 的方向垂直，由左手定则进行
判断。
磁通量：穿过某一面积磁感线的条数(用Φ表示) 大小：Φ=BS (S为垂直于磁场的面积)
标量：没有方向，它只是条数，但有正负
单位：韦伯(Wb)
磁通密度：
B=Φ/S
--------磁感应强度又叫磁通密度
--------垂直穿过1m2面积的磁感线条数． 1T=1Wb/m2。
【解题回顾】要明确在该题中最后结果并 不是很重要，相比而言，此题中的处理问题 的方法却是重点，即要先以侧视的方式画出 受力图，切记.
例6：如图所示，有一金属棒ab，质量为m = 5g， 电阻R = 1Ω，可以无摩擦地在两条平行导轨上滑 行。导轨间距离为d = 10cm，电阻不计。导轨平
面与水平面的夹角θ=30°，整个装置放在磁感应
4、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．
【例与练】有一小段通电导线，长为1 cm，电流强
度5 A，把它置于磁场中，受C到的磁场力为0.1 N，则
该处的磁感应强度B一定是(
)
A.B=2T C.B≥2T
B.B≤2 T D.以上情况均可能
圈A截．面C2上B张Ir 力大B小．为0：.5BIr
（）
C．BIr D．不能求解
3.安培力作用下物体的平衡问题
第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用
磁场第1讲磁场的描述磁场对电流的作用一、磁场的描述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①磁场力的作用。
(2)方向:小磁针的②N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③强弱和④方向。
(通电直导线垂直于磁场放置)。
(2)大小:B=FIL(3)方向:小磁针静止时⑤N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⑥处处相等、方向⑦处处相同的磁场称为匀强磁场。
(2)特点:匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线。
4.磁感线(1)磁感线:在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上各点的⑧切线方向都跟这点的磁感应强度方向一致,这样的曲线叫磁感线。
(2)条形磁铁、蹄形磁铁和地磁场周围的磁感线分布如图所示(3)电流周围磁感线分布通电直导线通电螺线管环形电流安培定则立体图截面图二、安培力1.定义:磁场对电流的①作用力叫安培力。
2.安培力的大小计算(1)当B、I垂直时F=②BIL 。
若B与I(L)夹角为θ,则F=③BIL sin θ。
(2)公式的适用条件:一般只适用于匀强磁场。
3.安培力的方向(1)判定:左手定则。
(2)安培力的方向特点,F⊥B,F⊥I,即F垂直于B和I决定的平面。
练习1.下列关于磁场的说法,正确的是( )A.只有磁铁周围才存在磁场B.磁场是假想的,不是客观存在的C.磁场是在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生的D.磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用的2.(多选)两根通电的长直导线平行放置,电流分别为I1和I2,电流的方向如图所示,在与导线垂直的平面上有a、b、c、d四点,其中a、b在导线横截面连线的延长线上,c、d在导线横截面连线的垂直平分线上。
则导线中的电流在这四点产生的磁场的磁感应强度可能为零的是( )A.a点B.b点C.c点D.d点3.一根容易形变的弹性导线,两端固定。
导线中通有电流,方向如图中箭头所示。
高考物理一轮复习 第8章第1讲 磁场的描述及磁场对电流的作用
第1讲磁场的描述及磁场对电流的作用磁场、磁感应强度(考纲要求Ⅰ) 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＝FIL(通电导线垂直于磁场)．(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)特点匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．(1)通电导线在某处所受安培力为零时，此处的磁感应强度一定为零．( )(2)小磁针在磁场中N极的受力方向为该处磁场的方向．( )(3)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有关．( )(4)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．( ) 答案(1)×(2)√(3)×(4)×磁感线通电直导线和通电线圈周围1．磁感线在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的切线方向跟这点的磁感应强度方向一致．2．几种常见的磁场(1)常见磁体的磁场(2)电流的磁场通电直导线通电螺线管环形电流安培定则立体图横截面图纵截面图安培力、安培力的方向(考纲要求Ⅰ)匀强磁场中的安培力(考纲要求Ⅱ)1．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＝BIL sin_θ.这是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况：(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(1)用左手定则判定：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)安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I决定的平面．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．(1)磁感线是为了形象地描述磁场而人为引入的曲线，并不是客观存在着的线．( )(2)磁感线越密，磁场越强．( )(3)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．( )(4)安培力一定不做功．( )答案(1)√(2)√(3)×(4)×基础自测1．(单选)关于磁感应强度B，下列说法中正确的是( )．A．根据磁感应强度定义B＝FIL，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与I成反比B．磁感应强度B是标量，没有方向C．磁感应强度B是矢量，方向与F的方向相反D．在确定的磁场中，同一点的磁感应强度B是确定的，不同点的磁感应强度B可能不同，磁感线密集的地方磁感应强度B大些，磁感线稀疏的地方磁感应强度B小些解析磁感应强度是磁场本身的性质，与放入磁场中的导体的电流或受力大小F无关，A错误；磁感应强度B是矢量，其方向与F总是垂直的，电流方向与F也总是垂直的，B、C错误；在确定的磁场中，同一点的磁感应强度B是确定的，由磁场本身决定，与其他外来的一切因素无关，用磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，D正确．答案 D2．(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；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是( )．解析通电导线在磁场中受安培力时，可用左手定则判断安培力的方向．答案 D3．(单选)在赤道上，地磁场可以看作是沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场，磁感应强度是5×10－5 T．如果赤道上有一条沿东西方向的直导线，长40 m，载有20 A的电流，地磁场对这根导线的作用力大小是( )．A．4×10－8 N B．2.5×10－5 NC．9×10－4 N D．4×10－2 N解析磁场方向是南北方向，电流方向是东西方向，它们相互垂直，可以利用公式F＝BIL来计算此安培力的大小． 答案 D图8－1－14．(单选)两根长直导线a 、b 平行放置，如图8－1－1所示为垂直于导线的截面图，图中O 点为两根导线连线ab 的中点，M 、N 为ab 的中垂线上的两点且与a 、b 等距，两导线中通有等大、同向的恒定电流，已知直线电流在某点产生的磁场的磁感应强度B 的大小跟该点到通电导线的距离r 成反比，则下列说法中正确的是( )． A ．M 点和N 点的磁感应强度大小相等，方向相同 B ．M 点和N 点的磁感应强度大小相等，方向相反 C ．在线段MN 上各点的磁感应强度都不可能为零D ．若在N 点放一小磁针，静止时其北极沿NO 由N 点指向O 点解析 由安培定则、通电直导线周围磁场特点及矢量的合成知B M 垂直MN 向下，B N 垂直MN 向上，且B M ＝B N ；而O 点的磁感应强度B O ＝0，B 对，A 、C 错；若在N 点放一小磁针，静止时其北极垂直MN 向上． 答案 B图8－1－25．(单选)如图8－1－2所示，AC 是一个用长为L 的导线弯成的、以O 为圆心的四分之一圆弧，将其放置在与平面AOC 垂直的磁感应强度为B 的匀强磁场中．当在该导线中通以由C 到A ，大小为I 的恒定电流时，该导线受到的安培力的大小和方向是( )．A ．BIL ，平行于OC 向左 B.22BILπ，平行于OC 向右 C.22BILπ，垂直AC 的连线指向左下方 D ．22BIL ，垂直AC 的连线指向左下方解析 由L 为14圆弧，所以2πR 4＝L ，即R ＝2L π，AC 的有效长度为l ＝2R ＝22Lπ，安培力为F A＝BIl＝22BILπ，方向由左手定则判断，垂直AC的连线指向左下方，因此选项C正确．答案 C热点一磁场的叠加和安培定则的应用1．磁场的叠加：磁感应强度为矢量，合成与分解遵循平行四边形定则．2．不同情况下安培定则的应用安培定则(右手螺旋定则)作用判断电流的磁场方向内容具体情况直线电流环形电流或通电螺线管条件(电流方向)大拇指指向电流的方向四根手指弯曲方向指向电流的环绕方向结果(磁场方向)四根手指弯曲方向表示磁感线的方向大拇指指向表示轴线上的磁感线方向图8－1－3【典例1】(2013·海南卷，9)三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I，方向如图8－1－3所示．a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等．将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3，下列说法正确的是( )．A．B1＝B2<B3B．B1＝B2＝B3C．a和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里D．a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里解析本题考查磁场的叠加，由于通过三条导线的电流大小相等，结合右手定则可判断出三条导线在a、b处产生的合磁感应强度垂直纸面向外，在c处垂直纸面向里，且B1＝B2<B3，故选项A、C正确．答案AC反思总结求解有关磁感应强度问题的关键(1)磁感应强度―→由磁场本身决定．(2)合磁感应强度―→等于各磁场的磁感应强度的矢量和(满足平行四边形定则)(3)牢记判断电流的磁场的方法―→安培定则，并能熟练应用，建立磁场的立体分布模型(记住5种常见磁场的立体分布图)．【跟踪短训】图8－1－41．(2013·上海卷，13)如图8－1－4所示，足够长的直线ab靠近通电螺线管，与螺线管平行．用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图象是( )．解析通电螺线管外部中间处的磁感应强度最小，所以用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图象是C.答案 C图8－1－52．如图8－1－5所示，一根通电直导线放在磁感应强度B＝1 T的匀强磁场中，在以导线为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，若a点的实际磁感应强度为0，则下列说法中正确的是( )．A．直导线中电流方向垂直纸面向里B．c点的实际磁感应强度也为0C．d点实际磁感应强度为 2 T，方向斜向右下方，与B的夹角为45°D．以上均不正确解析题中的磁场是由直导线电流的磁场和匀强磁场共同形成的，磁场中任一点的磁感应强度应为两磁场分别产生的磁感应强度的矢量和．a处磁感应强度为0，说明直导线电流在该处产生的磁感应强度大小与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，可得直导线中电流方向应是垂直纸面向里．在圆周上任一点，由直导线电流产生的磁场的磁感应强度大小均为B ＝1 T，方向沿圆周切线方向，可知c点的磁感应强度大小为2 T，方向向右，d点的磁感应强度大小为 2 T，方向与B成45°角斜向右下方．答案AC热点二安培力作用下导体的平衡问题通电导体在磁场中受到的安培力(1)方向：根据左手定则判断F、B、I三者间方向关系：已知B、I的方向(B、I不平行时)，可用左手定则确定F的唯一方向．F⊥B，F⊥I，则F垂直于B和I所构成的平面，但已知F和B的方向，不能唯一确定I 的方向．(2)大小：由公式F＝BIL计算，且其中的L为导线在磁场中的有效长度．如弯曲通电导线的有效长度L等于连接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8－1－6所示．图8－1－6图8－1－7【典例2】(2012·天津卷，2)如图8－1－7所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是( )．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角变小审题指导(1)金属棒MN处于________状态．(2)沿MN方向看，画出MN的受力图________．(3)利用平衡条件列出平衡方程．________________________________________________________________________.提示 (1)平衡 (2) (3)BIl ＝mg tan θ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得tanθ＝BIlmg，所以当棒中的电流I 、磁感应强度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． 答案 A 反思总结1．求解安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路2．求解关键 (1)电磁问题力学化． (2)立体图形平面化． 【跟踪短训】图8－1－83．如图8－1－8所示，质量为m 、长为L 的导体棒电阻为R ，初始时静止于光滑的水平轨道上，电源电动势为E ，内阻不计．匀强磁场的磁感应强度为B ，其方向与轨道平面成θ角斜向上方，开关闭合后导体棒开始运动，则( )． A ．导体棒向左运动B ．开关闭合瞬间导体棒MN 所受安培力为BELRC ．开关闭合瞬间导体棒MN 所受安培力为BEL sin θRD ．开关闭合瞬间导体棒MN 的加速度为BEL sin θmR解析 磁场方向与导体棒垂直，导体棒所受安培力F ＝BIL ＝BELR，方向为垂直于磁场方向与电流方向所确定的平面斜向下，其有水平向右的分量，将向右运动，故A 、C 错误，B 正确．导体棒的合力F 合＝F cos(90°－θ)＝F sin θ，由a ＝F 合m 得a ＝BEL sin θmR，D 正确． 答案 BD图8－1－94．如图8－1－9所示，有两根长为L 、质量为m 的细导体棒a 、b ，a 被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上，b 被水平固定在与a 在同一水平面的另一位置，且a 、b 平行，它们之间的距离为x .当两细棒中均通以电流强度为I 的同向电流时，a 恰能在斜面上保持静止，则下列关于b 的电流在a 处产生的磁场的磁感应强度的说法正确的是( )． A ．方向向上 B ．大小为2mg2LIC ．要使a 仍能保持静止，而减小b 在a 处的磁感应强度，可使b 上移D ．若使b 下移，a 仍将保持静止解析 要使a 恰能在斜面上保持静止，由安培定则可知b 的电流在a 处产生的磁场的磁感应强度方向应向上，A 正确．a 的受力如图甲所示．tan 45°＝F 安mg ＝BIL mg ，所以B ＝mgIL，B 错误．b 无论上移还是下移，b 在a 处的磁感应强度均减小．若上移，a 的受力如图乙所示．上移过程中F N 逐渐减小，F 安先减小后增大，两个力的合力等于mg ，此时a 仍能保持静止，故C 正确．若使b 下移，同理可分析a 将不能保持静止，D 错误． 答案 AC思想方法13.判断通电导体(或磁铁)在安培力作用下运动的常用方法方法阐述及实例分析具体方法实例分析电流元法把整段电流等效分成很多电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定运动方向，注意一般取对称的电流元分析判断能自由移动的导线运动情况把直线电流等效为AO、BO两段电流元，蹄形磁铁磁感线分布以及两段电流元受安培力方向如图所示．可见，导线将沿俯视逆时针方向转动特殊位置法根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置用导线转过90°的特殊位置(如图所示的虚线位置)来分析，判得安培力方向向下，故导线在逆时针转动的同时向下运动等效分析法环形电流可以等效为小磁针(或条形磁铁)，条形磁铁也可等效成环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁判断环形电流受到的安培力方向把环形电流等效成如图所示右边的条形磁铁，可见两条形磁铁相互吸引，不会有转动．电流受到的安培力方向向左结论法(1)两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥(2)两电流不平行时，有转动到相互平行且方向相同的趋势判断光滑杆上的同向电流的运动方向同向电流直接相吸，两个环形电流会相互靠拢转换研究对象法定性分析磁体在电流产生的磁场中受力方向时，可先判断电流在磁体磁场中的受力方向，然后再根据牛顿第三定律判断磁体受力方向判断图中所示磁铁受到的地面摩擦力方向电流受到的磁铁的作用力方向如图所示，所以反过来电流对磁铁的作用力方向斜向右下．可知地面对磁铁的作用力方向向左图8－1－10【典例】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8－1－10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．在纸面内平动解析方法一(电流元分析法) 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L1将顺时针转动．方法二(等效分析法) 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(利用结论法) 环形电流I1、I2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L1将顺时针转动．答案 B反思总结判断通电导体在安培力作用下的运动问题时应注意以下两点：(1)同一问题可以用多种判断方法分析，可以根据不同的题目选择恰当的判断方法．(2)同一导体在安培力作用下，运动形式可能会发生变化，要根据受力情况进行判断．图8－1－11即学即练如图8－1－11所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为F N1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为F N2，则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是( )．A．F N1<F N2，弹簧的伸长量减小B．F N1＝F N2，弹簧的伸长量减小C．F N1>F N2，弹簧的伸长量增大D．F N1>F N2，弹簧的伸长量减小解析采用“转换研究对象法”：由于条形磁铁的磁感线是从N极出发到S极，所以可画出磁铁在导线A处的一条磁感线，此处磁感应强度方向斜向左下方，如图，导线A中的电流垂直纸面向外，由左手定则可判断导线A必受斜向右下方的安培力，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力的方向是斜向左上方，所以磁铁对斜面的压力减小，F N1>F N2.同时，由于导线A比较靠近N极，安培力的方向与斜面的夹角小于90°，所以电流对磁铁的作用力有沿斜面向下的分力，使得弹簧弹力增大，可知弹簧的伸长量增大，所以正确选项为C.答案 C附：对应高考题组PPT课件文本，见教师用书1．(2012·大纲全国卷，18)如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流．a、O、b在M、N的连线上，O为MN 的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等．关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是( )．A．O点处的磁感应强度为零B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同D．a、c两点处磁感应强度的方向不同解析根据安培定则判断磁场方向，再结合矢量的合成知识求解．根据安培定则判断：两直线电流在O点产生的磁场方向均垂直于MN向下，O点的磁感应强度不为零，故A选项错误；a、b两点的磁感应强度大小相等，方向相同，故B选项错误；根据对称性，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故C选项正确；a、c两点的磁感应强度方向相同，故D选项错误．答案 C2．(2012·海南单，10)如图中所示装置可演示磁场对通电导线的作用．电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆．当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动．下列说法正确的是( )．A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动解析若a接正极，b接负极，电磁铁磁极间磁场方向向上，e接正极，f接负极，由左手定则判定金属杆受安培力向左，则L向左滑动，A项错误，同理判定B、D选项正确，C项错误．答案BD3．(2011·课标全国理综，14)为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的．在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是( )．解析地磁场的N极在地球南极附近，地磁场的S极在地球北极附近，根据安培定则，可判定电流方向为顺时针方向(站在地球的北极向下看)，选项B正确，选项A、C、D错误．答案 B4．(2011·大纲全国，15)如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1>I2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直，磁感应强度可能为零的点是( )．A．a点B．b点C．c点D．d点解析由于I1>I2，且离导线越远产生的磁场越弱，在a点I1产生的磁场比I2产生的磁场要强，A错，同理，C对．I1与I2在b点产生的磁场方向相同，合成后不可能为零，B错．d点两电流产生的磁场B1、B2不共线，合磁场不可能为0，D错．答案 CA 对点训练——练熟基础知识题组一磁感应强度及磁场的叠加1．(多选)物理学中，通过引入检验电流来了解磁场力的特性，对检验电流的要求是( )．A．将检验电流放入磁场，测量其所受的磁场力F，导线长度L，通电电流I，应用公式B＝FIL，即可测得磁感应强度BB．检验电流不宜太大C．利用检验电流和运用公式B＝FIL只能应用于匀强磁场D．只要满足长度L很短，电流很小，将其垂直放入磁场的条件，公式B＝FIL对任何磁场都适用解析用检验电流来了解磁场，要求检验电流对原来磁场的影响很小，可以忽略，所以导体长度L应很短，电流应很小，当垂直放置时，定义式B＝FIL适用于所有磁场，选项B、D正确．答案BD图8－1－122．(单选)如图8－1－12所示，电流从A点分两路通过对称的环形分路汇合于B点，在环形分路的中心O处的磁感应强度为( )．A．垂直环形分路所在平面，且指向“纸内”B．垂直环形分路所在平面，且指向“纸外”C．在环形分路所在平面内指向BD．零解析利用“微元法”把圆周上的电流看成是无数段直导线电流的集合如图，由安培定则可知在一条直径上的两个微元所产生的磁感应强度等大反向，由矢量叠加原理可知中心O处的磁感应强度为零．答案 D图8－1－133．(单选)如图8－1－13所示，平行长直导线1、2通过相反方向的电流，电流大小相等．a、b两点关于导线1对称，b、c两点关于导线2对称，且ab＝bc，则关于a、b、c三点的磁感应强度B的说法中正确的是( )．A．三点的磁感应强度相同B．b点的磁感应强度最大C．a、c两点的磁感应强度大小相同，方向相反D．a点的磁感应强度最大解析直接画出导线1、2在a、b、c三点所产生的磁场方向，同向相加，反向相减，易知B 正确．a、c两点的磁感应强度B的大小和方向均相同，但要小于b点，故A、C、D均错．答案 B题组二安培力的大小及方向判断4．(单选)如图8－1－14所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．ab、bc和cd段的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．判断导线abcd所受到的磁场的作用力的合力，下列说法正确的是( )．图8－1－14A．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILBB．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB解析将导线分为三段直导线，根据左手定则分别判断出安培力的方向，根据F＝BIL计算出安培力的大小，再求合力．导线所受合力F＝BIL＋2BIL sin 45°＝(2＋1)ILB.答案 A5．(单选)一段长0.2 m、通有2.5 A电流的直导线，在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况，正确的是( )．A．如果B＝2 T，F一定是1 NB．如果F＝0，B也一定为零C．如果B＝4 T，F有可能是1 ND．如果F有最大值，通电导线一定与B平行解析如果B＝2 T，当导线与磁场方向垂直放置时，安培力最大，大小为F＝BIL＝2×2.5×0.2 N＝1 N；当导线与磁场方向平行放置时，安培力F＝0；当导线与磁场方向成任意夹角放置时，0<F<1 N，故选项A、B和D均错误；将L＝0.2 m、I＝2.5 A、B＝4 T、F＝1 N代入F＝BIL sin θ，解得θ＝30°，故选项C正确．答案 C图8－1－156．(单选)如图8－1－15所示，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与磁场垂直，现给导线中通以垂直于纸面向外的电流，则下列说法正确的是( )．A．磁铁对桌面的压力减小B．磁铁对桌面的压力增大C．磁铁对桌面的压力不变D．以上说法都不对解析本题直接判断通电导线对磁铁的作用力不是很方便，可以先判断磁铁对通电导线的作用力的方向．由左手定则可判断出通电导线受到磁铁竖直向下的安培力作用，由牛顿第三定律可知，通电导线对磁铁有竖直向上的反作用力．对磁铁受力分析，易知磁铁对桌面的压力减小．答案 A图8－1－167．(单选)如图8－1－16所示，在等边三角形的三个顶点a、b、c处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中均通有大小相等的恒定电流，方向垂直纸面向里．过c点的导线所受安培力的方向是( )．A．与ab边平行，竖直向上B．与ab边平行，竖直向下C．与ab边垂直，指向左边D．与ab边垂直，指向右边解析先利用安培定则把导线a、b在c处所产生的磁场方向标出来，再合成，可知c处的磁场方向竖直向下，再利用左手定则可知c处导线所受安培力方向水平向左，C正确．答案 C题组三安培力作用下的平衡。
第1讲,磁场的描述磁场对电流的作用
3．安培力做功的特点和实质
(1)安培力做功与路径有关，不像重力、电场力做功
与路径无关。
(2)安培力做功的实质：起能量转化的作用。
①安培力做正功：是将电源的能量传递给通电导线
后转化为导线的动能或转化为其他形式的能。
②安培力做负功：是将其他形式的能转化为电能后
储存起来或转化为其他形式的能。
[例1]
(2012· 全国高考)如图8－1－6
知识点一：磁场、磁感应强度和磁通量
[记一记] 1．磁场
磁体与磁体之间，磁体与 通电导体
之间，以及
通电导体与通电导体之间的相互作用是通过 磁场 发生 的。 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。
2．磁感应强度
(1)物理意义：描述磁场的 强弱 和 方向 。 F (2)定义式：B＝ IL (通电导体垂直于磁场)。 (3)方向：小磁针 静止 时N极的指向。 3．磁通量
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
[试一试] 2.磁场中某区域的磁感线如图8－1－4所示， 则 ( ) A．a、b两处的磁感应强度的大小不等， Ba＞Bb B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＜Bb 图 8－ 1－ 4 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：在磁场中，磁感线疏密表示磁场的强弱，故Ba＜ Bb，选项B正确，A错误；同一通电导线如果都垂直放 入磁场中，则在a处受力一定比b处受力小，但如果导线 与磁场平行放置，受力均为0，故C、D均错误。 答案：B
知识点三：磁场对电流的作用——安培力
新高考物理 磁场9-1 磁场的描述 磁场对电流的作用
立体 图
三、安培力 1．安培力的大小 (1)磁场方向和电流方向垂直时：F＝_B__I_L_。 (2)磁场方向和电流方向平行时：F＝0。 2．安培力的方向 —— 左手定则判断 (1)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。 (2)让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向_电__流___的方向。 (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。
3．[安培力的叠加问题]
(2019·全国卷Ⅰ) 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
答案：B
[要点自悟明] 1．磁场的基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁力的作用。 2．磁感应强度的理解 (1)描述磁场的强弱和方向。 (2)B＝IFL成立的条件为：通电导线垂直于磁场。 (3)磁场方向：小磁针 N 极受力的方向。
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。 4．磁通量 (1)大小：当S⊥B时，Φ＝BS，标量。 (2)理解为穿过线圈平面的磁感线条数。
B．与运动电荷所受磁场力的方向一致
C．与小磁针N极所受磁场力的方向一致
D．与小磁针S极所受磁场力的方向一致
解析：磁场中某一点磁感应强度的方向，与小磁针N极受力方向一致，C正确，
A、B、D错误。
答案：C
2．[磁感应强度的大小] (多选)一小段长为 L 的通电直导线放在磁感应强度为 B 的磁场中，当通过它的 电流为 I 时，所受安培力为 F。以下关于磁感应强度 B 的说法正确的是 ( ) A．磁感应强度 B 一定等于IFL B．磁感应强度 B 可能大于或等于IFL C．磁场中通电直导线受力大的地方，磁感应强度一定大 D．在磁场中通电直导线也可以不受安培力
第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用-2025版物理大一轮复习
磁场的描述磁场对电流的作用目标要求 1.了解磁场，掌握磁感应强度的概念，会用磁感线描述磁场。
2.会用安培定则判断电流的磁场，会利用矢量合成的方法计算磁感应强度的叠加。
3.会判断安培力的方向，会计算安培力的大小，了解安培力在生产、生活中的应用。
考点一对磁场的理解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□1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：描述磁场强弱和方向。
(通电导线垂直于磁场)。
(2)定义式：B＝FIl(3)方向：可自由转动的小磁针静止时□2N极的指向。
(4)单位：□3特斯拉，符号T。
3.磁感线(1)定义：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上每一点的□4切线方向都跟这点的磁场方向一致。
(2)磁感线的特点①磁感线上某点的□5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□6强弱。
③磁感线是□7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□8相交、不□9中断、不相切。
【判断正误】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。
(×)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。
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。
(2)地磁场B的水平分量(B x)总是从地理南极指向北极，而竖直分量(B y)，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。
【对点训练】1.(磁感线的特点)如图所示，实线表示某磁场中的磁感线，M、N为磁场中两点，两点的磁感应强度分别为B M和B N，同一通电导线放在M处和N处所受磁场力大小分别为F M和F N，则()A.B M>B N，F M一定大于F NB.B M>B N，F M一定小于F NC.B M<B N，F M一定小于F ND.B M<B N，F M可能等于F N解析：D磁感线的疏密程度表示磁场的磁感应强度的大小，N处密集，则B M<B N，安培力为F＝BIL，其中L为导线与磁场垂直的有效长度，同一通电导线，放置方式不同，有效长度不同，若在M点导线与磁场垂直，N点导线与磁场平行，则F M>F N，改变放置位置，使L ML N＝B NB M，可使F M＝F N，故选D。
10磁场第一讲解析
固定
固定
如图7所示, 通电细 杆ab质量为m,置于倾角为θ的导 轨上,导轨和杆间不光滑.通有电 流时,杆静止在导轨上.下图是四 个侧视图,标出了四种匀强磁场的 方向,其中摩擦力可能为零的是（ ）
图7
题型二：安培力作用下物体的运动(定量) 例:如图所示，光滑导轨与水平面成角，导轨宽L。匀强磁场磁感应强度为B,方向与轨道平面垂直。金属杆 长也为L ，质量为m，水平放在导轨上。当回路总电流为I1时，金属杆正好能静止。求：⑴F安至少多大?B至 少多大？这时B的方向如何？ ⑵若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上，应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止？
（B）第0.8 s （D）第
1 s
3
B/T
1.0 0.8
0.6
2
0.4
s
3
0.2
0
1 2 3 4 t/s
谢谢大家！
8、磁通量
1)、磁通量的定义：设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，磁场的磁感应强度为B，平面的面积为 S,我们定义磁感应强度B与面积S的乘积，叫作穿过这个面的磁通量，简称磁通．
如果用Ф表示磁通量，则有Ф=BS．
如果平面跟磁场方向夹角为θ，我们可以作出它在垂直于磁场方向上的投影平面． Ф=BS sinθ θ为平面跟磁场方向夹角
A.0
B.0.5B C.B
D.2B
A
磁场叠加
C
4．欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻关系时因无电源和电流表，他利用金属在冷水和热水中产生电动势 代替电源，用小磁针的偏转检测电流，具体做法是：在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针 水平放置一直导线，当该导线中通有电流时，小磁针会发生偏转；当通过该导线电流为I 时,小磁针偏转了30°, 问 当他发现小磁针偏转了60°, 通过该直导线的电流为（已知直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比）
高考物理课程复习：磁场的描述 磁场对电流的作用
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于磁场放入,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,也是小
磁针静止时N极的指向。
【典例突破】
典例1.(多选)(2021山东烟台高三月考)如图所示,E、F、G、M、N是在纸面内圆
)
3
A.导线 L1 上的电流在 M 点处产生的磁感应强度大小为5B0
B.导线 L2 上的电流在 N 点处产生的磁感应强度大小为 B0
5
C.N 点处的合磁感应强度大小为 B0
3
14
D.M 点处的合磁感应强度大小为15B0
粒子所受洛伦兹力方向沿O到a方向,故A正确。
2.如图所示,坐标系Oxyz处于匀强磁场中,有一条长0.6 m的直导线沿Ox方
向通有大小为9 A的电流,受到的安培力沿Oz方向,大小为2.7 N。则该匀强
磁场可能的方向和磁感应强度的最小值B为(
A.平行于xOy平面,B=0.5 T
B.平行于xOz平面,B=1.0 T
处导线中电流产生的磁感应强度的方向为bd,大小为B;c处导线中电流产生
的磁感应强度的方向为bd,大小为B;b处导线中电流产生的磁感应强度的
方向为ca,大小为B;d处导线中电流产生的磁感应强度的方向为ca,大小为B。
根据平行四边形定则进行合成可知,四根通电导线同时存在时的磁感应强
度大小为2
B,方向水平向左,故A正确。
9
16
B.a、b 处的电流反向,n=
9
C.a、b处的电流同向,n=1
D.a、b处的电流反向,n=1
)
答案 C
第八章第1讲磁场的描述 磁场对电流的作用
自 主 落 实 · 固 基 础
随 堂 检 测 · 紧 练 兵
考 点 突 破 · 提 知 能
课 时 知 能 训 练
菜
单
一轮复习 · 新课标 · 物理 （山东专用）
最新考纲
自 主 落 实 · 固 基 础
要求
Ⅰ Ⅰ
随 堂 检 测 · 紧 练 兵
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
考 点 突 破 · 提 知 能
【思路点拨】 解答本题时应注意以下两点：
(1)导线所受安培力的大小与导线的放置方向有关． (2)只有导线与磁场垂直时，公式F＝BIL才成立．
课 时 知 能 训 练
菜
单
一轮复习 · 新课标 · 物理 （山东专用）
【解析】
自 主 落 实 · 固 基 础
根据磁感应强度的定义，A选项对．B选项通电导
自 主 落 实 · 固 基 础 随 堂 检 测 · 紧 练 兵
考 点 突 破 · 提 知 能
一、磁场、磁感应强度、磁感线 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 强弱和方向． (1)物理意义：描述磁场__________________ F (2)大小：B＝__________ (通电导线垂直于磁场)． IL
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考 点 突 破 · 提 知 能
课 时 知 能 训 练
菜
单
一轮复习 · 新课标 · 物理 （山东专用）
自 主 落 实 · 固 基 础
(1)F与B、I均垂直，但B与I不一定垂直． (2)当B与I垂直时，导线所受安培力最大．
课件2：8.1 磁场的描述 磁场对电流的作用
(2)导体棒受到的安培力大小；
(3)导体棒受到的摩擦力．
B＝L1
G2－vG1R.
答案 (1)安培力方向竖直向上 G2>G1
(2)G2－G1
1 L
G2－G1R v
[变式2]如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂， 处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两 悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相 应变化情况是( )
解析 螺线管的两极附近，磁场最强，两极的外侧及螺线管 中间区域磁场较弱，C项正确．
答案 C
热点二 安培力的计算 1.安培力公式F＝BIL的适用条件 (1)B与L垂直． (2)匀强磁场或通电导线所在区域的磁感应强度的大小和方向 相同． (3)若载流导体是弯曲导线，且与磁感应强度方向垂直，则表 达式F＝BIL中，L是指导线由始端指向末端的直线长度．
(2)安培定则也叫右手螺旋定则．环形电流可视为单匝螺 线管．通电螺线管内部的磁场是匀强磁场，磁感线由 S 极指 向 N 极．
3．磁感应强度 B 与电场强度 E 的区别和联系
例 1.关于磁感线强度，下列说法中正确的是( ) A．若长为 L、通有电流为 I 的导体在某处受到的磁场力 为 F，则该处的磁感应强度必为IFL B．由 B＝IFL知，B 与 F 成正比，与 IL 成反比 C．由 B＝IFL知，若一小段通电导体在某处不受磁场力， 则说明该处一定无磁场 D．磁感应强度的方向就是小磁针北极所受磁场力的方向
例4.如图所示，两平行金属导轨间的距离l＝0.40 m，金属导 轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着 磁感应强度B＝0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金 属导轨的一端接有电动势E＝4.5 V、内阻r＝0.50 Ω的直流电源． 现把一个质量m＝0.040 kg的导体棒MN放在金属导轨上，导体棒 恰好静止．导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属 导轨接触的两点间的电阻R0＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2.已知sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，求：
第九章 第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用.pptx
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【例 1】 (多选)(2018·全国卷Ⅱ，20)如图 2，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线 L1、L2，
L1 中的电流方向向左，L2 中的电流方向向上；L1 的正上方有 a、b 两点，它们相对于 L2
对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为 B0，方向垂直于纸面向
答案 AC
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1.如图3所示，把一根通电的硬直导线ab，用轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导线中 的电流方向由a向b。闭合开关S瞬间，导线a端所受安培力的方向是( )
A.向上 C.垂直纸面向外
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图3 B.向下
D.垂直纸面向里
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(5)洛伦兹力在现代科
应强度垂直的情形；(2)洛伦兹力的计算只
安培定则
动
技中的应用
限于速度与磁场方向垂直的情形。
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第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用
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知识排查 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。
D.流经 L2 的电流在 a 点产生的磁感应强度大小为172B0
解析 设 L1 在 a、b 两点产生的磁感应强度大小为 B1，设 L2 在 a、b 两点产生的磁感应 强度大小为 B2，根据安培定则，结合题意 B0－(B1＋B2)＝13B0，B0＋B2－B1＝12B0, 联立 可得 B1＝172B0，B2＝112B0，选项 A、C 正确。
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第一讲磁场的描述磁场对电流的作用力基础巩固1.(2009·潍坊)一束电子流沿水平面自西向东运动,P点位于电子流的正上方,由于电子运动在P点产生的磁场方向为( )A.水平向南B.水平向北C.竖直向上D.竖直向下答案:B2.磁场中某区域的磁感线,如图所示,则( )A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,B a>B bB.a、b两处的磁感应强度的大小不等,B a<B bC.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:在磁场中,磁感线疏密表示磁场的强弱,故B a<B b,选项B正确,A错误;同一通电导线如果都垂直放入磁场中,则在a处受力一定比b处受力小,但如果导线与磁场平行放置,受力均为0,故C､D均错误.答案:B3.(2010·辽宁锦州期末)如图所示,一根质量为m的金属棒AC用软线悬挂在磁感应强度为B的匀强磁场中,通入A→C方向的电流时,悬线张力不为零,欲使悬线张力为零,可以采用的办法是( )A.不改变电流和磁场方向,适当增大电流B.只改变电流方向,并适当减小电流C.不改变磁场和电流方向,适当减小磁感应强度D.只改变磁场方向,并适当减小磁感应强度解析:通入A→C方向的电流时,由左手定则可知,安培力方向垂直金属棒向上,2T+F安=mg,F安=BIL;欲使悬线张力为零,需增大安培力,但不能改变安培力的方向,只有选项A符合要求.答案:A4.如图所示为一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图,其工作原理类似打点计时器.当电流从电磁铁a端流入,吸引小磁铁向下运动时,以下选项中正确的是( )A.电磁铁的上端为N极,小磁铁的下端为N极B.电磁铁的上端为S极,小磁铁的下端为S极C.电磁铁的上端为N极,小磁铁的下端为S极D.电磁铁的上端为S极,小磁铁的下端为N极解析:当电流从电磁铁a端流入时,由安培定则可知电磁铁上端为S极,由于电磁铁吸引小磁铁向下运动,故小磁铁下端应为N极.选项D正确.答案:D5.如图所示,台秤上放一光滑平板,其左边固定一挡板,一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时台秤读数为T1,现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒,当导体棒中通以方向如图所示的电流后,台秤读数为T2,则以下说法正确的是( )A.弹簧长度将变长B.弹簧长度将变短C.T1>T2D.T1<T2解析:导体棒受到的安培力方向斜向右下方,由牛顿第三定律可知磁铁受到的磁场力斜向左上方,电流对磁铁的磁场力的竖直分量使条形磁铁对台秤压力减小,故知:T1>T2,电流对磁铁的磁场力的水平分量使磁铁左移,故弹簧长度将变短,B、C正确.答案:BC6.两条直导线互相垂直,如图所示,但相隔一小段距离,其中一条AB是固定的,另一条CD 能自由转动,当直流电流按图所示方向通入两条导线时,CD导线将( )A.不动B.顺时针方向转动,同时靠近导线ABC.顺时针方向转动,同时离开导线ABD.逆时针方向转动,同时靠近导线AB解析:CD通电导线受AB中电流产生的磁场的安培力而开始运动,如图所示.从上往下看,CD导线左部分电流受安培力的方向是垂直向里,右部分电流受安培力方向是垂直纸面向外,因此CD导线将逆时针转动.CD导线逆时针转动后,其电流方向要与AB导线中电流方向相同,CD导线受安培力方向要指向AB,所以D正确.答案:D7.如图所示,框架面积为S,框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直,则穿过平面的磁通量为__________.若使框架绕OO′转过60°,则穿过线框平面的磁通量为__________;若从初始位置转过90°,则穿过线框平面的磁通量为__________;若从初始位置转过180°,则穿过线框平面的磁通量变化为__________.解析:在图示位置时,磁感线与线框平面垂直,Φ=BS.当框架绕OO′轴转过60°时可以将原图改画成侧视图,如图所示,Φ=BS⊥=BScos60°=12 BS.答案:BS 12BS 0 -2BS8.如图所示导线框中电流为I,导线框垂直于磁场放置,磁场磁感应强度为B,AB与CD相距为d,则在图甲､乙两种情况下,导体棒MN和MON受到的安培力为多少?(图乙中MN连线垂直于框架AB､CD).解析:在图甲中由于棒MN垂直于磁场,故所受安培力为:F1=BId/sinθ在图乙中MON的等效长度为MN连线,由题意可知等效长度为d. 故所受安培力为:F2=BId.答案:BIdsinBId能力提升9.(2010·上海高考)如图,长为2l的直导线折成边长相等,夹角为60°的V形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B.当在该导线中通以电流强度为I的电流时,该V形通电导线受到的安培力大小为( )A.0B.0.5 BIlC.BIlD.2BIl解析:V形导线通入电流I时每条边受到安培力大小均为BIl,方向分别垂直于导线斜向上,再由平行四边形定则可得其合力F=BIl.答案:C10.如图所示,两根相同的长直导线M和N,垂直纸面平行固定放置,通有反向等值的电流,沿纸面与直导线M、N等距放置另一根可自由移动的细长通电导线ab,则通电导线ab在安培力作用下运动的情况是(忽略其他作用)( )A.在纸面内平动B.在纸面内转动C.在垂直纸面的平面内转动D.不受安培力的作用解析:导线所在处的磁感应强度的方向和电流平行,通电导线不受安培力作用.答案:D11.如图所示,平行于纸面水平向右的匀强磁场,磁感应强度B 1=1 T,位于纸面内的细直导线,长L=1 m,通过I=1 A 的恒定电流.当导线与B 1成60°夹角时,发现其受到的安培力为零,则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B 2的可能值为( )A.12 T解析:由左手定则判断知磁场B1对电流的作用力方向垂直于纸面向内,大小为F1则另一磁场B2对电流的作用力大小F2与F1等值反向,当磁场B2与电流垂直时,磁感应强度B2取得最小值,T.答案:BCD12.(2009·重庆高考)在如图所示的电路中,电池均相同,当开关S分别置于a、b两处时,导线MM′与NN′之间的安培力的大小为F a、F b,则这两段导线( )A.相互吸引,F a>F bB.相互排斥,F a>F bC.相互吸引,F a<F bD.相互排斥,F a<F b解析:S分别置于a、b两处时,电流方向均是从M′→M→N→N′.由安培定则和左手定则知两导线相互排斥.因F=BIL,I b>I a,故F b>F a.答案:D13.如图所示,在磁感应强度B=1.0 T,方向竖直向下的匀强磁场中,有一个与水平面成θ=37°角的导电滑轨,滑轨上放置一个可自由移动的金属杆ab.已知接在滑轨中的电源电动势E=12 V,内阻不计.ab杆长L=0.5 m,质量m=0.2 kg,杆与滑轨间的动摩擦因数μ=0.1,滑轨与ab杆的电阻忽略不计.求:要使ab杆在滑轨上保持静止,滑动变阻器R的阻值在什么范围内变化?(g取10 m/s2,sin37°=0.6)解析:分别画出ab 杆在恰好不下滑和恰好不上滑这两种情况下的受力分析图,如图所示.当ab 杆恰好不下滑时,如图甲所示.由平衡条件得沿斜面方向:mgsin θ=μF N1+F 安1cos θ,①垂直斜面方向:F N1=mgcos θ+F 安1sin θ,②而F 安1=B 1E R L,③ 由①②③式,得R 1=5 Ω.当ab 杆恰好不上滑时,如图乙所示.由平衡条件得沿斜面方向:mgsin θ+μF N2=F 安2cos θ,④垂直斜面方向:F N2=mgcos θ+F 安2sin θ,⑤而F 安2=B 2E R L,⑥由④⑤⑥三式,得R 2=3 Ω.所以,要使ab 杆保持静止,R 的取值范围是3 Ω≤R≤5 Ω.答案:3 Ω≤R≤5 Ω14.(2010·泉州模拟)如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40 m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50 T ､方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V ､内阻r=0.50 Ω的直流电源.现把一个质量m=0.040 kg 的导体棒ab 放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R 0=2.5 Ω,金属导轨电阻不计,g 取10 m/s 2,已知sin37°=0.60,cos37°=0.80,求:(1)通过导体棒的电流;(2)导体棒受到的安培力的大小;(3)导体棒受到的摩擦力.解析:(1)根据闭合电路欧姆定律 I=0E R r=1.5 A. (2)导体棒受到的安培力F 安=BIL=0.30 N.(3)导体棒受力如图,将重力正交分解F1=mgsin37°=0.24 NF1<F安,根据平衡条件mgsin37°+F f=F安解得F f=0.06 N.答案:(1)1.5 A (2)0.30 N (3)0.06 N15.水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ,它们之间的宽度为L,M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻).现垂直于导轨放一根质量为m,电阻为R的金属棒ab,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向与水平面夹角为θ且指向右斜上方,如图所示,问:(1)当ab棒静止时,受到的支持力和摩擦力各为多少?(2)若B的大小和方向均能改变,则要使ab棒所受支持力为零,B的大小至少为多少?此时B的方向如何?解析:从b向a看侧视图,如图所示.(1)水平方向:f=F安sinθ①竖直方向:N+F安cosθ=mg②又F安=BIL=B ERL③联立①②③得:N=mg-BLEcosRθ,f=BLEsinRθ.(2)使ab棒受支持力为零,且让磁场最小,则受安培力竖直向上,则有F安=mgB min=mgREL,根据左手定则判定磁场方向水平向右.答案:(1)mg-BELcosRθBLEsinRθ(2)mgREL,方向水平向右。