磁场及其描述磁场对电流的作用

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(统考版)2023版高考物理一轮复习第九章磁场第1讲磁场及其对电流的作用学生用书

第1讲磁场及其对电流的作用一、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________的作用．(2)方向：小磁针的________所受磁场力的方向．2．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的________和________．(2)大小：B＝________(通电导线垂直于磁场放置)．(3)方向：小磁针静止时________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________、方向________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____________的方向一致．(2)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________定性地表示磁场的强弱．③磁感线是________曲线，没有起点和终点．④磁感线是假想的曲线，客观上________．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＝________．(2)磁场和电流平行时：F＝________．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________，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________方向．(3)________所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．,教材拓展1.[人教版选修3－1P94T1改编]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( )2．[人教版选修3－1P90T1改编]把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用．关于安培力的方向，下列说法中正确的是( )A．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直C．安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直D．安培力的方向一定跟电流方向垂直，也一定跟磁感应强度方向垂直3．[人教版选修3－1P90T3改编](多选)通电螺线管如图所示．A为螺线管外一点，B、C 两点在螺线管的垂直平分线上，则下列说法正确的是( )A．磁感线最密处为A处，最疏处为B处B．磁感线最密处为B处，最疏处为C处C．小磁针在B处和A处N极都指向左方D．小磁针在B处和C处N极都指向右方考点一安培定则的应用和磁场的叠加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”．2.磁场的叠加：(1)磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，遵守平行四边形定则，可以用正交分解法进行合成与分解．(2)两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的．3．磁场叠加问题的一般解题思路：(1)确定磁场场源，如通电导线．(2)定位空间中需求解磁场的磁感应强度的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的磁感应强度．如图所示为M、N在c点产生的磁场的磁感应强度．(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁感应强度．例1. [2021·全国甲卷，16]两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与O′Q在一条直线上，PO′与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，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，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为( )A．B、0 B．0、2BC．2B、2B D．B、B跟进训练1.[2021·浙江1月，8]如图所示是通有恒定电流的环形线圈和螺线管的磁感线分布图．若通电螺线管是密绕的，下列说法正确的是( )A．电流越大，内部的磁场越接近匀强磁场B．螺线管越长，内部的磁场越接近匀强磁场C．螺线管直径越大，内部的磁场越接近匀强磁场D．磁感线画得越密，内部的磁场越接近匀强磁场2．[2022·山东泰安统考]已知通电的长直导线在周围空间某位置产生的磁感应强度大小与电流大小成正比，与该位置到长直导线的距离成反比．如图所示，现有通有电流大小相同的两根长直导线分别固定在正方体的两条棱dh和hg上，彼此绝缘，电流方向分别由d 流向h、由h流向g，则顶点e和a两处的磁感应强度大小之比为( )A.2∶√3 B．1∶√3C．2∶√2 D．1∶1考点二安培力及安培力作用下导体的平衡问题角度1安培力的分析与计算1.用公式F＝BIL计算安培力大小时应注意(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，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(如图所示)，相应的电流方向沿L由始端流向末端．③闭合线圈通电后，在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零．2．安培力方向的判断(1)判断方法：左手定则．(2)方向特点：F既垂直于B，也垂直于I，所以安培力方向一定垂直于B与I决定的平面．例2. [2021·浙江6月，15] (多选)如图所示，有两根用超导材料制成的长直平行细导线a、b，分别通以80 A和100 A流向相同的电流，两导线构成的平面内有一点p，到两导线的距离相等．下列说法正确的是( )A．两导线受到的安培力F b＝1.25F aB．导线所受的安培力可以用F＝ILB计算C．移走导线b前后，p点的磁感应强度方向改变角度2安培力作用下导体的平衡问题例3. 某兴趣小组制作了一个可以测量电流的仪器，其主要原理如图所示．有一金属棒PQ放在两金属导轨上，导轨间距L＝0.5 m，处在同一水平面上，轨道置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B＝2 T．棒中点两侧分别固定有劲度系数k＝100 N/m的相同弹簧．闭合开关S前，两弹簧为原长，P端的指针对准刻度尺的“0”处；闭合开关S后，金属棒PQ 向右移动，静止时指针对准刻度尺1.5 cm处．下列判断正确的是( )A ．电源N 端为正极B ．闭合开关S 后，电路中电流为1.5 AC ．闭合开关S 后，电路中电流为3 AD ．闭合开关S 后，将滑动变阻器的滑片向右移动，金属棒PQ 将继续向右移动[思维方法]解决安培力作用下平衡问题的两条主线(1)遵循平衡条件基本解题思路如下：(2)遵循电磁学规律，受力分析时，要注意准确判断安培力的方向．跟进训练3．一个各边电阻相同、边长均为L 的正六边形金属框abcdef 放置在磁感应强度大小为B 、方向垂直金属框所在平面向外的匀强磁场中．若从a 、b 两端点通以如图所示方向的电流，电流大小为I ，则关于金属框abcdef 受到的安培力的判断正确的是( )A ．大小为BIL ，方向垂直ab 边向左B ．大小为BIL ，方向垂直ab 边向右C ．大小为2BIL ，方向垂直ab 边向左D ．大小为2BIL ，方向垂直ab 边向右4．[2022·河北保定调研]如图所示，空间有与竖直平面夹角为θ的匀强磁场，在磁场中用两根等长轻细金属丝将质量为m 的金属棒ab 悬挂在天花板的C 、D 两处，通电后导体棒静止时金属丝与磁场方向平行．已知磁场的磁感应强度大小为B ，接入电路的金属棒长度为l ，重力加速度为g ，以下关于导体棒中电流的方向和大小正确的是( )A ．由b 到a ，mg tan θBlB ．由a 到b ，mgBlC ．由a 到b ，mg sin θBlD ．由b 到a ，mg sin θBl考点三安培力作用下导体运动趋势及运动情况的判断例 4. [2021·广东卷，5]截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线．若中心直导线通入电流I1，四根平行直导线均通入电流I 2，I 1≫I 2，电流方向如图所示．下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是( )命题分析跟进训练5．一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6．[2022·贵阳中学月考]如图所示，一平行于光滑斜面的轻弹簧一端固定于斜面上，一端拉住条形磁铁，条形磁铁处于静止状态，磁铁中垂面上放置一通电导线，导线中电流方向垂直纸面向里且缓慢增大，下列说法正确的是( )A．弹簧弹力逐渐变小B．弹簧弹力先减小后增大C．磁铁对斜面的压力逐渐变小D．磁铁对斜面的压力逐渐变大考点四与安培力相关的STSE问题素养提升情境1 磁式电流表(多选)实验室经常使用的电流表是磁电式电流表，这种电流表的构造如图甲所示，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的．若线圈中通以如图乙所示的电流，则下列说法中正确的是( )A．在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行B．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动C．当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上D．当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动情境2 电子天平(多选)某电子天平原理如图甲所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，两极间的磁感应强度大小均为B，磁极宽度均为L，忽略边缘效应，一总电阻为R的均匀导线绕成的正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触)，随后线圈两端C、D与外电路接通对线圈供电，使秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流可确定重物的质量．为了确定该天平的性能，某同学把该天平与电压可调的直流电源(如图乙)相接，经测量发现，当质量为M的重物放在秤盘上时，直流电源输出电压为U即可使秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，重力加速度为g.则下列说法正确的是( )A．当线圈两端C、D与外电路接通对线圈供电时，线圈的C端应与外电路中的H端相接，D端应与G端相接B．线圈的匝数为MgR2BLUC．当质量为2M的重物放在秤盘上时，直流电源输出电压为2UD．若增加线圈的匝数，则能增大电子天平能称量的最大质量情境3 “电磁炮”“电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器，具有速度快、效率高等优点．如图是“电磁炮”的原理结构示意图．光滑水平加速导轨电阻不计，轨道宽为L＝0.2 m；在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B＝1×102 T；“电磁炮”弹体总质量m＝0.2 kg，其中弹体在轨道间的电阻R＝0.4 Ω；可控电源的内阻r＝0.6 Ω，电源的电压能自行调节，以保证“电磁炮”匀加速发射；在某次试验发射时，电源为加速弹体提供的电流是I＝4×103 A，不计空气阻力．求：(1)弹体所受安培力大小；(2)弹体从静止加速到4 km/s，轨道至少要多长？(3)弹体从静止加速到4 km/s过程中，该系统消耗的总能量．第九章磁场第1讲磁场及其对电流的作用必备知识·自主排查一、1．(1)磁场力(2)N极(3)N极2．(1)强弱方向(2)FIL3．(1)处处相等处处相同二、1．(1)磁感应强度(2)切线疏密闭合不存在三、1．(1)BIL(2)02．(1)垂直(2)电流(3)拇指教材拓展1．答案：C2．答案：D3．答案：BC关键能力·分层突破例1 解析：两直角导线可以等效为如图所示的两直导线，由安培定则可知，两直导线分别在M处的磁感应强度方向为垂直纸面向里、垂直纸面向外，故M处的磁感应强度为零；两直导线在N处的磁感应强度方向均垂直纸面向里，故N处的磁感应强度为2B，B正确．答案：B1．解析：根据螺线管内部的磁感线分布可知，在螺线管的内部，越接近中心位置，磁感线分布越均匀，越接近两端，磁感线越不均匀，可知螺线管越长，内部的磁场越接近匀强磁场．故B正确，A、C、D错误．答案：B2．解析：设正方体棱长为L ，其中一根长直导线的电流在e 点产生的磁感应强度为B 0，则e 点的磁感应强度大小为B e ＝√B 02+B 02＝√2B0处于ℎg 边的长直导线到a 点的距离为√2L ，在a 点产生的磁感应强度大小为√2 2B 0；处于dh 边的长直导线到a 点的距离为L ，在a点产生的磁感应强度大小为B 0，所以a 点的磁感应强度大小为B a ＝√(√22B 0)2+B 02＝√6 2B 0，B e ∶B a ＝2∶√3，A 项正确．答案：A例2 解析：两导线受到的安培力是相互作用力，大小相等，A 错误；导线所受的安培力可以用F ＝ILB 计算，因为磁场与导线垂直，B 正确；移走导线b 前，b 的电流较大，则p 点磁场方向与b 产生磁场方向同向，向里，移走b 后，p 点磁场方向与a 产生磁场方向相同，向外，C 正确；在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，两导线在任意点产生的磁场均不在同一条直线上，故不存在磁感应强度为零的位置，D 正确．答案：BCD例3 解析：闭合开关S 后，金属棒PQ 向右移动，根据左手定则可知，电流方向为从P 到Q ，电源的M 端为正极，选项A 错误；静止时，则2k ·Δx ＝BIL ，解得I ＝2k Δx BL ＝3 A ，选项B 错误，C 正确；闭合开关S 后，将滑动变阻器的滑片向右移动，则电路中电阻增大，电流减小，金属棒PQ 所受安培力减小，将向左移动，故选项D 错误．答案：C3．解析：电流从a 点流入金属框后，可认为金属框的ab 与afedcb 部分并联，设ab 边的电阻为R ，则afedcb 部分的电阻为5R ，则通过ab 边的电流为5I 6，通过afedcb 部分的电流为I 6，可将afedcb 部分等效为长度为L 、方向与ab 相同的导线，根据左手定则可知，两部分所受安培力大小分别为5BIL 6、BIL 6，方向均垂直ab 边向左，故金属框受到的安培力为BIL ，方向垂直ab 边向左，选项A 正确，B 、C 、D 错误．答案：A4．解析：对导体棒进行受力分析，导体棒静止，则其受力如图所示．根据左手定则可知，导体棒中的电流方向为由a 到b ，根据平衡条件可知安培力的大小为：F ＝BIl ＝mg sin θ，所以感应电流的大小为：I ＝mg sin θBl ，故A 、B 、D 错误，C 正确．答案：C例4 解析：根据“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”的作用规律可知，左、右两导线与长管中心的长直导线相互吸引，上、下两导线与长管中心的长直导线相互排斥，C 正确．答案：C5．解析：方法一(电流元法) 把线圈L 1沿水平转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成由无数段直线电流元组成，电流元处在I 2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，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L 1将顺时针转动．方法二(等效法) 把线圈L 1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I 2的中心，小磁针的N 极应指向该点环形电流I 2的磁场方向，由安培定则知I 2产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而L 1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L 1将顺时针转动．方法三(结论法) 环形电流I 1、I 2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L 1将顺时针转动．答案：B6.解析：本题考查安培力作用下的动态平衡问题．磁铁外部的磁感线从N 极出发回到S 极，则此时在导线处磁感线平行于斜面向下，如图所示，根据左手定则可以判断导线受到的安培力方向垂直斜面向上，因电流增大，所以安培力增大，安培力与斜面垂直，根据牛顿第三定律与受力平衡可知磁铁对斜面的压力逐渐变大，弹簧弹力不变，选项A 、B 、C 错误，D 正确．答案：D情境1 解析：指针在量程内线圈一定处于磁场之中，由于线圈与铁芯共轴，线圈平面总是与磁感线平行，故A 正确．电表的调零使得当指针处于“0”刻线时，螺旋弹簧处于自然状态，所以无论线圈向哪一方向转动都会使螺旋弹簧产生阻碍线圈转动的力，故B 正确．由左手定则知，b 端受到的安培力方向向下，a 端受到的安培力方向向上，安培力将使线圈沿顺时针方向转动，故C 错误，D 正确．答案：ABD情境2 解析：线圈两端C 、D 与外电路接通对线圈供电，使秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，说明线圈受到的安培力向上，根据左手定则可知，电流应该从D 端流入线圈，故线圈的D 端应与外电路电源的正极(H 端)相接，C 端应与外电路中的G 端(负极)相接，故选项A 错误；设线圈的匝数为n ，外电路接通使秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止时根据平衡条件得：Mg ＝2nBIL ，其中I ＝U R ，联立上述两式得Mg ＝2nB U RL ，解得n ＝MgR 2BLU ，故选项B 正确；根据Mg ＝2nB U R L 知，当质量为2M 的重物放在秤盘上时，直流电源输出电压为2U ，选项C 正确；设线圈电阻的电阻率为ρ，导线的横截面积为S ，则R ＝ρ4nL S ，可得M＝BUS 2ρg ，可见增加线圈的匝数，无法增大电子天平能称量的最大质量，故选项D 错误．答案：BC情境3 解析：(1)由安培力公式F ＝IBL ＝8×104 Nmv2(2)方法一由动能定理Fx＝12弹体从静止加速到4 km/s，代入数值得x＝20 m 方法二由牛顿第二定律F＝ma得加速度a＝4×105 m/s2由v2−v02＝2asv＝4 km/s代入数值得x＝20 m(3)根据F＝ma，v＝at知发射弹体用时t＝mv＝1×10－2 sF发射弹体过程产生的焦耳热Q＝I2(R＋r)t＝1.6×105 J弹体的动能mv2＝1.6×106 JE k＝12系统消耗的总能量E＝E k＋Q＝1.76×106 J答案：(1)8×104 N (2)20 m (3)1.76×106 J。

高中物理【磁场】专题分类典型题(带解析)

高中物理磁场专题分类题型一、【磁场的描述磁场对电流的作用】典型题1．如图所示，带负电的金属环绕轴OO ′以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡时的位置是( )A ．N 极竖直向上B ．N 极竖直向下C ．N 极沿轴线向左D ．N 极沿轴线向右解析：选C ．负电荷匀速转动，会产生与旋转方向反向的环形电流，由安培定则知，在磁针处磁场的方向沿轴OO ′向左．由于磁针N 极指向为磁场方向，可知选项C 正确．2．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：选A ．磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，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；安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小B 、电流大小I 、导线长度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．3.将长为L 的导线弯成六分之一圆弧，固定于垂直纸面向外、大小为B 的匀强磁场中，两端点A 、C 连线竖直，如图所示．若给导线通以由A 到C 、大小为I 的恒定电流，则导线所受安培力的大小和方向是( )A ．ILB ，水平向左B ．ILB ，水平向右C ．3ILB π，水平向右D ．3ILB π，水平向左解析：选D ．弧长为L ，圆心角为60°，则弦长AC ＝3L π，导线受到的安培力F ＝BIl ＝3ILB π，由左手定则可知，导线受到的安培力方向水平向左．4．如图所示，M 、N 和P 是以MN 为直径的半圆弧上的三点，O 为半圆弧的圆心，∠MOP ＝60°，在M 、N 处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O 点的磁感应强度大小为B 1.若将M 处长直导线移至P 处，则O 点的磁感应强度大小为B 2，那么B 2与B 1之比为( )A ．3∶1B ．3∶2C ．1∶1D ．1∶2解析：选B ．如图所示，当通有电流的长直导线在M 、N 两处时，根据安培定则可知：二者在圆心O 处产生的磁感应强度大小都为B 12；当将M 处长直导线移到P 处时，两直导线在圆心O 处产生的磁感应强度大小也为B 12，做平行四边形，由图中的几何关系，可得B 2B 1＝B 22B 12＝cos 30°＝32，故选项B 正确．5.阿明有一个磁浮玩具，其原理是利用电磁铁产生磁性，让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来，其构造如图所示．若图中电源的电压固定，可变电阻为一可以随意改变电阻大小的装置，则下列叙述正确的是( )A ．电路中的电源必须是交流电源B ．电路中的a 端点须连接直流电源的负极C ．若增加环绕软铁的线圈匝数，可增加玩偶飘浮的最大高度D ．若将可变电阻的电阻值调大，可增加玩偶飘浮的最大高度解析：选C ．电磁铁产生磁性，使玩偶稳定地飘浮起来，电路中的电源必须是直流电源，电路中的a 端点须连接直流电源的正极，选项A 、B 错误；若增加环绕软铁的线圈匝数，电磁铁产生的磁性更强，电磁铁对玩偶的磁力增强，可增加玩偶飘浮的最大高度，选项C 正确；若将可变电阻的电阻值调大，电磁铁中电流减小，产生的磁性变弱，则降低玩偶飘浮的最大高度，选项D 错误．6.一通电直导线与x 轴平行放置，匀强磁场的方向与xOy 坐标平面平行，导线受到的安培力为F .若将该导线做成34圆环，放置在xOy 坐标平面内，如图所示，并保持通电的电流不变，两端点ab 连线也与x 轴平行，则圆环受到的安培力大小为( )A ．FB ．23πFC ．223πFD ．32π3F 解析：选C ．根据安培力公式，安培力F 与导线长度L 成正比；若将该导线做成34圆环，由L ＝34×2πR ，解得圆环的半径R ＝2L 3π，34圆环ab 两点之间的距离L ′＝2R ＝22L 3π.由F L ＝F ′L ′解得：F ′＝223πF ，选项C 正确． 7.在绝缘圆柱体上a 、b 两个位置固定有两个金属圆环，当两环通有如图所示电流时，b 处金属圆环受到的安培力为F 1；若将b 处金属圆环移动到位置c ，则通有电流为I 2的金属圆环受到的安培力为F 2.今保持b 处金属圆环原来位置不变，在位置c 再放置一个同样的金属圆环，并通有与a 处金属圆环同向、大小为I 2的电流，则在a 位置的金属圆环受到的安培力( )A ．大小为|F 1－F 2|，方向向左B ．大小为|F 1－F 2|，方向向右C ．大小为|F 1＋F 2|，方向向左D ．大小为|F 1＋F 2|，方向向右解析：选A ．c 金属圆环对a 金属圆环的作用力大小为F 2，根据同方向的电流相互吸引，可知方向向右，b金属圆环对a金属圆环的作用力大小为F1，根据反方向的电流相互排斥，可知方向向左，所以a金属圆环所受的安培力大小|F1－F2|，由于a、b间的距离小于a、c 间距离，所以两合力的方向向左．8．如图，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：选C．由安培定则可知，两导线中的电流在O点产生的磁场均竖直向下，合磁感应强度一定不为零，选项A错；由安培定则知，两导线中的电流在a、b两点处产生的磁场的方向均竖直向下，由于对称性，M中电流在a处产生的磁场的磁感应强度等于N中电流在b处产生的磁场的磁感应强度，同时M中电流在b处产生的磁场的磁感应强度等于N 中电流在a处产生的磁场的磁感应强度，所以a、b两点处磁感应强度大小相等，方向相同，选项B错；根据安培定则，两导线中的电流在c、d两点处产生的磁场垂直c、d两点与导线的连线方向向下，且产生的磁场的磁感应强度大小相等，由平行四边形定则可知，c、d 两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，选项C正确；a、c两点处磁感应强度的方向均竖直向下，选项D错．9. (多选)如图所示，金属细棒质量为m，用两根相同轻弹簧吊放在水平方向的匀强磁场中，弹簧的劲度系数为k，棒ab中通有恒定电流，棒处于平衡状态，并且弹簧的弹力恰好为零．若电流大小不变而方向反向，则()A ．每根弹簧弹力的大小为mgB ．每根弹簧弹力的大小为2mgC ．弹簧形变量为mg kD ．弹簧形变量为2mg k解析：选AC ．电流方向改变前，对棒受力分析，根据平衡条件可知，棒受到的安培力竖直向上，大小等于mg ；电流方向改变后，棒受到的安培力竖直向下，大小等于mg ，对棒受力分析，根据平衡条件可知，每根弹簧弹力的大小为mg ，弹簧形变量为mg k，选项A 、C 正确．10.如图所示，两平行光滑金属导轨CD 、EF 间距为L ，与电动势为E 0的电源相连，质量为m 、电阻为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成θ角，回路其余电阻不计．为使ab 棒静止，需在空间施加的匀强磁场磁感应强度的最小值及其方向分别为( )A ．mgR E 0L，水平向右 B ．mgR cos θE 0L，垂直于回路平面向上 C ．mgR tan θE 0L，竖直向下 D ．mgR sin θE 0L，垂直于回路平面向下解析：选D ．对金属棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如图所示；从图可以看出，当安培力沿斜面向上时，安培力最小，故安培力的最小值为：F A ＝mg sin θ，故磁感应强度的最小值为B ＝F A IL ＝mg sin θIL ，根据欧姆定律，有E 0＝IR ，故B ＝mgR sin θE 0L，故D 正确．11.已知直线电流在其空间某点产生的磁场，其磁感应强度B 的大小与电流强度成正比，与点到通电导线的距离成反比．现有平行放置的三根长直通电导线，分别通过一个直角三角形△ABC的三个顶点且与三角形所在平面垂直，如图所示，∠ACB＝60°，O为斜边的中点．已知I1＝2I2＝2I3，I2在O点产生的磁场磁感应强度大小为B，则关于O点的磁感应强度，下列说法正确的是()A．大小为2B，方向垂直AB向左B．大小为23B，方向垂直AB向左C．大小为2B，方向垂直AB向右D．大小为23B，方向垂直AB向右解析：选B．导线周围的磁场的磁感线，是围绕导线形成的同心圆，空间某点的磁场沿该点的切线方向，即与该点和导线的连线垂直，根据右手螺旋定则，可知三根导线在O点的磁感应强度的方向如图所示．已知直线电流在其空间某点产生的磁场，其磁感应强度B 的大小与电流强度成正比，与点到通电导线的距离成反比，已知I1＝2I2＝2I3，I2在O点产生的磁场磁感应强度大小为B，O点到三根导线的距离相等，可知B3＝B2＝B，B1＝2B，由几何关系可知三根导线在平行于AB方向的合磁场为零，垂直于AB方向的合磁场为23B.综上可得，O点的磁感应强度大小为23B，方向垂直于AB向左．故B正确，A、C、D 错误．12．(多选)光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，右端与半径为L＝20 cm的两段光滑圆弧导轨相接，一根质量m＝60 g、电阻R＝1 Ω、长为L的导体棒ab，用长也为L的绝缘细线悬挂，如图所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5 T，当闭合开关S后，导体棒沿圆弧摆动，摆到最大高度时，细线与竖直方向成θ＝53°角，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态，导轨电阻不计，sin 53°＝0.8，g＝10 m/s2，则()A．磁场方向一定竖直向下B．电源电动势E＝3.0 VC．导体棒在摆动过程中所受安培力F＝3 ND．导体棒在摆动过程中电源提供的电能为0.048 J解析：选AB．导体棒向右沿圆弧摆动，说明受到向右的安培力，由左手定则知该磁场方向一定竖直向下，A项正确；导体棒摆动过程中只有安培力和重力做功，由动能定理知BIL·L sin θ－mgL(1－cos θ)＝0，代入数值得导体棒中的电流为I＝3 A，由E＝IR得电源电动势E＝3.0 V，B项正确；由F＝BIL得导体棒在摆动过程中所受安培力F＝0.3 N，C项错误；由能量守恒定律知电源提供的电能W等于电路中产生的焦耳热Q和导体棒重力势能的增加量ΔE的和，即W＝Q＋ΔE，而ΔE＝mgL(1－cos θ)＝0.048 J，D项错误．13．(多选)某同学自制的简易电动机示意图如图所示．矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴．将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方．为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将()A．左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉B．左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉C．左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉D．左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉解析：选AD．若将左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉，这样当线圈在图示位置时，线圈的上下边受到水平方向的安培力而转动，转过一周后再次受到同样的安培力而使其连续转动，选项A正确；若将左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，则当线圈在图示位置时，线圈的上下边受到安培力而转动，转过半周后再次受到相反方向的安培力而使其停止转动，选项B 错误；左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，电路不能接通，故不能转起来，选项C 错误；若将左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，这样当线圈在图示位置时，线圈的上下边受到安培力而转动，转过半周后电路不导通，转过一周后再次受到同样的安培力而使其连续转动，选项D 正确．14．光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O 点为圆弧的圆心．两金属轨道之间的宽度为0.5 m ，匀强磁场方向如图所示，大小为0.5 T ．质量为0.05 kg 、长为0.5 m 的金属细杆置于金属水平轨道上的M 点．当在金属细杆内通以电流强度为2 A 的恒定电流时，金属细杆可以沿轨道由静止开始向右运动．已知MN ＝OP ＝1 m ，则下列说法中正确的是( )A ．金属细杆开始运动时的加速度大小为5 m/s 2B ．金属细杆运动到P 点时的速度大小为5 m/sC ．金属细杆运动到P 点时的向心加速度大小为10 m/s 2D ．金属细杆运动到P 点时对每一条轨道的作用力大小为0.75 N解析：选D ．金属细杆在水平方向受到安培力作用，安培力大小F 安＝BIL ＝0.5×2×0.5 N ＝0.5 N ，金属细杆开始运动时的加速度大小为a ＝F 安m＝10 m/s 2，选项A 错误；对金属细杆从M 点到P 点的运动过程，安培力做功W 安＝F 安·(MN ＋OP )＝1 J ，重力做功W G ＝－mg ·ON ＝－0.5 J ，由动能定理得W 安＋W G ＝12m v 2，解得金属细杆运动到P 点时的速度大小为v ＝20 m/s ，选项B 错误；金属细杆运动到P 点时的向心加速度大小为a ′＝v 2r＝20 m/s 2，选项C 错误；在P 点金属细杆受到轨道水平向左的作用力F 和水平向右的安培力F 安，由牛顿第二定律得F －F 安＝m v 2r，解得F ＝1.5 N ，每一条轨道对金属细杆的作用力大小为0.75 N ，由牛顿第三定律可知金属细杆运动到P 点时对每一条轨道的作用力大小为0.75 N ，选项D 正确．二、【磁场对运动电荷的作用】典型题1．如图所示，a 、b 、c 、d 为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示．一带正电的粒子从正方形中心O 点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是( )A ．向上B ．向下C ．向左D ．向右解析：选B ．根据安培定则及磁感应强度的矢量叠加，可得O 点处的磁场方向水平向左，再根据左手定则判断可知，带电粒子受到的洛伦兹力方向向下，B 正确．2.如图，半径为R 的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，半径OC 与OB 夹角为60°.甲电子以速率v 从A 点沿直径AB 方向射入磁场，从C 点射出．乙电子以速率v 3从B 点沿BA 方向射入磁场，从D 点(图中未画出)射出，则( )A ．C 、D 两点间的距离为2RB ．C 、D 两点间的距离为3RC ．甲在磁场中运动的时间是乙的2倍D ．甲在磁场中运动的时间是乙的3倍解析：选B ．洛伦兹力提供向心力，q v B ＝m v 2r 得r ＝m v qB，由几何关系求得r 1＝R tan 60°＝3R ，由于质子乙的速度是v 3，其轨道半径r 2＝r 13＝33R ，它们在磁场中的偏转角分别为60°和120°，根据几何知识可得BC ＝R ，BD ＝2r 2tan 60°＝R ，所以CD ＝2R sin 60°＝3R ，故A 错误，B 正确；粒子在磁场中运动的时间为t ＝θ2πT ＝θ2π·2πm qB，所以两粒子的运动时间之比等于偏转角之比，即为1∶2，即甲在磁场中运动的时间是乙的12倍，故C 、D 错误． 3. (多选)如图所示，一轨道由两等长的光滑斜面AB 和BC 组成，两斜面在B 处用一光滑小圆弧相连接，P 是BC 的中点，竖直线BD 右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，B 处可认为处在磁场中，一带电小球从A 点由静止释放后能沿轨道来回运动，C 点为小球在BD 右侧运动的最高点，则下列说法正确的是( )A ．C 点与A 点在同一水平线上B ．小球向右或向左滑过B 点时，对轨道压力相等C ．小球向上或向下滑过P 点时，其所受洛伦兹力相同D ．小球从A 到B 的时间是从C 到P 时间的2倍解析：选AD ．小球在运动过程中受重力、洛伦兹力和轨道支持力作用，因洛伦兹力永不做功，支持力始终与小球运动方向垂直，也不做功，即只有重力做功，满足机械能守恒，因此C 点与A 点等高，在同一水平线上，选项A 正确；小球向右或向左滑过B 点时速度等大反向，即洛伦兹力等大反向，小球对轨道的压力不等，选项B 错误；同理小球向上或向下滑过P 点时，洛伦兹力也等大反向，选项C 错误；因洛伦兹力始终垂直BC ，小球在AB 段和BC 段(设斜面倾角均为θ)的加速度均由重力沿斜面的分力产生，大小为g sin θ，由x ＝12at 2得小球从A 到B 的时间是从C 到P 的时间的2倍，选项D 正确． 4．如图甲所示有界匀强磁场Ⅰ的宽度与图乙所示圆形匀强磁场Ⅱ的半径相等，一不计重力的粒子从左边界的M 点以一定初速度水平向右垂直射入磁场Ⅰ，从右边界射出时速度方向偏转了θ角；该粒子以同样的初速度沿半径方向垂直射入磁场Ⅱ，射出磁场时速度方向偏转了2θ角．已知磁场Ⅰ、Ⅱ的磁感应强度大小分别为B 1、B 2，则B 1与B 2的比值为( )A ．2cos θB ．sin θC ．cos θD ．tan θ解析：选C ．设有界磁场Ⅰ宽度为d ，则粒子在磁场Ⅰ和磁场Ⅱ中的运动轨迹分别如图1、图2所示，由洛伦兹力提供向心力知Bq v ＝m v 2r ，得B ＝m v rq，由几何关系知d ＝r 1sin θ，d ＝r 2tan θ，联立得B 1B 2＝cos θ，选项C 正确．5．如图所示，正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场．一带电粒子垂直磁场边界从a 点射入，从b 点射出．下列说法正确的是( )A ．粒子带正电B ．粒子在b 点速率大于在a 点速率C ．若仅减小磁感应强度，则粒子可能从b 点右侧射出D ．若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变短解析：选C ．由左手定则知，粒子带负电，A 错．由于洛伦兹力不做功，粒子速率不变，B 错．由R ＝m vqB ，若仅减小磁感应强度B ，R 变大，则粒子可能从b 点右侧射出，C 对．由R ＝m v qB ，若仅减小入射速率v, 则R 变小，粒子在磁场中的偏转角θ变大．由t ＝θ2πT ，T ＝2πm qB 知，运动时间变长，D 错．6．如图所示，两个同心圆，半径分别为r 和2r ，在两圆之间的环形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B .圆心O 处有一放射源，放出粒子的质量为m 、带电量为q ，假设粒子速度方向都和纸面平行．(1)图中箭头表示某一粒子初速度的方向，OA 与初速度方向夹角为60°，要想使该粒子经过磁场后第一次通过A 点，则初速度的大小是多少？(2)要使粒子不穿出环形区域，则粒子的初速度不能超过多少？解析：(1)如图甲所示，设粒子在磁场中的轨道半径为R 1，则由几何关系得R 1＝3r3又q v 1B ＝m v 21R 1得v 1＝3Bqr3m.(2)如图乙所示，设粒子轨迹与磁场外边界相切时，粒子在磁场中的轨道半径为R 2，则由几何关系有(2r －R 2)2＝R 22＋r 2可得R 2＝3r 4，又q v 2B ＝m v 22R 2，可得v 2＝3Bqr 4m故要使粒子不穿出环形区域，粒子的初速度不能超过3Bqr4m. 答案：(1)3Bqr 3m (2)3Bqr4m7. (多选)如图所示为一个质量为m 、带电荷量为＋q 的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中．现给圆环向右初速度v 0，在以后的运动过程中，圆环运动的v -t 图象可能是下图中的( )解析：选BC ．当q v B ＝mg 时，圆环做匀速直线运动，此时图象为B ，故B 正确；当q v B ＞mg 时，F N ＝q v B －mg ，此时：μF N ＝ma ，所以圆环做加速度逐渐减小的减速运动，直到q v B ＝mg 时，圆环开始做匀速运动，故C 正确；当q v B ＜mg 时，F N ＝mg －q v B ，此时：μF N ＝ma ，所以圆环做加速度逐渐增大的减速运动，直至停止，所以其v -t 图象的斜率应该逐渐增大，故A 、D 错误．8.如图所示，水平放置的平行板长度为L 、两板间距也为L ，两板之间存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B 的匀强磁场，在两板正中央P 点有一个不计重力的电子(质量为m 、电荷量为－e )，现在给电子一水平向右的瞬时初速度v 0，欲使电子不与平行板相碰撞，则( )A ．v 0>eBL 2m 或v 0<eBL4mB ．eBL 4m <v 0< eBL2mC ．v 0>eBL2mD ．v 0<eBL4m解析：选A ．此题疑难点在于确定“不与平行板相碰撞”的临界条件．电子在磁场中做匀速圆周运动，半径为R ＝m v 0eB ，如图所示．当R 1＝L 4时，电子恰好与下板相切；当R 2＝L2时，电子恰好从下板边缘飞出两平行板(即飞出磁场)．由R 1＝m v 1eB ，解得v 1＝eBL4m ，由R 2＝m v 2eB ，解得v 2＝eBL 2m ，所以欲使电子不与平行板相碰撞，电子初速度v 0应满足v 0>eBL 2m 或v 0<eBL4m ，故选项A 正确．9．如图所示，在x >0，y >0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy 平面向里，大小为B ，现有一质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子，从x 轴上的某点P (不在原点)沿着与x 轴成30°角的方向射入磁场．不计重力的影响，则下列有关说法中正确的是( )A ．只要粒子的速率合适，粒子就可能通过坐标原点B ．粒子在磁场中运动所经历的时间一定为5 πm 3qBC ．粒子在磁场中运动所经历的时间可能为πmqBD ．粒子在磁场中运动所经历的时间可能为πm6qB解析：选C ．利用“放缩圆法”：根据同一直线边界上粒子运动的对称性可知，粒子不可能通过坐标原点，A 项错误；粒子运动的情况有两种，一种是从y 轴边界射出，最短时间要大于2πm 3qB ，故D 项错误；对应轨迹①时，t 1＝T 2＝πm qB ，C 项正确，另一种是从x 轴边界飞出，如轨迹③，时间t 3＝56T ＝5πm 3qB，此时粒子在磁场中运动时间最长，故B 项错误．10.如图所示，OM 的左侧存在范围足够大、磁感应强度大小为B 的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，OM 左侧到OM 距离为L 的P 处有一个粒子源，可沿纸面向各个方向射出质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子(重力不计)，速率均为v ＝qBLm，则粒子在磁场中运动的最短时间为( )A ．πm 2qBB ．πm 3qBC ．πm 4qBD ．πm 6qB解析：选B ．粒子进入磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有：q v B ＝m v 2r ，将题设的v 值代入得：r ＝L ，粒子在磁场中运动的时间最短，则粒子运动轨迹对应的弦最短，最短弦为L ，等于圆周运动的半径，根据几何关系，粒子转过的圆心角为60°，运动时间为T 6，故t min ＝T 6＝16×2πm qB ＝πm 3qB，故B 正确，A 、C 、D 错误．11．(2019·高考全国卷Ⅲ)如图，在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为12B 和B 、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场．一质量为m 、电荷量为q (q >0)的粒子垂直于x 轴射入第二象限，随后垂直于y 轴进入第一象限，最后经过x 轴离开第一象限．粒子在磁场中运动的时间为( )A ．5πm 6qBB ．7πm6qBC ．11πm 6qBD ．13πm6qB解析：选B ．带电粒子在不同磁场中做圆周运动，其速度大小不变，由r ＝m vqB 知，第一象限内的圆半径是第二象限内圆半径的2倍，如图所示．粒子在第二象限内运动的时间：t 1＝T 14＝2πm 4qB ＝πm 2qB ；粒子在第一象限内运动的时间：t 2＝T 26＝2πm ×26qB ＝2πm 3qB ，则粒子在磁场中运动的时间t ＝t 1＋t 2＝7πm 6qB，选项B 正确．12．如图，在直角三角形OPN 区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向外．一带正电的粒子从静止开始经电压U 加速后，沿平行于x 轴的方向射入磁场；一段时间后，该粒子在OP 边上某点以垂直于x 轴的方向射出．已知O 点为坐标原点，N 点在y 轴上，OP 与x 轴的夹角为30°，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d ，不计重力．求：(1)带电粒子的比荷；(2)带电粒子从射入磁场到运动至x 轴的时间．解析： (1)设带电粒子的质量为m ，电荷量为q ，加速后的速度大小为v .由动能定理有qU ＝12m v 2①设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r ，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有 q v B ＝m v 2r②由几何关系知d ＝2r ③ 联立①②③式得q m ＝4UB 2d2.④(2)由几何关系知，带电粒子射入磁场后运动到x 轴所经过的路程为 s ＝πr2＋r tan 30°⑤带电粒子从射入磁场到运动至x 轴的时间为t ＝sv ⑥联立②④⑤⑥式得t ＝Bd 24U ⎝⎛⎭⎫π2＋33.⑦ 答案：(1)4U B 2d 2 (2)Bd 24U ⎝⎛⎭⎫π2＋33三、【带电粒子在组合场中的运动】典型题1．(多选)回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D 形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D 形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是( )A ．增大匀强电场间的加速电压B ．增大磁场的磁感应强度C ．减小狭缝间的距离D ．增大D 形金属盒的半径解析：选BD ．回旋加速器利用电场加速和磁场偏转来加速粒子，粒子射出时的轨道半径恰好等于D 形盒的半径，根据q v B ＝m v 2R 可得，v ＝qBR m ，因此离开回旋加速器时的动能E k ＝12m v 2＝q 2B 2R 22m 可知，与加速电压无关，与狭缝距离无关，A 、C 错误；磁感应强度越大，D 形盒的半径越大，动能越大，B 、D 正确．2．质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具．图中的铅盒A 中的放射源放出大量的带正电粒子(可认为初速度为零)，从狭缝S 1进入电压为U 的加速电场区加速后，再通过狭缝S 2从小孔G 垂直于MN 射入偏转磁场，该偏转磁场是以直线MN 为切线、磁感应强度为B ，方向垂直于纸面向外半径为R 的圆形匀强磁场．现在MN 上的F 点(图中未画出)接收到该粒子，且GF ＝3R .则该粒子的比荷为(粒子的重力忽略不计)( )。

磁场知识点总结

磁场知识点总结(总4页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除（第三章）磁场知识点1．了解磁现象和磁场：能说出电流的磁效应；能描述磁场和地磁场；知道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；能举例说明磁现象在生产和生活中的应用．用罗盘指引航向，探索航道，将船舶航向的变动与指南针指向变动的对应关系总结出来，画出的航线在古代称作“针路”或“针径”。

利用“针路”，船能够靠指南针导航。

1．磁场的产生：磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特殊形态的物质，本质上讲磁场是由于电荷运动所产生的。

变化的电场空间也产生磁场。

2．磁场的基本特性：磁场对处于其中的磁极、电流和运动电荷有力的作用；磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的。

3．磁场的方向：规定在磁场中任意一点小磁针北极的受力方向（小磁针静止时N极的指向）为该点处磁场方向。

4．磁现象的电本质：奥斯特发现电流磁效应（电生磁）后，安培提出分子电流假说：认为在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极；从而揭示了磁铁磁性的起源：磁铁的磁场和电流的磁场一样都是由电荷运动产生的；根据分子电流假说可以解释磁化、去磁等有关磁现象。

5地磁场（1）地球是一个巨大的磁体、地磁的N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近；（2）地磁场的分布和条形磁体磁场分布近似；（3）在地球赤道平面上，地磁场方向都是由北向南且方向水平（平行于地面）；（4）近代物理研究表明地磁场相对于地球是在缓慢的运动和变化的；地磁场对于地球上的生命活动有着重要意义。

知识点2．理解磁感应强度：知道磁感应强度的概念，会运用磁感应强度的概念描述磁场．1．定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L之乘积IL的比值叫做磁感应强度，定义式为B＝F/IL。

磁场与电流的作用

磁场与电流的作用
磁场和电流之间有着紧密的关系。

磁场是由电流产生的，并且电流
在存在磁场的情况下也会受到磁场的影响。

1. 电流产生磁场：当电流通过导线时，会形成一个有方向的磁场环
绕着导线。

这个磁场的方向与电流的方向有关，在导线周围形成一个
闭合的磁场线圈。

这个现象被称为“安培环路定理”。

2. 磁场对电流的作用：磁场可以对通过其的电流施加力。

根据洛伦
兹力定律，当电流通过一个磁场时，会受到与电流方向垂直的力，即
洛伦兹力。

这个力的大小与电流强度和磁场强度有关。

3. 磁场对电流的方向有影响：根据右手定则，当电流通过一个磁场时，磁场会对电流的方向施加一个力矩，使得电流在磁场中发生偏转。

这个定则可以用来确定电流受到磁场力的方向。

4. 电流产生磁场并产生相互作用：当多个导线中有电流通过时，它
们各自产生的磁场会相互作用。

这种相互作用可以导致导线之间的吸
引或排斥，这是基于电磁感应原理的基础。

总的来说，磁场和电流之间的作用是相互的。

电流可以产生磁场并
受到磁场力的作用，而磁场则可以对电流施加力并改变电流的方向。

这些相互作用是电磁学和电动力学的基础，并在电磁装置和电路中得
到广泛应用。

2022年高三总复习物理课件磁场的描述磁场对电流的作用

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3．[匀强磁场与两直线电流磁场的叠加] 如图，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场
中，两长直导线P和Q 垂直于纸面固定放
置，两者之间的距离为l。在两导线中均通有方向垂直于
纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的
2．[教科版选修3－1 P83T3](多选)通电螺线管如图所示。A为返回螺线管外一点，B、C两点在螺线管的垂直平分线上，则
下列说法正确的是
()
A．磁感线最密处为A处，最疏处为B处 B．磁感线最密处为B处，最疏处为C处 C．小磁针在B处和A处N极都指向左方 D．小磁针在B处和C处N极都指向右方解析：根据安培定则可知，A、B两处磁场方向向左，C处磁场方向向右；根据通电螺线管周围的磁感线分布情况可知， B处磁感线最密，C处磁感线最疏。故选项B、C正确。答案：BC
(√)
(6)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。
(×)
(7)1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁
针发生偏转，称为电流的磁效应。
(√)
二、选择题
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1．[粤教版选修3－1 P84T1]把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用。关于安培力的方向，下列说法中
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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：磁感线疏密程度相同、方向相同。 4．地磁场 (1)地磁场的 N 极在地理_南__极___附近，S 极在地理_北__极___ 附近。[注2] (2)在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点的磁感应强度大小__相__等__，且方向水平__向__北__。[注3]
正确的是
()
A．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同

2015高考物理一轮复习课件：8-1 磁场的描述磁场对电流的作用

第八章磁场
第 1讲
磁场的描述
磁场对电流的作用
回扣教材抓基础
题型分类学方法
开卷速查规范特训
回扣教材
抓基础
夯实基础厚积薄发
知识梳理一、磁场及其描述 1 磁场，磁场的基本 1．磁体和电流的周围空间存在 □ 2 磁场力的作用．性质是对放入其中的磁体及电流产生□ 2．奥斯特电流磁效应实验，说明电流的周围存在 3 □
A. 2B，沿 y 轴正方向 B. 2B，沿 y 轴负方向 C. 2B，与 x 轴正方向同向 D. 2B，与 x 轴正方向反向
解析：分析题意得，因为磁场的磁感应强度是一个矢量，根据安培定则得到两通电导线在直角顶点处的磁感应强度大小相等，所以合磁感应强度的大小为 2B，方向沿水平方向向右，即沿 x 轴的正方向，选项 C 正确．
解析：棒中电流变大，金属棒所受安培力变大， θ 角变大，选项 A 正确；两悬线等长变短，θ 角不变，选项 B 错误；金属棒质量变大，θ 角变小，选项 C 错误；磁感应强度变大，金属棒所受安培力变大，θ 角变大，选项 D 错误．
答案：A
题型分类
2．安培力的方向由左手定则判断：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，把手放入磁场中，让 19 四指指向电流的方向，磁感线垂直穿入手心，并使□ 那么， 20 大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．特点安培力的方向总是垂直于 B 和 I 所决定的平面，即一定既和 B 垂直又和 I 垂直，如图 8－1－3 所示．
比值
，叫
6．磁感线：在磁场中画出的一些有方向的曲线，这些曲 12 切线方向都和该点的□ 13 磁感应强度方向线上每点的□ 14 一致．磁感线是不相交的闭合曲线，其□

(十六)磁场及其描述、对带电荷的作用【答案】

3．BD [磁场中某点磁感应强度的方向表示该点磁场的方向，磁场方向也就是小磁针N 极受力的方向．但电流受力的方向不代表磁感应强度和磁场的方向．]4．A [磁感应强度的引入目的就是用来描述磁场强弱，因此选项A 是正确的；磁感应强度是与电流I 和导线长度L 无关的物理量，且B ＝FIL中的B 、F 、L 相互垂直，所以选项B 、C 、D 皆是错误的．]5．A [根据通电螺线管的磁场与小磁针的相互作用情况可以判断：螺线管的左边应该是S 极．再根据安培定则，右手握住螺线管，大拇指指向螺线管的N 极，其余四指的方向就是通电螺线管中的电流方向，即电流从左边流入，右边流出，如右图所示．再根据安培定则判知小磁针B 所在处的磁场方向垂直纸面向外，所以知小磁针B 的N 极向纸外转．] 6．ABCD [在题图所示的位置时，磁感线与线框平面垂直，Φ＝BS.当框架绕OO ′轴转过60°时可以将图改画成侧视图如右图所示Φ＝BS ⊥＝BS·cos 60°＝12BS.转过90°时，线框由磁感线垂直穿过变为平行，Φ＝0.线框转过180°时，磁感线仍然垂直穿过线框，只不过穿过方向改变了．因而Φ1＝BS ，Φ2＝－BS ，ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS.综上所述，A 、B 、C 、D 都正确．]例1 C [磁感线是人为画出的、描述磁场的曲线，不相交，故选项A 错误；由于是闭合曲线，在磁体外部是由N 极指向S 极，在内部是由S 极指向N 极，故选项B 错误；若导线与磁场方向平行，则导线不受磁场力的作用，选项D 错误；故本题正确选项为C.][规范思维] 磁感线和电场线的特性有相似之处，都能表示场的强弱和方向，但也有不同：电荷周围的电场线是不闭合的，磁感线是闭合的．例2 D [磁场中某点磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，与通电导线的受力及方向都无关，故选项A 错误，选项D 正确．通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有关，而且与通电导线的取向有关，故选项B 错误．虽然匀强磁场中磁感应强度处处相等，但当导线在各个位置的方向不同时，磁场力是不相同的(导线与磁场垂直时所受磁场力最大，与磁场平行时所受磁场力为0)，而选项C 中没有说明导线在各个位置的取向是否相同，所以选项C 错误．][规范思维] 磁场的磁感应强度只取决于磁场本身，与试探电流元无关，正如电场中的电场强度与检验电荷无关一样，是磁场本身的属性．类似的物理量还有速度、加速度、电阻、电容、电势差等．规律：凡是用比值定义的物理量都和定义式中的物理量无必然联系．例3 C [由于I 1>I 2，且离导线越远产生的磁场越弱，在a 点I 1产生的磁场比I 2产生的磁场要强，A 错，同理，C 对．I 1与I 2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B 1、B 2不共线，合磁场不可能为0，D 错．][规范思维] 磁感应强度是矢量，其合成同样遵守平行四边形定则，即先根据安培定则判断每条导线在某点的磁感应强度的大小和方向，然后根据平行四边形定则进行合成．例4 A [根据安培定则判断出：(1)AB 直导线在小磁针a 所在位置垂直纸面向外，所以磁针a 的N 极指向正确；(2)C 左侧为N 极，内部磁场向左，所以磁针c 的N 极指向正确，磁针b 的N 极指向不对；(3)D 左为S 极，右为N 极，所以磁针d 的N 极指向不正确．][规范思维] (1)电流的磁场分布于三维空间，用安培定则时要注意磁场的空间性．(2)小磁针在磁场中静止时，北极指向与磁场方向一致，在此要特别注意螺线管内部的磁场方向．例5 BS 12BS 2BS解析由磁通量的定义可知Φ1＝BS绕ab 边转过60°后的磁通量为Φ2＝BScos 60°＝12BS绕ab 边转过180°后的磁通量为Φ3＝－BS 磁通量的改变量为ΔΦ＝|Φ3－Φ1|＝2BS.[规范思维] 磁通量的大小直接用公式Φ＝BScos θ求解即可，应特别注意θ角的大小及Φ的正负号．1．D [安培力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于电流方向，即垂直于磁场与电流决定的平面．但电流方向与磁场方向不一定垂直．]2．C3．B [安培力F 总是与磁感应强度B 和电流I 决定的平面垂直，即力F 与磁场及力F 与导线都是垂直的，但B 与I(即导线)可以垂直，也可以不垂直，故A 、C 、D 均错，B 正确．]4．BCD [据安培力的定义，当磁感应强度B 与通电电流I 的方向垂直时，磁场力有最大值为F ＝BIL ＝0.5×2×0.2 N ＝0.2 N ．当两方向平行时，磁场力有最小值为0 N ．随着二者方向夹角的不同，磁场力大小可在0.2 N 与0 N 之间取值．]例4 (1)1.5 A (2)0.30 N (3)0.06 N 解析 (1)根据闭合电路欧姆定律I ＝ER 0＋r＝1.5 A (2)导体棒受到的安培力F 安＝BIL ＝0.30 N (3)导体棒受力如图所示，将重力正交分解F 1＝mgsin 37°＝0.24 N F 1<F 安，根据平衡条件 mgsin 37°＋F f ＝F 安解得Ff ＝0.06 N[规范思维] 解决安培力与力学综合问题的关键：(1)首先正确画出通电导体受力的平面图(或侧视图)，注意正确画出电流和磁场的方向．(2)受力分析时安培力的方向必须用左手定则正确判定，注意安培力方向既跟磁感应强度的方向垂直又和电流方向垂直．10．(1)mg －BLEcos θR BLEsin θR (2)B min ＝mgREL 方向水平向右解析从b 向a 看侧视图如图所示．(1)水平方向：F ＝F 安sin θ① 竖直方向：FN ＋F 安cos θ＝mg ② 又F 安＝BIL ＝B ERL ③联立①②③得：FN ＝mg －BLEcos θR ，F ＝BLEsin θR.(2)使ab 棒受支持力为零，且让磁场最小，可知安培力竖直向上．则有F 安＝mg B min ＝mgREL，根据左手定则判定磁场方向水平向右． 11．2 Ω≤R ≤5 Ω解析导体棒受到的最大静摩擦力为 Ff ＝μFN ＝μmg ＝0.5×0.2×10 N ＝1 N绳对导体棒的拉力F 拉＝Mg ＝0.3×10 N ＝3 N 导体棒将要向左滑动时 BI max L ＝Ff ＋F 拉，I max ＝2 A由闭合电路欧姆定律I max ＝E R min ＋r ＝6R min ＋1得R min ＝2 Ω导体棒将要向右滑动时Ff ＋BI min L ＝F 拉， I min ＝1 A由闭合电路欧姆定律I min ＝E R max ＋r ＝6R max ＋1得R max ＝5 Ω滑动变阻器连入电路的阻值为2 Ω≤R ≤5 Ω例2 BD [带电粒子进入磁场后，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，根据qvB ＝mv 2r 得轨道半径r ＝mvqB ，粒子的比荷相同，故不同速度的粒子在磁场中运动的轨道半径不同，轨迹不同；相同速度的粒子，轨道半径相同，轨迹相同，故B 正确．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T ＝2πr v ＝2πmqB ，故所有带电粒子的运动周期均相同，若带电粒子都从磁场左边界出磁场，则这些粒子在磁场中的运动时间是相同的，但不同速度的粒子，其运动轨迹不同，故A 、C 错误．根据θt ＝2πT 得θ＝2πTt ，所以运动时间t 越长，运动轨迹所对的圆心角θ越大，故D 正确．][规范思维] 因所有粒子比荷相同，所以电性相同；又所有粒子从同一点入射，所以轨迹是否相同，应看半径；运动时间是否相同，应看圆心角．另外还应注意磁场边界的约束．例3 (1)4.19×10－6 s (2)2 m解析 (1)离子在磁场中做匀速圆周运动，在左右两区域的运动轨迹是对称的．如下图所示，设轨迹半径为R ，圆周运动的周期为T.由牛顿第二定律 qvB ＝m v 2R ①又：T ＝2πRv ②联立①②得：R ＝mvqB③T ＝2πm qB④将已知数据代入③得R ＝2 m ⑤ 由轨迹图知：tan θ＝r R ＝33，则θ＝30°.则全段轨迹运动时间：t ＝2×T 360°×2θ＝T 3⑥联立④⑥并代入已知数据得：t ＝2×3.14×3.2×10－263×1.6×10－19×0.1s ＝4.19×10－6 s (2)在图中过O 2向AO 1作垂线，联立轨迹对称关系知侧移总距离d ＝2rsin 2θ＝2 m. [规范思维] 1.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的程序解题法——三步法： (1)画轨迹：即确定圆心，几何方法求半径并画出轨迹．(2)找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、运动时间相联系，在磁场中运动的时间与周期相联系．(3)用规律：即牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是周期公式、半径公式．2．首先利用对准圆心方向入射必定沿背离圆心出射的规律，找出圆心位置；再利用几何知识及带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的相关知识求解．例4 见解析解析 (1)根据动能定理，qU ＝12mv 21－12mv 20，所以v 0＝v 21－2qU m.(2)如图所示，设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R ，由几何知识可知R 2＋R 2＝(R 2－R 1)2，解得R ＝2R 0.根据洛伦兹力公式qv 2B ＝m v 22R ，解得B ＝mv 2q 2R 0＝2mv 22qR 0.根据公式t T ＝θ2π，2πR ＝v 2T ，qv 2B ＝m v 22R ，解得t ＝T 4＝2πm 4Bq ＝2πm 4×mv 22R 0＝2πR 02v 2(3)考虑临界情况，如图所示①qv 3B 1′＝m v 23R 0，解得B 1′＝mv 3qR 0，②qv 3B 2′＝m v 232R 0，解得B 2′＝mv 32qR 0，综合得：B ′<mv 32qR 0.[规范思维] (1)带电粒子在电磁复合场中运动时，洛仑兹力不做功，只有电场力做功．(2)带电粒子在单一磁场中运动时，定圆心、求半径及圆心角是解题的关键． (3)注意有界磁场的边界约束以及由此而产生的临界情况． 355．(1)(2)0.4 m(3)7.68×10－18 J。

2024届高考一轮复习物理课件(新教材鲁科版)：磁场及其对电流的作用

第 1
磁场及其对电流的作用
讲
目标 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.会判断通电直导线和通电线圈周围的磁场方向. 要求 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.
内容索引
考点一安培定则磁场的叠加考点二安培力的分析与计算考点三安培力作用下的平衡和加速问题
√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
根据安培定则，可判断出导线a左侧部分所在处磁场方向斜向右上方，右侧部分的磁场方向斜向右下方，根据左手定则可判断出左半部分所受安培力垂直纸面向外，右半部分所受安培力垂直纸面向里，故C正确，A、B、D错误.
面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零.
下列说法正确的是
A.B0的方向平行于PQ向右 B.导线 P 的磁场在 a 点的磁感应强度大小为 3B0
√C.只把导线 Q 中电流的大小变为 2I，a 点的磁感应
强度大小为
3 3 B0
D.只把导线
P
中的电流反向，a
点的磁感应强度大小为
考向2 安培力作用下的加速问题
例8 如图所示，宽为L＝0.5 m的光滑导轨与水平面成θ＝37°角，质量为 m＝0.1 kg、长也为L＝0.5 m的金属杆ab水平放置在导轨上，电源电动势 E＝3 V，内阻r＝0.5 Ω，金属杆电阻为R1＝1 Ω，导轨电阻不计.金属杆与导轨垂直且接触良好.空间存在着竖直向上的匀强磁场(图中未画出)，当电阻箱的电阻调为R2＝0.9 Ω时，金属杆恰好能静止.取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8. (1)求磁感应强度B的大小；答案 1.2 T

2022届高考物理二轮备考基础知识测试题：磁场的描述及磁场对电流的作用

2022年高考物理备考--磁场的描述及磁场对电流的作用基础知识测试题一、单选题1．把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用．关于安培力的方向，下列说法中正确的是A．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直C．安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直D．安培力的方向一定跟电流方向垂直，也一定跟磁感应强度方向垂直2．如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是（）A．B．C．D．3．如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a，b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是（）A．a，b、c的N极都向纸里转B．b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转C．b、c的N极都向纸里转，而a的N极向纸外转D．b的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转4．四根相互平行的通电长直导线a、b、c、d电流均为I，如图所示放在正方形的四个顶点上，每根通电直导线单独存在时，正方形中心O点的磁感应强度大小都是B，则四根通电导线同时存在时O点的磁感应强度的大小和方向为（）A．2，方向向左B．2B，方向向下C．2，方向向右D．2B，方向向上5．如图所示，在固定位置的条形磁铁S极附近悬挂一个金属线圈，线圈与水平磁铁位于同一竖直平面内，当在线圈中通入沿图示方向流动的电流时，将会看到()A．线圈向左平移B．线圈向右平移C．从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁D．从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁6．如图所示，一通电金属环固定在绝缘的水平面上，在其左端放置一可绕中点O自由转动且可在水平方向自由移动的竖直金属棒，中点O与金属环在同一水平面内，当在金属环与金属棒中通有图中所示方向的电流时，则（）A．金属始终静止B．金属棒的上半部分向纸面外转，下半部分向纸里面转，同时靠近金属环C．金属棒的上半部分向纸面里转，下半部分向纸面外转，同时靠近金属环D．金属棒的上半部分向纸面里转，下半部分向纸面外转，同时远离金属环7．如图所示，一劲度系数为k的轻质弹簧，下面挂有匝数为n的矩形线框abcd，bc 边长为l，线框的下半部处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与线框平面垂直(在图中垂直于纸面向里)，线框中通以电流I，方向如图所示，开始时线框处于平衡状态．令磁场反向，磁感应强度的大小仍为B，线框达到新的平衡，则在此过程中线框位移的大小Δx及方向是A．Δx＝2nBIlk，方向向下B．Δx＝2nBIlk，方向向上C．Δx＝nBIk，方向向上D．Δx＝nBIk，方向向下8．一条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠右极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒，图中只画出此棒的截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，逐渐增大导电棒中的电流，磁铁一直保持静止．可能产生的情况是()A．磁铁对桌面的压力不变B．磁铁对桌面的压力一定增大C．磁铁受到摩擦力的方向可能改变D．磁铁受到的摩擦力一定增大9．中国宋代科学家沈括在公元1086年写的《梦溪笔淡》中最早记载了“方家（术士）以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。

磁场(一)

【例与练】有一小段通电导线，长为1 cm，电流强度 5 A，把它臵于磁场中，受到的磁场力为0.1 N，则该处的磁感应强度B一定是( C ) A.B=2T B.B≤2 T C.B≥2T D.以上情况均可能
【例与练】如图所示，两个同心放臵的金属圆
环，条形磁铁穿过圆心且与两环平面垂直，通过两圆环的磁通量Φa、 Φb 的关系为( A ) A．Φa＞Φb B．Φa ＜ Φb C．Φa ＝ Φb D．不能确定
【例与练】判断下面各图F、B、I三个中未知的一个 F
B
I
I
乙
F
F
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
B
甲
（F垂直纸面向外）
丙
丙图中磁场B的方向大致向左，具体不能确定。
【例与练】画出图中通电导线棒所受安培力的方向。
将立体图形转换成平面图形
B B
×
B
×
F
F
F
.
4、电流间的相互作用
⑴电流间的相互作用是电流在彼此形成的磁场中受到磁场力的作用。 ⑵结论： ①同向电流相互吸引 ②反向电流相互排斥
例：如图把轻质导线圈挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通入如图方向的电流后，判断线圈如何运动？
S
N
2、等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条形磁铁或小磁针也可以等效为环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁。例：如图在条形磁铁N极处悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？
第三课时磁场对运动电荷的作用一．洛伦兹力的大小和方向 1、定义：磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力． 2、洛伦兹力的大小：F＝qvBsinθ，θ为v与B的夹角．

交流导体周围磁场-概述说明以及解释

交流导体周围磁场-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述交流导体周围磁场是一个重要的研究领域，它研究了交流电导体周围的磁场特性以及磁场对导体的影响。

在现代电气工程中，磁场的产生和传播机制不仅是理论研究的重点，也直接关系到实际工程应用的安全和效率。

交流导体是指通过交变电流进行能量传输的导体，如交流电路中的导线和线圈等。

它们的导电特性及其周围磁场的特点是本研究的关注点之一。

研究交流导体周围的磁场可以帮助我们深入了解导体与磁场之间的相互作用关系，从而提高电力传输效率和降低能量损耗。

磁场对交流导体的影响是不可忽视的。

当交流电流通过导体时，磁场会在导体周围形成，这种磁场会对导体自身以及周围的其他物体产生各种影响。

首先，磁场会引起导体内部感应电动势的产生，从而影响导体内部的电流分布和电压分布。

其次，磁场的存在会对导体周围的其他电路元件或设备产生干扰，对其工作稳定性和性能产生不利影响。

因此，研究交流导体周围的磁场对于优化电路设计和提高系统可靠性具有重要意义。

磁场的产生和传播机制是研究交流导体周围磁场的基础。

电流通过导体时会产生磁场，这种磁场会随着电流的变化而变化。

磁场的传播和衰减受到导体形状、尺寸、材料特性等因素的影响。

了解磁场产生和传播机制可以帮助我们更好地理解磁场的特性及其对导体和周围环境的影响，从而指导相关工程的设计和应用。

综上所述，交流导体周围磁场研究具有重要的理论价值和实际应用意义。

通过深入研究交流导体周围磁场的概念、特性、产生和传播机制，可以为电力工程的发展和应用提供理论指导，并为改善电力传输效率和系统稳定性提供技术支持。

未来的研究将进一步深入探索交流导体周围磁场的特性和应用，以满足不断增长的电力需求和创新的工程设计要求。

1.2文章结构1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

以下是各个部分的详细内容介绍：引言部分主要对交流导体周围磁场的研究背景进行概述，介绍交流导体和磁场的基本概念，以及对交流导体周围磁场的研究意义和应用价值进行阐述。

高中物理选修31——磁场知识点总结

高中物理选修3-1——磁场知识点总结高中物理选修3-1——磁场知识点总结一、磁场及其磁感线1、磁场（1）磁场是存在于磁极或电流周围空间里的一种特殊的物质，磁场和电场一样，都是“场形态物质”。

（2）磁场的方向：物理学规定，在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是那一点磁场的方向。

（3）磁场的基本性质：磁场对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用。

磁极和磁极之间、磁场和电流之间、电流和电流之间的相互作用都是通过磁场来传递的。

2、磁感线（1）磁感线：是形象地描述磁场而引入的有方向的曲线。

在曲线上，每一点切线方向都在该点的磁场方向上，曲线的疏密反映磁场的强弱。

（2）磁感线的特点：a.磁感线是闭合的曲线，磁体的磁感线在磁体外部由N极到S极，内部由S极到N极。

b.任意两条磁感线不能相交。

3、几种常见磁场的磁感线的分布（1）条形磁铁和碲形磁铁的磁感线条形磁铁和蹄形磁铁是两种最常见的磁体，如图所示的是这两种磁体在平面内的磁感线形状，其实它们的磁感线分布在整个空间内，而且磁感线是闭合的，它们的内部都有磁感线分布。

（2）通电直导线磁场的磁感线通电直导线磁场的磁感线的形状与分布如图所示，通电直导线磁场的磁感线是一组组以导线上各点为圆心的同心圆。

需要指出的是，通电直导线产生的磁场是不均匀的，越靠近导线，磁场越强，磁感线越密。

电流的方向与磁感线方向的关系可以用安培定则来判断，如图所示。

用右手握住直导线，伸直的大拇指与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。

（3）环形电流磁场的磁感线环形电流磁场的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线，在环形的中心轴上，由对称性可知，磁感线是与环形导线的平面垂直的一条直线。

如图甲所示，环形电流方向与磁感线方向的关系也可以用右手定则来判断，如图乙所示，让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是圆环轴线上磁感线的方向；如图丙所示，让右手握住部分环形导线，伸直的大拇指与电流方向一致，则四指所指的方向就是围绕环形导线的磁感线的方向。

黄山中学高三物理资料——磁场及其描述;磁场对电流的作用

9、一通电细杆置于倾斜的导轨上，杆与导轨间有摩擦，当有电流时直杆恰好在导轨上静止．下图是它的四个侧视图，标出了四种可能的磁场方向，其中直杆与导轨间的摩擦力可能为零的是（）
A
1 2 3 4
B
5 6
C
7 8
D
9
10、在倾角为的光滑斜面上，置一通有电流 I，长 L 质量为 m 的导体棒，如图所示．试求：（1）欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度 B 的最小值和方向．（2）欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度 B 的最小值和方向．（3）分析棒有可能静止在斜面上且要求 B 垂直 L，应外加磁场的方向范围．
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 ,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受 (2)安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即 F 垂直于决定的平面四、磁电式电流表 1．基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之间的． 2．工作原理如右图所示，磁场的方向总沿着均匀辐射地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是相等的，保证 B 的大小不发生变化，且安培力的方向与线圈．当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，线圈转动，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就，螺旋弹簧的形变也就 I 与指针偏角θ 成正比，表盘刻度 (选填“均匀” 、 “不均匀”)．所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小． 3．优、缺点：优点是高，能测出很弱的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱．二、重难点突破【例 1】下列叙述正确的是（） A、软铁棒在磁场中被磁化是因为在外磁场作用下，软铁棒中分子 N 电流取向变得大致相同；软铁棒中分子电流取向变得大致相同； B、通电直导线周围的磁场是内部的分子电流产生的； a b C、安培假设中的分子电流是不存在； D、软铁棒在磁场中被磁化是因为棒中分子电流消失【例 2】如图所示，两个同平面、同圆心放置的金属圆环 a 和 b， S 条形磁铁放在其中，通过两环的磁通量a、b 相比较 A、a>b B、a<b C、a=b S D、无法确定【例 3】如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁的 N 极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面，当线圈内通以如图方向的电流后，线圈将 A、不动 B、转动 C、向左摆动 D、向右摆动【例 4】如图所示，两平行导轨相距 20cm，金属棒 M、N 的质量为 10g，电阻 R=8Ω ，匀强磁场的磁感应强度 B 方向竖直向下，大小为 0.8T，电源的电动势为 10V，内阻为 r=1Ω ，θ ＝45°，当电键 S 闭合时，MN 处于平衡状态，求 R1 的取值为多少？

2023届高考物理一轮复习课件：第十章磁场第一讲磁场及其对电流的作用

F
A．磁感应强度 B 一定等于
IL
F
B．磁感应强度 B 可能大于或等于
IL
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
(BD)
3. 磁场中某区域的磁感线如图所示，则(
)
D
A．a点处没有磁感线，磁感应强度为零
B．a点处磁感应强度比b点处大
C．b点处的磁场方向和该点的切线方向垂直
∙
∙
×
异向电流相互排斥
∙ ×
I2
F
×
提能点(四)
导体运动情况的判定
方法1 等效法
(1)环形电流―→小磁针；
[例1]
(2)通电螺线管―→条形磁铁；
(3)通电线圈―→小磁针。
如图所示，在固定放置的条形磁铁S极附近悬挂一个金属线圈，
线圈与水平磁铁位于同一竖直平面内，当在线圈中通入沿图示方向流动的电
流时，将会看到
应强度大小都是 B ，则四根通电导线同时存在时 O 点的磁感应强度的大小
和方向为(
A)
A．2 2B ，方向向左
B．2 2 B ，方向向下
C．2 2B ，方向向右
D．2 2 B ，方向向上
3.磁感线：小磁针N级受力方向或静止时N级指向
①磁铁
②电流 (2)环形电流: 内外相反、内密外疏。
●
●
×
×
×
●
×
4IL
C.
2F 2－F 1
4IL
D.
2F 1－F 2
4IL
C
)
提能点(四)
导体运动情况的判定
方法1 等效法
(1)环形电流―→小磁针；
[例1]

磁、磁场和电流的关系

.
第二章磁、磁场和电流的关系
一、磁感应强度二、磁通三、磁导率
.
第二章磁、磁场和电流的关系
一、磁感应强度
导线方向与磁场方向保持垂直，经导线通电，可以看到导线因受力而发生运动。
先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小，然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。
比较两次实验结果发现，通电导线长度一定时，电流越大，导线所受电磁力越大；电流一定时，通电导线越长，电磁力也越大。
万用表之所以能够测量出电压、电路等，主要是因为测量电流、电压的万用表当线圈里通入电流时，这个电流受到磁场的作用力，线圈将会发生偏转，使得万用表的指针偏转一定角度。
.
第二章磁、磁场和电流的关系
一、磁场对通电直导体的作用二、通电平行直导线间的磁场作用三、磁场对通电线圈的作用
.
第二章磁、磁场和电流的关系
容易磁化容易退磁
硅钢、铸钢、铁镍合金等，适合制作交流电设备，如电动机、变压器、继电器等设备中的铁心
矩磁材料很易磁化很难锰镁铁氧体、锂锰铁氧体等，适合制作
退磁
磁带、计算机的磁盘
.
第二章磁、磁场和电流的关系
掌握磁场对电流的作用力公式和左手定则。
.
第二章磁、磁场和电流的关系
万用表是测量低压电路（电压在
向。
这些物理现象都是因为磁场的作用，磁场具有怎
样的特性呢？
.
第二章磁、磁场和电流的关系
一、磁体及其性质二、磁场与磁感线三、电流的磁场
.
第二章磁、磁场和电流的关系一、磁体及其性质
某些物体能够吸引铁、镍、钴等物质的性质称为磁性。具有磁性的物体称为磁体。磁体分天然磁体和人造磁体两大类。

项目五磁场及电磁感应的认知

的作用与电路中能量的转换关系。
技能目标
1．掌握磁场对电流的作用力及方向的判定方法。
2．掌握感生电流产生条件及方向的判定。 3．学会互感线圈同名端的判定方法。 4．能识别与检测常用的电感元件，并能
识读出其主要参数。
一、磁场的基本特征
人们把物体能够吸引铁、镍、钴等金属及其合金的性质叫做磁性，把具有磁性的物体叫做磁铁，又称磁体、磁钢，俗称吸铁石，常见的磁铁的形状如图。
电感与磁链当电流I通过有N匝的线圈时，在每匝线圈中产
生磁通量Φ ，则该线圈的磁链为:
N
磁通量和磁链的单位都是韦伯（Wb），磁链是导电线圈匝数与穿过该线圈各匝的平均磁通量的乘积。
空心线圈的磁通量ΦL和磁链与电流I成正比，
（2）主磁通与漏磁通
在电动机和变压器内，常把线圈套装在铁芯上。当线圈内通有电流时，就会在线圈周围的空间形成磁场，由于铁芯的导磁性能比空气好得多，所以绝大部分磁通将在铁芯内通过，这部分磁通称为主磁通。围绕载流线圈和部分铁芯周围的空间，还存在少量分散的磁通，这部分磁通称为漏磁。
F NI
2、磁路基本定律 1）磁路的欧姆定律
一个磁路中的磁阻等于“磁动势”与磁通量的比值。这个定义可以表示为：
或 =F/Rm
式中：Rm称为磁阻，单位为安培匝每韦伯，或匝数每亨利； F=NI称为磁动势，即线圈匝数与电流的乘积，单位为安培
匝；是磁通量，单位为韦伯。
可以这样理解：
磁路中的磁通等于作用在该磁路上的磁动势F
螺线管的磁场
通电螺线管外部，磁力线由N极出来进入S极；在通电螺线管内部磁力线与螺线管轴线平行，方向由S极指向N极，并与外部磁力线连成闭合曲线。
用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指方向与电流的方向一致，则拇指所指方向即为螺线管内部的磁力线方向，即大拇指所指为通电螺线管的N极。

第四章：磁场与电磁感应

电感L也反映了线圈产生自感电动势的能力。
自感电动势的方向应根据楞次定律判定。
二、互感 1.互感现象
互感实验电路
这种由一个线圈中的电流发生变化而在另一线圈中产生电磁感应的现象称为互感现象,简称互感。由互感产生的感
应电动势称为互感电动势,用eM 表示。
为描述一个线圈电流的变化在另一个线圈中产生互感电动
蹄形磁铁的磁感线
条形磁铁的磁感线
在磁场的某一区域里,如果磁感线是一些方向相同分布均匀的平行直线,则称这一区域为匀强磁场。
匀强磁场
二、电流的磁场电流周围存在着磁场。电流产生磁场的这种现
象称为电流的磁效应。
通电导线使磁针偏转
通电长直导线及通电螺线管周围的磁场方向可用右手螺旋定则(也称安培定则)来确定。
N 匝线圈的感应电动势的大小为
感应电动势的方向需要根据楞次定律进行判定,在电路计算中,应根据实际方向与参考方向的关系确定其正负。
四、直导线切割磁感线产生感应电动势
导体切割磁感线产生感应电动势
感应电动势的方向可用右手定则判断。如图所示,平伸右手, 大拇指与其余四指垂直,让磁感线穿入掌心,大拇指指向导体运动方向,则其余四指所指的方向就是感应电动势的方向。
当一个线圈的结构、形状、匝数都已确定时,线圈中的磁
通Φ 随电流I 变化的规律可用Φ—I 曲线来表示,称为磁化
曲线。它反映了铁心的磁化过程。
利用电流产生的磁场磁化铁心
磁化曲线
磁化实验与磁化曲线
磁化曲线
曲线Oa段较为陡峭,Φ 随I 近似成正比增加。
b点以后的部分近似平坦,这表明即使再增大线圈中的电流
当电流方向与磁场方向垂直时,电流所受的电磁力最大。
二、通电平行直导线间的作用

磁场(知识梳理)

磁场第一讲知识梳理知识点一磁场及其描述磁现象：1．磁性：物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性。

2．磁极：磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极。

任何磁体都有两个磁极，无论怎么分割，磁极总是成对出现，不存在磁单极。

3．磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

4．磁化：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫做磁化。

电流的磁效应（电生磁）：通电导体的周围有磁场，它能使放在导体周围的小磁针发生偏转，且磁场的方向跟电流的方向有关，这种现象叫做电流的磁效应。

○1奥斯特实验：导线通电后，其下方与导线平行的小磁针会发生偏转。

○2奥斯特实验的意义：第一个揭示了电与磁之间是有联系的。

磁场（1）磁场：磁体、电流和运动电荷周围存在的一种特殊物质磁场的基本性质：对放入其中的磁体或电流有力的作用。

磁体对磁体的作用，磁铁对通电导线的作用以及电流和电流之间的相互作用都是通过磁场来实现的，所有磁现象都起源于电荷运动。

磁场的方向：规定在磁场中任一点小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时的北极所指的方向；磁场方向也和磁感应强度方向、磁感线在该处的切线方向一致。

磁感线（1）磁感线：为了形象的研究磁场而引入的一束假想曲线，并不客观存在，但有实验基础。

（2）磁感线特点：①磁感线的疏密程度能定性的反映磁场的强弱分布。

②磁感线上任一点的切线方向反映该点的磁场方向。

磁感线是不相交的闭合曲线。

磁铁外部的磁感线，都从磁铁N极出来，进入S极，在内部，由S极N极，磁感线是闭合曲线;磁感线不相交.例1．关于磁场的说法，正确的是（）A．在地磁场的作用下小磁针静止时指南的磁极叫北极，指北的磁极叫南极B．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质C．磁铁与磁铁之间的相互作用是通过磁场发生的。

通电导体与通电导体之间的相互作用是通过电场发生的D．磁铁周围只有在磁极与磁极、磁扱和电流发生作用时才有磁场例2．如图，小磁针处于静止状态，由此可以判定（）A．a是N极，b是S极B．a是S极，b是N极C．a是S极，b是S极D．a是N极，b是N极例3．从太阳或其它星体上放射出的宇宙射线中都含有大量的高能带电粒子，这些高能带电粒子到达地球会对地球上的生命带来危害，但是由于地球周围存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，对地球上的生命起到保护作用，那么（）A．南北两极处地磁场最弱，赤道处地磁场最强B．垂直射向地球表面的带电粒子在南、北两极所受阻挡作用最强，赤道附近最弱C．垂直射向地球表面的带电粒子在南、北两极所受阻挡作用最弱，赤道附近最强D．在赤道平面内垂直地表射来的带电粒子向两极偏转知识点二几种常见的磁场的磁感线①直线电流的磁场:同心圆、非匀强、距导线越远处磁场越弱.②通电螺线管的磁场:两端分别是N极和S极，管内可看作匀强磁场，管外是非匀强磁场.③环形电流的磁场:两侧是N极和S极，离圆环中心越远，磁场越弱.④匀强磁场:磁感应强度大小处处相等、方向处处相同.匀强磁场中的磁感线是分布均匀、方向相同的平行直线.（1）条形磁铁磁感线：见图8-1-1，外部从N极出发，进入S极；中间位置与磁感线切线与条形磁铁平行。