2019年高考物理热点题型和提分秘籍专题8.1 磁场的描述 磁场对电流的作用(题型专练)含解析
高考物理一轮复习讲义 8.1 磁场及磁场对电流的作用 新人教版
选修3－1 第八章 磁 场第1讲 磁场及磁场对电流的作用对应学生用书P1321.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 ＝F IL(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1．磁感线(1)磁感线：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的切线方向跟这点的磁感应强度方向一致．(2)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布2．几种电流的磁场分布匀强磁场中的安培力 Ⅱ(考纲要求) 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(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．1．(2011·长春高三检测)关于电场线和磁感线的说法正确的是( )．A．电场线和磁感线都是利用疏密表示场的强弱的B．电场线是客观存在的，而磁感线是不存在的C．静电场的电场线是闭合的，而磁感线是不闭合的曲线D．电场线和磁感线都可能相交答案 A2．关于磁感应强度，下列说法正确的是( )．A．一小段通电导线放在B为零的位置，那么它受到的磁场力也一定为零B．通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度也一定为零C．放置在磁场中1 m长的通电导线，通过1 A的电流，受到的磁场力为1 N，则该处的磁感应强度就是1 TD．磁场中某处的B的方向跟电流在该处受到的磁场力F的方向相同解析根据磁感应强度的定义，A选项对．通电导线(电流I)与磁场方向平行时，磁场力为零，磁感应强度不为零，B选项错．只有通电导线(电流I)与磁场方向垂直时，该处磁感应强度大小才为1 T，C选项错．B与F方向一定垂直，D选项错．答案 A图8－1－13．如图8－1－1所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘线水平吊起通电直导线A，导线与螺线管垂直．A中的“×”表示导线中电流的方向垂直于纸面向里．电键S闭合前后，绝缘线对导线A的作用力大小的变化情况是( )．A．增大 B．不变C．减小 D．不能确定解析通电后螺线管在A处的磁场方向水平向右，A受到的安培力向下，则可知绝缘线对导线A的作用力增大．答案 A4．在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20 cm，通电电流I＝0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0 N，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场中撤走，则P处磁感应强度为( )．A．零B．10 T，方向竖直向上C．0.1 T，方向竖直向上D．10 T，方向肯定不是竖直向上解析由公式B＝FIL可知，把数值代入可以得到B＝10 T，公式中L是与B垂直的，所以P处磁感应强度的方向肯定不是竖直向上的．答案 D图8－1－25．通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图8－1－2所示，ab边与MN平行．关于MN的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是( )．A．线框有两条边所受的安培力方向相同B．线框有两条边所受的安培力大小相等C．线框所受的安培力的合力方向向左D．线框所受的安培力的合力为零解析由安培定则可知导线MN在线框处所产生的磁场方向垂直于纸面向外，再由左手定则判断出bc边和ad边所受安培力大小相等，方向相反．ab边受到向右的安培力F ab，cd边受到向左的安培力F cd.因ab处的磁场强，cd处的磁场弱，故F ab>Fcd，线框所受合力不为零．答案 B对应学生用书P133考点一对磁感应强度的理解(1)磁感应强度由磁场本身决定，就像电场强度由电场本身决定一样，跟该位置放不放通电导线、电流的大小无关．(2)不能根据公式B＝FIL就说B与F成正比，与IL成反比．(3)磁感应强度B的定义式也是其度量式．(4)磁感应强度是矢量，其方向是放入其中的小磁针静止时N极的指向，空间中磁场叠加，在某一点的磁场方向即该点的磁感应强度的方向只有一个，即合磁场方向，应用平行四边形定则来求该点的磁感应强度．【典例1】关于磁感应强度B，下列说法中正确的是( )．A．磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关B．磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致C．在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大小为零D．在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大解析磁感应强度是磁场本身属性，在磁场中某处的磁感应强度为一恒量，其大小可由B＝FIL计算，与试探电流元的F、I、L的情况无关，A错．磁感应强度的方向规定为小磁针N极受磁场力的方向，与放在该处电流元受力方向垂直，B错．当试探电流元的方向与磁场方向平行时，虽电流元受磁场力为零，但磁感应强度却不为零，C错．磁感线的疏密是根据磁场的强弱画出的．磁感线越密集的地方，磁感应强度越大，磁感线越稀疏的地方，磁感应强度越小，故D正确．答案 D图8－1－3【变式1】有两根长直导线a、b互相平行放置，如图8－1－3所示为垂直于导线的截面图．在图示的平面内，O点为两根导线连线的中点，M、N为两根导线附近的两点，它们在两导线的中垂线上，且与O点的距离相等．若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I，则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是( )．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．在线段MN上只有两点的磁感应强度为零解析两根导线分别在M点和N点产生的磁感应强度大小相等，方向相反，所以M点、N 点的磁感应强度大小相等，方向相反，选项B正确；线段MN中点O的磁感应强度为零，选项D错误．答案 B考点二安培力的分析与计算1．安培力公式写为F＝ILB，适用条件为磁场与电流方向垂直．图8－1－42．式中L是有效长度．弯曲导线的有效长度L，等于两端点所连直线的长度(如图8－1－4所示)；相应的电流方向，沿L由始端流向末端，因为任意形状的闭合线圈，其有效长度L＝0，所以通电后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和一定为零．【典例2】(2009·全国卷Ⅰ，17)图8－1－5如图8－1－5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．线段ab、bc和cd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．导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力( )．A．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ab、bc、cd所受安培力的大小均为F＝BIL，bc边所受安培力的方向垂直于bc向上，ab、cd边所受安培力的方向如图所示，由几何关系可知ab与cd边所受安培力方向之间的夹角为90°，合力大小F′＝2BIL，方向垂直于bc边向上，且与bc边所受安培力在一条直线上，因此abcd所受磁场的作用力的合力为F合＝F＋F′＝(2＋1)ILB，方向沿纸面垂直bc向上．答案 A【变式2】(2012·黄冈质检)如图8－1－6所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架，ab、cd 边均与ad边成60°角，ab＝bc＝cd＝L，长度为L的电阻丝电阻为r，框架与一电动势为E，内阻为r的电源相连接，垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场，则框架受到的安培力的合力大小为( )．图8－1－6A ．0 B.5BEL 11r C.10BEL 11r D.BELr解析 总电阻R ＝3r ·2r 3r ＋2r ＋r ＝115r ，总电流I ＝E R ＝5E11r梯形框架受到的安培力等效为I 通过ad 边时受到的安培力，故F ＝BI ·ad ＝BI ×2L ＝10BEL11r，所以C 选项正确． 答案 C考点三 安培力作用下导体运动情况的判定(小专题)环形电流小磁针条形磁铁通电螺线管多个环形电流如图8－1－7所示，图8－1－7把一通电导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动．当导线通过电流I 时，如果只考虑安培力的作用，则从上往下看，导线的运动情况是( )．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 解析 第一步：电流元受力分析法把直线电流等效为OA 、OB 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相反，如图a 所示．可见从上往下看时，导线将逆时针方向转动．第二步：特殊位置分析法取导线逆时针转过90°的特殊位置来分析，如图b所示．根据左手定则判断安培力方向向下，故导线在逆时针转动的同时向下运动．答案 C【变式3】(2012·江苏徐州模拟)图8－1－8如图8－1－8所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面．当线圈内通以图中方向的电流后，线圈的运动情况是( )．A．线圈向左运动B．线圈向右运动C．从上往下看顺时针转动D．从上往下看逆时针转动解析法一电流元法．首先将圆形线圈分成很多小段，每一段可看作一直线电流元，取其中上、下两小段分析，其截面图和受安培力情况如右图所示．根据对称性可知，线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动．只有选项A正确．法二等效法．将环形电流等效成小磁针，如右图所示，据异名磁极相吸引知，线圈将向左运动，选A.也可将左侧条形磁铁等效成环形电流，根据结论“同向电流相吸引，异向电流相排斥”，也可判断出线圈向左运动，选A.答案 A【典例4】如图8－1－9所示，图8－1－9条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，用F表示磁铁对桌面的压力，用f表示桌面对磁铁的摩擦力，导线中通电后与通电前相比较( )．A．F减小，f＝0 B．F减小，f≠0C．F增大，f＝0 D．F增大，f≠0解析(转换研究对象法)如图所示，画出一条通电电流为I的导线所在处的磁铁的磁感线，电流I处的磁场方向水平向左，由左手定则知，电流I受安培力方向竖直向上．根据牛顿第三定律可知，电流对磁铁的反作用力方向竖直向下，所以磁铁对桌面压力增大，而桌面对磁铁无摩擦力作用，故正确选项为C.答案 C【变式4】一条形磁铁放在水平桌面上，图8－1－10它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒，图8－1－10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，在通电的一瞬间可能产生的情况是( )．A．磁铁对桌面的压力不变B．磁铁对桌面的压力增大C．磁铁受到向右的摩擦力D．磁铁受到向左的摩擦力解析如图所示，对导体棒，通电后，由左手定则判断出导体棒受到斜向左下的安培力，由牛顿第三定律可得，磁铁受到导体棒的作用力应斜向右上，所以在通电的一瞬间，磁铁对桌面的压力减小，磁铁受到向左的摩擦力，因此D正确．答案 B【变式5】如图8－1－11所示，图8－1－11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N1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力N2，则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是( )．A．N1<N2，弹簧的伸长量减小B．N1＝N2，弹簧的伸长量减小C．N1>N2，弹簧的伸长量增大D．N1>N2，弹簧的伸长量减小解析在题图中，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，其方向是斜向左下方的，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，即N1>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对应学生用书P1355.转换思维法(1)选定研究对象；画出平面受力分析图，其中安培力的方向切忌跟着感觉走，来判断，注意F安⊥B、F安列方程：根据力的平衡条件、牛顿第二定律列方程式进行求解．图8－1－12如图8－1－12所示，质量为′，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿教你审题―→关键：导线处于平衡状态―→通电直导线三维转,化为二维―→请同学们自己完成！解析 若B 沿z 轴正方向，导线无法平衡，①错误；若B 沿y 轴正方向，由左手定则，受力如图①：mg ＝BIl ，所以②正确；若B 沿z 轴负方向，受力如图②，F T sin θ＝BIl ；F T cos θ＝mg ，所以B ＝mgILtan θ，③正确；若B 沿悬线向上，受力如图③，导线无法平衡，④错误．答案 D对应学生用书P136一、对磁场和磁感应强度的考查(中频考查)1．(2011·课标全国卷，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 B图8－1－132．(2011·大纲全国卷，15)如图8－1－13所示，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 C二、安培力和安培力的应用(高频考查)3．(2009·海南)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．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( )．解析用左手定则可判断出A中导线所受安培力为零，B中导线所受安培力垂直纸面向里，C、D中所受安培力向右，故导线受力以后的弯曲方向应与受力方向一致，D正确．答案 D4．(2009·重庆理综)在如图8－1－14所示电路中，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，判断这两段导线( )．图8－1－14A．相互吸引，f a>f b B．相互排斥，f a>f bC．相互吸引，f a<f b D．相互排斥，f a<f b解析不管电流方向如何，MM′和NN′两段导线中的电流方向总是相反的，则两段导线始终产生排斥力．又安培力的大小和电流成正比，单刀双掷开关接b时的电压高，则电流大，两导线间的安培力也大．答案 D图8－1－155．(2010·上海单科，13)如图8－1－15所示，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．0 B．0.5BIl C．BIl D．2BIl解析V形导线通入电流I时每条边受到的安培力大小均为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，答案为C.答案 C图8－1－166．(2011·课标全国卷，18)电磁轨道炮工作原理如图8－1－16所示．待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触．电流I 从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回．轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I 成正比．通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出．现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是( )．①只将轨道长度L 变为原来的2倍 ②只将电流I 增加至原来的2倍 ③只将弹体质量减至原来的一半 ④将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L 变为原来的2倍，其他量不变A ．①②B ．③④C ．②④D ．①③解析 通电的弹体在安培力作用下加速运动，F 安＝BId ，B ＝kI ，故F 安∝I 2，根据动能定理F 安L ＝12mv 2得v ∝I L m，故选项②④正确，选项①③错误．或根据运动学公式v 2＝2aL ，也可得出v ∝IL m. 答案 C。
磁场对电流的作用
磁场对电流的作用首先，磁场可以改变电流的方向。
根据右手定则，当电流通过导线时，在电流方向垂直平面上的正负极性上有一个磁场会形成，这个磁场的方向与电流方向垂直。
通过这个磁场的作用，电流会受到一个力的作用，使其改变方向。
这也是电磁铁和电动机正常工作的原理之一、利用磁场可以改变电流方向的特性，可以实现磁控开关、电动机、发电机等设备的正常运作。
其次，磁场可以影响电流的速度。
当电流通过导线时，磁场会对电流施加一个力，这个力的大小与磁场的强度、电流的大小、导线的长度、磁场与导线之间夹角的正弦函数成正比。
根据洛伦兹力定律，当电流的速度与磁场方向垂直时，洛伦兹力会对电流产生一个垂直于两者的力，使其运动轨迹发生弯曲。
这就是电子在有磁场的情况下偏转的基本原理。
基于这个原理，我们可以通过磁场来控制电子的运动方向，实现磁控电子束的偏转和聚焦，从而应用于电子显微镜、电子加速器等领域。
此外，磁场还可以改变电流的分布。
在磁场中，电流会受到洛伦兹力的作用，电子会在磁场中沿着圆弧轨道移动，而正电荷则会相对于电子运动轨道发生偏移，使得电流的电荷分布不均匀。
这个现象称为霍尔效应。
借助磁场对电流分布的影响，我们可以利用霍尔元件来检测磁场的强度。
同时，磁场也可以改变电流的密度分布，通过调整磁场的方向和强度，可以实现对电流的控制。
此外，磁场对电流还有一些其他影响。
例如，磁场可以引起电流的感应。
当电流通过导线时，会产生磁场，当磁场变化时，会在导线中产生感应电动势。
这个原理被广泛应用在电磁感应、变压器、电动发电机等设备中。
电动机则是运用了磁场和电流相互作用的原理，在磁场的作用下，电流通过线圈内部的导线，产生力矩，驱动设备进行工作。
总结起来，磁场对电流的作用通过洛伦兹力，在电流流动的导线周围产生一个力的效应。
这种效应可以用来改变电流的方向、速度、分布，以及感应电流的产生。
利用磁场对电流的影响，我们可以实现磁控开关、电动机、发电机、电子显微镜、电子加速器、电磁感应等设备的正常运作。
高中 高考物理 磁场的描述 磁场对电流的作用
[深化理解] 磁感线与电场线的比较 磁感线 引入 电场线
假想的线，实际并不存在 磁感线上各点 电场线上各点的切线 方向即为该点的电场 方向 表示电场强弱
相 似 点
方向
的切线方向即 为该点的磁场 方向
疏密 表示磁场强弱 特点
在空间不相交、不中断
续表 磁感线 在磁体外部， 由 N 极指向 S 不同点 极，在磁体内 部，由 S 极指 向 N 极，是闭 合曲线 从正电荷(或无限远) 出发，终止于无限远 (或负电荷)，不闭合 电场线
[小题速验] 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( )
答案：C
考点一
磁场及磁感应强度的理解 )
1．[考查磁场的性质]下列说法正确的是(
A．电场线和磁感线都是电场和磁场中客观存在的曲线 B．电场对放入其中的电荷一定有力的作用，磁场对放 入其中的通电直导线也一定有力的作用 F C．在公式 E＝ q 中，F 与 E 的方向不是相同就是相反 F D．由公式 B＝IL知，F 越大，通电导线所在处的磁感 应强度一定越大
教材回顾(一)
磁场的描述__磁场对电流的作用
一、描述磁场的基本概念 1．磁场 (1)基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流或运动 电荷有 力的作用 。 (2)磁场的方向：小磁针 N 极 受力 的方向，即小磁 针 静止 时 N 极所指的方向。
2．磁感线 为了形象的描述磁场，在其中画出 的一系列有 方向 的曲线，曲线上各点的
解析：选 C
由“常微偏东，不全南也”和题图知，地
理南、北极与地磁场的南、北极不重合，由题图可看出地磁 场的南极在地理北极附近， 地球是一个巨大的磁体， 因此地 球内部也存在磁场，故选项 A、B 的说法正确；从题图中磁 感线的分布可以看出，在地球表面某些位置(如南极、北极 附近)磁感线不与地面平行，故选项 C 的说法不正确；宇宙 射线粒子带有电荷， 在射向地球赤道时， 运动方向与地磁场 方向不平行，因此会受到磁场力的作用，故选项 D 的说法 正确。
磁场对电流的作用
磁场对电流的作用磁场对电流具有重要的作用，常常表现为磁场对电流的产生、改变电流方向、控制电流强度等方面。
首先，磁场能够引起电流的产生。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场的变化通过闭合回路时，会在回路中感应出电流。
这一现象被广泛应用于电力发电、变压器和电磁感应传感器等领域。
例如，发电机利用旋转的磁场通过电线圈感应出交流电流，从而产生电能。
其次，磁场可以改变电流的方向。
根据洛仑兹力定律，当电流通过磁场时，会受到一个与速度和磁场方向相垂直的力。
这个力会使电流发生弯曲或者偏转，从而改变了电流的方向。
这个现象被广泛用于电磁铁、电子束控制、磁流变阻尼器等领域。
例如，电子束在磁场中受到力的作用，可以控制电子束的轨道，从而实现电子束聚焦和偏转。
另外，磁场还可以控制电流的强度。
根据洛仑兹力定律，电流与磁场的叉乘会产生力矩，使得电流导体发生旋转。
通过调节磁场的强度，可以改变力矩的大小，从而控制电流的强度。
这个现象被广泛应用于电机、电磁阀、磁控溅射等领域。
例如，可变磁阻传感器通过改变磁场的强度，调节电流的大小，从而实现精准测量。
除了上述作用之外，磁场还对电流具有其他的影响，如磁场对电流的传输速度的限制、磁场对电流的能量耗散的影响等。
这些影响可能会导致电流在导体中的损耗和能量消耗，需要在电路设计和应用中予以考虑。
总而言之，磁场对电流具有重要的作用，它能够引起电流的产生，改变电流的方向和控制电流的强度。
这些作用为电力发电、电动机、传感器等电气设备的工作提供了基础，并广泛应用于现代科技和工程领域。
同时，磁场对电流的影响也需要在电路设计和应用中予以合理考虑，以提高设备的性能和效率。
磁场对电流的作用
磁场对电流的作用磁场是一种力场，可以对电流产生作用。
当电流通过导体时，会形成一个磁场环绕在导体周围。
反过来，当一个导体被放置在磁场中，磁场会对导体内的电流产生作用。
这种作用可以通过安培定律来描述，安培定律表明电流和磁场之间存在相互作用的关系。
首先，磁场对电流具有方向性的作用。
当导体内的电流流动时，磁场会根据右手法则产生一个环绕导体的方向。
这个方向可以通过靠近导体右侧的电磁铁吸铁石的引力方向来理解。
当导体在磁场中移动时，磁场会对导体产生作用力，使导体受到一个力的作用。
这个力的大小与导体内的电流强度成正比，与磁场强度成正比，与导体长度成正比，与导体与磁场夹角的正弦值成正比。
这个力的方向可以根据右手法则确定。
其次，磁场对电流有扭力的作用。
当导体呈螺旋状或圆环状时，由于导体上各位置的电流方向不同，磁场对导体上的各个电流元素产生的力也不同。
这样，磁场对导体产生的总力会使导体发生扭转。
这种扭转力的大小与磁场强度、导体长度、导体形状、导体上电流元素的大小有关。
此外，磁场还可以对导体内部的电流产生热效应。
当导体通过磁场而产生感应电动势时，电流会发生变化。
这种变化会导致电流产生欧姆热效应，从而使导体产生热量。
这也是我们常见的发电机原理，通过机械能转化为电能的过程。
磁场对电流的作用不仅仅局限于上述几种情况，在实际应用中还有很多其他作用。
例如，电动机的原理就是利用磁场对通电导线产生力矩，使得电动机能够转动。
同样地，磁力计、磁选机、磁控阀等设备都是利用了磁场对电流的作用原理。
此外，磁场对电子运动的影响也是现代物理学的研究课题之一。
总之，磁场对电流的作用是一个复杂而又重要的物理现象。
它不仅在电磁学领域中有着广泛的应用，还在现代科技的发展中发挥着重要的作用。
了解和掌握磁场对电流的作用原理，有助于我们更好地理解和应用电磁学知识，推动科学技术的发展。
高考物理一轮复习 专题8.1 磁场的描述 磁场对电流的作用押题专练
专题8.1 磁场的描述磁场对电流的作用1．如图1所示，a和b是一条磁感线上的两点，关于这两点磁感应强度大小的判断，正确的是( )图1A．一定是a点的磁感应强度大B．一定是b点的磁感应强度大C．一定是两点的磁感应强度一样大D．无法判断答案 D解析因为一条磁感线是直线时，不一定是匀强磁场，也不知道A、B两点的磁感线的疏密，条件不足，无法确定a、b两点的磁感应强度的大小．故D正确．2．磁场中某区域的磁感线如图2所示，则( )图2A．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处受力小答案 A3．(多选)两根长直导线a、b平行放置，如图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．O点的磁感应强度为零D．若在N点放一小磁针，静止时其北极沿ON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、C对，A错；若在N点放一小磁针，静止时其北极垂直MN向上．【答案】BC4.通有电流的导线L1、L2处在同一平面(纸面)内，L1是固定的，L2可绕垂直纸面的固定转轴O转动(O为L2的中心)，各自的电流方向如图所示．下列哪种情况将会发生( ) A．因L2不受磁场力的作用，故L2不动B．因L2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L2不动C．L2绕轴O按顺时针方向转动D．L2绕轴O按逆时针方向转动【答案】D5.三根平行的长直导线，分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点，三导线中电流方向相同，A、B两导线中的电流大小相同，如图5所示，已知导线A在斜边中点O处所产生的磁场的磁感应强度大小为B，导线C在斜边中点O处所产生的磁场的磁感应强度大小为2B，则O处的磁感应强度的大小和方向为( )图5A．大小为B，方向沿OA方向B．大小为22B，方向竖直向下C．大小为2B，方向沿OB方向D．大小为2B，方向沿OA方向答案 D解析由安培定则知导线A、B在O处所产生的磁感应强度大小相等，方向相反，相互抵消，所以O处的磁感应强度即为导线C所产生的磁感应强度，即大小为2B，由安培定则可判定其方向沿OA方向，A、B、C错，D对．6．一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6所示．当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，则线圈L1将( )图6A．不动B．顺时针转动C．逆时针转动D．在纸面内平动答案 B7．如图7所示，固定不动的绝缘直导线mn和可以自由移动的矩形线框abcd位于同一平面内，mn与ad、bc边平行且离ad边较近．当导线mn中通以方向向上的电流，线框中通以顺时针方向的电流时，线框的运动情况是( )图7A．向左运动 B．向右运动C．以mn为轴转动D．静止不动答案 B解析以mn为研究对象，线框内磁场方向垂直纸面向里，由左手定则知导线mn受向左的安培力，由牛顿第三定律可知线框受到向右的作用力，故线框向右运动，选项B正确．8．如图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．人上往下看，导线框将逆时针转动答案 D9．如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上，导轨间距为L，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端与水平直导体棒ab相连，弹簧与导轨平面平行并与ab垂直，直导体棒垂直跨接在两导轨上，空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场．闭合开关K后，导体棒中的电流为I，导体棒平衡时，弹簧伸长量为x1；调转图中电源极性使棒中电流反向，导体棒中电流仍为I，导体棒平衡时弹簧伸长量为x2.忽略回路中电流产生的磁场，则磁感应强度B的大小为( )A.kIL(x1＋x2) B.kIL(x2－x1)C.k2IL(x2＋x1) D.k2IL(x2－x1)【答案】D10.如图所示，电磁炮由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成．当电源接通后，磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的发射速度．下列各俯视图中正确表示磁场B方向的是( )【解析】要使电磁炮弹加速，则炮弹应受向右的安培力．由左手定则可知：磁场方向应为垂直纸面向外．B正确．【答案】B11．如图9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，则下列关于磁铁对斜面的压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是( )图9A．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，弹簧的伸长量减小答案 C解析在题图中，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，其方向是斜向左下方的，如图所示，导线A中的电流垂直纸面向外时，由左手定则可判断导线A必受斜向右下方的安培力F，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力F′的方向是斜向左上方，所以磁铁对斜面的压力减小，即F N1>F N2.同时，F′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.12．(多选)如图10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F1，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F2，则以下说法正确的是( )图10A．弹簧长度将变长B．弹簧长度将变短C．F1>F2 D．F1<F2答案BC13．(多选)如图11所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直斜面放置一根长为L、质量为m 的直导体棒，当通以图示方向电流I 时，欲使导体棒静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强磁场，当外加匀强磁场的磁感应强度B 的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中，下列说法中正确的是( )图11A ．此过程中磁感应强度B 逐渐增大 B ．此过程中磁感应强度B 先减小后增大C ．此过程中磁感应强度B 的最小值为mg sin αIL D ．此过程中磁感应强度B 的最大值为mg tan αIL答案 AC14.在倾角θ＝30°的斜面上，固定一金属框架，宽L ＝0.25 m ，接入电动势E ＝12 V 、内阻不计的电源．在框架上放有一根水平的、质量m ＝0.2 kg 的金属棒ab ，它与框架的动摩擦因数为μ＝36，整个装置放在磁感应强度B ＝0.8 T 的垂直框面向上的匀强磁场中(如图所示)．当调节滑动变阻器R 的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，框架与棒的电阻不计，g ＝10 m /s 2)【解析】 金属棒静止在框架上时，摩擦力的方向可能沿框面向上，也可能沿框面向下，须分两种情况考虑．当滑动变阻器R 取值较大时，I 较小，安培力F 较小，在金属棒的重力分力mg sin θ作用下，棒有沿框架下滑趋势，框架对金属棒的摩擦力沿框面向上(如图甲所示)．金属棒刚好不下滑时满足平衡条件B ERL ＋μmg cos θ－mg sin θ＝得R ＝BELsin θ－μcos θ＝ 0.8×12×0.250.2×10×⎝⎛⎭⎪⎫0.5－36×32 Ω＝4.8 Ω当滑动变阻器R 取值较小时，I 较大，安培力F 较大，会使金属棒产生沿框面上滑的趋势．因此，框架对金属棒的摩擦力沿框面向下(如图乙所示)．金属棒刚好不上滑时满足平衡条件B ER L －μmg cos θ－mg sin θ＝0 得R ＝BELsin θ＋μcos θ＝1.6 Ω所以滑动变阻器R 的取值范围应为 1．6 Ω≤R ≤4.8 Ω. 【答案】 1.6 Ω≤R ≤4.8 Ω 15.如图所示，PQ 和EF 为水平放置的平行金属导轨，间距为L ＝1.0 m ，导体棒ab 跨放在导轨上，棒的质量为m ＝20 g ，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c 相连，物体c 的质量M ＝30 g ．在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B ＝0.2 T 的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度g 取10 m /s 2.若导轨是粗糙的，且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒ab 重力的0.5倍，若要保持物体c 静止不动，应该在棒中通入多大的电流？电流的方向如何？设此时电流为I 2，则有Mg －BI 2L≤f m ＝0.5mg ， 解得I 2≥Mg －0.5mgBL ＝1.0 A即ab 棒中的电流为 1．0 A ≤I≤2.0 A .根据左手定则判断，棒中的电流方向为由a 到b. 【答案】 1.0 A ≤I≤2.0 A 方向由a 到b。
磁场对电流的作用
磁场对电流的作用
磁场对电流的作用是通过洛伦兹力来实现的。
当电流通过导线时，会在周围产生磁场。
而磁场与电流之间存在相互作用，即磁场会对电流产生作用力。
根据洛伦兹力的原理，当有一导线中通过电流时，在其周围形成的磁场中，每一个电荷都会受到洛伦兹力的作用。
这个作用力的大小与电荷的速度、电流的大小以及磁场的强度有关。
当磁场和电流方向垂直时，洛伦兹力的方向与导线的方向也垂直。
这就是为什么导线会受到磁场的作用力，而不会受到磁场的扭矩。
磁场对电流的作用还可以用安培力学的右手定则来描述。
按照右手定则，将右手握住导线，让大拇指指向电流的方向，那么其他四指所指的方向就是磁场的方向。
这个规则使我们能够判断电流所受的磁场力的方向。
利用磁场对电流的作用，我们可以实现电动机的运转。
电动机通过利用磁场对通过导线的电流产生扭矩，从而引起转动。
磁场对电流的作用还可以应用于其他领域，比如电磁感应、磁共振成像等。
总而言之，磁场对电流的作用是通过洛伦兹力来实现的，这种作用力与电流、磁场的方向和强度相关。
磁场对电流的作用可以应用于电动机等设备的运转，以及电磁感应和磁共振成像等领域。
磁场对电流的作用
磁场对电流的作用首先，磁场可以对电流产生力的作用。
根据洛伦兹力定律，电流在磁场中会受到一个力的作用。
这个力的大小和方向由电流的大小、磁场的大小和方向以及两者之间的夹角决定。
如果电流和磁场平行或反平行，那么力的大小为零。
如果电流与磁场垂直或形成夹角，那么力的大小不为零，并会使电流受到向其中一个方向的推力。
其次，磁场对电流产生扭矩的作用。
当电流通过一个线圈时，线圈内的每一段导线都会产生一个磁场，在整个线圈中形成一个总磁场。
如果线圈内的电流方向改变，那么线圈内的磁场也会相应改变。
这个磁场的变化会使线圈受到一个扭矩的作用，使之发生旋转。
此外，磁场还可以对电流产生感应电动势的作用。
根据法拉第电磁感应定律，当电流通过一个线圈时，线圈内部的磁场的变化会在线圈中产生感应电动势。
这个感应电动势会使得线圈两端产生电势差，从而产生一定的电压和电流。
还有，磁场可以改变电流的路径。
当电流通过一个导线时，磁场可以对电流产生偏转的作用，使电流改变原来的路径。
这种情况通常出现在有磁场的情况下，例如在磁力线的作用下，电流可以在导线中发生弯曲或偏离原来的方向。
磁场对电流的作用还体现在电磁感应的现象中。
当磁场的强度和电流的变化率发生变化时，就会在导线中产生感应电流。
这种现象在变压器和发电机中得到了广泛的应用。
变压器利用电流在导线中产生的磁场感应到另一根线圈上的导线，从而实现电能的传递和变压。
发电机则是利用机械能转变成电能的过程中产生感应电流的原理。
在实际应用中，磁场对电流的作用有很多重要的应用，如电动机、电磁铁、电磁泵等。
电动机利用磁场对电流产生力的作用，使电能转化为机械能。
电磁铁则是利用磁场对电流产生吸力的作用，可以吸住铁磁物体。
电磁泵则是利用磁场对电流的扭矩作用，使磁铁被驱动转动，从而实现液体的输送。
总结起来，磁场对电流的作用主要包括力的作用、扭矩的作用、感应电动势的作用等。
这些作用使得磁场能够对电流产生影响，并引发一系列有用的应用。
磁场对电流的作用解析版
磁场对电流的作用【知识链接】一、磁场、磁感应强度1．磁场基本性质：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．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。
(3)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向，也就是小磁针静止时N极的指向。
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。
二、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向1．磁感线及其特点(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磁感应强度的方向一致。
(2)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。
2．几种常见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，磁场越弱安培定则立体图横截面图纵截面图题型一：磁场的矢量叠加【例1】己知无限长通电直导线产生的磁场中某直的磁感应强度大小与电流大小成正比，与到直导线的距离成反比。
如图所不，无限长直导线M 在方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B o 的匀强磁场中，垂直于磁场方向；a 、b 两点位于纸面内且连线与直导线垂直，b 点到直导线距离是a 点到直导线距离的2倍。
当直导线中通有方向M→N 的电流I 时，a 点磁感应强度大小是5/4B 0，则此时b 点的磁感应强度大小是 A ． B ．C ．D ．答案：A【针对训练1-1】有两条长直导线垂直水平纸面放置，交纸面于a 、b 两点，通有大小相等的恒定电流，方向如图.a 、b 的连线水平，c 是ab 的中点，d 点与c 点关于b 点对称．已知c 点的磁感应强度为B 1，d 点的磁感应强度为B 2，则关于a 处导线在d 点产生磁场的磁感应强度的大小及方向，下列说法中正确的是( ) A ．B 1＋B 2，方向竖直向下 B ．B 1－B 2，方向竖直向上 C.B 12＋B 2，方向竖直向上 D.B 12－B 2，方向竖直向下 答案 D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(1)磁场和电流垂直时：F＝BIL。
8-1磁场及其对电流的作用
4 ．匀强磁场． 若某个区域里磁感应强度大小处处相等， 方向相同， 那么该区域的磁场叫匀强磁场． 匀强磁场中的磁感线是平行等距的直线．如通电螺 线管内部的磁场，就是匀强磁场． 5 ．几种典型磁场的分布． 在永磁体的磁场和电流的磁场中，磁感线在空间都 是立体分布的， 为了能正确地分析和解答各种磁场问题， 不仅应熟悉条形磁场、蹄形磁铁、直线电流、通电螺线 管、地磁场等几种典型的磁场分布，还要善于将磁感线 分布的空间图转化为不同方向的平面图，如俯视图．典 型磁场分布如下图所示．
[ 思路分析 ] 空间几个磁场
叠加以后，在某一点的磁场方向即
该点的磁感应强度的方向只有一个， 即合磁场方向，求该点磁感应强度 方向要应用平行四边形定则．
[解析]
本题考查磁感应强度的矢量运算方法．直线
电流的磁场的磁感线是以直线电流为中心的一组同心 圆，故中心 O 点处三个直线电流的磁场方向如图 8－1－ 10 所示，由于对称性，它们互成 120°角，且它们的大小相等均为
解析
由安培定则可知，两导线在 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 错误；由安 培定则，两导线在 a、b 两处产生磁场方向均竖直向下，由 于对称性，电流 M 在 a 处产生磁场的磁感应强度等于电流
N 在 b 处产生磁场的磁感应强虎，同时电流 M 在 b 处产生
磁场的磁感应强度等于电流 N 在 a 处产生磁场的磁感应强 度，所以 a、b 两处磁感应强度大小相等方向相同，选项 B 错误； 根据安培定则， 两导线在 c、 d 两处产生磁场垂直 c、
图 8 －1 －8
A．A 端向上移动，B 端向下移动 B．A 端向下移动，B 端向上移动 C．A 端向纸外移动，B 端向纸内移动 D．A 端向纸内移动，B 端向纸外移动
2019人教版 高考物理热门专题知识讲解 磁场对电流的作用(提高)
物理总复习：磁场对电流的作用【考纲要求】1、知道磁体的磁场、电流的磁场及地磁场的分布特点；2、理解磁感应强度的概念、定义式；3、掌握安培定则，会利用安培定则判断通电导线、螺线管的磁场；4、会求安培力的大小并确定其方向，能在具体问题中熟练应用。
【考点梳理】考点一、磁场1、磁场的存在磁场是一种特殊的物质，存在于磁极和电流周围。
2．磁场的特点磁场对放入磁场中的磁极和电流有力的作用。
同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，磁体之间、磁体与电流（或运动电荷）之间、电流（或运动电荷）与电流（或运动电荷）之间的相互作用都是通过磁场发生的。
3、磁场的方向规定磁场中任意一点的小磁针静止时N极的指向（小磁针N极受力方向）。
4、地磁场的主要特点要点诠释：地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其主要特点有三个：（1）地磁场的N极在地球地理南极附近，S极在地球地理北极附近。
磁感线分布如图所示。
（2）地磁场B的水平分量(xB)总是从地球地理南极指向地球地理北极（地球外部）；而竖直分量(yB)，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下。
（3）在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平向北。
注意：地球的地理两极和地磁两极不重合，因此形成了磁偏角。
考点二、磁感应强度1、磁感应强度磁感应强度是描述磁场大小和方向的物理量，用“B”表示，是矢量。
（1）．B的大小：磁场中某点的磁感应强度的大小等于放置于该点并垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场力F与通过该导线的电流强度和导线长度乘积IL的比值。
定义式F BIL .（2）．B的方向：磁场中该处的磁场方向。
（3）．B的单位：特斯拉。
1T=1 N/ ( A·m)。
要点诠释：（1）磁感应强度B也是用比值法定义的物理量，其特点：与F、I、L无关，只由磁场本身决定。
（2）式中的I必须垂直于该处的磁场。
（3）磁感应强度是一个矢量，B的方向就是该处的磁场方向（不是F的方向）。
高考物理重点难点知识专题讲解：磁场的描述 磁场对电流的作用
【答案】AD
【小结】 1.空间任意一点的磁感应强度， 是各 个电流在该点分别产生的磁感应强度的矢量和． 2． 电流方向和磁场方向之间的关系， 用右手确定： 在直线电流中 ，大拇指指电流方向 ，弯曲的四指 指磁场绕行方向；在环形电流中，四指指环形电 流的绕行方向，大拇指指环内磁场的方向．
变式 1 如图所示， 两根互相平行的长直导 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 )
3I 导线与 I 导线在 a 处的磁感应强度大小 Ba k· 3I kI 8kI ＝ ＋ ＝ ，而 3I 导线与 I 导线在 b 处的磁 L L L 2 2 k· 3I kI kI 感应强度大小 Bb＝ － ＝ ，则 a 点和 b 点 2L L 2L 的磁感应强度大小之比为 16∶1，故 C 错误，D 正确．故选 AD.
N极
所指的方向．
特斯拉 ，符号 T，1 T＝1 N/A· m.
(5)决定因素：由磁场本身决定，与 I、L 和 F 的 无关 大小均 ．
2．磁感线：在磁场中人为地画出一系列曲线 ， 使曲线上每一点的切线方向都跟这点的 磁感应强度 的方向一致，磁感线的疏密程度表示磁场 的
强弱
，这样的曲线叫做磁感线． 常见的磁场
相似，管为 匀强 磁场， 于两个磁极且离圆环
磁场越弱
知识点四
高考物理 磁场的描述 磁场对电流的作用
考点一
栏目索引
答案 C 由题意可知,地理南、北极与地磁场的南、北极不重合,存在 磁偏角,A正确。磁感线是闭合的,再由图可推知地球内部存在磁场,地 磁南极在地理北极附近,故B正确。只有赤道上方附近的磁感线与地面 平行,故C错误。射向地球赤道的带电宇宙射线粒子的运动方向与地磁 场方向不平行,故地磁场对其有力的作用,这是磁场的基本性质,故D正 确。选C。
考点二
栏目索引
1.已知地磁场的水平分量为B,利用这一值可以测定某一弱磁场的磁感
应强度,如图所示为测定通电线圈中央一点的磁感应强度的实验示意
图。实验方法:(1)先将未通电线圈固定于南北方向竖直平面内,中央放 一枚小磁针,N极指向北方;(2)给线圈通电,此时小磁针N极指北偏东θ角
后静止。由此可以确定线圈中电流方向(由东向西看)与线圈中央的合
场的强弱程度相同,且方向水平。
考பைடு நூலகம்一
栏目索引
1.(2015课标Ⅱ,18,6分)(多选)指南针是我国古代四大发明之一。关于指 南针,下列说法正确的是 ( BC ) A.指南针可以仅具有一个磁极 B.指南针能够指向南北,说明地球具有磁场 C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰 D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线,导线通电时指南针不
栏目索引
第1讲 磁场的描述
磁场对电流的作用
总纲目录
栏目索引
总纲目录 考点一 对磁感应强度的理解
考点二
考点三 考点四 加油小站
安培定则的应用与磁场叠加
安培力及安培力作用下导体的运动 安培力作用下的平衡与加速
考点一
栏目索引
考点一
对磁感应强度的理解
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① 磁力 的作用。 2.磁感应强度
高考物理 热点题型和提分秘籍 专题8.1 磁场的描述 磁场对电流的作用(含解析)-人教版高三全册物理
专题8.1 磁场的描述磁场对电流的作用【高频考点解读】1.知道磁感应强度的概念与定义式，并能理解与应用.2.会用安培定如此判断电流周围的磁场方向.3.会用左手定如此分析解决通电导体在磁场中的受力与平衡类问题．【热点题型】题型一安培定如此的应用与磁场的叠加例1、3条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线搭成一等边三角形。
在导线中通过的电流均为I，电流方向如图811所示。
a、b和c三点分别位于三角形的3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。
如下说法正确的答案是( )图811A．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【答案】AC【方法规律】求解有关磁感应强度的三个关键(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(满足平行四边形定如此)。
(3)牢记判断电流的磁场的方法―→安培定如此，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)。
【提分秘籍】1．安培定如此的应用在运用安培定如此时应分清“因〞和“果〞，电流是“因〞，磁场是“果〞，既可以由“因〞判断“果〞，也可以由“果〞追溯“因〞。
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．磁场的叠加磁感应强度为矢量，合成与分解遵循平行四边形定如此。
【举一反三】图813中a、b、c为三根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于等边三角形的3个顶点上，导线中通有大小一样的电流，方向如下列图。
如此在三角形中心O点处的磁感应强度( )图813A．方向向左 B．方向向右C．方向向下 D．大小为零题型二安培力作用下导体的运动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814所示。
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1．三根平行的长直导体棒分别过正三角形ABC的三个顶点，并与该三角形所在平面垂直，各导体棒中均通有大小相等的电流，方向如图所示．则三角形的中心O处的合磁场方向为()A．平行于AB，由A指向BB．平行于BC，由B指向CC．平行于CA，由C指向AD．由O指向C2．在地球赤道上进行实验时，用磁传感器测得赤道上P点地磁场磁感应强度大小为B0.将一条形磁铁固定在P 点附近的水平面上，让N极指向正北方向，如图所示，此时用磁传感器测得P点的磁感应强度大小为B1；现将条形磁铁以P点为轴旋转90°，使其N极指向正东方向，此时用磁传感器测得P点的磁感应强度的大小应为(可认为地磁南、北极与地理北、南极重合)()A．B1－B0B．B1＋B0C.B20＋B21D.2B20＋B21－2B0B1【答案】D【解析】设条形磁铁在P点处产生的磁感应强度为B′，当N极指向正北方时，B1＝B0＋B′，解得B′＝B1－B0，当N极指向正东方时，P点的磁感应强度B＝B20＋B′2＝B20＋(B1－B0)2＝2B20＋B21－2B0B1，D正确．15．如图所示，一条形磁铁静止在固定斜面上，上端为N极，下端为S极，其一条磁感线如图所示，垂直于纸面方向有两根完全相同的固定导线，它们与磁铁两端的连线都与斜面垂直且长度相等(如图中虚线所示)。
开始两根导线未通电流，斜面对磁铁的弹力、摩擦力的大小分别为F N、F f，后来两根导线通图示方向大小相同的电流后，磁铁仍然静止，则与未通电时相比()A．F N、F f均变大 B．F N不变，F f变小C．F N变大，F f不变D．F N变小，F f不变答案：D解析：两根导线通题图方向大小相同的电流后，导线受到安培力，由牛顿第三定律，磁铁受到垂直斜面向上的作用力，斜面对磁铁的弹力减小，摩擦力不变，选项D正确。
16．如图是磁电式电流表的结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，线圈中a、b两条导线长均为l，通以图示方向的电流I，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B。
则()A．该磁场是匀强磁场B．线圈平面总与磁场方向垂直C．线圈将逆时针转动D．a、b导线受到的安培力大小总为BIl答案：D17.欧姆最早是用小磁针测量电流的，他的具体做法是：在地磁场的作用下，小磁针处于水平静止状态，在其上方平行于小磁针放置一长直导线，当导线中通有电流时，小磁针会发生偏转，通过小磁针偏转的角度可测量导线中的电流。
已知长直通电导线在空间某点产生磁场的磁感应强度大小与电流成正比，当导线通电后，小磁针转动的俯视图如图所示，下面说法正确的是()A．通电后小磁针静止时N极所指的方向就是电流产生磁场的方向B．这种方法只能测量导线电流的大小，不能确定导线电流的方向C．导线中电流的大小与小磁针转过的角度的正切值成正比D．导线中电流的大小与小磁针转过的角度的正弦值成正比答案：C18．如图所示，在xOy平面内有两根平行y轴水平放置的长直导线，通有沿y轴正方向大小相等的电流I，两导线关于y轴对称，P为x轴上一点，O为z轴上一点，下列说法正确的是()A．O点处的磁感应强度为零B．P、Q两点处的磁感应强度方向垂直C．P、Q两点处的磁感应强度方向平行D．正电荷从O点沿z轴向上运动不受洛伦兹力作用答案：AB解析：根据安培定则可判断出两电流在O点处产生的磁感应强度等大反向，合磁感应强度为零，故A正确；两电流在P点的磁场方向相反，叠加后合磁场方向沿z轴正方向；两电流在z轴正方向上各点产生的磁感应强度矢量叠加后，都沿x轴负方向，P、Q两点磁场方向垂直，故B正确，C错误；正电荷从O点沿z轴向上运动，由左手定则判断其受沿y轴正方向的洛伦兹力作用，故D错误。
19．如图所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ。
则磁感应强度方向和大小可能为()A ．z 正向，mgIL tan θB ．y 正向，mgILC ．z 负向，mgIL tan θD ．沿悬线向上，mgILsin θ答案：BC20．如图所示，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 将不能保持静止 答案：ACD解析：由安培定则可知，通电导体棒b 周围的磁感应线方向为顺时针方向，所以在a 点的磁场方向竖直向上，如图a 所示，所以选项A 正确；以导线a 为研究对象进行受力分析如图(a)所示，故有mg ＝BIL ，解得a 点处的磁感应强度大小为B ＝mgIL ，所以选项B 错误；欲减小b 在a 处的磁感应强度，可增大两导线间的距离，将b 上移或下移都可以，当b 上移时，a受到的安培力方向逆时针转动，此时能保持a受力平衡，所以选项C正确；若b下移，导体棒受力不平衡，故选项D正确。
21．如图所示，水平导轨间距为L＝0.5m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m＝1kg，电阻R0＝0.9Ω，与导轨接触良好；电源电动势E＝10V，内阻r＝0.1Ω，电阻R＝4Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B＝5T，方向垂直于ab，与导轨平面成夹角α＝53°；ab与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，重力加速度g＝10m/s2，ab处于静止状态。
已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6。
求：(1)通过ab的电流大小和方向；(2)ab受到的安培力大小；(3)重物重力G的取值范围。
答案：(1)2A a到b(2)5N(3)0.5N≤G≤7.5N22.如图所示，固定的两光滑导体圆环半径为0.5m，相距1m。
在两圆环上放一导体棒，圆环上接有电源，电源的电动势为3V，内电阻不计。
导体棒质量为60g，电阻为1.5Ω。
匀强磁场竖直向上，且B＝0.4T。
开关S闭合后，棒从圆环底端上滑至某一位置后静止，求：(1)静止后每个环对棒的支持力。
(g取10m/s2)(2)此棒静止后的位置与环底的高度差。
答案：(1)0.5N(2)0.2m解析：(1)导体棒静止时，以棒为研究对象受力分析，从右向左看，取纵截面如图所示，设每个环对棒的支持力为F N N ，两环对棒的支持力为2F N ，棒受重力mg 、受安培力F 的共同作用而平衡，则三力的合力为零，如图所示。
由安培力公式得F ＝BIL ＝BLE R ＝0.4×1×31.5N ＝0.8N ，重力mg ＝0.6N ，由勾股定理可知，2F N ＝1.0N ，则F N ＝0.5N(2)设环对棒的作用力F N 与水平方向的夹角为θ，棒静止后的位置与环底高度差为h 。
则tan θ＝mg F ＝0.06×100.8＝34，h ＝r (1－sin θ)＝0.5×(1－35)m ＝0.2m 。
23.如图所示为一电流表的原理示意图。
质量为m 的均质细金属棒MN 的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的绝缘弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为k ，在矩形区域abcd 内有匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向外，与MN 的右端N 连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN 的长度大于ab 。
当MN 中没有电流通过且处于平衡状态时，MN 与矩形区域的cd 边重合；当MN 中有电流通过时，指针示数可表示电流强度。
(1)当电流表示数为零时，弹簧伸长为多少？(重力加速度为g ) (2)若要电流表正常工作，MN 的哪一端应与电源正极相接？(3)若k ＝2.0N/m ，ab ＝0.20m ，bc ＝0.050m ，B ＝0.20T ，此电流表的量程是多少？(不计通电时电流产生的磁场的作用)(4)若要将量程扩大2倍，磁感应强度变为多大？ 答案：(1)mgk(2)M 端 (3)2.5A (4)0.10T(4)设量程扩大后，磁感应强度变为B ′，则有 2B ′I m ab ＋mg ＝k (bc ＋Δx )，③由①③式得：B′＝k bc 2I m ab代入数据得：B′＝0.10T。
24．如图所示，电阻不计的“∠”型足够长且平行的导轨，间距L＝1 m，导轨倾斜部分的倾角θ＝53°，并与定值电阻R相连．整个空间存在着B＝5 T、方向垂直倾斜导轨平面向上的匀强磁场．金属棒ab、cd的阻值R ab＝R cd＝R，cd棒质量m＝1 kg.ab棒光滑，cd与导轨间的动摩擦因数μ＝0.3，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．g取10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，求：(1)ab棒由静止释放，当滑至某一位置时，cd棒恰好开始滑动．求这一时刻ab棒中的电流；(2)若ab棒无论从多高的位置释放，cd棒都不动，分析ab棒质量应满足的条件；(3)若cd棒与导轨间的动摩擦因数μ≠0.3，ab棒无论质量多大、从多高位置释放，cd棒始终不动．求cd棒与导轨间的动摩擦因数μ应满足的条件.【解析】(1)cd棒刚要开始滑动时，其受力分析如图所示．由平衡条件得BI cd L cos 53°－f＝0F N－mg－BI cd L sin 53°＝0又因为f＝μF N联立以上三式，得I cd＝1.67 A所以I ab＝2I cd＝3.34 A.(3)ab棒下滑时，cd棒始终静止，有F A′cos 53°≤μ(mg＋F A′sin 53°)【答案】(1)3.34 A(2)m ab≤2.08 kg(3)μ≥0.75。