高三物理课时作业 36 磁场的描述 磁场对电流的作用 粤教版
磁场对电流的作用
磁场对电流的作用
磁场对电流的作用如下：
1.通电导线在磁场中要受到磁力的作用。
是由电能转化为机械能。
应用：电动机。
2.通电导体在磁场中受力方向：跟电流方向和磁感线方向有关。
3.电动机原理：是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的。
结构：定子和转子（线圈、磁极、换向器）。
它将电能转化为机械能。
4.换向器作用：当线圈刚转过平衡位置时，换向器自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈连续转动（实现交流电和直流电之间的互换）。
磁场物理概念是指传递实物间磁力作用的场。
磁场是由运动着的微小粒子构成的，在现有条件下看不见、摸不着。
磁场具有粒子的辐射特性。
磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的，所以两磁体不用在物理层面接触就能发生作用。
由于磁体的磁性来源于电流，电流是电荷的运动，因而概括地说，磁场是相对于观测点运动的电荷的运动的电场的强度与速度。
广东版选修3-1高中物理磁场对电流的作用教案
磁场对电流的作用教案【基础知识归纳】一、磁场1．磁场是磁极、电流周围存在的一种物质，对放在磁场中的磁极、电流具有力的作用．2．磁场的方向：规定在磁场中任一点小磁针N极受力的方向（或者小磁针静止时N 极的指向）就是那一点的磁场方向．3．磁感线：在磁场中人为地画出一系列曲线，曲线的切线方向表示该位置的磁场方向，曲线的疏密能定性地表示磁场的弱强，这一系列曲线称为磁感线．要掌握条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流、通电螺线管形成磁场及地磁场中的磁感线分布特点．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极在地球南极附近，S极在地球北极附近，磁感线分布如图所示．（2）地磁场B的水平分量（Bx）总是从地球南极指向地球北极，而竖直分量By，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．对于磁感线的认识，要注意以下几点：①磁感线是为了形象地研究磁场而人为假设的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线，实验时利用被磁化的铁屑来显示磁感线的分布情况，只是研究磁感线的一种方法，使得看不见、摸不着的磁场变得具体形象，给研究者带来方便．但是，决不能认为磁感线是由铁屑排列而成的，另外被磁化的铁屑所显示的磁感线分布仅是一个平面上的磁感线分布情况而磁铁周围的磁感线应分布在长、宽、高组成的三维空间内．②磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线较密的地方磁场较强，磁感线较疏的地方磁场较弱．③磁场对小磁针N 极的作用力的方向叫做磁场的方向．由于磁感线上任何一点的方向，都跟该点的磁场方向一致，所以磁感线方向，磁场方向和小磁针静止时N 极所指的方向，三者是一致的．④磁感线不能相交，也不能相切．⑤没有画磁感线的地方，并不表示那里就没有磁场存在，通过磁场中的任一点总能而且只能画出一条磁感线．⑥磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线．例如：条形磁铁或通电螺线管的磁感线在外部都是从N 极出来进入S 极；在内部则由S 极回到N 极，形成闭合曲线．4．电流的磁场 安培定则（1）直线电流的磁场，（2）环形电流的磁场，（3）通电螺线管的磁场，磁感线的方向都是由安培定则判断．二、磁感应强度和磁通量1．磁场最基本的性质是对放入其中的电荷有磁场力的作用．电流垂直于磁场时受磁场力最大，电流与磁场方向平行时，磁场力等于零．在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线，受到的磁场力F 与电流I 和导线长度L 的乘积的比值叫做通电直导线所在处的磁感应强度．定义式为：B ＝IL F，磁感应强度的方向就是该位置的磁场方向．2．匀强磁场：若某个区域里磁感应强度大小处处相等，方向都相同，那么这个区域的磁场叫做匀强磁场．两个较大的异名磁极之间（除边缘之外）、长直通电螺线管内部（除两端之外）都是匀强磁场．匀强磁场中的磁感线是平行等距的直线．3．穿过某一面积的磁感线的条数叫做穿过这个面积的磁通量．Φ＝BS ⊥磁感应强度又叫磁通密度．⊥=S B φ三、安培力1．磁场对电流的作用力也叫安培力，其大小由B ＝F/IL 导出，即F ＝BI Ｌ．式中F 、B 、I 要两两垂直．2．安培力的方向可由左手定则判定，注意安培力垂直于电流方向和磁场方向决定的平面．3．由于该处的题目中给出的常是立体图，又涉及到F 、I 、B 之间的方向关系，因此求解该处题目时应具有较好的空间想象力，要善于把立体图形改画成易于分析受力的平面图形． 四、电流表的工作原理电流表的构造主要包括：蹄形磁铁、圆柱形铁芯、线圈、螺旋弹簧和指针．蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，如图所示，这样不管通电导线处于什么角度，它的平面均与磁感线平行，从而保证受到的磁力矩不随转动角度的变化而变化．始终有：M ＝nBIS （n 为线圈的匝数）．当线圈转到某一角度时，磁力矩与弹簧产生的阻力矩M′相等时，线圈就停止转动，此时指针（指针随线圈一起转动）就停在某处，指向一确定的读数：I ＝nBS M '，由于M′与转动的角度θ成正比，所以电流越大，偏转角就越大，θ与电流I 成正比．【方法解析】1．磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是客观存在的，与放入的电流I 的大小、导线的长短即L 的大小无关，与电流受到的力也无关，即便不放入载流导体，它的磁感应强度也照样存在．因此不能说B 与F 成正比，或B 与IL 成反比．磁感应强度B 是矢量，遵守矢量分解合成的平行四边形定则．注意磁感应强度的方向就是该处的磁场方向，并不是该处电流的受力方向．2．因F ＝BI Ｌ是由B ＝IL F导出，所以在应用时要注意：（1）B 与L 垂直；（2）L 是有效长度；（3）B 并非一定为匀强磁场，但它应该是L 所在处的磁感应强度．例如图11—1—3所示，垂直折线abc 中通入电流I ，ab ＝bc ＝L ，折线所在平面与匀强磁感应强度B 垂直．abc 受安培力等效于ac （通有a→c 的电流I ）所受安培力，即F ＝BI· 2L ，方向同样由等效电流ac 判定为在纸面内垂直于ac 斜向上．同理可以推知：（1）如图11—1—4（1）所示，半圆形通电导线受安培力F ＝BI·2R，（2）如图11—1—4（2）所示闭合的通电导线框受安培力F ＝0．图11—1—3 图11—1—43．定性判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动方向问题，常用下列几种方法：（1）电流元分析法．把整段电流等分为很多段直线电流元，先用左手定则判断出小段电流元受到的安培力方向，再判断整段电流所受安培力合力的方向，从而确定导体的运动方向．（2）特殊位置分析法．把通电导体转到一个便于分析的特殊位置后判断其安培力方向，从而确定运动方向．图11—1—5 图11—1—6例如，如图11—1—5所示，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，当导线中通过如图所示方向的电流I时，试判断导线的运动情况．用电流元分析法：把直线电流看为OA和OB两部分，画出几条典型的磁感线，由左手定则可判断出OA段受安培力垂直纸面向外，OB段受安培力垂直纸面向里，如图11—1—6所示，可见从上向下看导线将逆时针转动；再用特殊位置分析法：设导线转过90°到与纸面垂直的位置，见图11—1—6，判断导线受安培力方向向下．由以上两个方面可知导线在逆时针转动的同时向下运动．（3）等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条形磁铁也可等效为环形电流，通电螺线管可等效成多个环形电流或条形磁铁．（4）利用平行电流相互作用分析法：同向平行电流相互吸引，异向平行电流相互排斥．例如，图11—1—7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?用等效分析法：把环形电流等效为一个小磁针如图11—1—8所示，由磁极间相互作用可知线圈将向磁铁运动．图11—1—7 图11—1—8【典型例题精讲】［例1］如图11—1—9所示，导线ab固定，导线cd与ab垂直且与ab相隔一段距离．cd可以自由移动，试分析cd的运动情况．图11—1—9【解析】首先分析固定导线ab的磁感线的分布情况，如图所示（用安培定则），然后再用左手定则分析cd导线在磁场中的受力方向．可以发现ab两侧的部分所受安培力F分别如图中标的所示，所以cd导线将顺时针方向转动．仔细留意一下就会发现，当cd一转动，两者的电流就有同向的成分，而同向电流相互吸引，可见cd导线在转动的同时还要向ab导线平移．【说明】通过对本题的分析有两点值得注意：（1）cd导线边转动，边受到吸引力，且随着转动角度的增大，所受吸引力增大．转动和吸引是同时发生的，一转动就有吸引力，并不是转动以后才受到吸引力．（2）不论是电流与电流的作用还是电流与磁体的作用，如果发生这种转动（在磁场力作用下，不是外力作用下），其转动的必然结果是相互吸引．这是由能量守恒所决定的．利用这一特点，可快速判断此类问题．【设计意图】通过本例说明电流和电流间的相互作用力及分析在这种作用力下导线运动情况的方法．［例2］在倾角为α的光滑斜面上，放一根通电导线AB，电流的方向为A→B，AB 长为L，质量为m，放置时与水平面平行，如图11—1—10所示，将磁感应强度大小为B的磁场竖直向上加在导线所在处，此时导线静止，那么导线中的电流为多大?如果导线与斜面有摩擦，动摩擦因数为μ，为使导线保持静止，电流I多大?（μ＜tanα）图11—1—10 图11—1—11【解析】 在分析这类问题时，由于B 、I 和安培力F 的方向不在同一平面内，一般情况下题目中所给的原图均为立体图，在立体图中进行受力分析容易出错，因此画受力图时应首先将立体图平面化．本题中棒AB 所受重力mg 、支持力FN 和安培力F 均在同一竖直面内，受力分析如图11—1—11所示．由于AB 静止不动，所以FNsinα＝F ＝BIL ① FNcosα＝mg②由①②得导线中电流I ＝LB mgtanα如果存在摩擦的话，问题就复杂得多．当电流I ＜LB mgtanα时，AB 有向下滑的趋势，静摩擦力沿斜面向上，临界状态时静摩擦力达到最大值11N f F F μ=．当电流I ＞LB mgtanα时，AB 有向上滑的趋势，静摩擦力沿斜面向下，临界状态时22N f F F μ=．第一种临界情况，由平衡条件得：沿斜面方向 mgsinα＝F1cosα＋2f F ③垂直于斜面方向1N F ＝mgcosα＋F1sinα④又11N f F F μ=；F1＝I1LB⑤由③④⑤得，I1＝)sin (cos LB )cos (sin mg αμ+ααμ-α第二种情况，同理可列方程 mgsinα＋2f F ＝F2cosα⑥ 2N F ＝mgcosα＋F2sinα⑦ 22N f F F μ=；F2＝I2LB⑧由⑥⑦⑧得，I2＝)sin (cos LB )cos (sin mg αμ-ααμ+α所求条件为：)sin (cos LB )cos (sin mg αμ+ααμ-α≤I≤)sin (cos LB )cos (sin mg αμ-ααμ+α【思考】 （1）题目中所给的条件μ＜tanα有什么作用?若μ＞tanα会出现什么情况?（2）若磁场B 的方向变为垂直斜面向上，本题答案又如何?【思考提示】 （1）μ＜tanα说明mgsinα＞μmgcosα，若导体中不通电，则它将加速下滑，所以，为使导体静止，导体中的电流有一最小值，即I ≥)sin (cos LB )cos (sin mg αμ+ααμ-α．若μ＞tanα，则mgsinα＜μmgcosα，则即使I ＝0，导体也能静止，即电流的取值范围为 0≤I ≤)sin (cos LB )cos (sin mg αμ-ααμ+α．（2）若磁场B 的方向变为垂直斜面向上，则安培力沿斜面向上，对导体棒将要沿斜面下滑的情况，由平衡条件得mgsinα＝μmgcosα＋BI1L解得 I1＝BL mg )cos (sin αμα-对导体棒将要上滑的情况，由平衡条件得mgsinα＋μmgcosα＝BI2L解得 I2＝BL mg )cos (sin αμα+所以，在磁场B 与斜面垂直时，为使导体静止，电流的取值范围为BL mg )cos (sin αμα-≤I ≤BL mg )cos (sin αμα+【设计意图】 本题为通电导体的平衡问题，是磁场和力学的综合问题，通过本例说明分析这类综合题的方法及求解临界问题的方法．【达标训练】【基础练习】1．在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针N 极向东偏转，由此可知A ．一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的N 极靠近小磁针B ．一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的S 极靠近小磁针C ．可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过D ．可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过【解析】 由现象可知，一定有磁场影响小磁针，但不一定是由磁铁产生的磁场，故AB 错，由安培定则知C 对．【答案】 C2．磁感应强度的单位为T ，1 T 相当于 ①1 Wb ／m2②1 kg ／（A·s2） ③1 N·s／（C·m）④1 V ／（s·m2）以上正确的是A ．①②③④B ．只有③C ．①④D ．①②③【解析】 根据B ＝S 知1 T ＝1 Wb/m2，①对．根据B ＝IL F知，1 T ＝1 N/（A·m）＝1 N·s/（C·m）＝1 kg/（A·s2），所以②、③都对，选D ．【答案】 D3．在同一平面内有四根彼此绝缘的通电直导线，如图11—1—12所示，电流i1＝i3＞i2＞i4，要想保留其中三根导线且使中心O 点磁场最强，应切断哪一个电流A ．i1B ．i2C ．i3D ．i4【解析】 由安培定则可知，i1、i2的磁场方向向里．i3、i4的磁场向外，根据场的叠加原理及i1＝i3＞i2＞i4和对称关系，可知O 点磁场方向向里．不难比较，若要O 点磁场最强，应切断i3，故选C ．图11—1—12 【答案】 C4．如图11—1—13所示，在空间有三根相同的导线，相互间的距离相等，各通以大小和方向都相同的电流．除了相互作用的磁场力外，其他作用力都可忽略，则它们的运动情况是______．图11—1—13【解析】 根据通电直导线周围磁场的特点，由安培定则可判断出，它们之间存在吸引力．【答案】两两相互吸引，相聚到三角形的中心5．质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的平行导轨上，导轨宽度为d，杆ab与导轨间的动摩擦因数为μ．有电流时ab恰好在导轨上静止，如图11—1—14所示．图11—1—15是沿b→a方向观察时的四个平面图，标出了四种不同的匀强磁场方向，其中杆与导轨间摩擦力可能为零的是图11—1—14 图11—1—15A．①②B．③④ C．①③D．②④【解析】①中通电导体杆受到水平向右的安培力，细杆所受的摩擦力可能为零．②中导电细杆受到竖直向上的安培力，摩擦力可能为零．③中导电细杆受到竖直向下的安培力，摩擦力不可能为零．④中导电细杆受到水平向左的安培力，摩擦力不可能为零．故①②正确，选A．【答案】 A6．如图11—1—16所示，长为L、质量为m的两导体棒a、b，a被置在光滑斜面上，b固定在距a为x距离的同一水平面处，且a、b水平平行，设θ＝45°，ａ、b均通以大小为I的同向平行电流时，a恰能在斜面上保持静止．则b的电流在a处所产生的磁场的磁感应强度B的大小为___________．图11—1—16【解析】 由安培定则和左手定则可判知导体棒a 的受力如下图，由力的平衡得方程： mgsin45°＝Fcos45°，即mg ＝F ＝BIL 可得B ＝IL mg．【答案】 IL mg7．如图11—1—17所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面三角形框架，三边的长度分别为3L 、4L 和5L ，电阻丝L 长度的电阻为r ．框架与一电动势为E 、内阻为r 的电源相连通，垂直于框架平面有磁感应强度为B 的匀强磁场．则框架受到的磁场力大小为______，方向是______．图11—1—17【解析】 总电阻R ＝r r R R R R ac abc ac abc 1247=++⋅，总电流I ＝R E ＝r E 4712，三角形框架的安培力等效为I 通过ac 时受的安培力：F ＝r BLEac BI 4760=．【答案】 60BLE ／47r ；在框架平面内垂直于ac 向上8．一劲度系数为k 的轻质弹簧，下端挂有一匝数为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11—1—18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，磁感强度的大小仍为B ，线框达到新的平衡．在此过程中线框位移的大小Δx______，方向______．图11—1—18【解析】 设线圈的质量为m ，当通以图示电流时，弹簧的伸长量为x1，线框处于平衡状态，所以kx1＝mg －nBIl ．当电流反向时，线框达到新的平衡，弹簧的伸长量为x2，由平衡条件可知kx2＝mg ＋nBIl ．所以k （x2－x1）＝kΔx＝2nBIl所以Δx＝k nBIl2电流反向后，弹簧的伸长是x2＞x1，位移的方向应向下．【答案】 k BIlπ2；位移的方向向下【能力突破】9．如图11—1—19所示，PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨，相距1 m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝0.2 kg，棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体的质量M＝0.3 kg，棒与导轨的动摩擦因数为μ＝0.5，匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电流?方向如何?（g＝10 m/s2）图11—1—19【解析】导体ab受力如下图所示，由平衡条件：FN＝mg……①；ILB－Ff－Mg＝0……②；又Ff＝μFN……③，联①②③得I＝2 A，由左手定则知电流由ａ→b．【答案】 2 A；a→b10．电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器，具有速度快、命中率高、发射成本低、减少污染等优点，是21世纪的一种理想兵器，它的主要原理如图11—1—20所示．1982年澳大利亚国立大学制成了能把2.2 g的弹体加速到10 km/s的电磁炮（常规炮弹约为2 km/s），若轨道宽为2 m，长为100 m，通过的电流（轨为10 A，则轨道间所加的匀强磁场B＝______ T，磁场力的最大功率P＝_______W．道摩擦不计）图11—1—20【解析】 据安培力F ＝BIL得B ＝IL F ，又因F ＝ma ＝m s v v t 2202-故B ＝sIL v v m IL F t2)(202-= 代入数据计算可得B ＝55 T ．又Pmax ＝F·vmax＝BIL·vmax，可求Pmax ＝1.1×107 W．【答案】 55；1.1×10711．如图11—1—21所示，水平放置的光滑平行金属导轨，相距为L ，导轨所在平面距地面高度为h ，导轨左端与电源相连，右端放有质量为m 的静止的金属棒，竖直向上的匀强磁场的磁感应强度为B ，当电键闭合后，金属棒无转动地做平抛运动，落地点的水平距离为s ，求：电路接通的瞬间，通过金属棒的电量为多少?图11—1—21【解析】 设金属棒经时间t 落地，且水平速度为v ，通过的电流为I ，则根据平抛的特点：v ＝h g s t s 2 ，又由动量定理得F·t′＝mv ，其中F ＝BIL ，代入：BLIt ′＝ms h g2，即BLQ ＝h g ms 2，Q ＝h g BLms2． 【答案】 h gBLms 2 12．在原子反应堆中抽动液态金属或医疗器械中抽动血液等导电液体时，由于不允许传动的机械部分与这些液体相接触，常使用一种电磁泵，如图11—1—22所示这种电磁泵的结构，将导管放在磁场中，当电流穿过导电液体时，这种液体即被驱动，问：图11—1—22（1）这种电磁泵的原理是什么？（2）若导管内截面积为ab ，磁场的宽度为L ，磁感应强度为B ，液体穿过磁场区域的电流为I ，求驱动力造成的压强差为多少？【解析】 液体等效于一根长为b 的通电导体在磁场中受安培力作用，驱动液体，驱动力造成的压强，可认为安培力作用于ab 的面积上产生的，安培力为F ＝BIb安培力产生的压强为P ＝a BI ab F【答案】 （1）安培力使液体被驱动；（2）a BI。
高中物理【磁场的描述 磁场对电流的作用】知识点、规律总结
考点三 安培力作用下导体运动的判断
师生互动
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．
2．五种常用判定方法
电流元法
左手定则 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
第 1 维度：安培力的叠加 安培力大小计算常用公式 F＝BIL，要求两两垂直，应用时要满足： (1)B 与 L 垂直； (2)L 是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度．
如弯曲导线的有效长度 L 等于两端点所连直线的长度(如图所示)，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，其有效长度为零，所以闭合线圈通电 后在匀强磁场中，受到的安培力的矢量和为零．
考点二 安培定则及磁场的叠加
自主学习
1．安培定则的应用
在运用安培定则时应分清“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则． 3．两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．
2．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＝___I_L_B_s_i_n_θ__________． (1)当磁场与电流_垂__直___时，安培力最大，Fmax＝ILB. (2)当磁场与电流_平__行___时，安培力等于零．
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。
高中物理第三章磁场章末复习课达标检测含解析粤教版3_1
章末复习课【知识体系】磁场错误![答案填写]错误!BS投影面积左手定则相吸相斥qvB错误!错误!主题1磁场对电流的作用——安培力1．分析在安培力作用下通电导体运动情况的一般步骤．（1)画出通电导线所在处的磁感线方向及分布情况．（2）用左手定则确定各段通电导线所受安培力．(3)据初速度方向结合牛顿定律确定导体运动情况．2．注意问题．（1)公式F＝BIL中L为导线的有效长度．（2)安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心．(3）安培力做功：做功的结果将电能转化成其他形式的能．【典例1】如图所示，光滑导轨与水平面成α角，导轨宽L.匀强磁场磁感应强度为B.金属杆长为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．则（1)这时B至少多大？B的方向如何？（2）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？解析:解这类题时必须先画出截面图，只有在截面图上才能正确表示各力的准确方向，从而理清各矢量方向之间的关系．（1)画出金属杆的截面图．由三角形定则得,只有当安培力方向沿导轨平面向上时安培力才最小，B也最小．根据左手定则，这时B应垂直于导轨平面向上，大小满足BI1L＝mg sin α，B＝错误!。
（2)当B的方向改为竖直向上时，这时安培力的方向变为水平向右，要使金属杆保持静止，应使沿导轨方向的合力为零，得BI2L cos α＝mg sin α，I2＝错误!.答案:(1）错误!垂直于导轨平面向上(2）错误!针对训练1。
质量为m、长度为L的导体棒MN静止于水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B,方向与导轨平面成θ角斜向下，如图所示．求棒MN受到的支持力和摩擦力．解析：由左手定则判断安培力的方向时，要注意安培力的方向既垂直于电流方向又垂直于磁场方向，垂直于电流方向和磁场方向所决定的平面，棒MN受力分析如图所示。
由平衡条件有水平方向F f＝F sin θ，竖直方向F N＝F cos θ＋mg.且F＝BIL，从而得F f＝BIL sin θ。
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。
高考经典课时作业8-1 磁场的描述、磁场对电流的作用
高考经典课时作业8-1 磁场的描述、磁场对电流的作用（含标准答案及解析）时间：45分钟分值：100分1．质量为m的通电细杆置于倾角为θ的导轨上，导轨的宽度为L，杆与导轨间的动摩擦因数为μ，有电流通过杆，杆恰好静止于导轨上．如下列选项所示(截面图)，杆与导轨间`的摩擦力一定不为零的是()A．①③B．②③C．③④D．①④2．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3．如图所示，水平桌面上放置一根条形磁铁，磁铁中央正上方用绝缘弹簧悬挂一水平直导线，并与磁铁垂直．当直导线中通入图中所示方向的电流时，可以判断出()A．弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力减小B．弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力减小C．弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力增大D．弹簧的拉力减小，条形磁铁对桌面的压力增大4．三根平行的长直通电导线，分别通过一个等腰直角三角形的三个顶点且与三角形所在平面垂直，如图所示．现在使每根通电导线在斜边中点O处所产生的磁感应强度大小均为B，则下列说法中正确的有()A．O点处实际磁感应强度的大小为BB．O点处实际磁感应强度的大小为5BC．O点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为90°D．O点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为arctan 25．(2011·高考大纲全国卷)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6．如图所示，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)ILB7．(2012·高考天津卷)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( )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8．(2011·高考上海卷)如图，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 方向，mg ILtan θ B ．y 正向，mg ILC ．z 负向，mg ILtan θ D ．沿悬线向上，mg ILsin θ 9．(2011·高考新课标全国卷)电磁轨道炮工作原理如图所示．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，理论上可采用的方法是( )A ．只将轨道长度L 变为原来的2倍B ．只将电流I 增加至原来的2倍C ．只将弹体质量减至原来的一半D ．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10．粗细均匀的直导线ab 的两端悬挂在两根相同的弹簧下边，ab 恰好处在水平位置(如图所示)．已知ab 的质量为m ＝10 g ，长度L ＝60 cm ，沿水平方向与ab 垂直的匀强磁场的磁感应强度B ＝0.4 T.(1)要使两根弹簧能处在自然状态，既不被拉长，也不被压缩，ab 中应沿什么方向、通过多大的电流？(2)当导线中有方向从a 到b 、大小为0.2 A 的电流通过时，两根弹簧均被拉长了Δx ＝1 mm ，求该弹簧的劲度系数．(3)当导线中由b 到a 方向通过0.2 A 的电流时两根弹簧均被拉长多少？(取g ＝9.6 m/s 2)11．如图所示，光滑导轨与水平面成α角，导轨宽为L.匀强磁场磁感应强度为B.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：(1)B至少多大？这时B的方向如何？(2)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？12．(2013·辽宁联考)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/s2.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？标准答案及解析：1．答案：C2．答案：C3．解析：如图所示，画出直导线附近的条形磁铁的磁感线，由左手定则，直导线受向下的安培力，由力的作用是相互的，条形磁铁受向上的作用力．故A正确．答案：A4．解析：先根据安培定则确定每根通电导线在O点所产生的磁感应强度的方向，再根据矢量合成法则求出结果．根据安培定则，I1与I3在O点处产生的磁感应强度B1、B3方向相同，I2在O点处产生的磁感应强度方向与B1、B3方向垂直，如图所示，故O点处实际磁感应强度大小为B0＝(B1＋B3)2＋B22＝5B，A错误、B正确；由几何关系可知O点处实际磁感应强度方向与斜边夹角为arctan 2，C错误、D正确．答案：BD5．解析：由安培定则画出a、b、c、d的磁感线的分布图，由图可知a、c两点的磁场方向相反，当B1＝B2时该点处的磁感应强度可能为零，又I1＞I2，故该点距I1距离应比I2大，故C正确，A、B、D错误．答案：C6．解析：安培力的合力F＝BIad＝BI(ab·cos 45°＋bc＋cd·cos 45°)＝(2＋1)BIL，故A正确．答案：A7．解析：金属棒MN受力分析及其侧视图如图所示，由平衡条件可知F安＝mg tan θ，而F安＝BIL，即BIL＝mg tan θ，则I↑⇒θ↑，m↑⇒θ↓，B↑⇒θ↑，故A正确，C、D错误．θ角与悬线长度无关，B错误．答案：A8．解析：导线受力平面图如图，对于A选项，安培力水平向内，三力合力不可能为零，A 错误；对于B 选项，安培力竖直向上，当安培力BIL ＝mg 时，可以平衡，此时B ＝mg IL，B 正确；对于C 选项，安培力水平向外，三力平衡时安培力BIL ＝mg tan θ，此时B ＝mg ILtan θ，C 正确；对于D 选项，安培力垂直于悬线的方向向内，三力不可能平衡，D 错误．答案：BC9．解析：设轨道长度为L ，弹体质量为m ，电流为I ，轨道宽度为d ，发射速度为v ，此时B ＝kI ，根据动能定理，kI ·I ·d ·L ＝12m v 2.解得v ＝I 2kdL m，由此可确定，B 、D 正确． 答案：BD10．解析：(1)只有当ab 受到的安培力方向竖直方向上且大小等于ab 的重力时，两根弹簧才能处于自然状态，根据左手定则，ab 中的电流应由a 到b ，由二力平衡得mg ＝ILB ，则I ＝mg BL ＝0.01×9.60.4×0.6A ＝0.4 A. (2)当导线中通过由a 到b 的电流时，受到竖直向上的安培力作用，被拉长的两根弹簧对ab 有竖直向上的拉力，同时ab 受竖直向下的重力，平衡时平衡方程为I 1LB ＋2k Δx ＝mg可得弹簧的劲度系数k ＝mg －I 1LB 2Δx＝0.01×9.6－0.2×0.6×0.42×0.001N/m ＝24 N/m.(3)当电流方向由b 到a 时，ab 所受安培力竖直向下，这时的平衡方程为：2k Δx ′＝mg ＋I 2LB ，由此式可求出两根弹簧均被拉伸的长度为Δx ′＝mg ＋I 2LB 2k ＝0.01×9.6＋0.2×0.6×0.42×24m ＝0.003 m.答案：(1)由a 到b 0.4 A (2)24 N/m (3)0.003 m11．解析：画出金属杆受力的截面图如图甲所示．(1)由三角形定则可知，只有当安培力方向沿导轨平面向上时安培力才最小，B 也最小．根据左手定则，这时B 应垂直于导轨平面向上，大小满足BI 1L ＝mg sin α.解得B ＝mg sin αI 1L，方向垂直导轨平面向上． (2)当B 的方向改为竖直向上时，这时安培力的方向变为水平向右，如图乙，则BI 2L ＝mg tan α，又B ＝mg sin αI 1L ，故可求得I 2＝I 1cos α. 答案：(1)mg sin αI 1L 方向垂直导轨平面向上 (2)I 1cos α12．解析：因导轨粗糙，设棒和导轨之间的最大静摩擦力为F f ，若BIl >Mg ，则静摩擦力的方向与细绳的拉力方向相同，设此时电流为I 1，即有BI 1l －Mg ≤F f ＝0.5 mg ，解得I 1≤0.5 mg ＋Mg Bl＝2.0 A ； 若BIl <Mg ，则静摩擦力的方向与细绳的拉力方向相反，设此时电流为I 2，即有Mg －BI 2l ≤F f ＝0.5 mg ，解得I 2≥Mg －0.5mg Bl＝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，棒中的电流方向应该由a 到b . 答案：1.0 A ≤I ≤2.0 A 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。
[高三复习]磁场-磁场对电流的作用
![[高三复习]磁场-磁场对电流的作用](https://img.taocdn.com/s3/m/3b838735ed630b1c59eeb584.png)
(3)大小：B＝
(通电直导线垂直于磁场)．
m) ． (4)单位： 特斯拉 ，符号T, 1 T＝ 1 N/(A· 5．磁感线：在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲 线上每一点的 切线方向都与该点的磁场方向一致，这样 的曲线就叫做磁感线．磁感线的疏密程度表示磁场的 强弱 ．
二、几种常见的磁场
1．条形磁铁和蹄形磁铁的磁场
2．(2009· 海南高考)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9－1－18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 ( )
答案：D
(1)磁感线的特点 ①假设的曲线． ②外部由N极到S极，内部由S极到N极，闭合曲 线． ③疏密表示强弱． ④切线方向，表示磁场(磁感应强度)方向．
⑤不相交，不相切．
(2)磁感线和电场线的比较
磁感线 不同点 引入目的 相 疏密 切线方向 闭合曲线 电场线 起始于正电荷，终止于负电荷
形象描述场而引入的假想线，实际不存在 场的强弱 场的方向 不能相交
由转动，当导线通从上往下看) ( A ) 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
电流元 法
把导线分为若干电流元，用左手定则判断每段电流元受
力的方向，从而判断出整段导线的受力情况，确定导线
运动方向
特殊
通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然后判
位置法 断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向
等效法
环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形 磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立
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
高考物理一轮复习课后限时作业36磁场及其对电流的作用课件高三全册物理课件
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11.图中 a、b、c 为三根与纸面垂直的固定长直导线，其截面 位于等边三角形的三个顶点上，bc 沿水平方向，导线中均通有大 小相等的电流，方向如图所示．O 点为三角形的中心(O 到三个顶 点的距离相等)，则( B )
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7.如图所示，将一个半径为 R 的金属圆环串联接入电路中， 电路中的电流为 I，接入点 a、b 是圆环直径上的两个端点，流过 圆弧 acb 和 adb 的电流相等．金属圆环处在磁感应强度为 B、方 向如图所示的匀强磁场中，磁场方向与圆环所在的平面垂直，则
金属圆环受到的安培力为( C )
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12．利用如图所示的实验装置可以测量磁感应强度 B 的大 小．用绝缘轻质丝线把底部长为 L、电阻为 R、质量为 m 的“U” 形线框固定在力敏传感器的挂钩上，并用轻质导线连接线框与电 源，导线的电阻忽略不计．当有拉力 F 作用于力敏传感器的挂钩 上时，拉力显示器可以直接显示力敏传感器所受的拉力．当线框 接入恒定电压为 E1 时，拉力显示器的示数为 F1；接入恒定电压 为 E2 时(电流方向与电压为 E1 时相反)，拉力显示器的示数为 F2，
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10.(多选)已知通电长直导线产生的磁场中某点的磁感应强 度满足 B＝kIr(其中 k 为比例系数，I 为电流大小，r 为该点到直 导线的距离)．现有四根平行的通电长直导线，其横截面恰好在一 个边长为 L 的正方形的四个顶点上，电流方向如图所示，其中 A、 C 导线中的电流大小为 I1，B、D 导线中的电流大小为 I2.已知 A
2024届高考一轮复习物理教案(新教材粤教版)：磁场及其对电流的作用
考情分析磁场的叠加2021·全国甲卷·T162021·福建卷·T62020·浙江7月选考·T92018·全国卷Ⅱ·T20安培力2022·全国甲卷·T252022·湖南卷·T32022·湖北卷·T112022·浙江1月选考·T32022·江苏卷·T32021·广东卷·T52021·浙江6月选考·T15带电粒子在磁场中运动2022·浙江6月选考·T222022·广东卷·T72022·辽宁卷·T82021·全国乙卷·T162021·北京卷·T122021·湖北卷·T92020·全国卷Ⅱ·T242020·天津卷·T72019·全国卷Ⅲ·T18带电粒子在组合场中运动2022·山东卷·T172022·湖北卷·T82021·全国甲卷·T252021·山东卷·T172021·河北卷·T52021·河北卷·T142021·江苏卷·T152021·湖南卷·T132021·辽宁卷·T152021·北京卷·T182021·浙江6月选考·T222021·广东卷·T142020·全国卷Ⅱ·T172020·江苏卷·T162020·山东卷·T17带电粒子在叠加场中运动2022·全国甲卷·T182022·广东卷·T82022·浙江1月选考·T222022·重庆卷·T5试题情境生活实践类生活和科技、地磁场、电磁炮、回旋加速器、质谱仪、速度选择器、磁流体发电机、霍尔元件等学习探究类通电导线在安培力作用下的平衡与加速问题，带电粒子在磁场、组合场、叠加场及立体空间中的运动第1讲磁场及其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.会判断通电直导线和通电线圈周围的磁场方向.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．考点一安培定则磁场的叠加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：特斯拉，符号为T.⑤矢量：合成时遵循平行四边形定则．2．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)磁感线的疏密程度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，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)同一磁场的磁感线不中断、不相交、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相等、方向相同，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极在地理南极附近，S极在地理北极附近，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，磁感应强度相等，且方向水平向北．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．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．(×)考向1磁感应强度的理解例1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FILD．通电直导线在某点所受磁场力为零，则该点磁感应强度B为零答案 C解析 磁感应强度B ＝FIL 是用比值定义法定义B 的，但磁感应强度是磁场的固有性质，与通电导线所受磁场力F 及IL 的乘积等外界因素无关，A 、B 错误；B ＝FIL 是在电流与磁场垂直的情况下得出的，如果不垂直，设电流方向与磁场方向夹角为θ，则根据F ＝ILB sin θ得B ＝F IL sin θ，即B 不一定等于FIL ， 如果B ∥I ，虽然B ≠0，但F ＝0，故C 正确，D 错误． 考向2 安培定则的应用和磁场的叠加例2 如图所示，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( )A ．aB ．bC ．cD ．d 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．例3 (2023·广东深圳市模拟)如图所示为六根与水平面平行的导线的横截面示意图，导线分布在正六边形的六个顶点，导线所通电流方向已在图中标出．已知每根导线在O 点磁感应强度大小均为B 0，则关于正六边形中心O 处磁感应强度的大小和方向的说法正确的是( )A ．大小为零B ．大小为2B 0，方向沿x 轴负方向C ．大小为4B 0，方向沿x 轴正方向D ．大小为4B 0，方向沿y 轴正方向 答案 D解析根据右手定则，每根通电导线在中心O点产生磁场的磁感应强度的方向如图所示，由平行四边形定则可知B＝2B0＋2×2B0sin 30°＝4B0，方向沿y轴正方向，D正确，A、B、C 错误．磁场叠加问题的解题思路(1)确定磁场场源，如通电导线．(2)定位空间中需要求解磁场的点，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．如图所示为M、N在c点产生的磁场B M、B N.(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的B为合磁场．考点二安培力的分析与计算1．安培力的大小F＝ILB sin θ(其中θ为B与I之间的夹角，如图所示)(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)如图，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．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．考向1通电导线有效长度问题例4如图所示，将一根同种材料、粗细均匀的导体围成半径为R的闭合导体线圈，固定在垂直线圈平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场中．C、D两点将线圈分为上、下两部分，且C、D两点间上方部分的线圈所对应的圆心角为120°.现将大小为I的恒定电流自C、D两点间通入，则线圈C、D两点间上、下两部分导线受到的总安培力的大小为()A.3BIRB.2BIR C ．BIR D ．0答案 A解析 由几何关系可知，C 、D 两点间的距离L ＝2R sin 60°＝3R ，由等效思想可知，导体线圈受到的总安培力的大小F 安＝BIL ＝3BIR ，故选A.考向2 判断安培力作用下导体的运动情况判断的五种方法电流元法 分割为电流元――――→左手定则安培力方向→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例5 (2022·江苏卷·3)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答案 C解析根据安培定则，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．例6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间细线拉力变大答案 C解析根据安培定则，Q产生的磁场的方向垂直于纸面向外，P产生的磁场方向水平向右，将Q等效于S极在里、N极在外的小磁针，P等效于左侧S极、右侧N极的小磁针，根据同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引的特点，P将逆时针转动，Q顺时针转动；转动后P、Q 两环相互靠近处的电流的方向相同，所以两个线圈相互吸引，细线张力减小，故C正确，A、B、D错误．考点三安培力作用下的平衡和加速问题解题思路：(1)选定研究对象．(2)受力分析时，变立体图为平面图，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，安培力的方向F安⊥B、F安⊥I.如图所示：考向1安培力作用下的平衡问题例7(2023·广东佛山市检测)如图所示，导体棒ab置于水平导轨上，导轨间距为L，整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导体棒，且与导轨平面夹角为θ.已知回路中电流为I，导体棒处于静止状态．下列说法正确的是()A．导体棒ab与导轨之间一定有摩擦力B．仅增大电流，导体棒ab可能从导轨上飞起C．无论磁感应强度B大小为多少，导体棒ab始终保持静止D．将θ调整为90°，保持磁感应强度B大小不变，导体棒ab受到的安培力变大答案 A解析导体棒受力如图所示，因B与水平方向夹角为θ，而根据左手定则B与F安垂直，由几何关系易知F安与竖直方向夹角为θ，可得f＝F x＝F安sin θ＝BIL sin θ，若I或B逐渐增大，F安逐渐增大，对导轨的压力逐渐增大，F安增大到一定值，导体棒会相对导轨向右滑动，但不可能飞起离开导轨，故A正确，B、C错误；将θ调整为90°，保持磁感应强度B大小不变，导体棒ab受到的安培力大小不变，故D错误．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；(2)保持其他条件不变，当电阻箱的电阻调为R2′＝0.5 Ω时，闭合开关S，同时由静止释放金属杆，求此时金属杆的加速度．答案(1)1.2 T(2)1.2 m/s2，方向沿导轨向上解析(1)由安培力公式和平衡条件可得mg sin θ＝BIL cos θ由闭合电路欧姆定律得I＝ER1＋R2＋r解得B＝1.2 T(2)由牛顿第二定律和闭合电路欧姆定律有BI′L cos θ－mg sin θ＝ma，I′＝ER1＋R2′＋r解得a＝1.2 m/s2，方向沿导轨向上．课时精练1．(2023·广东广州市执信中学高三测试)关于磁场的说法正确的是()A．通电导线在磁场中受到的安培力越大，该位置的磁感应强度越大B．因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显C．垂直磁场放置的通电导线受力的方向就是磁感应强度的方向D．地球表面上任意位置的地磁场方向都与地面平行答案 B解析通电导线在磁感应强度很大的地方，若平行磁场放置，安培力为零，故A错误；根据安培定则可知，导线的磁场方向与导线电流的方向垂直，可知因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显，故B正确；垂直磁场放置的通电导线受力的方向与磁感应强度方向相互垂直，故C错误；磁感线是闭合的曲线，不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行，故D错误．2.(2023·广东茂名市第一中学月考)已知通电长直导线在周围空间某点产生的磁感应强度大小与电流强度成正比，与该点到长直导线的距离成反比．如图所示，现有通有电流大小相等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c、f两点磁感应强度大小之比为()A. 2B.22 C.263D．1答案 C解析根据题意设磁感应强度大小为B＝k Ix，若正方体的棱长为L，两根直导线的电流在c点产生的磁感应强度方向相同，沿bc方向，大小均为B1＝k IL，则c点的磁感应强度大小为B c＝2k IL ，直导线hg的电流在f点产生的磁感应强度方向沿fb，大小为B2＝k IL，直导线dh的电流在f点产生的磁感应强度方向与hf垂直，大小为B3＝k I2L，B2与B3垂直，则f点的磁感应强度大小为B f＝B22＋B32＝32k IL ，则c、f两点磁感应强度大小之比为B cB f＝263，故C正确．3.光滑水平面内固定两根平行的长直导线A和B，通以等大反向的电流I1、I2；通有图示方向电流I的短导线C垂直于A、B放在正中间，三者处于同一平面内．释放C，它将()A．沿着水平面向右运动B．沿着水平面向左运动C．顺时针转动，同时向B靠近D．逆时针转动，同时向A靠近答案 A解析根据安培定则可知，A、B两条平行导线间的磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则可知，直导线C所受安培力水平向右，则将沿水平面向右运动，故选A.4.(多选)如图所示，用细线将一条形磁体挂于天花板上，磁体处于水平且静止的状态，条形磁体的正下方固定一直导线ab，现将直导线中通入由a指向b的电流，在磁体转动90°的过程中，下列说法正确的是()A．条形磁体的N极向纸面内偏转B．条形磁体的N极向纸面外偏转C．条形磁体受到的拉力小于其受到的重力D．条形磁体受到的拉力大于其受到的重力答案BD解析直导线通入由a指向b的电流时，直导线的左端受到方向垂直纸面向里的安培力，根据牛顿第三定律可知，磁体的N极受到方向垂直纸面向外的作用力，应向纸面外偏转，选项A错误，B正确；磁体转动后，对直导线有向上的作用力，所以磁体受到向下的作用力，故条形磁体受到的拉力大于其受到的重力，选项C错误，D正确．5．(2023·北京市模拟)如图甲所示是磁电式电表内部结构示意图，蹄形磁体的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以绕轴转动的铝框，在铝框上绕有铜线圈．电表指针固定在铝框上，可与线圈一起转动，线圈的两端分别接在两个螺旋弹簧上，被测电流经过这两个弹簧流入线圈．蹄形磁体与铁芯间的磁场可看作是均匀辐射分布的，如图乙所示，无论线圈转到什么位置，线圈平面总与线圈所在磁场的方向平行．关于磁电式电表，下列说法不正确的是()A．磁电式电表的原理是通电线圈在磁场中因受安培力而转动B．改变线圈中电流的方向，指针会反向偏转C．增加线圈的匝数可以提高电表的灵敏度D．用塑料框代替铝框，在使用电表时可以使指针更迅速稳定在示数位置上答案 D解析磁电式电表的内部，在蹄形磁体的两极间有一个可以绕轴转动的线圈，蹄形磁体和铁芯间的磁场均匀辐向分布，当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，故A正确，不符合题意；改变线圈中电流的方向，线圈受力方向相反，指针会反向偏转，故B正确，不符合题意；线圈匝数越多，受到的安培力合力越大，越容易转动，可以提高电表的灵敏度，故C正确，不符合题意；用铝框做骨架，当线圈在磁场中转动时，导致穿过铝框的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动，而塑料做骨架达不到此作用，故D 错误，符合题意．6.如图所示，竖直平面内有三根轻质细绳，绳1水平，绳2与水平方向成60°角，O为结点，绳3的下端拴接一质量为m、长度为l的导体棒，棒垂直于纸面静止，整个空间存在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场．现向导体棒通入方向向里、大小由零缓慢增大到I0的电流，可观察到导体棒缓慢上升到与绳1所处的水平面成30°角时保持静止．已知重力加速度为g.在此过程中，下列说法正确的是()A．绳1受到的拉力先增大后减小B．绳2受到的拉力先增大后减小C．绳3受到的拉力最大值为3mgD．导体棒中电流I0的值为3mg Bl答案 D解析对整体分析，重力大小和方向不变，绳1、2弹力方向不变，根据左手定则，安培力水平向右逐渐增大，由平衡条件得水平方向F1＝F2cos 60°＋BIl，竖直方向F2sin 60°＝mg，电流逐渐变大，则F1增大，F2不变，故A、B错误；当电流增大到I0时，安培力与重力的合力最大，即绳3受到的拉力最大，sin 30°＝mg F 3，最大值为F 3＝2mg ，故C 错误；对导体棒受力分析得tan 30°＝mg BI 0l ，得I 0＝3mg Bl，故D 正确．7.(2023·安徽省定远县民族中学质检)边长为L 的硬轻质正三角形导线框abc 置于竖直平面内，ab 边水平，绝缘细线下端c 点悬挂重物，匀强磁场磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向里．现将a 、b 接在恒定电流的正负极上，当ab 边通入的电流为I 时，重物恰好对地无压力，则重物重力的大小为( )A ．BILB ．2BIL C.3BIL 2D.2BIL 3答案 C解析 根据平衡条件得mg ＝BIL ＋12BIL ，解得mg ＝3BIL 2，故选C. 8．(多选)(2021·浙江6月选考·15)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 ＝125F 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D ．在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，不存在磁感应强度为零的位置 答案 BCD解析 两导线受到的安培力是相互作用力，大小相等，故A 错误；因为磁场与导线垂直，导线所受的安培力可以用F ＝BIL 计算，故B 正确；移走导线b 前，b 的电流较大，则p 点磁场方向垂直纸面向里，移走后，p 点磁场方向垂直纸面向外，故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，故D 正确．9．在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置．如图所示，已知一根金属长直管线平行于水平地面，为探测其具体位置，首先给金属管线通上恒定电流，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作：①用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁感应强度最强的某点，记为a ；②在a 点附近的地面上，找到与a 点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线EF ；③在地面上过a 点垂直于EF 的直线上，找到磁场方向与地面夹角为45°的b 、c 两点，测得b 、c 两点距离为L .由此可确定( )A ．金属管线在EF 正下方，深度为12LB ．金属管线在EF 正下方，深度为22L C ．金属管线的走向垂直于EF ，深度为12L D ．金属管线的走向垂直于EF ，深度为22L 答案 A解析 用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁感应强度最强的某点，记为a ，说明a 点离金属管线最近；找到与a 点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线EF ，故说明这些点均离金属管线最近，因此通电的金属管线平行于EF ；画出左侧视图，如图所示，b 、c间距为L ，且磁场方向与地面夹角为45°，故金属管线在EF 正下方，深度为12L ，故选A.10.(2023·广东湛江市模拟)如图所示，宽为L 的光滑金属导轨与水平面成θ角，质量为m 、长为L 的金属杆ab 水平放置在导轨上．空间存在着匀强磁场，当回路中电流为I 时，金属杆恰好能静止在金属导轨上．重力加速度为g ，则( )A ．若磁场方向竖直向上，磁感应强度大小为mg sin θILB ．若磁场方向竖直向上，磁感应强度大小为mg cos θILC ．若磁场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度大小为mg sin θILD ．若磁场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度大小为mg tan θIL答案 C解析 若磁场方向竖直向上，如图甲，对金属杆，水平方向上有F 1－F N1sin θ＝0，竖直方向上有mg －F N1cos θ＝0，又F 1＝B 1IL ，故可得B 1＝mg tan θIL，A 、B 错误；若磁场方向垂直导轨平面向上，对金属杆受力分析如图乙，则有F 2＝B 2IL ＝mg sin θ，可得B 2＝mg sin θIL，D 错误，C 正确．11.(多选)某同学设计了一种天平，其装置如图所示．两相同的同轴圆线圈M 、N 水平固定，圆线圈P 与M 、N 共轴且平行等距．初始时，线圈M 、N 通以等大反向的电流后，在线圈P 处产生沿半径方向的磁场，线圈P 内无电流且天平平衡．设从上往下看顺时针方向为正向．当左托盘放入重物后，要使线圈P 仍在原位置且天平平衡，可能的办法是( )A ．若P 处磁场方向沿半径向外，则在P 中通入正向电流B ．若P 处磁场方向沿半径向外，则在P 中通入负向电流C ．若P 处磁场方向沿半径向内，则在P 中通入正向电流D ．若P 处磁场方向沿半径向内，则在P 中通入负向电流答案 BC解析 当左托盘放入重物后，要使线圈P 仍在原位置且天平平衡，则需要线圈P 受到竖直向下的安培力，若P 处磁场方向沿半径向外，由左手定则可知，可在P 中通入负向电流，故A错误，B 正确；若P 处磁场方向沿半径向内，由左手定则可知，可在P 中通入正向电流，故C 正确，D 错误．12．如图，两形状完全相同的平行金属环A 、B 竖直固定在绝缘水平面上，且两圆环的圆心O 1、O 2的连线为一条水平线，其中M 、N 、P 为该连线上的三点，相邻两点间的距离满足MO 1＝O 1N ＝NO 2 ＝O 2P .当两金属环中通有从左向右看逆时针方向的大小相等的电流时，经测量可得M 点的磁感应强度大小为B 1、N 点的磁感应强度大小为B 2，如果将右侧的金属环B 取走，P 点的磁感应强度大小应为( )A ．B 2－B 1B ．B 1－B 22C ．B 1＋B 22D.B 13 答案 B解析 对于题图中单个环形电流，根据安培定则，其在中轴线上的磁场方向均是向左，故M 点的磁场方向也是向左的，设A 环形电流在M 点的磁感应强度大小为B AM ，B 环形电流在M 点的磁感应强度大小为B BM ，测量可得M 点的磁感应强度大小为B 1，则有B 1＝B AM ＋B BM ，而N 点的磁感应强度大小为B 2，则有B AM ＝B AN ＝12B 2，将右侧的金属环B 取走，P 点的磁感应强度大小应为B AP ＝B BM ＝B 1－12B 2，故选B.。
高三物理课时作业 36 磁场的描述 磁场对电流的作用 粤
课时作业(三十六) [第36讲磁场的描述磁场对电流的作用]基础热身1．[2011·汕头模拟] 某磁场的磁感线如图K36－1所示，一个小磁针被放入磁场中，则小磁针将( )图K36－1A．顺时针转动B．向左移动C．向右移动D．逆时针转动2．[2011·衡阳模拟] 如图K36－2所示的天平可用来测定磁感应强度．天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为l，共N匝，天平平衡．线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面．当线圈中通有电流I(方向如图所示)时，在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码，天平重新平衡．当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平再次平衡．由此可知( )图K36－2A．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为m1－m2g NIlB．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg2NIlC．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为m1－m2g NIlD．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为mg2NIl3．质量为m的金属导体棒置于倾角为θ的导轨上，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流时，恰能在导轨上静止．图K36－3中标出了四种可能的匀强磁场方向，其中导体棒与导轨间的摩擦力不可能为零的是( )A B C D图K36－3技能强化4．[2011·杭州模拟] 如图K36－4所示，在竖直向上的匀强磁场中水平放置着一根长直导线，电流方向垂直纸面向外，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中( )A．a、b两点磁感应强度相同B．c、d两点磁感应强度大小相等C．a点磁感应强度最大D．b点磁感应强度最大图K36－4图K36－55．如图K36－5所示，一根长为l的铝棒用两个劲度系数均为k的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．当铝棒中通过的电流I的方向从左到右时，弹簧缩短Δx，而当电流反向且大小不变时，弹簧伸长Δx，则该磁场的磁感应强度为( )A.2IlkΔxB.2kΔxIlC.kΔxIlD.kIlΔx6．三根平行的长直通电导线分别通过一个等腰直角三角形的三个顶点且电流方向与三角形所在平面垂直，如图K36－6所示．现在使每根通电导线在斜边中点O处所产生的磁感应强度大小均为B，则下列说法正确的是( )A．O点处实际磁感应强度的大小为BB．O点处实际磁感应强度的大小为3BC．O点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为90°D．O点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为arctan2图K36－6图K36－77．如图K36－7所示，两根无限长的平行导线a和b水平放置，两导线中通以方向相反、大小不等的恒定电流，且I a＞I b.当加一个垂直于a、b所在平面的匀强磁场B时，导线a恰好不再受安培力的作用．与加磁场B以前相比较( )A．b也恰好不再受安培力的作用B．b受的安培力小于原来安培力的2倍，方向竖直向上C．b受的安培力等于原来安培力的2倍，方向竖直向下D．b受的安培力小于原来安培力的大小，方向竖直向下8．如图K36－8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．当导线中无电流时，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.下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是( )图K36－8A ．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9．[2011·上海卷] 如图K36－9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.则磁感应强度的方向和大小可能为( )图K36－9A ．z 正向，mg IL tan θB ．y 正向，mgILC ．z 负向，mg IL tan θD ．沿悬线向上，mg IL sin θ 10．[2011·江苏模拟] 如图K36－10所示，水平放置的光滑金属导轨宽L ＝0.2 m ，接有电动势E ＝3 V 、内阻不计的电源，导轨电阻不计．匀强磁场竖直向下穿过导轨，磁感应强度B ＝1 T ．导体棒ab 的电阻R ＝6 Ω，质量m ＝10 g ，垂直放在导轨上并良好接触，在合上开关的瞬间，求：(1)导体棒受到安培力的大小和方向；(2)导体棒的加速度．图K36－1011．[2011·济南模拟] 据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如图K36－11所示．炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接．开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出．设导轨之间的距离d ＝0.10 m ，导轨长L ＝5.0 m ，炮弹质量m ＝0.30 kg.导轨上的电流I 的方向如图中箭头所示．可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B ＝2.0 T ，方向垂直于纸面向里．若炮弹出口速度为v ＝2.0×103m/s ，求通过导轨的电流I .(忽略摩擦力与重力的影响)图K36－11挑战自我12．[2011·漳州模拟] 如图K36－12所示，在绝缘的水平桌面上固定着两个圆环，它们的半径相等，环面竖直、相互平行，间距是20 cm ，两环由均匀的电阻丝制成，电阻都是9 Ω，在两环的最高点a 和b 之间接有一个内阻为0.5 Ω的直流电源，连接导线的电阻可忽略不计．空间有竖直向上的磁感应强度为3.46×10－1 T 的匀强磁场，一根长度等于两环间距、质量为10 g 、电阻为1.5 Ω的均匀导体棒水平地置于两环内侧，不计与环间的摩擦．当将棒放在其两端点与两环最低点之间所夹弧对应的圆心角均为θ＝60°的位置时，棒刚好静止不动．试求电源的电动势．(取g ＝10 m/s 2)图K36－12课时作业（三十六）【基础热身】1．A [解析] 小磁针在磁场中因受力而转动，其静止后， N 极所指的方向与磁场的方向相同，而S 极所指的方向与磁场的方向相反，故小磁针将顺时针转动，选项A 正确．2．AB [解析] 当电流反向时，右边需加上质量为m 的砝码后天平才能重新平衡，由此可知电流反向时受安培力向上，由左手定则知磁场方向为垂直纸面向里．由题意可知，增加砝码的重力mg 就是用来平衡因电流变向而引起线框上安培力的变化的．当电流反向时，安培力的变化为2NBIl ，所以有mg ＝2NBIl ，解得B ＝mg 2NIl，选项B 正确；而(m 1－m 2)g ＝NBIl ，解得B ＝m 1－m 2g NIl，选项A 正确． 3．B [解析] 当重力沿斜面方向的分力与安培力沿斜面方向的分力大小相等、方向相反时，摩擦力大小为零．由左手定则可分别判断出导体棒所受安培力的方向如图所示；由安培力方向可知，重力沿斜面方向的分力可能与安培力沿斜面方向的分力相平衡的是ACD.A B C D【技能强化】4．BD [解析] 磁感应强度是矢量，根据安培定则可确定直导线产生的磁场在a 、b 、c 、d 四点处的磁感应强度的方向．根据矢量合成法则，可得选项A 、C 错误，选项B 、D 正确．5．B [解析] 不通电流时：mg ＝2k ·Δl ，电流自左向右时：mg ＝BIl ＋2k (Δl －Δx )，电流自右向左时：mg ＋BIl ＝2k (Δl ＋Δx )，联立解得B ＝2k Δx Il，选项B 正确．6．D [解析] 先根据安培定则确定每根通电导线在O 点所产生的磁感应强度的方向，再根据矢量合成法则求出结果．根据安培定则，I 1与I 3在O 点处产生的磁感应强度B 1、B 3方向相同，I 2在O 点处产生的磁感应强度方向与B 1、B 3方向垂直，如图所示，故O 点处实际磁感应强度大小为B 0＝B 1＋B 32＋B 22＝5B ，选项A 、B 错误；由几何关系可知，O 点处实际磁感应强度方向与斜边夹角为arctan2，选项C 错误、选项D 正确．7．D [解析] 当a 不受安培力时，I b 产生的磁场与所加磁场在a 处叠加后的磁感应强度为零，此时判断所加磁场垂直纸面向外，因I a ＞I b ，所以在b 处叠加后的磁场垂直纸面向里，b 受的安培力向下，且比原来小，故选项D 正确．8．C [解析] 在题图中，由于条形磁铁外部的磁感线是从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. 9．BC [解析] 如图甲所示为沿着x 轴负向看的示意图，导线受到向下的重力、沿着绳子方向的拉力以及安培力．若磁感应强度方向为z 正向，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿y 负向，直导线不能平衡，选项A 错误；若磁感应强度方向为y 正向，直导线所受安培力方向沿z 正向，根据平衡条件BIL ＝mg ，所以B ＝mg IL，选项B 正确；若磁感应强度方向为z 负向，直导线所受安培力方向沿y 正向，根据平衡条件BIL cos θ＝mg sin θ，所以B ＝mg ILtan θ，选项C 正确；若磁感应强度方向沿悬线向上，根据左手定则，直导线所受安培力方向如图乙(侧视图)所示，直导线不能平衡，所以选项D 错误．甲 乙10．(1)0.1 N 水平向右 (2)10 m/s 2 水平向右[解析] (1)导体棒中的电流I ＝E R ＝36A ＝0.5 A 导体棒所受的安培力F ＝BIL ＝1×0.5×0.2 N＝0.1 N ，方向水平向右．(2)由牛顿第二定律F ＝ma ，故导体棒的加速度a ＝F m ＝0.110×10－3 m/s 2＝10 m/s 2，方向水平向右．11．6×105 A[解析] 导轨通有电流I 时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为F ＝BId设炮弹的加速度的大小为a ，则有F ＝ma炮弹在两导轨间做匀加速运动，有v 2＝2aL联立解得I ＝mv 22BdL＝6×105 A. 【挑战自我】12．15 V[解析] 导体棒静止时，将圆环分成电阻为6 Ω和3 Ω的两部分，两者为并联关系，并联电阻为R 1＝6×36＋3Ω＝2 Ω 闭合电路的总电阻R 总＝2R 1＋R ＋r ＝6 Ω设电源的电动势为E ，则总电流I ＝E R 总从左向右看，导体棒的受力如图所示．则F ＝BIL ＝mg tan60°联立解得E ＝mgR 总tan60°BL＝15 V.。
高三物理教案磁场对电流的作用_0261文档
2020高三物理教案磁场对电流的作用_0261文档EDUCATION WORD高三物理教案磁场对电流的作用_0261文档前言语料：温馨提醒，教育，就是实现上述社会功能的最重要的一个独立出来的过程。
其目的，就是把之前无数个人有价值的观察、体验、思考中的精华，以浓缩、系统化、易于理解记忆掌握的方式，传递给当下的无数个人，让个人从中获益，丰富自己的人生体验，也支撑整个社会的运作和发展。
本文内容如下：【下载该文档后使用Word打开】第四节(一)教学目的1.知道磁场对通电导体有作用力。
2.知道通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁感线方向有关，改变电流方向或改变磁感线方向，导体的受力方向随着改变。
3.知道通电线圈在磁场中转动的道理。
4.知道通电导体和通电线圈在磁场中受力而运动，是消耗了电能，得到了机械能。
5.培养学生观察能力和推理、归纳、概括物理知识的能力。
(二)教具小型直流电动机一台，学生用电源一台，大蹄形磁铁一块，干电池一节，用铝箔自制的圆筒一根(粗细、长短与铅笔差不多)，两根铝箔条(用透明胶与铝箔筒的两端相连接)，支架(吊铝箔筒用)，如课本图12-10的挂图，线圈(参见图12-2)，抄有题目的小黑板一块(也可用投影片代替)。
(三)教学过程1.引入新课--电动机。
--电流周围存在磁场，电流通过它产生的磁场对磁体施加作用力(如电流通过它的磁场使周围小磁针受力而转动)。
根据物体间力的作用是相互的，电流对磁体施加力时，磁体也应该对电流有力的作用。
下面我们通过实验来研究这个推断。
2.进行新课(1)通电导体在磁场里受到力的作用(参见课本中的图12-9)。
用铝箔筒作通电导体是因为铝箔筒轻，受力后容易运动，以便我们观察。
1：用一节干电池给铝箔筒通电(瞬时短路)，让学生观察铝箔筒的运动情况，并回答小黑板上的题1：给静止在磁场中的铝箔筒通电时，铝箔筒会_____，这说明_____。
1.通电导体在磁场中受到力的作用。
〉(2)通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁感线方向有关2：先使电流方向相反，再使磁感线方向相反，让学生观察铝箔筒运动后回答小黑板上的题2：保持磁感线方向不变，交换电池两极以改变铝箔筒中电流方向，铝箔筒运动方向会______，这说明______。
【物理】2019届一轮复习粤教版磁场的描述及磁场对电流的作用学案
[高考导航]考点内容要求高考(全国卷)三年命题情况对照分析201520162017磁场、磁感应强度、磁感线ⅠⅠ卷·T14：洛伦兹力、圆周运动T24：安培力作用的平衡Ⅱ卷·T18：磁体、地磁场T19：洛伦兹力、圆周运动Ⅰ卷·T15：带电粒子在复合场中的运动Ⅱ卷·T8：带电粒子在圆形磁场中的运动Ⅲ卷·T18：带电粒子在有界磁场中的运动Ⅰ卷·T19：安培定则、左手定则Ⅱ卷·T18：带电粒子在圆形磁场中的运动T21：安培力、左手定则Ⅲ卷·T18：磁感应强度的合成、安培定则通电直导线和通电线圈周围磁场的方向Ⅰ安培力、安培力的方向Ⅰ匀强磁场中的安培力Ⅱ洛伦兹力、洛伦兹力的方向Ⅰ洛伦兹力公式Ⅱ带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ质谱仪和回旋加速器Ⅰ说明：(1)安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形；(2)洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形。
基础课1磁场的描述及磁场对电流的作用知识排查磁场、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。
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：疏密程度相同、方向相同的平行直线。
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.电流的磁场通电直导线通电螺线管环形电流安培定则安培力、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。
高三物理第一轮复习：磁场基本性质;磁场对电流的作用粤教版
高三物理第一轮复习：磁场基本性质；磁场对电流的作用粤教版【本讲教育信息】一. 教学内容：1. 磁场基本性质2. 磁场对电流的作用【要点扫描】磁场基本性质（一）磁场1、磁场：磁场是存在于磁体、运动电荷周围的一种物质．它的基本特性是：对处于其中的磁体、电流、运动电荷有力的作用．2、磁现象的电本质：所有的磁现象都可归结为运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用．（二）磁感线为了描述磁场的强弱与方向，人们想象在磁场中画出的一组有方向的曲线．1、疏密表示磁场的强弱．2、每一点切线方向表示该点磁场的方向，也就是磁感应强度的方向．3、是闭合的曲线，在磁体外部由N 极至S 极，在磁体的内部由S 极至N 极．磁线不相切不相交。
4、匀强磁场的磁感线平行且距离相等．没有画出磁感线的地方不一定没有磁场．5、安培定则：拇指指向电流方向，四指指向磁场的方向．注意这里的磁感线是一个个同心圆，每点磁场方向是在该点的切线方向。
*熟记常用的几种磁场的磁感线：（三）磁感应强度1、磁场的最基本的性质是对放入其中的电流或磁极有力的作用，电流垂直于磁场时受磁场力最大，电流与磁场方向平行时，磁场力为零。
2、在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的磁场力F 跟电流强度I 和导线长度L 的乘积IL 的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度．①表示磁场强弱的物理量．是矢量． ②大小：ILF B（电流方向与磁感线垂直时的公式）． ③方向：左手定则：是磁感线的切线方向；是小磁针N 极受力方向；是小磁针静止时N极的指向．不是导线受力方向；不是正电荷受力方向；也不是电流方向．④单位：牛/安米，也叫特斯拉，国际单位制单位符号T．⑤点定B定：就是说磁场中某一点定了，则该处磁感应强度的大小与方向都是定值．⑥匀强磁场的磁感应强度处处相等．⑦磁场的叠加：空间某点如果同时存在两个以上电流或磁体激发的磁场，则该点的磁感应强度是各电流或磁体在该点激发的磁场的磁感应强度的矢量和，满足矢量运算法则。
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基础热身1．[2011·汕头模拟] 某磁场的磁感线如图K36－1所示，一个小磁针被放入磁场中，则小磁针将( )图K36－1A．顺时针转动B．向左移动C．向右移动D．逆时针转动2．[2011·衡阳模拟] 如图K36－2所示的天平可用来测定磁感应强度．天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为l，共N匝，天平平衡．线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面．当线圈中通有电流I(方向如图所示)时，在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码，天平重新平衡．当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平再次平衡．由此可知( )图K36－2A．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为m1－m2g NIlB．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg2NIlC．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为m1－m2g NIlD．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为mg2NIl3．质量为m的金属导体棒置于倾角为θ的导轨上，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流时，恰能在导轨上静止．图K36－3中标出了四种可能的匀强磁场方向，其中导体棒与导轨间的摩擦力不可能为零的是( )A B C D图K36－3技能强化4．[2011·杭州模拟] 如图K36－4所示，在竖直向上的匀强磁场中水平放置着一根长直导线，电流方向垂直纸面向外，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中( )A．a、b两点磁感应强度相同B．c、d两点磁感应强度大小相等C．a点磁感应强度最大D．b点磁感应强度最大图K36－4图K36－55．如图K36－5所示，一根长为l的铝棒用两个劲度系数均为k的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．当铝棒中通过的电流I的方向从左到右时，弹簧缩短Δx，而当电流反向且大小不变时，弹簧伸长Δx，则该磁场的磁感应强度为( )A.2IlkΔxB.2kΔxIlC.kΔxIlD.kIlΔx6．三根平行的长直通电导线分别通过一个等腰直角三角形的三个顶点且电流方向与三角形所在平面垂直，如图K36－6所示．现在使每根通电导线在斜边中点O处所产生的磁感应强度大小均为B，则下列说法正确的是( )A．O点处实际磁感应强度的大小为BB．O点处实际磁感应强度的大小为3BC．O点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为90°D．O点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为arctan2图K36－6图K36－77．如图K36－7所示，两根无限长的平行导线a和b水平放置，两导线中通以方向相反、大小不等的恒定电流，且I a＞I b.当加一个垂直于a、b所在平面的匀强磁场B时，导线a恰好不再受安培力的作用．与加磁场B以前相比较( )A．b也恰好不再受安培力的作用B．b受的安培力小于原来安培力的2倍，方向竖直向上C．b受的安培力等于原来安培力的2倍，方向竖直向下D．b受的安培力小于原来安培力的大小，方向竖直向下8．如图K36－8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．当导线中无电流时，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.下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是( )图K36－8A ．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9．[2011·上海卷] 如图K36－9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.则磁感应强度的方向和大小可能为( )图K36－9A ．z 正向，mg IL tan θB ．y 正向，mg ILC ．z 负向，mg IL tan θD ．沿悬线向上，mgILsin θ10．[2011·江苏模拟] 如图K36－10所示，水平放置的光滑金属导轨宽L ＝0.2 m ，接有电动势E ＝3 V 、内阻不计的电源，导轨电阻不计．匀强磁场竖直向下穿过导轨，磁感应强度B ＝1 T ．导体棒ab 的电阻R ＝6 Ω，质量m ＝10 g ，垂直放在导轨上并良好接触，在合上开关的瞬间，求：(1)导体棒受到安培力的大小和方向； (2)导体棒的加速度．图K36－1011．[2011·济南模拟] 据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如图K36－11所示．炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接．开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出．设导轨之间的距离d ＝0.10 m ，导轨长L ＝5.0 m ，炮弹质量m ＝0.30 kg.导轨上的电流I 的方向如图中箭头所示．可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B ＝2.0 T ，方向垂直于纸面向里．若炮弹出口速度为v ＝2.0×103m/s ，求通过导轨的电流I .(忽略摩擦力与重力的影响)图K36－11挑战自我12．[2011·漳州模拟] 如图K36－12所示，在绝缘的水平桌面上固定着两个圆环，它们的半径相等，环面竖直、相互平行，间距是20 cm ，两环由均匀的电阻丝制成，电阻都是9 Ω，在两环的最高点a 和b 之间接有一个内阻为0.5 Ω的直流电源，连接导线的电阻可忽略不计．空间有竖直向上的磁感应强度为3.46×10－1T 的匀强磁场，一根长度等于两环间距、质量为10 g 、电阻为1.5 Ω的均匀导体棒水平地置于两环内侧，不计与环间的摩擦．当将棒放在其两端点与两环最低点之间所夹弧对应的圆心角均为θ＝60°的位置时，棒刚好静止不动．试求电源的电动势．(取g ＝10 m/s 2)图K36－12课时作业（三十六）【基础热身】1．A [解析] 小磁针在磁场中因受力而转动，其静止后， N 极所指的方向与磁场的方向相同，而S 极所指的方向与磁场的方向相反，故小磁针将顺时针转动，选项A 正确．2．AB [解析] 当电流反向时，右边需加上质量为m 的砝码后天平才能重新平衡，由此可知电流反向时受安培力向上，由左手定则知磁场方向为垂直纸面向里．由题意可知，增加砝码的重力mg 就是用来平衡因电流变向而引起线框上安培力的变化的．当电流反向时，安培力的变化为2NBIl ，所以有mg ＝2NBIl ，解得B ＝mg2NIl，选项B 正确；而(m 1－m 2)g ＝NBIl ，解得B ＝m 1－m 2gNIl，选项A 正确．3．B [解析] 当重力沿斜面方向的分力与安培力沿斜面方向的分力大小相等、方向相反时，摩擦力大小为零．由左手定则可分别判断出导体棒所受安培力的方向如图所示；由安培力方向可知，重力沿斜面方向的分力可能与安培力沿斜面方向的分力相平衡的是ACD.A B C D【技能强化】4．BD [解析] 磁感应强度是矢量，根据安培定则可确定直导线产生的磁场在a 、b 、c 、d 四点处的磁感应强度的方向．根据矢量合成法则，可得选项A 、C 错误，选项B 、D 正确．5．B [解析] 不通电流时：mg ＝2k ·Δl ，电流自左向右时：mg ＝BIl ＋2k (Δl －Δx )，电流自右向左时：mg ＋BIl ＝2k (Δl ＋Δx )，联立解得B ＝2k ΔxIl，选项B 正确．6．D [解析] 先根据安培定则确定每根通电导线在O 点所产生的磁感应强度的方向，再根据矢量合成法则求出结果．根据安培定则，I 1与I 3在O 点处产生的磁感应强度B 1、B 3方向相同，I 2在O 点处产生的磁感应强度方向与B 1、B 3方向垂直，如图所示，故O 点处实际磁感应强度大小为B 0＝B 1＋B 32＋B 22＝5B ，选项A 、B 错误；由几何关系可知，O 点处实际磁感应强度方向与斜边夹角为arctan2，选项C 错误、选项D 正确．7．D [解析] 当a 不受安培力时，I b 产生的磁场与所加磁场在a 处叠加后的磁感应强度为零，此时判断所加磁场垂直纸面向外，因I a ＞I b ，所以在b 处叠加后的磁场垂直纸面向里，b 受的安培力向下，且比原来小，故选项D 正确．8．C [解析] 在题图中，由于条形磁铁外部的磁感线是从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.9．BC [解析] 如图甲所示为沿着x 轴负向看的示意图，导线受到向下的重力、沿着绳子方向的拉力以及安培力．若磁感应强度方向为z 正向，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿y 负向，直导线不能平衡，选项A 错误；若磁感应强度方向为y 正向，直导线所受安培力方向沿z 正向，根据平衡条件BIL ＝mg ，所以B ＝mgIL，选项B 正确；若磁感应强度方向为z 负向，直导线所受安培力方向沿y 正向，根据平衡条件BIL cos θ＝mg sin θ，所以B ＝mgILtan θ，选项C 正确；若磁感应强度方向沿悬线向上，根据左手定则，直导线所受安培力方向如图乙(侧视图)所示，直导线不能平衡，所以选项D 错误．甲 乙10．(1)0.1 N 水平向右 (2)10 m/s 2水平向右[解析] (1)导体棒中的电流I ＝E R ＝36A ＝0.5 A导体棒所受的安培力F ＝BIL ＝1×0.5×0.2 N＝0.1 N ，方向水平向右．(2)由牛顿第二定律F ＝ma ，故导体棒的加速度a ＝F m ＝0.110×10－3 m/s 2＝10m/s 2，方向水平向右．11．6×105A[解析] 导轨通有电流I 时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为F ＝BId 设炮弹的加速度的大小为a ，则有F ＝ma炮弹在两导轨间做匀加速运动，有v 2＝2aL联立解得I ＝mv 22BdL＝6×105A.【挑战自我】12．15 V[解析] 导体棒静止时，将圆环分成电阻为6 Ω和3 Ω的两部分，两者为并联关系，并联电阻为R 1＝6×36＋3Ω＝2 Ω闭合电路的总电阻R 总＝2R 1＋R ＋r ＝6 Ω设电源的电动势为E ，则总电流I ＝E R 总从左向右看，导体棒的受力如图所示．则F ＝BIL ＝mg tan60°联立解得E ＝mgR 总tan60°BL＝15 V.。