8、第八章 第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用
课件6：8.1 磁场的描述 磁场对电流的作用
知识点三 磁场对电流的作用—安培力
[想一想] 通电导线处在磁场中，导线一定受安培力吗？安培力的方向怎 样判定？ 提示：不一定。利用左手定则判断。
[记一记] 1．安培力的方向 (1)左手定则：伸开左手，让拇指与其余四个手指 垂直 ， 并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线垂直穿入手心，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)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相 吸引 ， 异向电流互相 排斥 。
图 9－1－3 (2)地磁场 B 的水平分量(Bx)总是从地理南极指向地理北极，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。 赤道处的地磁场沿水平方向，指向北。
3．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
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
(2)特殊位置法 把导线转过 90°的特殊位置来分析，根据左手定则判得安培 力方向向下，故导线在顺时针转动的同时向下运动。 综上所述，选项 A 正确。 [答案] A
考点三 与安培力有关的力学综合问题
1.安培力的大小 安培力常用公式 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 9－1－7 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 图 9－1－7 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。
两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向 结论法 电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电
磁场的描述磁场对电流的作用课件
04
磁场与现代科技
磁记录技术
01
02
03
磁记录技术
利用磁场对电流的作用， 将信息记录在磁性材料上 ，如硬盘、磁带等。
磁记录原理
当电流通过导线时，会产 生磁场，这个磁场可以改 变磁性材料的磁化方向， 从而记录二进制信息。
磁记录应用
磁记录技术广泛应用于计 算机、音频和视频领域， 用于数据存储和信息传输 。
04
电机的工作原理涉及到 磁场、电流、机械能、 电能之间的相互作用和 转换。
电磁铁的应用
01
02
03
04
电磁铁是一种利用电流产生磁 场的装置，广泛应用于电力、
交通、通讯等领域。
在电力领域，电磁铁用于制造 发电机和电动机的核心部件，
如转子、定子等。
在交通领域，电磁铁用于制造 地铁、高铁的牵引电机和刹车
磁悬浮列车
磁悬浮列车
利用磁场对电流的作用，使列车 悬浮在轨道上行驶，实现无接触
运输。
磁悬浮原理
通过强大的电磁场产生吸引力或排 挤力，使列车与轨道之间产生一定 距离，从而实现列车悬浮和导向。
磁悬浮列车优点
速度快、无摩擦、低噪音、低维护 成本等。
核磁共振成像技术
核磁共振成像技术
核磁共振成像应用
利用磁场对带电粒子的作用，测量生 物组织中的氢原子核的共振信号，生 成图像。
磁场的描述磁场对电流的作 用课件
目录
• 磁场的基本概念 • 磁场对电流的作用 • 磁场与电流的相互作用实例 • 磁场与现代科技 • 磁场安全与防护
01
磁场的基本概念
磁场定义
磁场是磁力作用的场，存在于磁体、 电流和变化的电场周围。
磁场的描述、磁场对电流的作用课件
图24-8
[答案] C
[解析] 由题意可知,开始时线圈所受安培力的方向向上,磁场的方向垂直纸面向
里,电流反向后,安培力方向也反向,变为竖直向下,则有 mg=2NBIl,所以
B=
2
=
0.004 32×10
2×9×0.10×0.10
T=0.24 T,C 正确.
考点互动探究
变式题1 如图24-9所示,平行金属导轨与水平面成37°角,上端接有电源和滑动变阻
A.a
B.b
C.c
D.d
图24-2
)
[答案] C
[解析] 根据安培定则可判断出电流的磁场方向,再根据小磁针静止时 N 极
的指向为磁场的方向可知 C 正确.
考向四
磁场的叠加
磁感应强度为矢量,合成与分解遵循平行四边形定则.
例 4 (多选)[2018·
全国卷Ⅱ] 如图 24-3 所示,纸面内有两条互相垂直的长直绝
E=
F
q
电场线切线方向,正电
荷受力方向
磁感应强度B
大小决
定因素
场的
叠加
电场强度E
由磁场决定,与电流元无关
由电场决定,与试探电荷无关
合磁感应强度等于各磁场
合电场强度等于各电场的电场强
的磁感应强度的矢量和
度的矢量和
例2 (多选)下列说法中正确的是 (
)
A.电荷在某处不受电场力的作用,则该处电场强度为零
不变)时,左边再加上质量为m=4.32 g的砝码后,天平重新平衡.
重力加速度g取10 m/s2,由此可知 (
)
A.磁感应强度的方向垂直于纸面向外,大小为0.24 T
B.磁感应强度的方向垂直于纸面向外,大小为0.12 T
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．
选修3-1 第八章 第1讲
通量反而增大，故(3)错。(4)磁感线是为了更加形象地描述磁
场而提出的假想曲线，故(4)错。(5)用磁感线描述磁场时，磁 感线越密，磁场越强；磁感线越疏，磁场越弱，故(5)对。(6) 若通电导线在磁场中与磁感线平行，则不受安培力作用，故(6) 错。(7)安培力可以做正功、负功或不做功，故(7)错。
考点 1
(2)磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向。 (3)磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时，合 磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度的 矢量和。
考点 2
安培力作用下导体的平衡问题(三年2考)
解题技巧
【考点解读】解决安培力作用下导体平衡问题的一般思路
【典例透析2】(2012·天津高考) 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
个质量m=0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静 止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接
触的两点间的电阻R0=2.5 Ω ，金属导轨电阻不计，g取
10 m/s2。已知sin37°=0.60,cos37°=0.80，求：
(1)通过导体棒的电流； (2)导体棒受到的安培力大小； (3)导体棒受到的摩擦力大小。
2.匀强磁场中安培力的大小
BILsinθ 当磁感应强度B的方向与导线方向成θ 角时，F＝_________，这
是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况： 垂直 (1)当磁场与电流_____时，安培力最大，Fmax＝BIL。 平行 (2)当磁场与电流_____时，安培力等于零。
【思考辨析】
第1节磁场的描述磁场对电流的作用课件
(2)安培力做功的实质：起传递能量的作 用，将电源的能量传递给通电直导线， 而磁场本身并不能提供能量，安培力这 种传递能量的特点，与静摩擦力做功相 似.
2、安培力方向的判断：
磁场方向总是与F 的方向垂直，由左手定则进行
判断。
磁通量：穿过某一面积磁感线的条数(用Φ表示) 大小：Φ=BS (S为垂直于磁场的面积)
标量：没有方向，它只是条数，但有正负
单位：韦伯(Wb)
磁通密度：
B=Φ/S
--------磁感应强度又叫磁通密度
--------垂直穿过1m2面积的磁感线条数． 1T=1Wb/m2。
【解题回顾】要明确在该题中最后结果并 不是很重要，相比而言，此题中的处理问题 的方法却是重点，即要先以侧视的方式画出 受力图，切记.
例6：如图所示，有一金属棒ab，质量为m = 5g， 电阻R = 1Ω，可以无摩擦地在两条平行导轨上滑 行。导轨间距离为d = 10cm，电阻不计。导轨平
面与水平面的夹角θ=30°，整个装置放在磁感应
4、磁场的叠加：磁感应强度是矢量，计算时与力的 计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法 进行合成与分解．
【例与练】有一小段通电导线，长为1 cm，电流强
度5 A，把它置于磁场中，受C到的磁场力为0.1 N，则
该处的磁感应强度B一定是(
)
A.B=2T C.B≥2T
B.B≤2 T D.以上情况均可能
圈A截．面C2上B张Ir 力大B小．为0：.5BIr
（）
C．BIr D．不能求解
3.安培力作用下物体的平衡问题
第1讲磁场的描述磁场对电流的作用(学生版)
第1讲磁场的描述磁场对电流的作用知识梳理一、磁场的描述1.磁场(1)基本特性:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有的作用。
(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)特点匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线。
4.磁感线(1)磁感线:在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上各点的方向都跟这点的磁感应强度方向一致,这样的曲线叫磁感线。
(2)条形磁铁、蹄形磁铁和地磁场周围的磁感线分布如图所示。
(3)电流周围磁感线分布二、安培力1.定义:磁场对电流的叫安培力。
2.安培力的大小计算(1)当B、I、L两两垂直时F= 。
若B与I(L)夹角为θ,则F= 。
(2)公式的适用条件:一般只适用于匀强磁场。
3.安培力的方向(1)判定:左手定则。
(2)安培力的方向特点,F⊥B,F⊥I,即F垂直于B和I决定的平面。
1.下列关于磁场的说法,正确的是 ()A.只有磁铁周围才存在磁场B.磁场是假想的,不是客观存在的C.磁场是在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生的D.磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用的2.(多选)两根通电的长直导线平行放置,电流分别为I1和I2,电流的方向如图所示,在与导线垂直的平面上有a、b、c、d四点,其中a、b在导线横截面连线的延长线上,c、d在导线横截面连线的垂直平分线上。
则导体中的电流在这四点产生的磁场的磁感应强度可能为零的是 ()A.a点B.b点C.c点D.d点3.一根容易形变的弹性导线,两端固定。
导线中通有电流,方向如图中箭头所示。
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 ()深化拓展考点一对磁感应强度、磁感线的认识1.对磁感应强度B的理解及磁感应强度B的叠加(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无关。
第1轮复习8.1磁场的描述、磁场对电流的作用学案、作业
第八章 磁 场贾玉军 田雷第1讲 磁场的描述及磁场对电流的作用 学案 第1课时磁场、磁感应强度 (考纲要求 Ⅰ)1.磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用． (2)方向：小磁针的N 极所受磁场力的方向． 2．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的强弱和方向．(2)大小：B ＝FIL (通电导线垂直于磁场)． (3)方向：小磁针静止时N 极的指向． (4)单位：特斯拉(T)． 3．匀强磁场(1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场． (2)特点匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．(1)通电导线在某处所受安培力为零时，此处的磁感应强度一定为零．( ) (2)小磁针在磁场中N 极的受力方向为该处磁场的方向．( )(3)磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关．( ) (4)磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致．( )磁感线 通电直导线和通电线圈周围磁场的方向(考纲要求 Ⅰ)在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的切线方向跟这点的磁感应强度方向一致．2．几种常见的磁场 (1)常见磁体的磁场(2)通电直导线通电螺线管环形电流安培定则立体图横截面图纵截面图判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．(1)磁感线是为了形象地描述磁场而人为引入的曲线，并不是客观存在着的线．( ) (2)磁感线越密，磁场越强．( ) 答案 (1)√ (2)√基 础 自 测1．(单选)关于磁感应强度B ，下列说法中正确的是( )．A ．根据磁感应强度定义B ＝F(IL )，磁场中某点的磁感应强度B 与F 成正比，与I 成反比B ．磁感应强度B 是标量，没有方向C ．磁感应强度B 是矢量，方向与F 的方向相反D ．在确定的磁场中，同一点的磁感应强度B 是确定的，不同点的磁感应强度B 可能不同，磁感线密集的地方磁感应强度B 大些，磁感线稀疏的地方磁感应强度B 小些解析 磁感应强度是磁场本身的性质，与放入磁场中的导体的电流或受力大小F 无关，A 错误；磁感应强度B 是矢量，其方向与F 总是垂直的，电流方向与F 也总是垂直的，B 、C 错误；在确定的磁场中，同一点的磁感应强度B 是确定的，由磁场本身决定，与其他外来的一切因素无关，用磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，D 正确． 答案 D图8－1－12．(单选)两根长直导线a 、b 平行放置，如图8－1－1所示为垂直于导线的截面图，图中O 点为两根导线连线ab 的中点，M 、N 为ab 的中垂线上的两点且与a 、b 等距，两导线中通有等大、同向的恒定电流，已知直线电流在某点产生的磁场的磁感应强度B 的大小跟该点到通电导线的距离r 成反比，则下列说法中正确的是( )． A ．M 点和N 点的磁感应强度大小相等，方向相同 B ．M 点和N 点的磁感应强度大小相等，方向相反 C ．在线段MN 上各点的磁感应强度都不可能为零D ．若在N 点放一小磁针，静止时其北极沿NO 由N 点指向O 点解析 由安培定则、通电直导线周围磁场特点及矢量的合成知B M 垂直MN 向下，B N 垂直MN 向上，且B M ＝B N ；而O 点的磁感应强度B O ＝0，B 对，A 、C 错；若在N 点放一小磁针，静止时其北极垂直MN 向上． 答案B热点一 磁场的叠加和安培定则的应用1．磁场的叠加：磁感应强度为矢量，合成与分解遵循平行四边形定则． 2图8－1－3【典例1】 (2013·海南卷，9)三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I ，方向如图8－1－3所示．a 、b 和c 三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等．将a 、b 和c 处的磁感应强度大小分别记为B 1、B 2和B 3，下列说法正确的是( )． A ．B 1＝B 2<B 3 B ．B 1＝B 2＝B 3C ．a和b 处磁场方向垂直于纸面向外，c 处磁场方向垂直于纸面向里 D ．a 处磁场方向垂直于纸面向外，b 和c 处磁场方向垂直于纸面向里解析本题考查磁场的叠加，由于通过三条导线的电流大小相等，结合右手定则可判断出三条导线在a 、b 处产生的合磁感应强度垂直纸面向外，在c 处垂直纸面向里，且B 1＝B 2<B 3，故选项A 、C 正确． 答案 AC反思总结 求解有关磁感应强度问题的关键 (1)磁感应强度―→由磁场本身决定． (2)合磁感应强度―→等于各磁场的磁感应强度的矢量和(满足平行四边形定则) (3)牢记判断电流的磁场的方法―→安培定则，并能熟练应用，建立磁场的立体分布模型(记住5种常见磁场的立体分布图)． 【跟踪短训】图8－1－41．(2013·上海卷，13)如图8－1－4所示，足够长的直线ab 靠近通电螺线管，与螺线管平行．用磁传感器测量ab 上各点的磁感应强度B ，在计算机屏幕上显示的大致图象是( )．解析 通电螺线管外部中间处的磁感应强度最小，所以用磁传感器测量ab 上各点的磁感应强度B ，在计算机屏幕上显示的大致图象是C. 答案 C图8－1－52．如图8－1－5所示，一根通电直导线放在磁感应强度B ＝1 T 的匀强磁场中，在以导线为圆心，半径为r 的圆周上有a 、b 、c 、d 四个点，若a 点的实际磁感应强度为0，则下列说法中正确的是( )．A ．直导线中电流方向垂直纸面向里B ．c 点的实际磁感应强度也为0C ．d 点实际磁感应强度为 2 T ，方向斜向右下方，与B 的夹角为45°D ．以上均不正确解析 题中的磁场是由直导线电流的磁场和匀强磁场共同形成的，磁场中任一点的磁感应强度应为两磁场分别产生的磁感应强度的矢量和．a 处磁感应强度为0，说明直导线电流在该处产生的磁感应强度大小与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，可得直导线中电流方向应是垂直纸面向里．在圆周上任一点，由直导线电流产生的磁场的磁感应强度大小均为B ＝1 T ，方向沿圆周切线方向，可知c 点的磁感应强度大小为2 T ，方向向右，d 点的磁感应强度大小为 2 T ，方向与B 成45°角斜向右下方． 答案 AC3．(2012·大纲全国卷，18)如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M 、N 两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流．a 、O 、b 在M 、N 的连线上，O 为MN 的中点，c 、d 位于MN 的中垂线上，且a 、b 、c 、d 到O 点的距离均相等．关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是( )． A ．O 点处的磁感应强度为零 B ．a 、b 两点处的磁感应强度大小相等，方向相反 C ．c 、d 两点处的磁感应强度大小相等，方向相 D ．a 、c 两点处磁感应强度的方向不同解析 根据安培定则判断磁场方向，再结合矢量的合成知识求解．根据安培定则判断：两直线电流在O 点产生的磁场方向均垂直于MN 向下，O 点的磁感应强度不为零，故A 选项错误；a 、b 两点的磁感应强度大小相等，方向相同，故B 选项错误；根据对称性，c 、d 两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故C 选项正确；a 、c 两点的磁感应强度方向相同，故D 选项错误． 答案 C 4．(2011·课标全国理综，14)为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I 引起的．在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是( )．解析 地磁场的N 极在地球南极附近，地磁场的S 极在地球北极附近，根据安培定则，可判定电流方向为顺时针方向(站在地球的北极向下看)，选项B 正确，选项A 、C 、D 错误． 答案B5．(2011·大纲全国，15)如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I 1和I 2，且I 1>I 2；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． 答案 C6．如图2所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向．图2答案7．如图1所示，为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况，以O 点(图中白点)为坐标原点，沿z 轴正方向磁感应强度B 大小的变化最有可能为 ()图1答案 C解析 根据磁感线的疏密表示磁感应强度的大小可知，以O 点(图中白点)为坐标原点，沿z 轴正方向磁感应强度B 大小的变化最有可能为图C.8．电流计的主要结构如图2所示，固定有指针的铝框处在由磁极与软铁芯构成的磁场中，并可绕轴转动．铝框上绕有线圈，线圈的两端与接线柱相连．有同学对软铁芯内部的磁感线分布提出了如下的猜想，可能正确的是 ()图2答案 C解析 软铁芯被磁化后，左端为S 极，右端为N 极，而磁体内部的磁感线方向从S 极指向N 极，可见B 、D 错误．再根据磁感线不能相交，知A 错误，C 正确．第1讲 磁场的描述及磁场对电流的作用 学案 第2课时1．当磁感应强度B 的方向与导线方向成θ角时，F ＝BIL sin_θ.这是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况： (1)磁场和电流垂直时：F ＝BIL . (2)磁场和电流平行时：F ＝0. 2．安培力的方向(1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内．让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．(2)安培力的方向特点：F ⊥B ，F ⊥I ，即F 垂直于B 和I 决定的平面．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．(1)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．( ) (2)安培力一定不做功．( ) 答案 (1)× (2)×基 础 自 测1．(单选)一根容易形变的弹性导线，两端固定．导线中通有电流，方向如下图中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是( )．解析 通电导线在磁场中受安培力时，可用左手定则判断安培力的方向． 答案 D2．(单选)在赤道上，地磁场可以看作是沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场，磁感应强度是5×10－5 T ．如果赤道上有一条沿东西方向的直导线，长40 m ，载有20 A 的电流，地磁场对这根导线的作用力大小是( )．A ．4×10－8 NB ．2.5×10－5 NC ．9×10－4 ND ．4×10－2 N解析 磁场方向是南北方向，电流方向是东西方向，它们相互垂直，可以利用公式F ＝BIL来计算此安培力的大小．答案D图8－1－23．(单选)如图8－1－2所示，AC 是一个用长为L 的导线弯成的、以O 为圆心的四分之一圆弧，将其放置在与平面AOC 垂直的磁感应强度为B 的匀强磁场中．当在该导线中通以由C 到A ，大小为I 的恒定电流时，该导线受到的安培力的大小和方向是( )．A ．BIL ，平行于OC 向左 B.22BILπ，平行于OC 向右C.22BILπ，垂直AC 的连线指向左下方D ．22BIL ，垂直AC 的连线指向左下方解析 由L 为14圆弧，所以2πR 4＝L ，即R ＝2L π，AC 的有效长度为l ＝2R ＝22Lπ，安培力为F A ＝BIl ＝22BILπ，方向由左手定则判断，垂直AC 的连线指向左下方，因此选项C 正确． 答案 C热点二 安培力作用下导体的平衡问题通电导体在磁场中受到的安培力 (1)方向：根据左手定则判断F 、B 、I 三者间方向关系：已知B 、I 的方向(B 、I 不平行时)，可用左手定则确定F 的唯一方向．F ⊥B ，F⊥I ，则F 垂直于B 和I 所构成的平面，但已知F 和B 的方向，不能唯一确定I 的方向．(2)大小：由公式F ＝BIL 计算，且其中的L 为导线在磁场中的有效长度．如弯曲通电导线的有效长度L 等于连接两端点的直线的长度，相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端，如图8－1－6所示． 图8－1－6图8－1－7【典例2】 (2012·天津卷，2)如图8－1－7所示，金属棒MN 两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M 向N 的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是( )． A ．棒中的电流变大，θ角变大 B ．两悬线等长变短，θ角变小 C ．金属棒质量变大，θ角变大 D ．磁感应强度变大，θ角变小 审题指导 (1)金属棒MN 处于________状态． (2)沿MN 方向看，画出MN 的受力图________．(3)利用平衡条件列出平衡方程．____________________________________________.提示 (1)平衡 (2) (3)BIl ＝mg tan θ解析选金属棒MN为研究对象，其受力情况如图所示．根据平衡条件及三角形知识可得tan θ＝BIlmg，所以当棒中的电流I、磁感应强度B变大时，θ角变大，选项A正确，选项D错误；当金属棒质量m变大时，θ角变小，选项C错误；θ角的大小与悬线长无关，选项B 错误．答案 A反思总结1．求解安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路2．求解关键(1)电磁问题力学化．(2)立体图形平面化．【跟踪短训】图8－1－81．如图8－1－8所示，质量为m、长为L的导体棒电阻为R，初始时静止于光滑的水平轨道上，电源电动势为E，内阻不计．匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与轨道平面成θ角斜向上方，开关闭合后导体棒开始运动，则()．A．导体棒向左运动B．开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为BEL RC．开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为BEL sin θRD．开关闭合瞬间导体棒MN的加速度为BEL sin θmR解析磁场方向与导体棒垂直，导体棒所受安培力F＝BIL＝BELR，方向为垂直于磁场方向与电流方向所确定的平面斜向下，其有水平向右的分量，将向右运动，故A、C错误，B正确．导体棒的合力F合＝F cos(90°－θ)＝F sin θ，由a＝F合m得a＝BEL sin θmR，D正确．答案BD图8－1－92．如图8－1－9所示，有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b，a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上，b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x.当两细棒中均通以电流强度为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止，则下列关于b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法正确的是()．A．方向向上B．大小为2mg2LIC．要使a仍能保持静止，而减小b在a处的磁感应强度，可使b上移D．若使b下移，a仍将保持静止解析要使a恰能在斜面上保持静止，由安培定则可知b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度方向应向上，A正确．a的受力如图甲所示．tan 45°＝F安mg＝BILmg，所以B＝mgIL，B错误．b无论上移还是下移，b在a处的磁感应强度均减小．若上移，a的受力如图乙所示．上移过程中F N逐渐减小，F安先减小后增大，两个力的合力等于mg，此时a仍能保持静止，故C正确．若使b下移，同理可分析a将不能保持静止，D错误．答案AC3．(2012·海南单，10)如图中所示装置可演示磁场对通电导线的作用．电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆．当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动．下列说法正确的是()．A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动解析若a接正极，b接负极，电磁铁磁极间磁场方向向上，e接正极，f接负极，由左手定则判定金属杆受安培力向左，则L向左滑动，A项错误，同理判定B、D选项正确，C项错误．答案BD思想方法13.判断通电导体(或磁铁)在安培力作用下运动的常用方法判断能自由移把直线用导线转过90°判断环形电流把环形电判断光滑杆上判断图中所示电流受到图8－1－10【典例3】一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图8－1－10所示．当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈L1将()．A．不动B．顺时针转动C．逆时针转动D．在纸面内平动解析方法一(电流元分析法)把线圈L1沿水平转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数段直线电流元，电流元处在L2产生的磁场中，根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上，由左手定则可得，上半部分电流元所受安培力均指向纸外，下半部分电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈L1将顺时针转动．方法二(等效分析法)把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I2的中心，小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向，由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而L1等效成小磁针后，转动前，N极指向纸内，因此小磁针的N极应由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈L1将顺时针转动．方法三(利用结论法)环形电流I1、I2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得，从左向右看，线圈L1将顺时针转动．答案 B反思总结判断通电导体在安培力作用下的运动问题时应注意以下两点：(1)同一问题可以用多种判断方法分析，可以根据不同的题目选择恰当的判断方法．(2)同一导体在安培力作用下，运动形式可能会发生变化，要根据受力情况进行判断．图8－1－11即学即练如图8－1－11所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为F N1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为F N2，则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是()．A．F N1<F N2，弹簧的伸长量减小B．F N1＝F N2，弹簧的伸长量减小C ．F N1>F N2，弹簧的伸长量增大D ．F N1>F N2，弹簧的伸长量减小解析 采用“转换研究对象法”：由于条形磁铁的磁感线是从N 极出发到S 极，所以可画出磁铁在导线A 处的一条磁感线，此处磁感应强度方向斜向左下方，如图，导线A 中的电流垂直纸面向外，由左手定则可判断导线A 必受斜向右下方的安培力，由牛顿第三定律可知磁铁所受作用力的方向是斜向左上方，所以磁铁对斜面的压力减小，F N1>F N2.同时，由于导线A 比较靠近N 极，安培力的方向与斜面的夹角小于90°，所以电流对磁铁的作用力有沿斜面向下的分力，使得弹簧弹力增大，可知弹簧的伸长量增大，所以正确选项为C. 答案 C第1讲 磁场的描述及磁场对电流的作用 作业A 对点训练——练熟基础知识题组一 磁感应强度及磁场的叠加1．(多选)物理学中，通过引入检验电流来了解磁场力的特性，对检验电流的要求是( )． A ．将检验电流放入磁场，测量其所受的磁场力F ，导线长度L ，通电电流I ，应用公式B ＝FIL ，即可测得磁感应强度B B ．检验电流不宜太大C ．利用检验电流和运用公式B ＝FIL只能应用于匀强磁场D ．只要满足长度L 很短，电流很小，将其垂直放入磁场的条件，公式B ＝FIL 对任何磁场都适用解析 用检验电流来了解磁场，要求检验电流对原来磁场的影响很小，可以忽略，所以导体长度L 应很短，电流应很小，当垂直放置时，定义式B ＝FIL 适用于所有磁场，选项B 、D 正确． 答案BD图8－1－122．(单选)如图8－1－12所示，电流从A 点分两路通过对称的环形分路汇合于B 点，在环形分路的中心O 处的磁感应强度为( )．A ．垂直环形分路所在平面，且指向“纸内”B ．垂直环形分路所在平面，且指向“纸外”C ．在环形分路所在平面内指向BD ．零解析 利用“微元法”把圆周上的电流看成是无数段直导线电流的集合如图，由安培定则可知在一条直径上的两个微元所产生的磁感应强度等大反向，由矢量叠加原理可知中心O 处的磁感应强度为零．答案D图8－1－133．(单选)如图8－1－13所示，平行长直导线1、2通过相反方向的电流，电流大小相等．a 、b 两点关于导线1对称，b 、c 两点关于导线2对称，且ab ＝bc ，则关于a 、b 、c 三点的磁感应强度B 的说法中正确的是( )． A ．三点的磁感应强度相同 B ．b 点的磁感应强度最大 C ．a 、c 两点的磁感应强度大小相同，方向相反 D ．a 点的磁感应强度最大解析 直接画出导线1、2在a 、b 、c 三点所产生的磁场方向，同向相加，反向相减，易知B 正确．a 、c 两点的磁感应强度B 的大小和方向均相同，但要小于b 点，故A 、C 、D 均错． 答案 B题组二 安培力的大小及方向判断4．(单选)如图8－1－14所示，一段导线abcd 位于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．ab 、bc 和cd 段的长度均为L ，且∠abc ＝∠bcd ＝135°.流经导线的电流为I ，方向如图中箭头所示．判断导线abcd 所受到的磁场的作用力的合力，下列说法正确的是( )．图8－1－14A ．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILB B ．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC ．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD ．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB解析 将导线分为三段直导线，根据左手定则分别判断出安培力的方向，根据F ＝BIL 计算出安培力的大小，再求合力．导线所受合力F ＝BIL ＋2BIL sin 45°＝(2＋1)ILB . 答案 A5．(单选)一段长0.2 m 、通有2.5 A 电流的直导线，在磁感应强度为B 的匀强磁场中所受安培力F 的情况，正确的是( )． A ．如果B ＝2 T ，F 一定是1 N B ．如果F ＝0，B 也一定为零 C ．如果B ＝4 T ，F 有可能是1 N D ．如果F 有最大值，通电导线一定与B 平行 解析 如果B ＝2 T ，当导线与磁场方向垂直放置时，安培力最大，大小为F ＝BIL ＝2×2.5×0.2 N ＝1 N ；当导线与磁场方向平行放置时，安培力F ＝0；当导线与磁场方向成任意夹角放置时，0<F <1 N ，故选项A 、B 和D 均错误；将L ＝0.2 m 、I ＝2.5 A 、B ＝4 T 、F ＝1 N 代入F ＝BIL sin θ，解得θ＝30°，故选项C 正确． 答案 C图8－1－156．(单选)如图8－1－15所示，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与磁场垂直，现给导线中通以垂直于纸面向外的电流，则下列说法正确的是( )．A ．磁铁对桌面的压力减小B ．磁铁对桌面的压力增大C ．磁铁对桌面的压力不变D ．以上说法都不对解析 本题直接判断通电导线对磁铁的作用力不是很方便，可以先判断磁铁对通电导线的作用力的方向．由左手定则可判断出通电导线受到磁铁竖直向下的安培力作用，由牛顿第三定律可知，通电导线对磁铁有竖直向上的反作用力．对磁铁受力分析，易知磁铁对桌面的压力减小． 答案A图8－1－167．(单选)如图8－1－16所示，在等边三角形的三个顶点a 、b 、c 处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中均通有大小相等的恒定电流，方向垂直纸面向里．过c 点的导线所受安培力的方向是( )．A ．与ab 边平行，竖直向上B ．与ab 边平行，竖直向下C ．与ab 边垂直，指向左边D ．与ab 边垂直，指向右边解析 先利用安培定则把导线a 、b 在c 处所产生的磁场方向标出来，再合成，可知c 处的磁场方向竖直向下，再利用左手定则可知c 处导线所受安培力方向水平向左，C 正确． 答案 C题组三 安培力作用下的平衡图8－1－178．(2013·云南一模)(单选)如图8－1－17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x 1；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x 2.忽略回路中电流产生的磁场，则磁感应强度B 的大小为( )． A.k IL (x 1＋x 2) B.k IL (x 2－x 1) C.k 2IL (x 2＋x 1) D.k 2IL (x 2－x 1)解析 由平衡条件，mg sin α＝kx 1＋BIL ，调转题图中电源极性使棒中电流反向，由平衡条件，mg sin α＋BIL ＝kx 2，联立解得B ＝k2IL (x 2－x 1)．答案D图8－1－189．(多选)如图8－1－18所示，质量为M 、长为L 的直导线通有垂直纸面向外的电流I ，被一绝缘线拴着并处在匀强磁场中，导线能静止在倾角为θ的光滑斜面上，则磁感应强度B 的大小和方向可能是( )．A ．大小为Mg tan θIL ，方向垂直斜面向上B ．大小为Mg sin θIL ，方向垂直纸面向里C ．大小为Mg IL ，方向水平向右D ．大小为MgIL ，方向沿斜面向下解析 当磁场的方向垂直斜面向上时，通电直导线受到沿斜面向上的安培力作用，由于F＝BIL ＝Mg tan θIL IL ＝Mg tan θ＝Mg sin θcos θ>Mg sin θ，则通电直导线不可能静止在斜面上，故A 选项描述的磁场不符合题意；当磁场的方向垂直纸面向里时，通电直导线不受安培力作用，通电直导线可以在竖直向下的重力、垂直斜面向上的弹力、沿斜面向上的拉力三个力作用下在斜面上处于静止状态，故B 选项描述的磁场符合题意；当磁场的方向水平向右时，通电直导线受到竖直向上的安培力作用，由于F ＝BIL ＝MgIL IL ＝Mg ，则通电直导线在竖直向下的重力和竖直向上的安培力作用下在斜面上处于静止状态，故C 选项描述的磁场符合题意；当磁场的方向沿斜面向下时，通电直导线受到垂直斜面向上的安培力作用，由于F ＝BIL ＝MgIL IL ＝Mg >Mg cos θ，则通电直导线不可能静止在斜面上，故D 选项描述的磁场不符合题意． 答案BC图8－1－1910．(单选)如图8－1－19所示，一水平导轨处于与水平方向成45°角左上方的匀强磁场中，一根通有恒定电流的金属棒，由于受到安培力作用而在粗糙的导轨上向右做匀速运动．现将磁场方向沿顺时针缓慢转动至竖直向上，在此过程中，金属棒始终保持匀速运动，已知棒与导轨间的动摩擦因数为μ，则( )． A ．金属棒所受摩擦力一直在减小 B ．导轨对金属棒的支持力先变小后变大 C ．磁感应强度先变小后变大 D ．金属棒所受安培力恒定不变 解析 金属棒匀速运动，受力如图甲，则有N ＋F 安sin θ＝mg ，F 安cos θ＝F f ＝μN ，F 安＝BIL ，联立解得B ＝μmg IL 1＋μ2sin (θ＋α)，其中tan α＝1μ，即90°>α>45°，因θ是从45°减小到0，所以B 先变小后变大，金属棒所受安培力也先变小后变大，C 对、D 错；将N 与F f 合成一个力F ，则F 与水平方向的夹角是一定值，金属棒受力满足图乙，F 安顺时针变化，力F 一直在增大，所以金属棒所受摩擦力及导轨对金属棒的支持力一直在增大，A 、B 错．。
选修3-1 第八章 第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用
1创新设计》
对磁场的理解
1.磁感应强度B与电场强度E的比较
磁感应强度B
电场强度E
物理意义 定义式
方向
描述磁场强弱的物理量
描述电场强弱的物理量
B＝IFL(L 与 B 垂直)
E＝Fq
磁感线切线方向，小磁针N极受力方向( 电场线切线方向，正电荷受力方向
静止时N极所指方向)
D.b的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转
17
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@《创新设计》
解析 由于圆环带负电荷，故当圆环沿顺时针方向转动时，等效电流的方向为逆时 针，由安培定则可判断环内磁场方向垂直纸面向外，环外磁场方向垂直纸面向内， 磁场中某点的磁场方向即是放在该点的小磁针静止时N极的指向，所以b的N极向纸 外转，a、c的N极向纸里转，B项正确。 答案 B
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磁感线 通电直导线和通电线圈周围的磁场 1.磁感线
在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的_切__线___方向跟这点的磁感应强度 方向一致。 2.几种常见的磁场 (1)常见磁体的磁场(如图1所示)
图1
7
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(2)电流的磁场 安培定则
2.安培力 (1)方向：根据左手定则判断。 (2)大小：由公式F＝BIL计算，且其中的L为导线在磁场中的有效长度。如弯曲通 电导线的有效长度L等于连接两端点的直线的长度，相应的电流方向沿两端点连线 由始端流向末端，如图6所示。
图6
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高三物理一轮复习 第8章 第1讲 磁场及磁场对电流的作用课件
28
思想方法
安培力作用下的力学问题分析方法
安培力作用下的力学问题主要有两类:一是安培力作用下导体的平衡和加 速问题;二是与安培力有关的功能关系问题。解决此类问题的一般方法步 骤如下: (1)选取合适的研究对象。 (2)受力分析(注意把立体图画成平面图,可使受力关系清楚明了)。 (3)根据运动状态或运动过程选择规律。主要是力的平衡条件、牛顿运动 定律、运动学公式、动能定理、能量守恒定律等力学规律的灵活运用。 (4)列方程求解并检验。
7
2.如图所示,直导线AB、螺线管C、电磁铁D三者相距较远,它们的磁场互不影 响,开关S闭合,则小磁针的北极N(黑色一端)指出磁场方向正确的是 ( )
A.a、c C.c、d
B.b、c D.a、d
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2. 答案 A 据安培定则判断出:(1)AB直导线磁场在小磁针a所在位置垂 直纸面向外,所以小磁针a的N极指向正确;(2)C左侧为N极,内部磁场向左, 所以小磁针c的N极指向正确,小磁针b的N极指向不对;(3)D左为S极,右为N 极,所以小磁针d的N极指向也不正确。
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21
1-2 在匀强磁场中有一段直导线,长L=1 m,其中通有I=2 A的电流,因而受 到垂直于纸面向外的大小为F=2 N的磁场力作用。由此 ( ) A.既可以确定这个磁场的磁感应强度大小,又可以确定这个磁场的方向 B.可以确定磁感应强度的大小为B=1 T C.可以确定磁场的方向,但大小不能确定 D.磁感应强度的大小和方向均不能确定
强弱;磁感线 不能 相交,也 不能 相切。
4.安培定则
对于直线电流,右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与 电流 方
向一致,弯曲的四指所指的方向就是 磁感线 环绕的方向。
第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用(可编辑ppt)
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3.如图所示,甲、乙是直线电流的磁场,丙、丁是环形电流的磁场,戊、 己是通电螺线管的磁场,试在各图中补画出电流方向或磁感线方向。
答案
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考点突破
考点突破 栏目索引
考点一 描述磁场物理量的应用
1.磁感应强度B与电场强度E的比较
物理意义 定义式 方向
大小决 定因素 场的叠加
考点突破 栏目索引
解析 因三根导线中电流相等、两两等距,则由对称性可知两两 之间的作用力大小均相等。因平行电流间同向吸引、反向排斥,各导线 受力如图所示,由图中几何关系可知,L1所受磁场作用力F1的方向与L2、 L3所在平面平行,L3所受磁场作用力F3的方向与L1、L2所 在平面垂直,A错误,B正确。设单位长度的导线两两之 间作用力的大小为F,则由几何关系可得L1、L2单位长 度所受的磁场作用力大小为2F cos 60°=F,L3单位长度 所受的磁场作用力大小为2F cos 30°= 3F,故C正确, D错误。
3.电流周围的磁场
基础过关 栏目索引
直线电流的磁场
通电螺线管的磁场
环形电流的磁场
特点
非匀强磁场,且距导线 与条形磁铁的磁场相似,管内为
越远处磁场越弱
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
三、安培力的大小和方向
磁感应强度B
电场强度E
描述磁场强弱的物理量
描述电场强弱的物理量
B= F (L与B垂直)
IL
E= F
q
磁感线切线方向,小磁针N极受力方向(静止时N极所指方 电场线切线方向,正电荷受力方向
第八章 磁场第1讲 磁场 磁场对电流的作用
第八章磁场
第1讲磁场磁场对电流的作用
命制人：王善锋审核人：于孔彬
一、学习目标
1、高考要求：磁场、磁感应强度、磁感线；通电直导线和通电线圈周围磁场的方向；安培力、安培力的方向Ⅰ匀强磁场中的安培力Ⅱ
学习目标：
1）能把安培力方向判断和大小计算，用于受力分析
2)了解磁场，知道磁感应强度、磁感线、通电导线和线圈的磁场分布、安培力及方向
二、自学填空大一轮P136
三、预习问题
1、磁场
1）什么是磁场？如何产生？有何特点？
2）如何确定磁场的方向？
2、磁感应强度
1)物理意义？
2）如何定义的？定义式如何？如何理解其中各量关系？由哪些因素决定某点的磁感应强度？
3）方向如何规定的？
4）单位如何？该科学家的做出了哪些贡献？
3、磁感线
1）物理意义？
2）有何特点？
3）画出条形磁铁、蹄形磁铁和地磁场的磁感线
4）针对通电导线、环形电流和通电螺线管的磁感线，画出立体图、横截面图和纵截面图，说明安培定则在几种情况下如何应用。
5)存在多个平行通电导线的磁场如何确定大小和方向？一通电直导线和一匀强磁场呢？
4、安培力
1）如何用左手定则判断安培力方向？其中有无垂直穿过手心的要求？
2）分析两平行通电直导线间的安培力的方向如何？
3）通电直导线分别于匀强磁场垂直和平行时，安培力分别如何表示？若通电导线与磁场既不垂直也不平行时，怎样计算？若通电导线不是直的呢？
四、典型例题
《大一轮》例1、例2、例3
五、提升训练
A组《大一轮》跟踪训练1-1、2-1、3-1，高考题组
B组《大一轮》基础自测
六、课后反思。
第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用
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小题速练
1.思考判断 (1)小磁针N极所指的方向就是该处磁场的方向( )
(2)磁感线是真实存在的( )
(3)磁感线越密表示磁场越强( )
(4)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( )
(5)磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致
()
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2.电流的磁场
安培定则 立体图
横截面图 纵截面图
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通电直导线
通电螺线管
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环形电流
双基过关
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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＝___B__IL___。 (2)磁场和电流平行时：F＝____0____。
向外，所以小磁针a的N极指向正确；(2)C左侧为N极，内部磁场向左，所
以小磁针c的N极指向正确，小磁针b的N极指向不对；(3)D左为S极，右为N
极，所以小磁针d的N极指向也不正确。
答案 A
电场线互不相交、不相切
磁感线互不相交、不相切
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【典例】 如图3所示，直导线AB、螺线管C、电磁铁D三者
相距较远，它们的磁场互不影响，开关S闭合，则小磁针的
北极N(黑色一端)指示磁场方向正确的是( )
A.a、c
B.b、c
C.c、d
D.a、d
图3
解析 据安培定则判断出：(1)AB直导线磁场在小磁针a所在位置垂直纸面
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高考物理总复习 第八章 第1节 磁场的描述 磁场对电流的作用课件
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
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解析：由安培定则可以判断通电导线产生的磁场的磁感线如图 所示，由磁场的叠加原理可知C项正确。
答案：C
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安培力作用下通电导体的运动
1．安培力的方向
[必备知识]
电流 Ia在正方形的几何中心 O 点处产生的磁感应强度大小为 B，则 O 点处实际的磁感应强度的大小及方向为 ( )
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图 8－1－4
A．2 2B，方向由 O 点指向 ad 中点
B．2 2B，方向由 O 点指向 ab 中点
C．10B，方向垂直于纸面向里
D．10B，方向垂直于纸面向外
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图8－1－1
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5
4．匀强磁场 (1)定义：磁感应强度的大小处处相等 、方向处处相同 的磁
场称为匀强磁场。
(2)特点：匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同的、方向相
同的平行直线。
5．磁通量 (1)概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂__直__
的面积S和B的乘积。
(2)公式：Φ＝ BS 。
赤道处的地磁场沿水平方向，指向北。
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7
7．电流的磁场(安培定则)
特点
直线电流的磁场 通电螺线管的磁场 环形电流的磁场
与条形磁铁的磁场 环形电流的两侧
无磁极、非匀强
且距导线越远处 相似，管内为匀__强__ 是N极和S极，
磁场越__弱__
磁场且磁场最__强__， 且离圆环中心越 管外为非匀强磁场 远，磁场_越__弱_
a、b、c、d 长直通电导线在 O 点产生合磁场的方向：由 O 点指向
课件2：8.1 磁场的描述 磁场对电流的作用
(2)导体棒受到的安培力大小；
(3)导体棒受到的摩擦力．
B＝L1
G2－vG1R.
答案 (1)安培力方向竖直向上 G2>G1
(2)G2－G1
1 L
G2－G1R v
[变式2]如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂， 处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两 悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相 应变化情况是( )
解析 螺线管的两极附近，磁场最强，两极的外侧及螺线管 中间区域磁场较弱，C项正确．
答案 C
热点二 安培力的计算 1.安培力公式F＝BIL的适用条件 (1)B与L垂直． (2)匀强磁场或通电导线所在区域的磁感应强度的大小和方向 相同． (3)若载流导体是弯曲导线，且与磁感应强度方向垂直，则表 达式F＝BIL中，L是指导线由始端指向末端的直线长度．
(2)安培定则也叫右手螺旋定则．环形电流可视为单匝螺 线管．通电螺线管内部的磁场是匀强磁场，磁感线由 S 极指 向 N 极．
3．磁感应强度 B 与电场强度 E 的区别和联系
例 1.关于磁感线强度，下列说法中正确的是( ) A．若长为 L、通有电流为 I 的导体在某处受到的磁场力 为 F，则该处的磁感应强度必为IFL B．由 B＝IFL知，B 与 F 成正比，与 IL 成反比 C．由 B＝IFL知，若一小段通电导体在某处不受磁场力， 则说明该处一定无磁场 D．磁感应强度的方向就是小磁针北极所受磁场力的方向
例4.如图所示，两平行金属导轨间的距离l＝0.40 m，金属导 轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着 磁感应强度B＝0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金 属导轨的一端接有电动势E＝4.5 V、内阻r＝0.50 Ω的直流电源． 现把一个质量m＝0.040 kg的导体棒MN放在金属导轨上，导体棒 恰好静止．导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属 导轨接触的两点间的电阻R0＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2.已知sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，求：
磁场的描述 磁场对电流的作用 课件
安培定则的应用及磁场方向的确定
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”.
原因(电流方向)
结果(磁场绕向)
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. 磁场的方向：磁感线的切线方向，小磁针 N 极的受力方向．
典题演示 3 如图所示，两根无限长导线，均通以恒定电流 I.两根导线的直线部
解法二：等效法．
乙 将环形电流等效成一条形磁铁，如图乙所示，据异名磁极相吸引知，线圈将向 左运动．同时，也可将左侧条形磁铁等效成一环形电流，根据结论“同向电流相互吸 引，异向电流相互排斥”，也可得到答案 A.
安培力作用下通电导体的平衡问题 1. 解决有关通电导体在磁场中的平衡问题，关键是受力分析，只不过比纯力学 中的平衡问题要多考虑一个安培力． 2. 画好辅助图(如斜面)，标明辅助方向(如 B 的方向、I 的方向等)是画好受力分 析图的关键． 3. 由于安培力 F、电流 I、磁感应强度 B 的方向之间涉及三维空间，所以在受力 分析时要善于把立体图转化成平面图．
典题演示 1 (多选)磁场中某区域的磁感线如图所示，下列说法中正确的是( AD )
A. a、b 两处的磁感应强度大小 Ba＜Bb B. a、b 两处的磁感应强度大小 Ba＞Bb C. 两条磁感线的空隙处不存在磁场 D. 磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向
【解析】 由磁感线的特点可知磁感线越密的地方磁感应强度大小越大，即 Ba ＜Bb，所以 A 正确，B 错误；两条磁感线的空隙处可以存在磁场，C 错误；由磁感 线的特点可知磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向，D 正确．
定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分 转换研究对
高考物理总复习 8.1磁场的描述 磁场对电流的作用课件
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4．磁通量 (1)概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向 ________的面积S和B的乘积． (2)公式：Φ＝________. (3)单位：1 Wb＝________.
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答案
1．(1)磁场力 (2)N极
2．(1)强弱
方向
F (2)IL
(3)N极
3．(1)处处相等 处处相同
4．(1)垂直 (2)BS (3)1 T·m2
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1．关于磁感应强度B，下列说法中正确的是( )
A．根据磁感应强度定义B＝
F IL
，磁场中某点的磁感应
强度B与F成正比，与I成反比
B．磁感应强度B是标量，没有方向
C．磁感应强度B是矢量，方向与F的方向相反
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D．在确定的磁场中，同一点的磁感应强度B是确定的， 不同点的磁感应强度B可能不同，磁感线密集的地方磁感应 强度B大些，磁感线稀疏的地方磁感应强度B小些
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(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地理南极指向地理北 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．赤道处的地磁场沿水平方向，指向北．
3．电流的磁场
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直线电流 通电螺线管
环形电流
的磁场
的磁场
的磁场
无磁极、 与条形磁铁的磁场 环形电流的两
非匀强且 相似，管内为 侧是N极和S 特
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22Βιβλιοθήκη 解析：利用“微元法”把圆周上的电流看成是无数段直导线电 流的集合如右图，由安培定则可知在一条直径上的两个微元 所产生的磁感应强度等大反向，由矢量叠加原理可知中心O 处的磁感应强度为零．
第八章第1讲磁场的描述 磁场对电流的作用
自 主 落 实 · 固 基 础
随 堂 检 测 · 紧 练 兵
考 点 突 破 · 提 知 能
课 时 知 能 训 练
菜
单
一轮复习 · 新课标 · 物理 （山东专用）
最新考纲
自 主 落 实 · 固 基 础
要求
Ⅰ Ⅰ
随 堂 检 测 · 紧 练 兵
1.磁场、磁感应强度、磁感线 2.通电直导线和通电线圈周围磁场的方向
考 点 突 破 · 提 知 能
【思路点拨】 解答本题时应注意以下两点：
(1)导线所受安培力的大小与导线的放置方向有关． (2)只有导线与磁场垂直时，公式F＝BIL才成立．
课 时 知 能 训 练
菜
单
一轮复习 · 新课标 · 物理 （山东专用）
【解析】
自 主 落 实 · 固 基 础
根据磁感应强度的定义，A选项对．B选项通电导
自 主 落 实 · 固 基 础 随 堂 检 测 · 紧 练 兵
考 点 突 破 · 提 知 能
一、磁场、磁感应强度、磁感线 1．磁场 (1)基本特性： 磁场对处于其中的磁体、 电流和运动电荷有__________ 磁场力 的作用． (2)方向：小磁针的 N 极所受磁场力的方向． 2．磁感应强度 强弱和方向． (1)物理意义：描述磁场__________________ F (2)大小：B＝__________ (通电导线垂直于磁场)． IL
随 堂 检 测 · 紧 练 兵
考 点 突 破 · 提 知 能
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菜
单
一轮复习 · 新课标 · 物理 （山东专用）
自 主 落 实 · 固 基 础
(1)F与B、I均垂直，但B与I不一定垂直． (2)当B与I垂直时，导线所受安培力最大．
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[课下限时集训]
(时间：40分钟满分：100分)
一、选择题(本题共11小题，每小题6分，共66分)
1.(2012·海南高考)图1中装置可演示磁场对通电导线的作用。
电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆。
当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动。
下列说法正确的是()
图1
A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动
B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动
C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动
D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动
解析：选BD若a接正极，b接负极，电磁铁磁极间磁场方向向上，e接正极，f接负极，由左手定则判定金属杆受安培力向左，则L向左滑动，A项错误，同理判定B、D选项正确，C项错误。
2.(2012·天津高考)如图2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()
图2
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
解析：选A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。
3.如图3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()
图3
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
解析：选A如图所示，画出直导线附近的条形磁铁的磁感线，由左手定则判断直导线受向下的安培力，由于力的作用是相互的，条形磁铁受向上的作用力，故A正确。
4．(2011·新课标全国卷)电磁轨道炮工作原理如图4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()
图4
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
解析：选BD 由题意可知磁感应强度B ＝kI ，安培力F ＝BId ＝kI 2d ，由动能定理可得：FL ＝m v 22，解得v ＝I 2kdL m
，由此式可判断B 、D 选项正确。
5．(2012·洛阳模拟)如图5直导线通入垂直纸面向里的电流，在下列匀强磁场中，能静止在光滑斜面上的是( )
图5
解析：选A 通电直导线若能静止在光滑的斜面上，其受到的合力应该为零，根据受力分析的情况可知，A 正确。
6.在等边三角形的三个顶点a 、b 、c 处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图6所示。
过c 点的导线所受安培力的方向( )
图6
A．与ab边平行，竖直向上
B．与ab边平行，竖直向下
C．与ab边垂直，指向左边
D．与ab边垂直，指向右边
解析：选C a处导线在c处产生的磁场B1的方向垂直于ac连线向左下方，b处导线在c处产生的磁场B2的方向垂直于bc连线向右下方，B1和B2的合磁场B的方向竖直向下，由左手定则可判断出过c点的导线所受安培力的方向与ab边垂直，指向左边，C正确。
7.如图7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()
图7
A．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILB
B．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILB
C．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILB
D．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB
解析：选A由左手定则及力的合成可知合力方向沿纸面向上，故知选项C、D错误；再由安培力公式F＝BIL可得合力大小为(2＋1)ILB，选项A正确，B错误。
8.如图8所示，接通电键的瞬间，用细线悬挂于一点可自由转动的通电直导线AB的变化情况是()
图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
解析：选C当接通电键后，直导线AB在磁场中受到力的作用，A端向纸外移动，B 端向纸内移动，C正确。
9.处于纸面的一段直导线长L＝1 m，通有I＝1 A的恒定电流，方向如图9所示。
将导线放在匀强磁场中，它受到垂直于纸面向外的大小F＝1 N的磁场力作用。
据此()
图9
A．能确定磁感应强度的大小和方向
B．能确定磁感应强度的方向，不能确定它的大小
C．能确定磁感应强度的大小，不能确定它的方向
D．磁感应强度的大小和方向都不能确定
解析：选D通电导线所受安培力垂直于纸面向外，由左手定则可知，磁场方向平行于纸面，由F＝BIL sin θ知磁感应强度大小方向不确定，故D正确。
10.在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里。
如图10所示，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()
图10
A．b、d两点的磁感应强度大小相等
B．a、b两点的磁感应强度大小相等
C．c点的磁感应强度的值最小
D．b点的磁感应强度的值最大
解析：选AC通电直导线在c点的磁感应强度方向与B0的方向相反，b、d两点的磁感应强度方向与B0垂直，故b、d两点磁感应强度大小相等，a点的磁感应强度方向与B0同向，由磁场的叠加知c点的合磁感应强度最小，A、C项正确。
11.如图11所示，质量为m、长为L的导体棒电阻为R，初始时静止于光滑的水平轨道上，电源电动势为E，内阻不计。
匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与轨道平面成θ角斜向上方，开关闭合后导体棒开始运动，则()
图11
A ．导体棒向左运动
B ．开关闭合瞬间导体棒MN 所受安培力为BEL R
C ．开关闭合瞬间导体棒MN 所受安培力为BEL sin θR
D ．开关闭合瞬间导体棒MN 的加速度为BEL sin θmR
解析：选BD 磁场方向与导体棒垂直，导体棒所受安培力F ＝BIL ＝BEL R
，方向为垂直于磁场方向与导线方向所确定的平面斜向下，其有水平向右的分量，故A 、C 错误，B 正确；
导体棒的合力F 合＝F cos(90°－θ)＝F sin θ，由a ＝F 合m 得a ＝BEL sin θmR
，D 正确。
二、非选择题(本题共1小题，共34分)
12．(34分)在倾角θ＝30°的斜面上固定一宽l ＝0.25 m 的金属框，接入电动势E ＝12 V 、内阻不计的电源。
垂直于框面放有一根质量m ＝0.2 kg 的金属棒ab ，如图12所示，它与框
架的动摩擦因数μ＝ 36
，整个装置放在磁感应强度B ＝0.8 T 、方向垂直于框面向上的匀强磁场中。
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，框架和棒的电阻不计，g ＝10 m/s 2)
图12
解析：当滑动变阻器R 取值较大时，I 较小，安培力F 较小，在金属棒的重力分量mg sin θ的作用下，棒有沿框架向下滑动的趋势，框架对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，有： B E R l ＋μmg cos θ－mg sin θ＝0 得：R ＝BEl mg (sin θ－μcos θ)＝0.8×12×0.250.2×10×(0.5－ 32× 36
) 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向上滑动的趋势。
因此，框架对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，有：
B E R
l －μmg cos θ－mg sin θ＝0 得：R ＝BEL mg (sin 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。