第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用

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一、易混易错判断 1．小磁针 N 极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向．( √ ) 2．磁场中的一小段通电导体在该处受力为零，此处 B 一定为零．( × ) 3．由定义式 B＝IFL可知，电流强度 I 越大，导线 L 越长，某点的磁感应强度就越 小．( × ) 4．磁感线是真实存在的．( × ) 5．通电线圈可等效成条形磁铁，它周围的磁感线起始于线圈一端，终止于线圈的 另一端．( × ) 6．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．( √ )
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2．(对地磁场的理解)中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角： “以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也．”进一步研究表明，地球周围地 磁场的磁感线分布示意图如图．结合上述材料，下列说法不正确的是( C )
A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合 B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近 C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用
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高考全国卷四年命题分析 命题规律
1.从题型上看，有选择题、计算题，试题新颖，难度中等偏上. 2.考查知识点主要有：安培力和洛伦兹力的理解和计算、带电粒子在磁场、复合场中 的运动等. 3.从整体命题趋势上看，将会越来越突出磁场力作用下物体的运动规律，及洛伦兹力 在现代科技中的应用.
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1．(安培定则的应用)如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转 动时，a、b、c 三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是( B )
A．a、b、c 的 N 极都向纸里转 B．b 的 N 极向纸外转，而 a、c 的 N 极向纸里转 C．b、c 的 N 极都向纸里转，而 a 的 N 极向纸外转 D．b 的 N 极向纸里转，而 a、c 的 N 极向纸外转
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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
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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．
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二、教材习题及改编 1．(粤教版选修 3－1·P84·T1)把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的 作用．关于安培力的方向，下列说法中正确的是( D ) A．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同 B．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直 C．安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直 D．安培力的方向一定跟电流方向垂直，也一定跟磁感应强度方向垂直 解析：选 D．根据左手定则可知，安培力的方向一定跟电流方向垂直，也一定跟磁 感应强度方向垂直，故 D 正确．
解析：选 A．由安培力 F＝BIL 可知，线圈在磁场中的有效长度越大，天平越容易 失去平衡，故 A 正确．
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C 关键 能力 突破
考点一 对磁场的理解
自主学习
1．磁场中某点的磁感应强度是由磁场本身决定的，与通电导线受力的大小及方向
都无关．
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2．地磁场 (1)地磁场的 N 极在地理南极附近，地磁场的 S 极在地理北极附近，磁感线分布如 图所示．
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二、磁感线及几种常见的磁场分布 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．几种常见的磁场 (1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图所示)
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(2)几种电流周围的磁场分布
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、非匀强磁场且 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
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立体图
直线电流的磁场
通电螺线管的磁场
环形电流的磁场
横截面图
纵截面图
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(3)磁感线的特点 ①磁感线上某点的__切__线__方向就是该点的磁场方向． ②磁感线的疏密程度表示磁场_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，从 S 极指向 N 极． ④磁感线是假想的曲线，不_相__交___、不_中__断___、不相切．
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考点展示 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 3.安培力、安培力的方向 4.匀强磁场中的安培力 5.洛伦兹力、洛伦兹力的方向 6.洛伦兹力公式 7.带电粒子在匀强磁场中的运动 8.质谱仪和回旋加速器
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高考全国卷四年命题分析
考点分布
2019
卷Ⅰ·T17：磁场及其对电流的作用 卷Ⅱ·T17：磁场对运动电荷的作用 卷Ⅲ·T18：磁场对运动电荷的作用 卷Ⅰ·T24：带电粒子在复合场中的运动 卷Ⅲ·T24：带电粒子在复合场中的运动
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第 1 讲 磁场的描述 磁场对电流的作用
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C 必备 知识 落实
一、磁场、磁感应强度 1．磁场 (1)基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有__磁__力__的作用． (2)方向：小磁针的 N 极所受磁场力的方向．
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2．磁感应强度 (1)物理意义：描述磁场强弱和方向． (2)定义式：B＝IFL(通电导线垂直于磁场)． (3)方向：可自由转动的小磁针静止时_N__极___的指向． (4)单位：__特__斯__拉__，符号 T.
解析：选 BC．指南针两端分别是 N 极和 S 极，具有两个磁极，选项 A 错误；指南 针静止时，N 极的指向为该处磁场的方向，故指南针能够指向南北，说明地球具有磁场， 选项 B 正确；铁块在磁场中被磁化，会影响指南针的指向，选项 C 正确；通电直导线在 其周围会产生磁场，会影响指南针的指向，选项 D 错误．
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A．改变电流方向同时改变磁场方向，导体棒摆动方向将会改变 B．仅改变电流方向或者仅改变磁场方向，导体棒摆动方向一定改变 C．增大电流同时改变接入导体棒上的细导线，接通电源时，导体棒摆动幅度一定 增大 D．仅拿掉中间的磁铁，导体棒摆动幅度不变
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4. (人教版选修 3－1·P94·T3 改编)如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度．下 列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长 MN 相等，将它们分别挂在天平的右臂下方．线 圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态．若磁场发生微小变化，天平最容易失去 平衡的是( A )
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2. (教科版选修 3－1·P83·T3)(多选)如图为通电螺线管．A 为螺线管外一点，B、C 两点在螺线管的垂直平分线上，则下列说法正确的是( BC )
A．磁感线最密处为 A 处，最疏处为 B 处 B．磁感线最密处为 B 处，最疏处为 C 处 C．小磁针在 B 处和 A 处 N 极都指向左方 D．小磁针在 B 处和 C 处 N 极都指向右方 解析：选 BC．根据安培定则可知，A、B 两处磁场方向向左，C 处磁场方向向右； 根据通电螺线管周围的磁感线分布情况可知，B 处磁感线最密，C 处磁感线最疏．
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解析：选 CD．A 项考查的是磁感应强度的定义，只有当通电导线与磁场方向垂直 时才有 B＝IFL，A 错；B 项中，当通电导线与磁场平行时，不受磁场力，此时，磁感应 强度不为零，B 错；C 选项中，B＝IFL是定义式，磁场强弱取决于场源及磁场中的位置， C 正确；磁场与电场一样，都是客观存在的，D 正确．
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解析：选 B．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，所以小磁针 b 的 N 极向纸外转，a、c 的 N 极向纸里转．故 B 正确．
(2)地磁场 B 的水平分量(Bx)总是从地理南极指向北极，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，在赤道处的地磁场沿水平方向，指向北．
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1．(对磁感应强度的理解)(多选)下列说法正确的是( CD ) A．磁场中某点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时，受到 的磁场力 F 与该导线的长度 L、通过的电流 I 的乘积的比值 B＝IFL，即磁场中某点的磁 感应强度 B．通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零 C．磁感应强度 B＝IFL只是定义式，它的大小取决于场源及磁场中的位置，与 F、I、 L 以及通电导线在磁场中的方向无关 D．磁场是客观存在的
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高考全国卷四年命题分析
考点分布
2018
卷Ⅰ·T25：带电粒子在组合场中的运动 卷Ⅱ·T20：磁场的叠加，磁场对电流的作用 卷Ⅱ·T25：带电粒子在组合场中的运动 卷Ⅲ·T24：带电粒子在组合场中的运动
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高考全国卷四年命题分析
考点分布
2017 2016
卷Ⅰ·T16：带电粒子在复合场中的运动 卷Ⅰ·T19：磁场的叠加，磁场对电流的作用 卷Ⅱ·T18：带电粒子在匀强磁场中的圆周运动 卷Ⅲ·T18：磁场的叠加，磁场对电流的作用 卷Ⅲ·T24：带电粒子在复合场中的运动 卷Ⅰ·T15：带电粒子在组合场中运动的多过程现象 卷Ⅱ·T18：带电粒子在圆形有界磁场中的运动 卷Ⅲ·T18：带电粒子在三角形有界磁场中的运动
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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．
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1．磁场是客观存在的特殊物质，磁感线是假想的曲线；磁感线是闭合的曲线，而 电场线是不闭合的曲线．
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21ຫໍສະໝຸດ Baidu
3．(人教版选修 3－1·P83·“演示”实验改编)如图是“探究影响通电导体在磁场中 受力的因素”的实验示意图．三块相同的蹄形磁铁并列放置在水平桌面上，导体棒用图 中 1、2、3、4 轻而柔软的细导线悬挂起来，它们之中的任意两根与导体棒和电源构成 回路．认为导体棒所在位置附近为匀强磁场，最初导线 1、4 接在直流电源上，电源没 有在图中画出．关于接通电源时可能出现的实验现象，下列叙述正确的是( B )
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三、安培力 1．安培力的方向 (1)左手定则：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)注意问题：磁感线方向不一定垂直于电流方向，但安培力方向一定与磁场方向和 电流方向垂直，即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面．
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解析：选 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．
2．B 的大小和方向由磁场本身决定，与该处放不放通电导线无关，在定义式中一 定要强调通电导线垂直于磁场．
3．电流不受安培力或运动电荷不受洛伦兹力，都不能说明该处没有磁场，这一点 与电场不同，电荷在电场中一定受电场力作用．
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4．安培力可以做功，而洛伦兹力永不做功． 5．安培力方向一定垂直电流与磁场方向决定的平面，即同时有 FA⊥I，FA⊥B.而磁 场与电流的方向可以不垂直． 6．安培力的冲量 I＝BLq.
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3．(磁场的应用)(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偏转
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