磁场对电流与运动电荷的作用
(统考版)2023版高考物理一轮复习 第九章 磁场 第1讲 磁场及其对电流的作用学生用书
第1讲磁场及其对电流的作用一、磁场、磁感应强度1．磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有________的作用．(2)方向：小磁针的________所受磁场力的方向．2．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的________和________．(2)大小：B＝________(通电导线垂直于磁场放置)．(3)方向：小磁针静止时________的指向．(4)单位：特斯拉(T)．3．匀强磁场(1)定义：磁感应强度的大小________、方向________的磁场称为匀强磁场．(2)特点：疏密程度相同、方向相同的平行直线．二、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向1．磁感线及特点(1)磁感线：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的____________的方向一致．(2)特点①磁感线上某点的________方向就是该点的磁场方向．②磁感线的________定性地表示磁场的强弱．③磁感线是________曲线，没有起点和终点．④磁感线是假想的曲线，客观上________．三、安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力1．安培力的大小F＝ILB sin θ(其中θ为B与I之间的夹角)(1)磁场和电流垂直时：F＝________．(2)磁场和电流平行时：F＝________．2．安培力的方向左手定则判断：(1)伸出左手，让拇指与其余四指________，并且都在同一个平面内．(2)让磁感线从掌心进入，并使四指指向________方向．(3)________所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．,教材拓展1.[人教版选修3－1P94T1改编]下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是( )2．[人教版选修3－1P90T1改编]把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用．关于安培力的方向，下列说法中正确的是( )A．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直C．安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直D．安培力的方向一定跟电流方向垂直，也一定跟磁感应强度方向垂直3．[人教版选修3－1P90T3改编](多选)通电螺线管如图所示．A为螺线管外一点，B、C 两点在螺线管的垂直平分线上，则下列说法正确的是( )A．磁感线最密处为A处，最疏处为B处B．磁感线最密处为B处，最疏处为C处C．小磁针在B处和A处N极都指向左方D．小磁针在B处和C处N极都指向右方考点一安培定则的应用和磁场的叠加1．安培定则的应用：在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”．2.磁场的叠加：(1)磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，遵守平行四边形定则，可以用正交分解法进行合成与分解．(2)两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的．3．磁场叠加问题的一般解题思路：(1)确定磁场场源，如通电导线．(2)定位空间中需求解磁场的磁感应强度的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的磁感应强度．如图所示为M、N在c点产生的磁场的磁感应强度．(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁感应强度．例1. [2021·全国甲卷，16]两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与O′Q在一条直线上，PO′与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示．若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为( )A．B、0 B．0、2BC．2B、2B D．B、B跟进训练1.[2021·浙江1月，8]如图所示是通有恒定电流的环形线圈和螺线管的磁感线分布图．若通电螺线管是密绕的，下列说法正确的是( )A．电流越大，内部的磁场越接近匀强磁场B．螺线管越长，内部的磁场越接近匀强磁场C．螺线管直径越大，内部的磁场越接近匀强磁场D．磁感线画得越密，内部的磁场越接近匀强磁场2．[2022·山东泰安统考]已知通电的长直导线在周围空间某位置产生的磁感应强度大小与电流大小成正比，与该位置到长直导线的距离成反比．如图所示，现有通有电流大小相同的两根长直导线分别固定在正方体的两条棱dh和hg上，彼此绝缘，电流方向分别由d 流向h、由h流向g，则顶点e和a两处的磁感应强度大小之比为( )A.2∶√3 B．1∶√3C．2∶√2 D．1∶1考点二安培力及安培力作用下导体的平衡问题角度1安培力的分析与计算1.用公式F＝BIL计算安培力大小时应注意(1)B与I垂直．(2)L是有效长度．①公式F＝BIL中L指的是“有效长度”．当B与I垂直时，F最大，F＝BIL；当B与I 平行时，F＝0.②弯曲导线的有效长度L等于在垂直磁场平面内的投影两端点所连线段的长度(如图所示)，相应的电流方向沿L由始端流向末端．③闭合线圈通电后，在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零．2．安培力方向的判断(1)判断方法：左手定则．(2)方向特点：F既垂直于B，也垂直于I，所以安培力方向一定垂直于B与I决定的平面．例2. [2021·浙江6月，15] (多选)如图所示，有两根用超导材料制成的长直平行细导线a、b，分别通以80 A和100 A流向相同的电流，两导线构成的平面内有一点p，到两导线的距离相等．下列说法正确的是( )A．两导线受到的安培力F b＝1.25F aB．导线所受的安培力可以用F＝ILB计算C．移走导线b前后，p点的磁感应强度方向改变角度2安培力作用下导体的平衡问题例3. 某兴趣小组制作了一个可以测量电流的仪器，其主要原理如图所示．有一金属棒PQ放在两金属导轨上，导轨间距L＝0.5 m，处在同一水平面上，轨道置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B＝2 T．棒中点两侧分别固定有劲度系数k＝100 N/m的相同弹簧．闭合开关S前，两弹簧为原长，P端的指针对准刻度尺的“0”处；闭合开关S后，金属棒PQ 向右移动，静止时指针对准刻度尺1.5 cm处．下列判断正确的是( )A ．电源N 端为正极B ．闭合开关S 后，电路中电流为1.5 AC ．闭合开关S 后，电路中电流为3 AD ．闭合开关S 后，将滑动变阻器的滑片向右移动，金属棒PQ 将继续向右移动[思维方法]解决安培力作用下平衡问题的两条主线(1)遵循平衡条件 基本解题思路如下：(2)遵循电磁学规律，受力分析时，要注意准确判断安培力的方向．跟进训练3．一个各边电阻相同、边长均为L 的正六边形金属框abcdef 放置在磁感应强度大小为B 、方向垂直金属框所在平面向外的匀强磁场中．若从a 、b 两端点通以如图所示方向的电流，电流大小为I ，则关于金属框abcdef 受到的安培力的判断正确的是( )A ．大小为BIL ，方向垂直ab 边向左B ．大小为BIL ，方向垂直ab 边向右C ．大小为2BIL ，方向垂直ab 边向左D ．大小为2BIL ，方向垂直ab 边向右4．[2022·河北保定调研]如图所示，空间有与竖直平面夹角为θ的匀强磁场，在磁场中用两根等长轻细金属丝将质量为m 的金属棒ab 悬挂在天花板的C 、D 两处，通电后导体棒静止时金属丝与磁场方向平行．已知磁场的磁感应强度大小为B ，接入电路的金属棒长度为l ，重力加速度为g ，以下关于导体棒中电流的方向和大小正确的是( )A ．由b 到a ，mg tan θBlB ．由a 到b ，mgBlC ．由a 到b ，mg sin θBlD ．由b 到a ，mg sin θBl考点三 安培力作用下导体运动趋势及运动情况的判断例 4. [2021·广东卷，5]截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线．若中心直导线通入电流I1，四根平行直导线均通入电流I 2，I 1≫I 2，电流方向如图所示．下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是( )命题分析跟进训练5．一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图所示．当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈L1将( ) A．不动B．顺时针转动C．逆时针转动 D．在纸面内平动6．[2022·贵阳中学月考]如图所示，一平行于光滑斜面的轻弹簧一端固定于斜面上，一端拉住条形磁铁，条形磁铁处于静止状态，磁铁中垂面上放置一通电导线，导线中电流方向垂直纸面向里且缓慢增大，下列说法正确的是( )A．弹簧弹力逐渐变小B．弹簧弹力先减小后增大C．磁铁对斜面的压力逐渐变小D．磁铁对斜面的压力逐渐变大考点四与安培力相关的STSE问题素养提升情境1 磁式电流表(多选)实验室经常使用的电流表是磁电式电流表，这种电流表的构造如图甲所示，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的．若线圈中通以如图乙所示的电流，则下列说法中正确的是( )A．在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行B．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动C．当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上D．当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动情境2 电子天平(多选)某电子天平原理如图甲所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，两极间的磁感应强度大小均为B，磁极宽度均为L，忽略边缘效应，一总电阻为R的均匀导线绕成的正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触)，随后线圈两端C、D与外电路接通对线圈供电，使秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流可确定重物的质量．为了确定该天平的性能，某同学把该天平与电压可调的直流电源(如图乙)相接，经测量发现，当质量为M的重物放在秤盘上时，直流电源输出电压为U即可使秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，重力加速度为g.则下列说法正确的是( )A．当线圈两端C、D与外电路接通对线圈供电时，线圈的C端应与外电路中的H端相接，D端应与G端相接B．线圈的匝数为MgR2BLUC．当质量为2M的重物放在秤盘上时，直流电源输出电压为2UD．若增加线圈的匝数，则能增大电子天平能称量的最大质量情境3 “电磁炮”“电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器，具有速度快、效率高等优点．如图是“电磁炮”的原理结构示意图．光滑水平加速导轨电阻不计，轨道宽为L＝0.2 m；在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B＝1×102 T；“电磁炮”弹体总质量m＝0.2 kg，其中弹体在轨道间的电阻R＝0.4 Ω；可控电源的内阻r＝0.6 Ω，电源的电压能自行调节，以保证“电磁炮”匀加速发射；在某次试验发射时，电源为加速弹体提供的电流是I＝4×103 A，不计空气阻力．求：(1)弹体所受安培力大小；(2)弹体从静止加速到4 km/s，轨道至少要多长？(3)弹体从静止加速到4 km/s过程中，该系统消耗的总能量．第九章磁场第1讲磁场及其对电流的作用必备知识·自主排查一、1．(1)磁场力(2)N极(3)N极2．(1)强弱方向(2)FIL3．(1)处处相等处处相同二、1．(1)磁感应强度(2)切线疏密闭合不存在三、1．(1)BIL(2)02．(1)垂直(2)电流(3)拇指教材拓展1．答案：C2．答案：D3．答案：BC关键能力·分层突破例1 解析：两直角导线可以等效为如图所示的两直导线，由安培定则可知，两直导线分别在M处的磁感应强度方向为垂直纸面向里、垂直纸面向外，故M处的磁感应强度为零；两直导线在N处的磁感应强度方向均垂直纸面向里，故N处的磁感应强度为2B，B正确．答案：B1．解析：根据螺线管内部的磁感线分布可知，在螺线管的内部，越接近中心位置，磁感线分布越均匀，越接近两端，磁感线越不均匀，可知螺线管越长，内部的磁场越接近匀强磁场．故B正确，A、C、D错误．答案：B2．解析：设正方体棱长为L ，其中一根长直导线的电流在e 点产生的磁感应强度为B 0，则e 点的磁感应强度大小为B e ＝√B 02+B 02＝√2B0处于ℎg 边的长直导线到a 点的距离为√2L ，在a 点产生的磁感应强度大小为√2 2B 0；处于dh 边的长直导线到a 点的距离为L ，在a点产生的磁感应强度大小为B 0，所以a 点的磁感应强度大小为B a ＝√(√22B 0)2+B 02＝√6 2B 0，B e ∶B a ＝2∶√3，A 项正确．答案：A例2 解析：两导线受到的安培力是相互作用力，大小相等，A 错误；导线所受的安培力可以用F ＝ILB 计算，因为磁场与导线垂直，B 正确；移走导线b 前，b 的电流较大，则p 点磁场方向与b 产生磁场方向同向，向里，移走b 后，p 点磁场方向与a 产生磁场方向相同，向外，C 正确；在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，两导线在任意点产生的磁场均不在同一条直线上，故不存在磁感应强度为零的位置，D 正确．答案：BCD例3 解析：闭合开关S 后，金属棒PQ 向右移动，根据左手定则可知，电流方向为从P 到Q ，电源的M 端为正极，选项A 错误；静止时，则2k ·Δx ＝BIL ，解得I ＝2k Δx BL ＝3 A ，选项B 错误，C 正确；闭合开关S 后，将滑动变阻器的滑片向右移动，则电路中电阻增大，电流减小，金属棒PQ 所受安培力减小，将向左移动，故选项D 错误．答案：C3．解析：电流从a 点流入金属框后，可认为金属框的ab 与afedcb 部分并联，设ab 边的电阻为R ，则afedcb 部分的电阻为5R ，则通过ab 边的电流为5I 6，通过afedcb 部分的电流为I 6，可将afedcb 部分等效为长度为L 、方向与ab 相同的导线，根据左手定则可知，两部分所受安培力大小分别为5BIL 6、BIL 6，方向均垂直ab 边向左，故金属框受到的安培力为BIL ，方向垂直ab 边向左，选项A 正确，B 、C 、D 错误．答案：A4．解析：对导体棒进行受力分析，导体棒静止，则其受力如图所示．根据左手定则可知，导体棒中的电流方向为由a 到b ，根据平衡条件可知安培力的大小为：F ＝BIl ＝mg sin θ，所以感应电流的大小为：I ＝mg sin θBl ，故A 、B 、D 错误，C 正确．答案：C例4 解析：根据“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”的作用规律可知，左、右两导线与长管中心的长直导线相互吸引，上、下两导线与长管中心的长直导线相互排斥，C 正确．答案：C5．解析：方法一(电流元法) 把线圈L 1沿水平转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成由无数段直线电流元组成，电流元处在I 2产生的磁场中，根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向，由左手定则可得，上半部分电流元所受安培力均指向纸外，下半部分电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看，线圈L 1将顺时针转动．方法二(等效法) 把线圈L 1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I 2的中心，小磁针的N 极应指向该点环形电流I 2的磁场方向，由安培定则知I 2产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而L 1等效成小磁针后，转动前，N 极指向纸内，因此小磁针的N 极应由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈L 1将顺时针转动．方法三(结论法) 环形电流I 1、I 2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止．据此可得，从左向右看，线圈L 1将顺时针转动．答案：B6.解析：本题考查安培力作用下的动态平衡问题．磁铁外部的磁感线从N 极出发回到S 极，则此时在导线处磁感线平行于斜面向下，如图所示，根据左手定则可以判断导线受到的安培力方向垂直斜面向上，因电流增大，所以安培力增大，安培力与斜面垂直，根据牛顿第三定律与受力平衡可知磁铁对斜面的压力逐渐变大，弹簧弹力不变，选项A 、B 、C 错误，D 正确．答案：D情境1 解析：指针在量程内线圈一定处于磁场之中，由于线圈与铁芯共轴，线圈平面总是与磁感线平行，故A 正确．电表的调零使得当指针处于“0”刻线时，螺旋弹簧处于自然状态，所以无论线圈向哪一方向转动都会使螺旋弹簧产生阻碍线圈转动的力，故B 正确．由左手定则知，b 端受到的安培力方向向下，a 端受到的安培力方向向上，安培力将使线圈沿顺时针方向转动，故C 错误，D 正确．答案：ABD情境2 解析：线圈两端C 、D 与外电路接通对线圈供电，使秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，说明线圈受到的安培力向上，根据左手定则可知，电流应该从D 端流入线圈，故线圈的D 端应与外电路电源的正极(H 端)相接，C 端应与外电路中的G 端(负极)相接，故选项A 错误；设线圈的匝数为n ，外电路接通使秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止时根据平衡条件得：Mg ＝2nBIL ，其中I ＝U R ，联立上述两式得Mg ＝2nB U RL ，解得n ＝MgR 2BLU ，故选项B 正确；根据Mg ＝2nB U R L 知，当质量为2M 的重物放在秤盘上时，直流电源输出电压为2U ，选项C 正确；设线圈电阻的电阻率为ρ，导线的横截面积为S ，则R ＝ρ4nL S ，可得M＝BUS 2ρg ，可见增加线圈的匝数，无法增大电子天平能称量的最大质量，故选项D 错误． 答案：BC情境3 解析：(1)由安培力公式F ＝IBL ＝8×104 Nmv2(2)方法一由动能定理Fx＝12弹体从静止加速到4 km/s，代入数值得x＝20 m 方法二由牛顿第二定律F＝ma得加速度a＝4×105 m/s2由v2−v02＝2asv＝4 km/s代入数值得x＝20 m(3)根据F＝ma，v＝at知发射弹体用时t＝mv＝1×10－2 sF发射弹体过程产生的焦耳热Q＝I2(R＋r)t＝1.6×105 J弹体的动能mv2＝1.6×106 JE k＝12系统消耗的总能量E＝E k＋Q＝1.76×106 J答案：(1)8×104 N (2)20 m (3)1.76×106 J。
【高中物理】磁场基本性质磁场对电流的作用
【高中物理】磁场基本性质磁场对电流的作用【高中物理】磁场基本性质、磁场对电流的作用一.教学内容：1.磁场基本性质2.磁场对电流的作用【要点读取】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：所有的磁现象都可以归咎于运动电荷之间通过磁场而出现的相互作用．（二）磁感线为了叙述磁场的高低与方向，人们在磁场中画出来的一组存有方向的曲线．1、疏密表示磁场的强弱．2、每一点切线方向则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、坯强磁场的磁感线平行且距离成正比．没图画出来磁感线的地方不一定没磁场．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。
*记诵常用的几种磁场的磁感线：（三）磁感应强度1、磁场的最为基本的性质就是对放进其中的电流或磁极有力的促进作用，电流旋转轴磁场时受到磁场力最小，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则表示磁场高低的量．就是矢量．②大小：（电流方向与磁感线垂直时的公式）．③方向：左手定则：就是磁感线的切线方向；就是大磁针n极受力方向；就是大磁针恒定时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的定了，则该处磁感应强度的大小与方向都就是定值．⑥匀强磁场的磁感应强度处处相等．⑦磁场的共振：空间某点如果同时存有两个以上电流或磁体唤起的磁场，则该点的磁感应强度就是各电流或磁体在该点唤起的磁场的磁感应强度的矢量和，满足用户矢量运算法则。
2014高考物理大二轮专题复习课件：磁场对电流和运动电荷的作用
专题六 学案10
突破练习 4．彭老师在课堂上做了一个演示实验：装置如 图 6 所示，在容器的中心放一个圆柱形电极， 沿容器边缘内壁放一个圆环形电极，把 在容器内放 入液体，将该容器放在磁场中，液体就会旋 图6 转起来．王同学回去后重复彭老师的实验步骤，但液体并 没有旋转起来．造成这种现象的原因可能是，该同学在实 验过程中 A．将磁铁的磁极接反了 B．将直流电源的正负极接反了 C．使用的电源为 50 Hz 的交流电源 D．使用的液体为饱和食盐溶液 ( )
本 学 案 栏 目 开 关
的电流. a、O、b 在 M、N 的连线上，O 为
图1
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 ( )
专题六 学案10
C．若 a 接负极， b 接正极，e 接正极， f 接负极，则 L 向左 滑动
本 学 案 栏 目 开 关
D．若 a 接负极， b 接正极，e 接负极， f 接正极，则 L 向左 滑动
审题突破 ①由螺线管中的电流方向判断产生的磁场方向． ②由导线中的电流方向，利用左手定则判断受力方向．
答案 A
本 学 案 栏 目 开 关
专题六 学案10
6．在倾角 θ＝30° 的斜面上，固定一金属框， 宽 l＝0.25 m，接入电动势 E＝12 V、内阻 不计的电池．垂直框面放置一根质量 m＝
本 学 案 栏 目 开 关
0.2 kg 的金属棒 ab，它与框架间的动摩擦 6 因数 μ＝ ，整个装置放在磁感应强度 B 6
磁场中的电流与电荷的运动规律
磁场中的电流与电荷的运动规律在磁场中，电流和电荷的运动规律是一项重要的物理学研究课题。
磁场对电流和电荷具有一定的影响，它们的运动状态与磁场的强弱、方向等因素息息相关。
下面将从电流和电荷的角度分别阐述它们在磁场中的运动规律。
一、电流在磁场中的运动规律电流是由带电粒子的有序运动形成的，而带电粒子在磁场中的运动受到磁力的作用。
具体来说，当电流通过一根导线时，导线中的电子将受到磁场力的作用而受到偏转。
根据右手定则，当右手拇指指向电流的流向方向时，四指的弯曲方向则表示电子在磁场中受到的偏转方向。
这意味着电流方向与磁场方向之间存在一定的关系。
根据洛伦兹力的原理，电流在磁场中受到的力可以表示为 F = BIL，其中F为电流受到的磁场力，B为磁场的磁感应强度，I为电流的大小，L为电流段的长度。
由此可见，电流在磁场中的受力与电流的大小和磁场的强弱相关。
根据上述运动规律，电流在强磁场中会受到较大的偏转力，而在弱磁场中则受到较小的偏转力。
此外，当电流方向与磁场方向垂直时，电流将不受到磁场力的作用，而当电流方向与磁场方向平行时，电流将受到最大的磁场力。
二、电荷在磁场中的运动规律除了电流，单个带电粒子即电荷在磁场中的运动规律也备受关注。
电荷运动受到的磁场力与电流类似，但存在一些细微的差异。
根据洛伦兹力的原理，电荷在磁场中受到的力可以表示为 F = qvB，其中F为电荷受到的磁场力，q为电荷的大小，v为电荷的速度，B为磁场的磁感应强度。
电荷是否受到磁力的作用与电荷的速度方向以及磁场方向之间的夹角有关。
当电荷的速度方向与磁场方向垂直时，电荷将受到最大的磁场力，此时磁力将导致电荷绕磁场弯曲运动；而当电荷的速度方向与磁场方向平行时，电荷将不受到磁场力的作用，继续直线运动。
根据上述运动规律，可以得出结论：电荷在强磁场中受到的磁力更大，导致其运动轨迹更弯曲；而在弱磁场中，电荷的磁场力较小，运动轨迹相对较直。
此外，电荷的运动速度越快，受到的磁场力越大，轨迹越弯曲。
高三物理第一轮复习磁场基本性质;磁场对电流的作用
准兑市爱憎阳光实验学校高三物理第一轮复习：磁场根本性质；磁场对电流的作用【本讲信息】一. 教学内容：1. 磁场根本性质2. 磁场对电流的作用【要点扫描】磁场根本性质〔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．它的根本特性是：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．没有画出磁感线的地方不一没有磁场．5、安培那么：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〕磁感强度1、磁场的最根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强度．①表示磁场强弱的物理量．是矢量．②大小：ILFB 〔电流方向与磁感线垂直时的公式〕．③方向：左手那么：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，单位制单位符号T．⑤点B：就是说磁场中某一点了，那么该处磁感强度的大小与方向都是值．⑥匀强磁场的磁感强度处处相．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，那么该点的磁感强度是各电流或磁体在该点激发的磁场的磁感强度的矢量和，满足矢量运算法那么。
〔四〕磁通量与磁通密度1、磁通量Φ：穿过某一面积磁力线条数，是标量．2、磁通密度B：垂直磁场方向穿过单位面积磁力线条数，即磁感强度，是矢量．3、二者关系：B＝Φ/S〔当B与面垂直时〕，Φ＝BScosθ，Scosθ为面积垂直于B方向上的投影，θ是B与S法线的夹角．磁场对电流的作用〔一〕安培力1、安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力．说明：磁场对通电导线中向移动的电荷有力的作用，磁场对这些向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力．2、安培力的计算公式：F＝BILsinθ〔θ是I与B的夹角〕；通电导线与磁场方向垂直时，即θ＝90°，此时安培力有最大值；通电导线与磁场方向平行时，即θ＝0°，此时安培力有最小值，F=0N；0°＜B＜90°时，安培力F介于0和最大值之间。
14运动电荷产生的磁场及磁场对运动电荷的作用--大学物理电子教案
5
二,洛仑兹力
电量为 q 电荷在磁场中受到的洛 仑兹力: 仑兹力:
v
q
θ
f L = qv × B
大小: 大小 f L = qvB sin θ 方向: 方向 q > 0, f L // v × B q < 0, f L //(v ) × B
B
v
q
θ
B
fL
θ
f L 垂直由 v
和
构成的平面. B 构成的平面.
由于金属具有静电屏蔽作用, 由于金属具有静电屏蔽作用, 带电粒子在磁场的作用下作圆 周运动,进入缝隙后, 周运动,进入缝隙后,电场极 性变换,粒子被反向加速, 性变换,粒子被反向加速,进 入右半盒,由于速度增加, 入右半盒,由于速度增加,轨 道半径也增加. 道半径也增加.然后又穿过缝 电场极性又变换, 隙,电场极性又变换,粒子不 断地被加速. 断地被加速.
0 dlq v × r = 0 q v × r = 3 4π r3 4π dl r
运动电荷的磁场公式: 运动电荷的磁场公式:
0 q v × r B= 4π r3
3
在半径为r的圆周轨道 例:氢原子中的电子,以速率v在半径为 的圆周轨道 氢原子中的电子,以速率 在半径为 上作匀速率运动. 上作匀速率运动.求电子在轨道中心产生的磁感应强 度. v 解: 应用运动电荷的磁场公式: 应用运动电荷的磁场公式:
体
2
0 I dl × r 电流元产生的磁场: 电流元产生的磁场: B = d Id l 3 4π r
电流元内电荷的数目为: 电流元内电荷的数目为:
θ
S
dN
r dB
P
dN = ndV = nSdl
体 一个运动电荷产生的磁场为: 一个运动电荷产生的磁场为:
磁场知识总结
磁场盘州市第七中学王富瑾一、磁场1、磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围的一种物质.永磁体和电流都能在空间产生磁场.变化的电场也能产生磁场。
2、基本特点:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。
3、安培分子电流假说：安培提出：在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流即分子电流，分子电流使每个物质微粒成为微小的磁体。
若这些微小磁铁排列有序，则该物体有磁性。
二、磁感应强度B1、定义:磁感应强度是表示磁场强弱的物理量，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，定义式B=F/IL。
2、单位T（特斯拉），1T=1N/（A·m）。
3、标矢性：矢量。
通过该点的磁感线的切线方向，也是该点小磁针的北极（N）指向。
4、磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是客观存在的（仅取决于磁场本身），与放入的导线电流I的大小、导线的长短L无关，与电流受到的力也无关，即使不放入载流导体，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。
5、若空间中存在多个磁场，则某位置的磁感应强度为各分磁场的磁感应强度的矢量和（平行四边形定则）。
三、磁感线1、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。
2、磁感线是闭合曲线：磁铁外部从N极出来，进入S极；在磁铁内部，由S极到N极。
3、磁感线永不相交4、磁感线的疏密表示磁场的强弱，即磁感应强度B的大小。
5、磁感线的切线方向即为磁感应强度B的反向，也是小磁针的北极指向（小磁针的北极要转向与磁感线切线一致的方向）6、常见磁场的磁感线的分布:7、地磁场:地球的磁场与条形磁体的磁场相似，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。
（2）地磁场B的水平分量（Bx）总是从地球南极指向北极，而竖直分量（By）则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下。
高中必修三磁场磁感线圆圈点与圆圈叉
高中必修三磁场磁感线圆圈点与圆圈叉第一节磁场的描述磁场对电流的作用【基本概念、规律】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。
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＝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，符号T。
二、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。
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)磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱，在磁感线较密的地方磁场较强；在磁感线较疏的地方磁场较弱。
(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，客观上不存在。
3。
电流周围的磁场三、安培力的大小和方向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。
(注意：B和I可以有任意夹角)【重要考点归纳】考点一安培定则的应用和磁场的叠加1。
安培定则的应用在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”。
2。
磁场的叠加磁感应强度是矢量，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。
特别提醒：两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的。
3。
解决这类问题的思路和步骤：(1)根据安培定则确定各导线在某点产生的磁场方向；(2)判断各分磁场的磁感应强度大小关系；(3)根据矢量合成法则确定合磁场的大小和方向。
高中物理选修31——磁场知识点总结
高中物理选修3-1——磁场知识点总结高中物理选修3-1——磁场知识点总结一、磁场及其磁感线1、磁场（1）磁场是存在于磁极或电流周围空间里的一种特殊的物质，磁场和电场一样，都是“场形态物质”。
（2）磁场的方向：物理学规定，在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是那一点磁场的方向。
（3）磁场的基本性质：磁场对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用。
磁极和磁极之间、磁场和电流之间、电流和电流之间的相互作用都是通过磁场来传递的。
2、磁感线（1）磁感线：是形象地描述磁场而引入的有方向的曲线。
在曲线上，每一点切线方向都在该点的磁场方向上，曲线的疏密反映磁场的强弱。
（2）磁感线的特点：a.磁感线是闭合的曲线，磁体的磁感线在磁体外部由N极到S极，内部由S极到N极。
b.任意两条磁感线不能相交。
3、几种常见磁场的磁感线的分布（1）条形磁铁和碲形磁铁的磁感线条形磁铁和蹄形磁铁是两种最常见的磁体，如图所示的是这两种磁体在平面内的磁感线形状，其实它们的磁感线分布在整个空间内，而且磁感线是闭合的，它们的内部都有磁感线分布。
（2）通电直导线磁场的磁感线通电直导线磁场的磁感线的形状与分布如图所示，通电直导线磁场的磁感线是一组组以导线上各点为圆心的同心圆。
需要指出的是，通电直导线产生的磁场是不均匀的，越靠近导线，磁场越强，磁感线越密。
电流的方向与磁感线方向的关系可以用安培定则来判断，如图所示。
用右手握住直导线，伸直的大拇指与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
（3）环形电流磁场的磁感线环形电流磁场的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线，在环形的中心轴上，由对称性可知，磁感线是与环形导线的平面垂直的一条直线。
如图甲所示，环形电流方向与磁感线方向的关系也可以用右手定则来判断，如图乙所示，让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是圆环轴线上磁感线的方向；如图丙所示，让右手握住部分环形导线，伸直的大拇指与电流方向一致，则四指所指的方向就是围绕环形导线的磁感线的方向。
磁场对运动电荷的作用(优秀)PPT课件
[观看] 洛伦兹力演示仪
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思考与讨论：
带电粒子在磁 场中运动时，洛 伦兹力对带电粒 子是否做功？
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3.特点：
① F洛⊥B, F洛⊥V(垂直于v和B所
决定的平面)
② 洛伦兹力对电荷不做功
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[例1] 一个电子的速率V=3×106 m/s，垂直射入B=0.1T的匀强磁 场中，它所受的洛伦兹力为多大？ （e=1.6×10-19 C）
洛伦兹认为一切物质分子都含有电子，阴极
射线的粒子就是电子。把以太与物质的相互作
用归结为以太与电子的相互作用。这一理论成
功地解释了塞曼效应，与塞曼一起获1902年
诺贝尔物理学奖。
洛伦兹于1928年2月4日在荷兰的哈勃姆去
世，终年75岁。为了悼念这位荷兰近代文化的
巨人，举行葬礼的那天，荷兰全国的电信、电
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请各位观看科普视频
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☆小结
1、定义：磁场对运动电荷的作用力.施力 物体：磁场；受力物体：运动电荷.
2、产生条件：电荷在磁场中运动，且 V
洛 与 B不平行. 伦 3、方向判定：左手定则. F⊥B, F⊥V (F 兹 垂直于v和B所决定的平面) 力 4、大小（公式）：F = qvB (只适用于
上的物质受到电子的撞击
时能够发光,显示出电子束
的运动轨迹。
9
[实验现象] 当电子射线管的周围 不存在磁场时，电子的运动轨迹 是直线。
当电子射线管的周围存在磁 场时，电子的运动轨迹是曲线。 [实验结论] 运动电荷确实受到了 磁场的作用力，这个力通常叫做 洛伦兹力。
15磁场对运动电荷和电流的作用
F Fy BILj
受的磁场力相同.
例3 如图，试求一无限长直载流导线的磁场对另
一直载流导线CD的作用力。已知：I1、I2、a、b。
解：取电流元 Idl
B 0I
所受安培力大小
dF
B1I 2 dl
0 I1 2l
I2dl
I1
2r
dF
a
b
F 0I1I2 ab dl
2 a l
C I2
D
l dl
圈的磁矩pm的方向转向与磁场B
的方向一致
a(b) n
Fab
讨论
1） n 方向与 B 相同
2）方向相反
3）方向垂直
稳定平衡
不稳定平衡
力矩最大
++++++
I
++++++
+ F+ + + + +
+ + + + +B+
0, M 0
.....
.I
. F
.
.
.
.....
I
F.
.
..
π,M
.B .
应用 电子光学 , 电子显微镜等 .
三 带电粒子在电场和磁场中运动举例
1 . 电子荷质比的测定
+
A A’ K
eE ev0 B
+ 速度选择器
p1 p2
........................
-
L
d
v0
E B
2 . 质谱仪
+
速度选择器
运动电荷电流在磁场中所受的力
1
1
2
当电流不变时， A I d I (2 1) 1
1、2分别是在1和2位置时经过线圈旳磁通量。
在匀强磁场中，一种任意载流回路在磁场中变化位 置或变化形状时，磁力旳功（或磁力矩旳功）亦为
A I
3、对于变化旳电流或非匀强场
A 2 Id 或 A 2 Md
1
1
显示正电子存在 旳云室照片及其 摹描图
正电子
B
电子
1930年狄拉克预 言自然界存在正
铝板 电子
（3）假如v0 与 B 斜交成角
v// v0 cos v v0 sin
粒子作螺旋运动
R mv T 2m
qB
qB
d
v//T
v//
2m
qB
v
v0
•
v//
B
0
应用 磁聚焦
磁聚焦
在均匀磁场中点A发射一束初速度相差不大旳带电 粒子,它们旳运动方向与磁场方向之间旳夹角不同, 但都较小,这些粒子沿半径不同旳螺旋线运动,因螺 距近似相等,相交于屏上同一点(A’),此现象称为 磁聚焦 .
Ek
mv 2
2
q2 B2 R02 2m
我国于 1994年建成 旳第一台强 流质子加速 器 ，可产生 数十种中短 寿命放射性 同位素 .
3 霍耳效应(了解)
B
霍耳电压U H Fm
RH
IB d
b
d
vd+
++
+q
+
+
- - - - - I
UH
Fe
qEH qvd B I qnvd S qnvdbd
在受控热核反应中用来约束等离子体
磁场对电流和运动电荷的作用
磁场对电流和运动电荷的作用首先，对于电流而言，磁场可以通过洛伦兹力对电流产生力矩，使线圈或导体绕轴转动。
这是电动机、发电机等电器设备的基本原理。
当通过线圈的电流改变时，根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势会导致线圈产生自感电流，自感电流与通过线圈的电流方向相反，从而使线圈的运动放慢或停止。
这种现象被称为感应制动。
此外，对于运动电荷，磁场可以使其受到洛伦兹力的作用，改变其运动轨迹和速度。
洛伦兹力与电荷的速度、电荷的量以及磁场的强度和方向都有关系。
当电荷与磁场存在相对运动时，洛伦兹力会使电荷偏离原来的轨迹，并使其沿着一个弯曲的轨迹运动。
这个现象被称为洛伦兹力偏转，是质谱仪和阴极射线管等仪器的基本原理。
在医学领域中，磁场对电流和运动电荷的作用也有广泛的应用。
例如，核磁共振成像（MRI）利用对氢原子核的运动电荷施加磁场，通过检测其产生的信号来生成人体内部的影像。
MRI技术在医学影像诊断中具有非常重要的地位。
除了应用外，对磁场对电流和运动电荷的作用进行实验研究也具有重要意义。
通过实验可以观察和测量磁场对电流和运动电荷的影响，验证和探究电磁学的基本原理。
例如，通过在磁场中放置导线，可以观察到导线受到的力和位移等现象，从而验证洛伦兹力的存在和作用机制。
最后，需要指出的是，磁场对电流和运动电荷的作用和电场的作用是有区别的。
电场可以对静止电荷施加力，而磁场只对运动电荷有力的作用。
这是由于电场的力与电荷的静电力有关，而磁场的力是洛伦兹力，与电荷的速度有关。
总之，磁场对电流和运动电荷的作用在科学和工程领域有着广泛的应用。
通过研究和理解磁场对电流和运动电荷的作用机制，可以推动电磁学理论的发展，以及应用于各种电器设备和医学影像等领域的技术进步。
2023届高考物理一轮复习课件：第十章 磁场 第一讲 磁场及其对电流的作用
A．磁感应强度 B 一定等于
IL
F
B．磁感应强度 B 可能大于或等于
IL
C．磁场中通电直导线受力大的地方，磁感应强度一定大
D．在磁场中通电直导线也可以不受安培力
(BD)
3. 磁场中某区域的磁感线如图所示，则(
)
D
A．a点处没有磁感线，磁感应强度为零
B．a点处磁感应强度比b点处大
C．b点处的磁场方向和该点的切线方向垂直
∙
∙
×
异向电流相互排斥
∙ ×
I2
F
×
提能点(四)
导体运动情况的判定
方法1 等效法
(1)环形电流―→小磁针；
[例1]
(2)通电螺线管―→条形磁铁；
(3)通电线圈―→小磁针。
如图所示，在固定放置的条形磁铁S极附近悬挂一个金属线圈，
线圈与水平磁铁位于同一竖直平面内，当在线圈中通入沿图示方向流动的电
流时，将会看到
应强度大小都是 B ，则四根通电导线同时存在时 O 点的磁感应强度的大小
和方向为(
A)
A．2 2B ，方向向左
B．2 2 B ，方向向下
C．2 2B ，方向向右
D．2 2 B ，方向向上
3.磁感线：小磁针N级受力方向或静止时N级指向
①磁铁
②电流 (2)环形电流: 内外相反、内密外疏。
●
●
×
×
×
●
×
4IL
C.
2F 2－F 1
4IL
D.
2F 1－F 2
4IL
C
)
提能点(四)
导体运动情况的判定
方法1 等效法
(1)环形电流―→小磁针；
[例1]
磁场与电流的关系
磁场对电流的阻碍作用
安培环路定律：描述磁场与电流之间的关系，电流产生磁场，磁场对电流产生阻碍作用。
洛伦兹力：磁场对带电粒子产生的力，表现为对电流的阻碍作用。
电阻：磁场对电流的阻碍作用导致导体电阻的产生。 电磁感应：当磁场发生变化时，会在导体中产生感应电流，这也是磁场对电流的阻碍作用 的表现。
磁场与电流在电机 中的应用
电流是由电荷定向移动形成的， 产生磁场
磁场与电流相互作用，产生电 磁力
磁场与电流的关系是电磁学的 基本概念之一
磁场与电流相互作 用
安培力
定义：磁场对电流的作用力 方向：与电流方向垂直，由左手定则确定 大小：与电流强度、导线长度和磁感应强度成正比 应用：义：磁场对运动电荷的作用力 方向：与运动方向和磁场方向均垂直 大小：与电荷的运动速度和磁场强度有关 应用：电子显微镜、质谱仪等
磁性材料在电子技术中的应用
磁性材料在电子技术中的应用广泛，如硬盘驱动器、磁带、磁性传感器 等。
磁性材料在电子技术中起到信息存储、传输和转换的作用，提高了信息 处理的效率。
磁性材料在电子技术中具有高密度、高速度和高可靠性的特点，能够满 足现代电子设备的需求。
随着电子技术的不断发展，磁性材料在电子技术中的应用将更加广泛和 深入，为电子设备的性能提升和功能拓展提供更多可能性。
磁感应成像：利用 磁场变化检测人体 内部组织的电导率 差异，用于肿瘤等 异常组织的检测。
磁热疗：利用磁场 作用使人体局部组 织温度升高，达到 治疗肿瘤等疾病的 效果。
磁分离技术：利用 磁场作用分离血液 中的细胞和蛋白质 ，用于诊断感染、 炎症等疾病。
磁场在医学治疗中的应用
磁疗：利用磁场作用于人体，缓解疼痛、促进血液循环 磁性药物：利用磁场将药物定向传输到病变部位，提高药物疗效 磁性细胞分离技术：用于分离和纯化细胞，提高细胞培养和基因治疗的效率 磁性纳米材料：在医学成像、药物传递和癌症治疗等领域有广泛应用
高三物理磁场专题复习一磁场、磁场对电流及运动电荷的作用知识点分析全国通用
高考综合复习—磁场专题复习一磁场、磁场对电流及运动电荷的作用知识网络考纲要求命题规律1．从近几年的高考试题可以看出，考查热点主要集中在：①安培力的应用和带电粒子在磁场中的运动；②带电粒子在复合场中的运动。
2．纵观近几年高考题可以看出题型包括选择、填空和计算题；选择和填空侧重考查磁场的基本概念，安培力的简单应用，带电粒子在磁场中的运动；计算题则侧重考查带电粒子在复合场中的运动，与电磁感应相结合的问题。
通过对近几年高考试题的分析可以看出，由于复合场问题综合性较强，覆盖考点较多，预计今后的高考中仍将是一个热点。
复习策略1．熟悉六大磁场分布要熟悉那些常见的磁场的磁感线的分布情况（不仅熟悉它们的平面分布情况，也要熟悉它们的立体分布情况），达到“心中有图”的程度，只有这样，才能为该部分内容的学习打好基础。
2．处理相关安培力问题时要注意图形的变换安培力的方向总是垂直于电流方向和磁场方向决定的平面，即一定垂直于B和I，但B 和I不一定垂直。
有关安培力的力电综合题往往涉及到三维立体空间问题，如果我们变三维为二维便可变难为易，迅速解题。
3．判断安培力作用下通电导体和通电线圈运动方向的方法①电流元法：即把整段电流等效为多段直流电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定运动方向。
②特殊位置法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向，从而确定运动方向。
③等效法：环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管，通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析。
④结论法：结论一，两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；结论二，两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。
4．带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动问题当带电粒子垂直进入匀强磁场，且仅受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动时，此时洛伦兹力充当向心力，即。
专题三第2讲磁场对电流和运动电荷的作用
专题三 电场与磁场
2 (3)保持 M、 N 间电场强度 E 不变，M 板向上平移 d，设板间 3 电压为 U′，则 U′＝ Ed U ＝ ⑦ 3 3
U′ v′ 2 设粒子进入 S 孔时的速度为 v′，由①式看出 ＝ 2 v U 3 综合⑦式可得 v′＝ v⑧ 3
栏目 导引
专题三 电场与磁场
栏目 导引
专题三 电场与磁场
拓展训练5
如图所示，在一半径为R的圆
形区域内有磁感应强度为B的匀强磁场， 方向垂直纸面向外．一束质量为m、电荷
量为q的带正电的粒子沿平行于直径MN的
方向进入匀强磁场，粒子的速度大小不同， 重力不计，入射点P到直径MN的距离为h，求：
(1)某粒子经过磁场射出时的速度方向恰好与其入射方向相反， 粒子的入射速度是多大？ (2)恰好能从 M 点射出的粒子速度是多大？ R (3)若 h＝ ，粒子从 P 点经磁场到 M 点的时间是多少？ 2
(2)偶尔也会以选择题的形式考查磁场的性质、洛伦兹力的特 点及圆周运动的周期性等问题．
栏目 导引
专题三 电场与磁场
(2013· 高考天津卷)一圆筒的横截面如图所示，其圆心为
O.筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.圆筒下 面有相距为d的平行金属板M、N，其中M板带正电荷，N板带 等量负电荷．质量为m、电荷量为q的带正电粒子自M板边缘的 P处由静止释放，经N板的小孔S以速度v沿半径SO方向射入磁 场中．粒子与圆筒发生两次碰撞后仍从 S孔射出，设粒子与圆 筒碰撞过程中没有动能损失，且电荷量保持不变，在不计重力 的情况下，求：
专题三 电场与磁场
(1)根据题目中给出的信息，明确粒子在磁场中偏转的情景，画 出运动草图，确定圆心，利用几何关系确定圆半径． α (2)粒子偏转角度是计算在磁场中运动时间的桥梁， 即 t＝ T(α 2π 是圆弧对应的圆心角)．
磁场对运动电荷的作用力高中物理课件
第2节 磁场对运动电荷的作用力第一章人教版 高中选择性必修第二册新课导入磁场对通电导线有作用力，电流是如何形成的，你有什么启发？磁场可能对运动电荷有力的作用。
洛伦兹力大小和方向有什么规律？安培力洛仑兹力磁场对电流的作用磁场对运动电荷的作用因果微观原因宏观表现磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力。
PART 01洛伦兹力的方向猜想：磁场对电流的作用力实质是磁场对运动电荷的作用力，洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。
如何用实验验证这一猜想？实验现象：实验表明：洛伦兹力的方向可以用左手定则判定。
力的方向。
F 既与B 垂直又与v 垂直，即垂直于B 和v 所确定的平面，但B 与v 不一定垂直。
v 1v 2++洛伦兹力对物体的运动能起到什么作用？洛伦兹力对电荷不做功,只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小。
洛伦兹力与安培力有哪些联系和区别？答案 (1)联系：安培力是通电导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现，而洛伦兹力是安培力的微观本质。
(2)区别：洛伦兹力始终垂直于速度方向，只改变速度的方向，不改变速度的大小，对带电粒子不做功。
但安培力却可以对导体做功。
辨析(1)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力。
( )(2)用左手定则判断洛伦兹力方向时“四指的指向”与电荷运动方向相同。
( )(3)运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零。
( )√××(多选)(2023·河南周口高二开学考试)下列图中关于各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子电性的判断正确的是例1√√PART 02洛伦兹力的大小伦兹力的大小吗？- - - - - - - - - - - -你能根据洛伦兹力与安培力关系，尝试推导速度垂直入射磁场时受到的洛伦兹力的大小吗？I=nqsvN=nLs每个自由电荷所受的洛伦兹力大小 ：qvB nSLLnqvS B N F F ===)(安洛F=BILIF 安F 洛安培力洛伦兹力F 安=N·F 洛若此电子不垂直射入磁场，电子受到的洛伦兹力又如何呢 ？vB 11B ┴sin F qvB qvB θ⊥==洛vv v 11┴sin F qv B qvB θ⊥==洛01F ＝qvB sin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角：①当θ＝90°时，v ⊥B ，sin θ＝1，F ＝qvB ，即运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大。
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第三讲磁场对运动电荷的作用一、“安培定则（右手螺旋定则）”和“左手定则”区别和联系1.在适用对象上安培定则研究电流（直线电流、环形电流、通电螺线管）产生磁场时，电流与其产生的磁场磁感线二者方向的关系；左手定则研究通电导线（或电荷运动）在磁场中受力时，F、I、B三者方向的关系。
2.在电流与磁场的关系上安培定则中的“磁场”与“电流”密不可分，是同时存在、同时消失的，“磁场”就是电流的磁效应产生的磁场；左手定则中的“磁场”与“电流”可以单独存在，“磁场”是外加的磁场，不是通电导线产生的磁场。
3.在因果关系上安培定则中的“电流”是“因”，磁场为“果”，正是有了电流（直线电流、环形电流、螺线管电流）才出现了由该电流产生的磁场；左手定则中的“磁场”和“电流”都是“因”，磁场对通电导线的作用力是“果”，有因才有果，而此时的两个“因”对产生磁场的作用力来说缺一不可。
4.判断电流方向选取定则的原则在已知磁感线的方向，要判断产生该磁场的电流时，选用安培定则判断电流的方向；在已知导体受的安培力的方向或导体因通电才开始运动的方向时，用左手定则判断电流的方向。
二、电场强度Ｅ与磁感应强度B的比较三、对安培力的理解1．计算公式F＝BILsin θ＝B IL⊥其中B表示磁感应强度在垂直于I方向上的分量，L称为有效长度。
若导线是弯曲的，则⊥(1)当B垂直于导线所在的平面时，L等于连接两端点的直线的长度。
如图甲、乙所示。
(2)当B与导线的两端点的连线不垂直时，L表示两端点的连线在与B垂直的方向上的投影。
如图丙所示。
2．安培力的方向在使用左手定则判定安培力的方向时，让B的垂直分量(B＝Bsin θ)穿过左手手心。
四、安培力作用下的动态问题1．电流元法把整段电流等效为多段直线电流元，运用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定其运动方向。
2．特殊位置法把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断它所受安培力的方向，从而确定其运动方向。
3．等效法环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管；通电螺线管还可以等效成很多匝的环形电流来分析。
4．转换研究对象法因为电流之间、电流与磁体之间的相互作用力满足牛顿第三定律，定性分析磁体在电流作用下如何运动的问题时，可先分析电流在磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律来确定磁体所受电流的作用力，从而确定磁体所受的合力及运动方向。
5．结论法(1)两电流互相平行时无转动趋势。
同向电流互相吸引，反向电流互相排斥。
(2)两电流不平行时，有转动到互相平行且方向相同的趋势。
例. 如图所示，把轻质线圈用细线挂在一个固定的磁铁的N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面。
当线圈内通电时，下列结论中正确的是（）A．电流方向如图中所示时，线圈将向左偏移B．电流方向如图中所示时，线圈将向右偏移C．电流方向与图中相反时，线圈将向左偏移D．电流方向与图中相反时，线圈将向右偏移解析：（1）电流元法：线圈通电后，线圈会受到磁铁磁场的作用。
根据磁铁周围磁感线的分布（如图1 所示)，用左手定则可知，当线圈中通以图示方向电流时，线圈每一段（电流元）受到的安培力有向左分量，被吸向磁铁；当线圈中通以与图中方向相反的电流时，线圈受到的力向右，被磁铁排斥。
（2）等效法：由于通电小线圈两侧呈现一定的极性，相当一根小磁铁。
通以图示方向电流时，其左侧呈现S极，右侧呈现N极，如图2所示。
由磁极间相互作用，易知小线圈会被吸向磁铁，当电流方向相反时，则被磁铁排斥。
（3）利用结论法：也可以把原来的磁铁看成一个通电线圈，磁铁与小线圈的作用等效成两个通电线圈的作用。
当小线圈中通以图示方向电流时，两线圈中电流同向，互相吸引，如图3所示。
当小线圈中电流方向相反时，两线圈中电流反向，相互排斥。
答案：AD五、带电粒子在匀强磁场中的运动1．带电粒子在匀强磁场中运动的基本规律带电粒子垂直射入匀强磁场，由于洛伦兹力f 始终垂直于速度v ，故粒子将做匀速圆周运动，轨道平面垂直于磁场。
其规律如下;（1）洛伦兹力充当向心力：()r f m r T m r m r mv qvB 222222ππω=⎪⎭⎫ ⎝⎛===（2）轨道半径：qB mvr =（3）周期公式：qBmT π2=由周期公式可知，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期跟运动速度和轨道半径无关，只和粒子的比荷（q /m ）有关。
还可导出粒子圆周运动的半径转过θ角所用的时间为qBm T t θπθ==2。
（4）频率公式：m qBT f π21==（5）角速度公式：mqBf T ===ππω22 结论：比荷（q/m ）相同的粒子在同样的匀强磁场中做圆周运动时，T 、f 、ω相同。
（6）动能公式：mqBr m p mv E k 2)(221222===2．解决磁场中圆周运动问题的一般方法 （1）方法：一找圆心，二求半径qB mv r =，三算周期qB m T π2=或时间qBmt θ= （2）圆心的确定方法：两线一心①已知带电粒子在圆周中某两点的速度方向时（一般是入射点和出射点），沿洛伦兹力方向画出两条速度的垂线，这两条直线的交点即为圆心。
②已知带电粒子在圆周中某一点（一般是入射点）的速度方向和粒子经过另一点的位置（一般为出射点，但不知道粒子在该点速度方向）时，先沿洛伦兹力方向画出已知速度方向的垂线，然后在该垂线上找一点，并使这个点到那两个已知点的距离相等（两点连线的垂直平分线与速度垂线的交点），那么该点就是我们要找的圆心。
类型一、关于磁感应强度【例题1】关于磁感应强度，下列说法正确的是( ) A ．由B ＝ILF可知，B 与F 成正比，与IL 成反比 B ．通电导线放在磁场中的某点，该点就有磁感应 强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就为零C ．通电导线所受磁场力不为零的地方一定存在磁场，不受磁场力的地方一定不存在磁场(即B ＝0)D ．磁场中某一点的磁感应强度是由磁场本身决定的，其大小和方向是唯一确定的，与通电导线无关〖解析〗磁感应强度B ＝ILF只是一个量度式，不是决定式，磁感应强度B 是由磁场本身的性质决定的，与放不放入通电导线无关，选项A 、B 错误； 若磁场不为零，但导线平行于磁感应强度的方向放入磁场时，磁场力F 等于零，选项C 错误。
〖答案〗 D跟踪训练1.关于磁感应强度的方向，下列说法正确的( ) A ．磁感应强度的方向就是磁场的方向 B ．磁感应强度的方向就是小磁针静止时N 极的指向C ．磁感应强度的方向就是垂直于磁场方向放置的通电直导线受力的方向D ．磁感应强度的方向就是小磁针N 极受力方向 〖解析〗磁感应强度的方向简称磁场方向，规定为小磁针静止时N 极所指的方向，所以选项A 、B 正确；又因为小磁针静止时N 极所指的方向就是小磁针N 极的受力方向，选项D 正确；根据教材的探究实验可知，通电导线的受力方向与磁感应强度的总结归纳：磁感应强度B ＝ILF只是一个量度式，不是决定式，磁感应强度B 是由磁场本身的性质决定的，与放不放入通电导线无关。
与电场q F E =，重力场mGg =相类似。
方向不同，选项C错误。
〖答案〗ABD2.如图所示，有一根直导线上通以恒定电流I，方向垂直指向纸内，且和匀强磁场B垂直，则在图中圆周上，磁感应强度数值最大的点是（）A．a点B．b点C．c点D．d点〖解析〗磁感应强度是矢量，若在某一个空间同时存在多个磁场，那么某一点的磁感应强度是各个磁场在该点场强的矢量和。
图中通电直导线产生的磁场的方向顺时针方向，在a点两个磁场同方向，磁感应强度为两者之和；在c点两个磁场反向，磁感应强度为两者之差；B．d两点的合场强由平行四边形法则来确定。
〖答案〗A3.两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〖解析〗首先I1和I2的磁场方向为逆时针和顺时针，那么c、d两点的磁场方向不可能相反，当I1>I2时，b点的磁场不能为零，但a点的磁场可能为零；当当I1<I2时，a点的磁场不能为零，但b点的磁场可能为零。
〖答案〗AB类型二、安培定则(右手螺旋定则)的应用【例题2】如图所示，若一束电子沿y轴正方向移动，则在z轴上A点的磁场方向应该( )A．沿x轴正方向B．沿x轴负方向C．沿z轴正方向D．沿z轴负方向〖解析〗电子沿y轴正方向移动，相当于电流方向沿y轴负方向，根据安培定则可判断在z轴上的A 点的磁场方向应该沿x轴负方向，故选项B正确．〖答案〗B跟踪训练4.一细长的小磁针，放在一螺旋管的轴线上，N极在管内，S极在管外，若此小磁针可左右自由移动，则当螺旋管通以如图所示的电流时，小磁针将怎样移动？〖解析〗当螺旋管通电后，根据右手螺旋定则判定出管内、外磁感线方向如图下所示：管内外a、b两处磁场方向均向右，管内b处磁感线分布较密，管外a处磁感线分布较稀。
根据磁场力的性质知：小磁针N极在b处受力方向向右，且作用力较大；小磁针S极在a处受力向左，且作用力较小，因而小磁针所受的磁场力的合力方向向右。
所以小磁针向右移动。
〖答案〗小磁针向右移动。
5.如图所示，把一导线用弹簧挂在蹄形磁铁磁极的正上方，当导线中通以图示电流I时，导线的运动情况是（从上往下看）（）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〗用电流元法判断导线的转动情况，再用特殊位置法判断导线的平动情况。
将导线电流AB分为左右中三段AC、DB及CD，画出每段导线所在处磁场的方向，根据左手定则可判断AC段的安培力方向垂直纸面向里，DB段的安培力方向垂直纸面向外，故导线作顺时针转动；导线转过后，CD段电流也受到向下的安总结归纳：合理建立空间概念，运用安培定则判断，注意带负电的电荷运动方向与电流方向间的关系。
培力（图画出导线转过ο90时的受力情景—特殊位置法），故导线又向下运动。
所以，正确选项是A 。
〖答案〗A类型三、安培力作用下的物体平衡与加速【例题3】如图，水平放置的光滑金属导轨M 、N ， 平行地置于匀强磁场中，间距为d ，磁场的磁感强度大小为B ，方向与导轨平面夹角为α ，金属棒ab 的质量为m ，放在导轨上且与导轨垂直。
电源电动势为E ，定值电阻为R ，其余部分电阻不计。
则当电键闭合的瞬间，棒ab 的加速度为多大？〖解析〗画出导体棒ab 受力的截面图，如图所示，导体棒ab 所受安培力：F = BIL 由牛顿第二定律得 F sinα=ma 导体棒ab 中的电流： I =E /R解得 mR BEL a αsin =〖答案〗mRBEL αsin跟踪训练6. 如图所示，用两根轻细金属丝将质量为m ，长为l 的金属棒ab 悬挂在c 、d 两处，置于匀强磁场内。