专题九 第1讲 磁场 磁场对电流的作用

对应考点2
)
5．如图 9－1－1 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．Βιβλιοθήκη Baidu 极沿轴线向左
D．N 极沿轴线向右
图 9－1－1
解析：带负电的金属环旋转，可形成环形电流，而产生磁场， 负电荷匀速旋转，会产生与旋转方向相反的环形电流，由右手定
N 闭合 (3)磁感线是永不相交的_____曲线：在磁体外部，从___极
S N 指向___极；在磁体内部，由___极指向___极． S (4)注意：熟记条形磁体、蹄形磁体、直线电流、环形电流、 通电螺线管的磁感线分布状况．
4．磁通量 (1)定义：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个面积
为S且与磁场方向垂直的平面，磁感应强度B与面积 S 的乘积，
通电螺线管内部的磁场(边缘部分除外)以及平行板电容器间的 磁场，都可以认为是匀强磁场．
考点2
电流的磁效应
磁场对电流的作用
1．电流磁效应：奥斯特发现了电流的磁效应，即电流周围
存在磁场，可用安培定则(即右手螺旋定则)判断电流的磁场方
向．
2．磁场对电流的作用
(1)安培力的大小：当I⊥B时(θ＝90°)，Fmax＝BIL；当I∥B 时(θ＝0°)，Fmin＝0；当通电导线方向与磁场方向成θ角时，F安 ＝BILsinθ.
(2)特点：不仅与B、I、L有关，还与夹角θ有关；L是有效 长度，不一定是导线的实际长度．弯曲导线的有效长度 L 等于 两端点所连直线的长度，所以任意形状的闭合线圈的有效长度
L＝0.
(3)安培力的方向：安培力的方向既与磁场方向垂直，又与
电流的方向垂直，即 F 总是垂直于 B 和 I 所在的平面，可以用 左手定则来判定．
叫做穿过这个平面的磁通量，简称磁通． (2)意义：穿过某一面积的磁感线条数的多少． (3)定义式：Φ＝BScosθ，式中 Scosθ为面积 S 在垂直于磁场
方向的平面(中性面)上投影的大小，θ是S所在平面的法线方向
与磁场方向的夹角．
(4)磁通量是标量，但是有正负，其正负表示与规定的正方 向(如平面法线的方向)是相同还是相反．若磁感线沿相反方向 穿过同一平面，且正向磁感线条数为Φ1，反向磁感线条数为Φ2， 则总磁通量Φ＝Φ1－Φ2. (5)单位：韦伯，符号是 Wb.1 Wb＝1 T· 2. m 相等 相同 5．匀强磁场：磁感应强度大小处处____、方向处处____ 的磁场称为匀强磁场．距离很近的两个异名磁极之间的磁场、
1．(双选，2011 年黄冈中学期中)如图 9－1－5所示，在光
滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时磁 铁对水平面的压力为 N1，现在磁铁左上方位置固定一导体棒， 当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后，磁铁对水平面的压力
为 N2 ，则以下说法正确的是(
A．弹簧长度将变长 B．弹簧长度将变短 C．N1＞N2 D．N1＜N2
(4)磁感应强度是矢量，可描述磁场的强弱和方向．
(5)单位：特斯拉，简称特，国际符号是T,1 T＝1
N . A· m
3．磁感线 (1)磁感线是在磁场中画出的一些有方向的曲线． (2)磁感线的分布可以形象地表示出磁场的强弱和方向，磁 强弱 切线 感线的疏密表示磁场的_____，磁感线上某点的_____方向就是 该点的磁场方向．
D．a 向右，b 向左，c 向右 图 9－1－2
解析：首先搞清电流的方向，再根据安培定则判断．螺线管
右侧相当于N 极，左侧相当于S 极，在外部磁感线由N 极指向S
极，在内部磁感线由S 极指向N 极，所以小磁针的N 极 a 向左，
b 向右，c 向右，故选C.
答案：C
7．如下列图所示，匀强磁场对电流 I 的作用力 F 的相互关 系(方向关系)，正确的是( )
解析：根据左手定则，A 正确．
答案：A
题组3
对应考点3
8．如图 9－1－3 所示，把轻质线圈用细线挂在磁铁 N 极 附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面，当线 圈内通过图示方向的电流时，线圈运动的情况是( A．线圈向磁铁靠拢 B．线圈远离磁铁 C．线圈不动 D．无法确定 图 9－1－3
考点1 磁场的基本概念 1．磁场 (1)定义：存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特 殊形态的物质． 磁体 通电导线 运动电荷 (2)基本特性：磁场对处于其中的____、________和_______ 有磁场力的作用． 北 (3)方向：在磁场中任一点，小磁针____极受力的方向，即 北 小磁针静止时_____极所指的方向，就是该点的磁场方向．
)
图 9－1－5
解析：由条形磁体磁场分布可得出导线受力方向为斜向右
下，可知磁体受斜向左上的力．
答案：BC
热点2
安培力的应用
【例2】(双选，2011年上海卷)如图 9－1－6，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( )
分析解答．
3．物体在安培力作用下运动的分析方法
(1)电流元受力分析法：即把整段电流等效为很多段直流电 流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力方向，从
而判断出整段电流所受合力方向，最后确定运动方向．
(2)特殊值分析法：把电流或磁体转到一个便于分析的特殊 位置(如转 90°)后再判断所受安培力方向，从而确定运动方向． (3)等效分析法：环形电流可以等效成条形磁体，条形磁体 也可以等效成环形电流，通电螺线管可等效成很多的环形电流．
C．两条磁感线的空隙处不存在磁场，不同磁场所形成的
磁感线可以相交
D．匀强磁场的磁感线是同向的、平行等间距的直线
解析：磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，
所以 A 正确；磁感线是形象描绘磁场的假想曲线，可以用实验
来模拟，但是不存在的，B 错误；用磁感线的疏密反映磁场的
强弱，但不等于空隙处不存在磁场，磁场是充满某个区域的， 不同磁源产生的磁场在某一区域叠加合成，磁感线描绘的是叠 加后的合磁场，某处的磁感应强度是唯一的，磁感线是不相交 的，C 错误；匀强磁场的强弱和方向都处处相同，磁感线是方 向相同的平行等间距的直线，D 正确． 答案：AD
)
解析：环形线圈可等效为一条形磁体，由安培定则可知， 图中的环形线圈其左侧为S 极，右端为N 极，由磁体相互之间 的作用可知两者彼此吸引，故线圈将向磁铁靠拢．同理，也可 视磁体为环形通电线圈，即把磁体等效为与线圈通有同向电流 的线圈，而同向电流相互吸引，故两者彼此靠拢． 答案：A
9．(2010 年广东六校联考)一段长 0.2 m，通过 2.5 A 电流的
(4)推论分析法：两电流相互平行时无转动趋势，方向相同
相互吸引，方向相反相互排斥；两电流不平行时有转动趋势．
题组1
对应考点1
)
1．下列关于磁场的说法中，正确的是( A．只有磁体周围才存在磁场 B．磁场是假想的，不是客观存在的
C．磁场的方向就是小磁针静止时南极所指的方向 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
解析：磁体和电流周围都能够产生磁场，A 错误；磁场的 本质是运动电荷产生的客观物质，B 错误；磁场的方向就是小 磁针静止时北极所指的方向，C 错；在磁体或电流周围首先产 生磁场，其次放入磁场中的磁体或电流将通过磁场与之发生相 互作用，所以D 正确． 答案：D
2．关于磁感应强度，下列说法正确的是(
磁感线垂直穿过 掌心，四指指向 电流的方向 大拇指指向电流 所受到的安培力 的方向
考点3
涉及安培力的力学问题
1．通电导线在安培力作用下运动情况的判定方法 (1)画出通电导线所在处的磁感线方向． (2)用左手定则判断各段通电导线所受安培力的方向． (3)确定导线的运动情况． 2．安培力作用下导线受力运动问题的处理步骤 (1)正确画出导线受力的投影平面图(或侧视图)． (2)结合物体的平衡条件、牛顿运动定律、欧姆定律等进行
(4)磁现象的电本质：磁体的磁场和电流的磁场都是由电荷
的运动产生的． 2．磁感应强度 (1)定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安 培力 F安跟电流 I 和导线长度 L 的乘积的比值叫磁感应强度． F安 B＝ IL (2)定义式：________. (3)方向：就是磁场的方向，即小磁针静止时北极所指的方 切线 向，也是过该点的磁感线的______方向．
3．右手螺旋定则与左手定则的比较 定则 作用 具体 情况 右手螺旋定则 判断电流的磁场方向 左手定则 判断电流在磁场 中的受力方向 电流在磁场中
环形电流或通 直线电流 电螺线管 四个手指弯曲 具体 大拇指指向电流 的方向指向电 内 操作 的方向 容 流的环绕方向 四个手指弯曲的 大拇指指向轴 结果 方向表示磁感线 线上的磁感线 的方向 方向
4．(上海闸北区2011届高三期末)关于磁通量的概念，以下 说法中正确的是( )
A．磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的 B．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大
C．磁感应强度越大，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通
量也越大
D．穿过线圈的磁通量为零，但该处的磁感应强度不一定
为零
答案：D
题组2
直导线，关于在磁感应强度为 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 有最大值时，通电导线一定与 B 平行
解析：当导线与磁场方向垂直放置时，F＝BIL，力最大， 当导线与磁场方向平行放置时，F＝0，当导线与磁场方向成任 意其他角度放置时，0 < F < BIL，A、D 两项不正确，C 项正确； 磁感应强度是磁场本身的性质，与受力F 无关，B 不正确．
思路点拨：先对导线进行受力分析，利用左手定则判断出
导线受到磁铁的磁场力，然后根据力是相互作用的，得出磁铁
受到导线的磁场力方向． 解析：由于磁铁的磁场对通电导线的作用，由左手定则可 判断直导线所受安培力方向向下，使弹簧的拉力增大，由于相 互作用，磁铁受到向上的作用，条形磁铁对桌面的压力减小， A 正确． 答案：A
答案：C
热点1
安培定则和左手定则
【例1】(2010 年上海卷)如图 9－1－4，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 图 9－1－4 的压力增大
)
A．一小段通电导线放在磁感应强度为零的位置，它所受 到的磁场力一定为零 B．通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度也一 定为零
C．放置在磁场中 1 m 长的通电导线，通过 1 A 的电流，受
到的磁场力为 1 N，则该处的磁感应强度就是 1 T
D．磁场中某处的磁感应强度 B 的方向跟电流在该处受到
则可知在磁针所处的磁场方向沿OO′轴向左，由于磁针N 极指
向为磁场方向，所以应选C. 答案：C
6．如图 9－1－2 所示，a、b、c 三枚小磁针分别放在通电螺 线管的正上方、管内和右侧．当这些小磁针静止时，小磁针 N 极 的指向是( ) A．a、b、c 均向左 B．a、b、c 均向右
C．a 向左，b 向右，c 向右
专题九 磁场
考点内容 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
要求 Ⅰ
Ⅰ Ⅰ
Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅱ
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
Ⅰ
第1讲 磁场 磁场对电流的作用
磁场力 F 的方向相同
解析：根据磁感应强度的定义，A 正确；通电导线(电流 I )
与磁场平行时，磁场力为零，B 错误；C 中结论成立的前提是
通电导线(电流 I )必须与磁场垂直，C 错误；B 与F 方向一定垂 直，D 错误． 答案：A
3．(双选)关于磁感线，下列说法中正确的是(
)
A．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致 B．磁感线是磁场中客观存在的、肉眼看不见的曲线