新高考物理通用版總復(fù)習一輪課件專題八第1講磁場磁場對電流的作用

專題八磁場第1講磁場磁場對電流的作用一、磁場的基本概念1.磁場.物質(zhì)通電導線

(1)定義：存在于磁體、電流和運動電荷周圍空間的一種特殊形態(tài)的________. (2)基本特性：磁場對處于其中的磁體、__________和運動電荷有磁場力的作用.北北

(3)方向：在磁場中任一點，小磁針____極受力的方向，即小磁針靜止時____極所指的方向，就是該點的磁場方向. (4)磁現(xiàn)象的電本質(zhì)：磁體的磁場和電流的磁場都是由____________產(chǎn)生的.電荷的運動2.磁感應(yīng)強度.比值

(1)定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，所受的安培力F安跟電流I和導線長度L的乘積的________叫做磁感應(yīng)強度.B＝F安

IL切線強弱和方向T

(2)定義式：____________. (3)方向：就是磁場的方向，即小磁針靜止時北極所指的方向，也是過該點的磁感線的________方向. (4)磁感應(yīng)強度是矢量，可描述磁場的____________.(5)單位：特斯拉，簡稱特，國際符號是____，1T＝1

NA·m.3.磁感線.磁感應(yīng)強度

(1)磁感線：在磁場中畫出的一些有方向的曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟這點的____________的方向一致.(2)特點.切線疏密閉合

①磁感線上某點的______方向就是該點的磁場方向. ②磁感線的______定性地表示磁場的強弱. ③磁感線是______曲線，沒有起點和終點.在磁體外部，從N極指向S極；在磁體內(nèi)部，由S極指向N極. ④磁感線是假想的曲線，客觀上不存在. ⑤磁感線永不相交.

注意：熟記條形磁體、蹄形磁體、直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管的磁感線分布狀況.

4.勻強磁場：磁感應(yīng)強度大小處處相等、方向處處相同的磁場稱為勻強磁場.距離很近的兩個異名磁極之間的磁場、通電螺線管內(nèi)部的磁場(邊緣部分除外)以及平行板電容器間的磁場，都可以認為是勻強磁場.二、電流的磁效應(yīng)磁場對電流的作用

1.電流的磁效應(yīng)：奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，即電流周圍存在磁場，可用安培定則(即右手螺旋定則)判斷電流的磁場方向.BIL0

2.磁場對電流的作用. (1)安培力的大?。寒擨⊥B時(θ＝90°)，F(xiàn)max＝______；當I∥B時(θ＝0°)，F(xiàn)min＝_____；當通電導線方向與磁場方向成θ角時，F(xiàn)安＝BILsinθ.

(2)特點：不僅與B、I、L有關(guān)，還與夾角θ有關(guān)；L是________，不一定是導線的實際長度.彎曲導線的有效長度L等于兩端點所連直線的長度，所以任意形狀的閉合線圈的有效長度L＝______.垂直垂直

(3)安培力的方向：安培力的方向既與磁場方向________，又與電流的方向________，即F總是垂直B和I所確定的平面，可以用左手定則來判定.長度0有效【基礎(chǔ)自測】1.判斷下列題目的正誤.(1)磁場中某點磁感應(yīng)強度的方向，跟放在該點的試探電流元所受磁場力的方向一致.()(2)磁場中某點磁感應(yīng)強度的大小，跟放在該點的試探電流元的情況無關(guān).()(3)小磁針N極所指的方向就是該處磁場的方向.()(4)在同一磁場中，磁感線越密，磁場越強.()(5)將通電導線放入磁場中，若不受安培力，說明該處磁感應(yīng)強度為零.()答案：(1)×(2)√(3)√(4)√(5)×

2.如圖8-1-1所示，直導線AB、螺線管E、電磁鐵D三者相距較遠，其磁場互不影響，當開關(guān)S閉合后，則小磁針北極)N(黑色一端)指示磁場方向正確的是(

圖8-1-1A.aB.bC.cD.d解析：依據(jù)安培定則，判斷出電流的磁場方向；再根據(jù)小磁針靜止時N極的指向為磁場的方向，判知C正確.答案：C

3.(多選)有兩根長直導線a、b互相平行放置，圖8-1-2為垂直于導線的截面圖，O點為兩根導線連線的中點，M、N為兩導線附近的兩點，它們在兩導線連線的中垂線上，且與O點的距離相等.若兩導線中通有大小相等、方向相同的恒定電流I，則關(guān)于線段MN上各點的磁感應(yīng)強度，下列說法中正確的是()圖8-1-2A.M點和N點的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同B.M點和N點的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相反C.線段MN上各點的磁感應(yīng)強度都不可能為零D.線段MN上只有一點的磁感應(yīng)強度為零

解析：根據(jù)安培定則和磁場的疊加原理，M點和N點的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相反，故A錯誤，B正確；在線段MN上在O點處，a、b兩電流形成的磁場的磁感應(yīng)強度等大反向，即只有O點處的磁感應(yīng)強度為零，故C錯誤，D正確.答案：BD

4.如圖8-1-3所示，長為2l的直導線折成邊長相等、夾角為60°的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B.當在該導線中通以大小為I的電流時，該V形通電導線受到的安培力大小為()圖8-1-3BIlC.BIlBIl

解析：V形導線通入電流I時每條邊受到的安培力大小均為BIl，方向分別垂直于導線斜向上，再由平行四邊形定則可得其合力F＝BIl，答案為C.答案：C熱點1考向1對磁感應(yīng)強度B的理解磁感應(yīng)強度的理解

[熱點歸納] (1)磁感應(yīng)強度由磁場本身決定，因此不能根據(jù)定義式B＝

FIL

(2)測量磁感應(yīng)強度時，小段通電導線必須垂直于磁場放入.如果平行于磁場放入，則其所受安培力為零，但不能說該點的磁感應(yīng)強度為零. (3)磁感應(yīng)強度是矢量，其方向為放入其中的小磁針N極的指向.認為

B與

F成正比，與

I、L成反比.【典題1】關(guān)于磁感應(yīng)強度B，下列說法正確的是()

A.磁場中某點B的大小，跟放在該點的試探電流元的情況有關(guān)

B.磁場中某點B的方向，跟放在該點的試探電流元受到磁場力的方向一致

C.若在磁場中某點的試探電流元不受磁場力作用，該點B值大小為零

D.在磁場中磁感線越密集的地方，磁感應(yīng)強度越大解析：磁感應(yīng)強度是磁場本身的屬性，在磁場中某處的磁I、L無關(guān)，A錯誤；磁感應(yīng)強度的方向規(guī)定為小磁針N極所受磁場力的方向，與放在該處的試探電流元受力方向垂直，B錯誤；當試探電流元的方向與磁場方向平行時，試探電流元所受磁場力雖為零，但磁感應(yīng)強度卻不為零，C錯誤；磁感線的疏密是根據(jù)磁場的強弱畫出的，磁感線越密集的地方，磁感應(yīng)強度越大，磁感線越稀疏的地方，磁感應(yīng)強度越小，D正確.答案：D考向2磁感應(yīng)強度B與電場強度E的比較(續(xù)表)【典題2】(多選)下列說法正確的是()

解析：電場和磁場有一個明顯的區(qū)別是：電場對放入其中的電荷有力的作用，磁場對通電導線有力的作用的條件是磁場方向不能和電流方向平行，故A正確，B錯誤；同理根據(jù)電場垂直，D錯誤.答案：AC熱點2安培定則的應(yīng)用與磁場的疊加[熱點歸納]1.電流周圍的磁場：(續(xù)表)2.安培定則的應(yīng)用.在運用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時應(yīng)分清“因”和“果”.考向1安培定則的應(yīng)用

【典題3】(2020

年浙江聯(lián)考)有一種磁懸浮地球儀，通電時，地球儀會懸浮起來(如圖8-1-4甲)，實際原理是如圖乙所示，底座是線圈，地球儀是磁鐵，通電時能讓地球儀懸浮起來，則)下列敘述中正確的是(

甲乙圖8-1-4A.地球儀只受重力作用B.電路中的電源必須是交流電源C.電路中的a端點須連接直流電源的正極D.若只增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，可增加地球儀飄浮的最大高度

解析：地球儀受到重力和同名磁極相互排斥力，保持平衡狀態(tài)，故A錯誤；為了保證地球儀和底座之間始終是斥力，線圈中的電流方向就不能改變，所以電路中的電源必須是直流電源，故B錯誤；由圖可知螺線管的上端為N極，根據(jù)右手螺旋定則可知電路中的a端點須連接直流電源的負極，故C錯誤；若只增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，地球儀受到的磁力增大，地球儀與底座之間距離變大，地球儀最后還是會處于靜止狀態(tài)，地球儀靜止時受到重力和磁力的共同作用，這兩個力是一對平衡力，大小相等，故D正確.答案：D考向2同一條直線上的磁感應(yīng)強度的疊加

【典題4】(2020

年貴州貴陽月考)兩個回路中的電流大小均為I，方向如圖8-1-5所示.圓弧導線中的電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度與其半徑成反比，直線電流在其延長線上的磁感應(yīng)強度為零.則關(guān)于圖中a、b兩點的磁感應(yīng)強度Ba、Bb

的大小關(guān)系和方向的判斷正確的是()圖8-1-5A.Ba>Bb，a點磁感強度的方向垂直紙面向里B.Ba<Bb，a點磁感強度的方向垂直紙面向外C.Ba<Bb，b點磁感強度的方向垂直紙面向里D.Ba>Bb，b點磁感強度的方向垂直紙面向外解析：圓弧導線中的電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度與其半徑成反答案：D

考向3互成角度的磁感應(yīng)強度的疊加

【典題5】(2020年浙江開學考)正三角形ABC的三個頂點處分別有垂直于三角形平面的無限長直導線，導線中通有恒定電流，方向如圖8-1-6所示，a、b、c三點分別是正三角形三邊的中點，O點為三角形的中心，若A、B、C三處導線中的電流均為I，則以下關(guān)于a、b、c、O四點的磁感應(yīng)強度大小敘述正確的是()圖8-1-6A.a點最大B.b點最小C.O點為零D.b、c點相同B錯誤，D正確；由右手螺旋定則結(jié)合磁場的疊加原理可知，O點的磁感應(yīng)強度不為零，故C錯誤.

答案：D方法技巧解決磁感應(yīng)強度疊加問題的思路和步驟(1)根據(jù)安培定則確定各導線在某點產(chǎn)生的磁場方向；(2)判斷各分磁場的磁感應(yīng)強度大小關(guān)系；(3)根據(jù)矢量合成法則確定合磁場的大小和方向.熱點3安培力的分析和計算

[熱點歸納]

應(yīng)用安培力的公式F＝BIL時要注意：

(1)B與I垂直. (2)L是有效長度. ①公式F＝BIL中L指的是“有效長度”.當B與I垂直時，F(xiàn)最大，為F＝BIL；當B與I平行時，F(xiàn)＝0.

②彎曲導線的有效長度L等于在垂直磁場平面內(nèi)的投影兩端點所連線段的長度(如圖8-1-7所示)，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端.圖8-1-7③閉合線圈通電后，在勻強磁場中受到的安培力的矢量和為零.

【典題6】(2019

年新課標Ⅰ卷)如圖8-1-8，等邊三角形線框LMN由三根相同的導體棒連接而成，固定于勻強磁場中，線框平面與磁感應(yīng)強度方向垂直，線框頂點M、N與直流電源兩端相接，已知導體棒MN受到的安培力大小為F，則線框LMN受到的安培力的大小為(

)圖8-1-8FFF

解析：設(shè)每一根導體棒的電阻為R，長度為L，則電路中，上下兩路電阻之比為R1∶R2＝2R∶R＝2∶1，根據(jù)并聯(lián)電路兩端各電壓相等的特點可知，上下兩路電流之比I1∶I2＝1∶2.如圖D77所示，由于上路通電的導體受安培力的有效長度為L，根據(jù)安培力計算公式F＝ILB，可知F′∶F＝I1∶I2＝1∶2，得

力方向相同，故線框LMN所受的

確.圖D77答案：B熱點4考向1安培力作用的綜合問題通電導線在磁場中的平衡和加速問題

[熱點歸納]

通電導體棒在磁場中的平衡問題是一種常見的力學綜合模型，該模型一般由傾斜導軌、導體棒、電源和電阻等組成.這類題目的難點是題圖具有立體性，各力的方向不易確定.因此解題時一定要先把立體圖轉(zhuǎn)化成平面圖，通過受力分析建立各力的平衡關(guān)系，如圖8-1-9所示.圖8-1-9

【典題7】(2018

年湖北教科研協(xié)作體聯(lián)考)如圖8-1-10所示，afe、bcd為兩條平行的金屬導軌，導軌間距l(xiāng)＝0.5m.ed間連入一電源E＝1V，ab間放置一根長為l＝0.5m的金屬桿與導軌接觸良好，cf水平且abcf為矩形.空間中存在一豎直方向的磁場，當調(diào)節(jié)斜面abcf的傾角θ時，發(fā)現(xiàn)當且僅當θ在30°～90°之間時，金屬桿可以在導軌上處于靜止平衡.已知金屬桿質(zhì)量為0.1kg，電源內(nèi)阻r及金屬桿的電阻R均為0.5Ω，導軌及導線的電阻可忽略，金屬桿和導軌間最大靜摩擦力為彈力的μ倍.重力加速度g＝10m/s2，試求磁感應(yīng)強度B及μ.圖8-1-10解：由磁場方向和平衡可判斷，安培力F方向為水平且背離電源的方向由題意可知當θ＝90°時，金屬桿處于臨界下滑狀態(tài)f1＝mg①，N1＝F②，f1＝μN1

③當θ＝30°時，金屬桿處于臨界上滑狀態(tài)有：N2＝mgcos30°＋Fsin30°④f2＋mgsin30°＝Fcos30°⑤f2＝μN2

⑥方法技巧1.求解安培力作用下導體棒平衡問題的基本思路：2.求解關(guān)鍵：(1)電磁問題力學化.(2)立體圖形平面化.因數(shù)μ＝，在豎直平面內(nèi)加與導體棒ab垂直的勻強磁場，發(fā)現(xiàn)無論磁感應(yīng)強度多大都不能使導體棒運動，則磁場的方向與軌道平面的夾角最大為(

)圖8-1-11A.30°B.45°C.60°D.90°

解析：對導體棒受力分析如圖D78所示，由題意可知，安培力的水平分力小于或等于導體棒與導軌間的最大靜摩擦力，即有：Fsinθ≤μ(mg＋Fcosθ)，當磁感應(yīng)強足夠大時，由數(shù)學關(guān)系可知，mg＋Fcosθ≈Fcosθ，即當tanθ≤μ時，無論安培力多大，導體棒都不能運動，因為μ＝得：θ＝30°，故A正確.

圖D78答案：A考向2安培力做功的特點和實質(zhì)

[熱點歸納] (1)安培力做功與路徑有關(guān)，不像重力、電場力做功與路徑無關(guān). (2)安培力做功的實質(zhì)是能量轉(zhuǎn)化：安培力做正功時將電源的能量轉(zhuǎn)化為導線的動能或其他形式的能；安培力做負功時將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能后儲存起來或轉(zhuǎn)化為其他形式的能.

【典題8】(2019

年四川內(nèi)江二模)2019年1月，出現(xiàn)在中國海軍坦克登陸艦上的電磁軌道炮在全球“刷屏”，這是電磁軌道炮全球首次實現(xiàn)艦載測試.如圖8-1-12所示為電磁炮的簡化原理示意圖，它由兩條水平放置的平行光滑長直軌道組成.軌道間放置一個導體滑塊作為彈頭.當電流從一條軌道流入，經(jīng)彈頭從另一條軌道流回時，在兩軌道間產(chǎn)生磁場，彈頭就在安培力推動下以很大的速度射出去.不計空氣阻力，將該過程中安培力近似處理為恒力，為了使彈頭獲得更大的速度，可適當()圖8-1-12A.減小平行軌道間距C.縮短軌道的長度B.增大軌道中的電流D.增大彈丸的質(zhì)量

解析：根據(jù)題意和動能定理，安培力的功等于彈頭獲得的動能.軌道間距減小，安培力減小，安培力做功減小，彈頭獲得動能減小，速度減小，故A錯誤；增大軌道中電流，安培力增大，安培力做功增大，彈頭獲得動能增大，速度增大，故B正確；縮短軌道長度，安培力做功減小，彈頭獲得動能減小，速度減小，故C錯誤；只增大彈頭質(zhì)量，安培力做功不變，彈頭獲得動能不變，所以速度減小，故D錯誤.答案：B熱點5安培力作用下導體運動的特殊判斷方法[熱點歸納]五種常用判定方法：(續(xù)表)

【典題9】一個可以自由運動的線圈L1

和一個固定的線圈L2

互相絕緣垂直放置，且兩個線圈的圓心重合，如圖8-1-13所示.當兩線圈中通以圖示方向的電流時，從左向右看，線圈L1將()圖8-1-13A.不動C.逆時針轉(zhuǎn)動B.順時針轉(zhuǎn)動D.在紙面內(nèi)平動解析：方法一(電流元法)把線圈L1

沿水平轉(zhuǎn)動軸分成上、下兩部分，每一部分又