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1、2022年高考物理一輪復習講義 第八章 磁場 第1講 磁場及磁場對電流的作用 教科版 　　　　　　　　　　　 第1講　磁場及磁場對電流的作用 一、磁場、磁感應強度 1．磁場 (1)基本性質：磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有磁場力的作用． (2)方向：小磁針的N極所受磁場力的方向． 2．磁感應強度 (1)物理意義：描述磁場強弱和方向． (2)大?。築＝(通電導線垂直于磁場)． (3)方向：小磁針靜止時N極的指向． (4)單位：特斯拉(T)． 3．勻強磁場 (1)定義：磁感應強度的大小處處相等、方向處處相同的磁場稱為勻強磁場． (2)特點 ①勻強磁場中的

2、磁感線是疏密程度相同的、方向相同的平行直線． ②距離很近的兩個異名磁極之間的磁場和通電螺線管內部中心軸線附近的磁場(邊緣部分除外)，都可以認為是勻強磁場． 4．磁通量 (1)概念：在磁感應強度為B的勻強磁場中，與磁場方向垂直的平面的面積S和B的乘積叫磁通量． (2)公式：Φ＝BS. (3)單位：1 Wb＝1_T·m2. 二、磁感線及幾種常見的磁場分布 1．磁感線：在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟這點的磁感應強度的方向一致． 2．磁感線的特點 (1)磁感線是為了形象地描述磁場而人為假設的曲線，并不是客觀存在于磁場中的真實曲線． (2)磁感線在磁體(螺線管)外

3、部由N極到S極，內部由S極到N極，是閉合曲線． (3)磁感線的疏密表示磁場的強弱，磁感線較密的地方磁場較強，磁感線較疏的地方磁場較弱． (4)磁感線上任何一點的切線方向，都跟該點的磁場(磁感應強度)方向一致． (5)磁感線不能相交，也不能相切． 3．安培定則 (1)直線電流和環(huán)形電流及通電螺線管的磁場磁感線的方向可以用安培定則確定． (2)對于通電直導線，可用右手握住導線，大拇指指向電流方向，彎曲的四指指向磁感線環(huán)繞的方向． (3)對于環(huán)形電流和通電螺線管，則用彎曲的四指指向電流環(huán)繞的方向，右手大拇指指向螺線管軸線上的磁感線的方向． 4．幾種常見的磁場 (1)條形磁鐵和蹄形磁

4、鐵的磁場(如圖所示) 　 (2)幾種電流周圍的磁場分布 類型 直線電流的磁場 環(huán)形電流的磁場 通電螺線管的磁場 特點 無磁極、非勻強且距導線越遠處磁場越弱 環(huán)形電流的兩側是等效小磁針的N極和S極，且離圓環(huán)中心越遠，磁場越弱 與條形磁鐵的磁場相似，管內中心軸線附近為勻強磁場且磁場最強，管外為非勻強磁場 安培定則 立體圖 橫截面圖 縱截面圖 (3)地磁場 ①地磁場的N極在地球南極附近，S極在地球北極附近，磁感線分布如圖所示． ②地磁場B的水平分量(Bx)總是從地球南極指向北極；而豎直分量(By)則南北相反，在南半球垂

5、直地面向上，在北半球垂直地面向下． ③在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點，磁場強弱相同，且方向水平向北． 三、通電導線在磁場中受到的力——安培力 1．安培力的大小 (1)磁場和電流垂直時：F＝BIL. (2)磁場和電流平行時：F＝0. 2．安培力的方向 (1)用左手定則判定：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內．讓磁感線從掌心進入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向． (2)安培力的方向特點：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B和I決定的平面． 1．下列說法正確的是(　　) A．磁場中某點的磁感應強度可

6、以這樣測定：把一小段通電導線放在該點時，受到的磁場力F與該導線的長度L、通過的電流I的乘積的比值B＝即為磁場中某點的磁感應強度 B．通電導線在某點不受磁場力的作用，則該點的磁感應強度一定為零 C．磁感應強度B＝只是定義式，它的大小取決于場源及磁場中的位置，與F、I、L以及通電導線在磁場中的方向無關 D．磁場是客觀存在的 解析：　A項考的是磁感應強度的定義，只有當通電導線與磁場方向垂直時才有B＝，A錯；B項中，當導線與磁場平行時，不受磁場力，此時，磁場不為零，B錯，C選項中，B＝是定義式，并不決定磁場，磁場強弱取決于場源及磁場中的位置，C正確．磁場與電場一樣，都是客觀存在的，D正確．

7、答案：　CD 2．如圖所示四種情況中，勻強磁場磁感應強度大小相等，載流導體長度相同，通過的電流也相同，導體受到的磁場力最大，且方向沿著紙面的情況是(　　) A．甲、乙　　　　B．甲、丙 C．乙、丁 D．乙、丙 答案：　C 3．如圖所示為兩同心圓環(huán)，當有一勻強磁場垂直穿過A環(huán)面時，A環(huán)面磁通量為Φ1，此時B環(huán)面磁通量為Φ2.若將其勻強磁場改為一條形磁鐵，垂直穿過A環(huán)面，此時A環(huán)面的磁通量為Φ3，B環(huán)面的磁通量為Φ4，有關磁通量的大小，下列說法正確的是(　　) A．Φ1＜Φ2 B．Φ1＝Φ2 C．Φ3＞Φ4 D．Φ3＜Φ4 解析：　當只有勻強磁場垂直穿過A環(huán)面

8、時，由于A、B兩環(huán)的有效面積相等，故Φ1＝Φ2，B正確；若改為一條形磁鐵，考慮到磁體內部的磁感線與外部的磁感線的方向，可知Φ3＞Φ4，C正確，答案為B、C. 答案：　BC 4．一段長0.2 m，通過2.5 A電流的直導線，關于在磁感應強度為B的勻強磁場中所受安培力F的情況，正確的是(　　) A．如果B＝2 T，F(xiàn)一定是1 N B．如果F＝0，B也一定為零 C．如果B＝4 T，F(xiàn)有可能是1 N D．如果F有最大值時，通電導線一定與磁場方向平行 解析：　當導線與磁場方向垂直放置時，F(xiàn)＝BIL，導線所受的安培力最大；當導線與磁場方向平行時，導線所受的安培力F＝0；當導線與磁場方向成其他

9、任意角度放置時，0＜F＜BIL，故A、D錯誤，C正確；磁感應強度是磁場本身的性質，與導線所受的安培力無關，B錯誤． 答案：　C 5．請畫出在圖所示的甲、乙、丙三種情況下，導線受到的安培力的方向． 解析：　畫出甲、乙、丙三種情況的側面圖，利用左手定則判定出在甲、乙、丙三種情況下，導線所受安培力的方向如答題圖所示． 答案：　 1．磁感應強度是用比值法定義的，其大小由磁場本身的性質決定，與放入的直導線的電流I的大小、導線長度L的大小無關．故不能根據(jù)B＝就說B與F成正比，與IL成反比． 2．兩個電流附近的磁場的磁感應強度是兩個電流分別單獨存在時產(chǎn)生的磁場的磁感應強度疊加

10、而成的，且滿足矢量合成法則——平行四邊形定則． (xx·大綱全國卷)如圖，兩根相互平行的長直導線過紙面上的M、N兩點，且與紙面垂直，導線中通有大小相等、方向相反的電流．a(chǎn)、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點的距離均相等．關于以上幾點處的磁場，下列說法正確的是(　　) A．O點處的磁感應強度為零 B．a(chǎn)、b兩點處的磁感應強度大小相等，方向相反 C．c、d兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同 D．a(chǎn)、c兩點處磁感應強度的方向不同 解析：　根據(jù)安培定則判斷磁場方向，再結合矢量的合成知識求解．根據(jù)安培定則判斷：兩直線電流在O點產(chǎn)生的磁場

11、方向均垂直于MN向下，O點的磁感應強度不為零，故A選項錯誤；a、b兩點的磁感應強度大小相等，方向相同，故B選項錯誤；根據(jù)對稱性，c、d兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同，故C選項正確；a、c兩點的磁感應強度方向相同，故D選項錯誤． 答案：　C (1)磁場存在于磁體、電流的周圍，其強弱用磁感應強度表示，磁感應強度B是一矢量，滿足矢量疊加原理． (2)磁感線可形象描述磁感應強度的大小和方向，電流周圍的磁感應強度的方向用安培定則判定． 1－1：有兩根長直導線a、b互相平行放置，如圖所示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

12、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，則關于線段MN上各點的磁感應強度，下列說法中正確的是(　　) A．M點和N點的磁感應強度大小相等，方向相同 B．M點和N點的磁感應強度大小相等，方向相反 C．線段MN上各點的磁感應強度都不可能為零 D．線段MN上只有一點的磁感應強度為零 解析：　根據(jù)安培定則和磁場的疊加原理，M點和N點的磁感應強度大小相等，方向相反，故A錯誤，B正確；在線段MN上只有在O點處，a、b兩電流形成的磁場的磁感應強度等大反向，即只有O點處的磁感應強度為零，C錯誤、D正確． 答案：　BD 安培力常用公式F＝BIL應用時要滿足： (1)B與

13、I垂直； (2)L是有效長度，即垂直磁感應強度方向的長度；如彎曲導線的有效長度L等于兩端點所連直線的長度(如圖所示)，相應的電流方向沿L由始端流向末端．因此任意形狀的閉合線圈，其有效長度為零，受到的安培力的矢量和為零． 如圖所示，一段導線abcd位于磁感應強度大小為B的勻強磁場中，且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直．線段ab、bc和cd的長度均為L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流經(jīng)導線的電流為I，方向如圖中箭頭所示．導線段abcd所受到的磁場的作用力的合力為(　　) A．沿紙面向上，大小為(＋1)ILB B．沿紙面向上，大小為(－1)ILB C．沿紙面向下，大小為(＋1)ILB

14、 D．沿紙面向下，大小為(－1)ILB 解析：　通有電流I的導線abcd可等效為通有電流I的ad直線電流，電流方向為a→d，由左手定則可知受到的磁場作用力的方向沿紙面向上；ad＝(×2＋1)L＝(＋1)L，所以力的大小F＝(＋1)ILB. 答案：　A (1)正確掌握安培力的分析方法 ①若磁場和電流垂直：F＝BIL. ②若磁場和電流平行：F＝0. ③安培力的方向垂直于磁感線和通電導線所確定的平面． (2)注意區(qū)別安培力和靜電力的方向與場的方向的關系 靜電力的方向與電場方向平行，安培力的方向與磁場方向垂直． 2－1：通電矩形線框abcd與長直通電導線MN在同一平面內，如圖所示

15、，ab邊與MN平行．關于MN的磁場對線框的作用力，下列說法正確的是(　　) A．線框有兩條邊所受的安培力方向相同 B．線框有兩條邊所受的安培力大小相等 C．線框所受的安培力的合力方向向左 D．線框所受的安培力的合力方向向右 解析：　由安培定則可知導線MN在線框處所產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面向外，再由左手定則判斷出bc邊和ad邊所受安培力大小相等，方向相反．a(chǎn)b邊受到向右的安培力Fab，cd邊受到向左的安培力Fcd，因ab所處的磁場強，cd所處的磁場弱，故Fab＞Fcd，線框所受合力方向向右． 答案：　BD (xx·天津理綜)如圖所示，金屬棒MN兩端由等長的輕質細線水平懸掛，處于

16、豎直向上的勻強磁場中，棒中通以由M向N的電流，平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為θ.如果僅改變下列某一個條件，θ角的相應變化情況是(　　) A．棒中的電流變大，θ角變大 B．兩懸線等長變短，θ角變小 C．金屬棒質量變大，θ角變大 D．磁感應強度變大，θ角變小 解析：　選金屬棒MN為研究對象，其受力情況如圖所示．根據(jù)平衡條件及三角形知識可得tan θ＝，所以當棒中的電流I、磁感應強度B變大時，θ角變大，選項A正確，選項D錯誤；當金屬棒質量m變大時，θ角變小，選項C錯誤；θ角的大小與懸線長無關，選項B錯誤． 答案：　A 解決導體棒平衡問題的方法 3－1：如圖所示，兩根光滑金屬導軌平

17、行放置，導軌所在平面與水平面間的夾角為θ.整個裝置處于勻強磁場中．金屬桿ab垂直導軌放置，當桿中通有從a到b的恒定電流I時，金屬桿ab剛好靜止．則(　　) A．磁場方向可能豎直向上 B．磁場方向豎直向下 C．a(chǎn)b所受安培力的方向可能平行導軌向上 D．a(chǎn)b所受安培力的方向可能平行導軌向下 解析：　由左手定則知安培力的方向可能水平向右可能豎直向上，A、C符合題意． 答案：　AC 判定通電導體在安培力作用下的運動或運動趨勢的思路 (1)首先必須弄清楚導體所在位置的磁場分布情況 (2)然后利用左手定則準確判定導體的受力情況 (3)進而確定導體的運動方向或運動趨勢的方向．

18、現(xiàn)對幾種常用的方法列表比較如下： (xx·江蘇徐州模擬)如圖所示，把輕質導線圈用絕緣細線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直線圈平面．當線圈內通以圖中方向的電流后，線圈的運動情況是(　　) A．線圈向左運動 B．線圈向右運動 C．從上往下看順時針轉動 D．從上往下看逆時針轉動 解析：　法一　電流元法．首先將圓形線圈分成很多小段，每一段可看作一直線電流元，取其中上、下兩小段分析，其截面圖和受安培力情況如圖所示．根據(jù)對稱性可知，線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運動．只有選項A正確． 法二　等效法．將環(huán)形電流等效成小磁針，如圖所示，據(jù)異名磁極相吸引

19、知，線圈將向左運動，選A.也可將左側條形磁鐵等效成環(huán)形電流，根據(jù)結論“同向電流相吸引，異向電流相排斥”，也可判斷出線圈向左運動，選A. 答案：　A 如圖所示，有一通電直導線放在蹄形電磁鐵的正上方，導線可以自由移動，當電磁鐵線圈與直導線中通以圖示的電流時，有關直導線運動情況的說法中正確的是(從上往下看)(　　) A．順時針方向轉動，同時下降 B．順時針方向轉動，同時上升 C．逆時針方向轉動，同時下降 D．逆時針方向轉動，同時上升 解析：　特殊位置法．開始時左端受力向外，右端受力向里，所以逆時針轉動；當轉到與紙面垂直時，受力向下；從這兩個方面可以得出選項C正確． 答案：　C 如圖

20、所示，在光滑水平面上一輕質彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時磁鐵對水平面的壓力為FN1，現(xiàn)在磁鐵左上方位置固定一導體棒，當導體棒中通以垂直紙面向里的電流后，磁鐵對水平面的壓力為FN2，則以下說法正確的是(　　) A．彈簧長度將變長　 B．彈簧長度將變短 C．FN1＞FN2 D．FN1＜FN2 解析：　轉換研究對象法．畫出導體棒所在處的磁感線，用左手定則可判斷出條形磁鐵對導體棒的安培力斜向右下方，由牛頓第三定律可知，導體棒對條形磁鐵的力斜向左上方，所以彈簧長度將變短，F(xiàn)N1＞FN2，答案為B、C. 答案：　BC 1.如圖所示，用兩根相同的細繩水平懸掛一段均勻載流直導線MN

21、，電流I方向從M到N，繩子的拉力均為F，為使F＝0，可能達到要求的方法是(　　) A．加水平向右的磁場 B．加水平向左的磁場 C．加垂直紙面向里的磁場 D．加垂直紙面向外的磁場 解析：　若F＝0，則F安－mg＝0，故安培力方向豎直向上，由左手定則知磁場方向為垂直紙面向里，答案為C. 答案：　C 2.(xx·海南單科)圖中裝置可演示磁場對通電導線的作用．電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內固定兩條平行金屬導軌，L是置于導軌上并與導軌垂直的金屬桿．當電磁鐵線圈兩端a、b，導軌兩端e、f，分別接到兩個不同的直流電源上時，L便在導軌上滑動．下列說法正確的是(　　) A．若a接正極，b接負極

22、，e接正極，f接負極，則L向右滑動 B．若a接正極，b接負極，e接負極，f接正極，則L向右滑動 C．若a接負極，b接正極，e接正極，f接負極，則L向左滑動 D．若a接負極，b接正極，e接負極，f接正極，則L向左滑動 解析：　若a接正極，b接負極，電磁鐵磁極間磁場方向向上，e接正極，f接負極，由左手定則判定金屬桿受安培力向左，則L向左滑動，A項錯誤，同理判定B、D選項正確，C項錯誤． 答案：　BD 3.如圖所示，均勻繞制的螺線管水平放置，在其正中心的上方附近用絕緣線水平吊起通電直導線A。A與螺線管垂直，“×”表示導線中電流的方向垂直于紙面向里．電鍵S閉合后，A受到通電螺線管磁場的作用

23、力的方向是(　　) A．水平向左　　B．水平向右 C．豎直向下 D．豎直向上 解析：　電鍵閉合后根據(jù)安培定則可判定導線所在位置處磁感線的方向為水平向右，再由左手定則判定導線受到安培力的方向為豎直向下，C項正確． 答案：　C 4.如圖所示，長為3l的直導線折成三段做成正三角形，并置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中，磁感應強度為B，當在該導線中通以電流強度為I的電流時，該通電導線受到的安培力大小為(　　) A．2BIl B.BIl C.BIl D．0 解析：　導線AB段和BC段的有效長度為2lsin 30°＝l，所以該通電導線受到的安培力大小為F＝BIl＋BIl＝2BIl，選項A正確． 答案：　A 5．如圖甲所示，兩平行導軌與水平面成θ角傾斜放置，電源、電阻、金屬細桿及導軌組成閉合回路．細桿與導軌間的摩擦不計，整個裝置分別處在如圖乙所示的勻強磁場中，其中可能使金屬細桿處于靜止狀態(tài)的是 (　　) 解析：　對四個選項受力分析如圖，可以看出只有B選項可能使金屬細桿處于靜止狀態(tài)．故B正確． 答案：　B