磁场的描述 磁场 对电流的作用

1、考纲展示1.电流的磁场电流的磁场2磁感应强度磁感线地磁场磁感应强度磁感线地磁场3磁性材料分子电流假说磁性材料分子电流假说4磁场对通电直导线的作用安培力左手定磁场对通电直导线的作用安培力左手定则则5磁电式电流表原理磁电式电流表原理6磁场对运动电荷的作用洛伦兹力带电粒磁场对运动电荷的作用洛伦兹力带电粒子在匀强磁场中的运动子在匀强磁场中的运动7质谱仪回旋加速器质谱仪回旋加速器说明：说明：(1)安培力的计算限于直导线跟安培力的计算限于直导线跟B平行平行或垂直的两种情况或垂直的两种情况(2)洛伦兹力的计算限于洛伦兹力的计算限于v跟跟B平行或垂直的两种平行或垂直的两种情况情况.命题热点1.地磁场的特点及其

2、在相关考题中的运用，常结地磁场的特点及其在相关考题中的运用，常结合安培力、电磁感应综合考查合安培力、电磁感应综合考查2安培力作用下的运动分析，常结合牛顿第二安培力作用下的运动分析，常结合牛顿第二定律、能量守恒、动量定理及动量守恒定律进行考定律、能量守恒、动量定理及动量守恒定律进行考查查3带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，确带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，确定其圆心、半径、运动轨迹、运动时间等问题，特别定其圆心、半径、运动轨迹、运动时间等问题，特别是带电粒子在有边界磁场中的运动是带电粒子在有边界磁场中的运动4带电粒子在复合场中的运动问题，以及分析带电粒子在复合场中的运动问题，以及分析解决磁

3、电式电流表、电流天平、粒子速度选择器、磁解决磁电式电流表、电流天平、粒子速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器、霍尔效应、电磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器、霍尔效应、电磁流量计等磁场知识在生活和科技方面的应用问题，几流量计等磁场知识在生活和科技方面的应用问题，几乎是每年高考考查的重点，常以计算题的形式出现乎是每年高考考查的重点，常以计算题的形式出现一、磁场、磁感线一、磁场、磁感线1磁场磁场(1)基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有电荷有 的作用的作用(2)方向：小磁针的方向：小磁针的N极所受磁场力的方向极所受磁场力的方向2磁感线磁感

4、线在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的 方方向都跟这点的磁感应强度的方向一致向都跟这点的磁感应强度的方向一致磁力磁力切线切线3几种常见的磁场及安培定则几种常见的磁场及安培定则(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图如图1111所示所示)图图1111(2)几种电流周围的磁场分布几种电流周围的磁场分布直线电流的磁场直线电流的磁场通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场环形电流的磁场特特点点无磁极、非匀强无磁极、非匀强且距导线越远磁且距导线越远磁场场 与条形磁铁的磁场相与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场似，管内为匀强磁场且磁场且磁场

5、 ，管外为，管外为非匀强磁场非匀强磁场环形电流的两侧环形电流的两侧是是N极和极和S极且离极且离圆环中心越远，圆环中心越远，磁场磁场 安安培培定定则则立立体体图图越弱越弱最强最强越强越强横横截截面面图图纵纵截截面面图图(3)匀强磁场：在磁场的某些区域内，磁感线为匀强磁场：在磁场的某些区域内，磁感线为 的平行线，如图的平行线，如图1112所示所示等间距等间距图图11111 12 2图图11111 13 3地磁场的地磁场的N极在地球极在地球 附近，附近，S极在地球极在地球 附近，磁感线分布如图附近，磁感线分布如图1113所示所示地磁场地磁场B的水平分量的水平分量(Bx)总是从总是从地球地球 指向指向

6、 ，而竖直分量，而竖直分量(By)则则南北相反，在南半球垂直地面向上，在南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下北半球垂直地面向下在赤道平面上，距离地球表面高在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度度相等的各点，磁感应强度 ，且，且方向水平方向水平南极南极北极北极南极南极北极北极向北向北相等相等名师点拨：名师点拨：(1)任何一条磁感线任何一条磁感线都是闭合的曲线，在磁体外部，磁都是闭合的曲线，在磁体外部，磁感线从感线从N极到极到S极；在磁体内部，从极；在磁体内部，从S极到极到N极极(2)只有在同一个图中才能根据只有在同一个图中才能根据磁感线的疏密来判定磁场的强弱磁感线的

7、疏密来判定磁场的强弱二、磁感应强度二、磁感应强度1物理意义：描述磁场物理意义：描述磁场 和和 的物理量的物理量3单位：特斯拉，简称单位：特斯拉，简称 4矢量性：磁感应强度是矢量性：磁感应强度是 ，既，既有大小，又有方向有大小，又有方向5匀强磁场：在磁场某区域内，若各匀强磁场：在磁场某区域内，若各处磁感应强度处磁感应强度 、 处处相同，则处处相同，则该区域内的磁场为匀强磁场该区域内的磁场为匀强磁场强弱强弱方向方向矢量矢量特特(T)大小大小方向方向三、安培力三、安培力图图11111 13 3BIL电流电流拇指拇指四、磁电式电流表四、磁电式电流表1基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之的基本组成部分：磁

8、铁和放在磁铁两极之的 2工作原理工作原理线圈线圈图图11111 15 5径向径向相等相等越大越大越大越大均匀均匀角度角度一、电场强度一、电场强度E与磁感应强度与磁感应强度B的比较的比较电场强度的方向和电场强度的方向和电荷受力方向相同或相电荷受力方向相同或相反，而磁感应强度的方反，而磁感应强度的方向和电流受力方向垂向和电流受力方向垂直直1.下列说法正确的是下列说法正确的是()A电荷在某处不受电场力作用，则该处电场强度可电荷在某处不受电场力作用，则该处电场强度可能不为零能不为零B一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零磁感应强度一定为零

9、C电场中某点电场强度的大小一定等于把一个检验电场中某点电场强度的大小一定等于把一个检验电荷放到该点时受到的电场力与检验电荷的比值电荷放到该点时受到的电场力与检验电荷的比值D磁场中某点磁感应强度的大小等于把一小段通电磁场中某点磁感应强度的大小等于把一小段通电导线放到该点时受到的磁场力与电流和导线长度乘积的比导线放到该点时受到的磁场力与电流和导线长度乘积的比值值即时应用即时应用解析：解析：选选C.电荷在电场中一定受电荷在电场中一定受到电场力的作用，不受电场力说明该到电场力的作用，不受电场力说明该处电场强度为零，所以选项处电场强度为零，所以选项A不正不正确但一小段通电导线在某处不受磁确但一小段通电导

10、线在某处不受磁场力作用，则该处的磁感应强度不一场力作用，则该处的磁感应强度不一定为零，因为当导线与磁感线平行时定为零，因为当导线与磁感线平行时不受力的作用，所以选项不受力的作用，所以选项B错误根据错误根据二、通电导体在安培力作用下运二、通电导体在安培力作用下运动的判断动的判断判定通电导体在安培力作用下判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况，然后导体所在位置的磁场分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向现对几

11、种常用的方法列趋势的方向现对几种常用的方法列表比较如下：表比较如下：电流元电流元法法把整段弯曲导线分为多段直线电流元，先用左手把整段弯曲导线分为多段直线电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向特殊位特殊位置法置法通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时，判通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时，判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向等效法等效法环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效环形电流可等效成小磁针，通电螺

12、线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立等效后再确定相互作用情况立等效后再确定相互作用情况1.安培力的方向与磁感应安培力的方向与磁感应强度的方向垂直，而不是相强度的方向垂直，而不是相同或相反，这跟电场力与电同或相反，这跟电场力与电场强度方向之间的关系是不场强度方向之间的关系是不同的同的2某些导体在安培力作某些导体在安培力作用下可能会出现平动与转动用下可能会出现平动与转动同时发生的情况同时发生的情况即时应用即时应用图图11111 16 6解析：解析：选选A.法一：电流元法首法一：电流元法首先将圆形线圈分成很多小段，每一段先将圆形线圈分成很多小

13、段，每一段可看作一直流电流元，取其中上、下可看作一直流电流元，取其中上、下两小段分析，其截面图和受安培力情两小段分析，其截面图和受安培力情况如图甲所示根据对称性可知，线况如图甲所示根据对称性可知，线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动只有选项圈向左运动只有选项A正确正确法二：等效法将环形电流等效法二：等效法将环形电流等效成一条形磁铁，如图乙所示，据异名成一条形磁铁，如图乙所示，据异名磁极相吸引知，线圈将向左运动，选磁极相吸引知，线圈将向左运动，选A.也可将左侧条形磁铁等效成一环形也可将左侧条形磁铁等效成一环形电流，根据结论电流，根据结论“同向电流相吸引，同

14、向电流相吸引，异向电流相排斥异向电流相排斥”，也可判断出线圈，也可判断出线圈向左运动，选向左运动，选A.三、安培力的大小和做功情况分析三、安培力的大小和做功情况分析图图11111 17 7有关安培力的综合问题的考查，一般有关安培力的综合问题的考查，一般有平衡问题和加速运动问题两类有平衡问题和加速运动问题两类方法点拨方法点拨 1平衡问题：解决该类问题首先是先进平衡问题：解决该类问题首先是先进行受力分析，画出受力平面图，然后依据物行受力分析，画出受力平面图，然后依据物体的平衡条件求解体的平衡条件求解2加速运动问题：解决该类问题也要先加速运动问题：解决该类问题也要先进行受力分析，画出受力平面图，然后

15、再进进行受力分析，画出受力平面图，然后再进行运动情况的分析，根据牛顿第二定律求行运动情况的分析，根据牛顿第二定律求解解即时应用即时应用图图11111 18 8解析：解析：选选A.ab、bc、cd所受安培力所受安培力的大小均为的大小均为F=BIL，bc边所受安培力的边所受安培力的方向垂直于方向垂直于bc向上，向上，ab、cd边所受安培边所受安培力的方向如右图所示，由几何关系可知力的方向如右图所示，由几何关系可知ab与与cd边所受安培力方向之间的夹角为边所受安培力方向之间的夹角为90，合力大小为，合力大小为F= BIL，方向垂直，方向垂直于于bc向上，且与向上，且与bc边所受安培力在一条边所受安培

16、力在一条直线上，因此直线上，因此abcd所受磁场的作用力的所受磁场的作用力的合力为合力为F合合=F+F=( +1)ILB，方向沿纸，方向沿纸面垂直面垂直bc向上向上题型一题型一 磁场的叠加磁场的叠加例例1图图11111 19 9【解析解析】a处导线在处导线在c处产生的处产生的磁场磁场B1的方向垂直于的方向垂直于ac连线向左下连线向左下方，方，b处导线在处导线在c处产生的磁场处产生的磁场B2的方的方向垂直于向垂直于bc连线向右下方连线向右下方B1和和B2的的合磁场合磁场B的方向竖直向下由左手定则的方向竖直向下由左手定则可判断出过可判断出过c点的导线所受安培力的方点的导线所受安培力的方向与向与ab

17、边垂直，指向左边边垂直，指向左边C正确正确【答案答案】C题型二题型二 安培力作用下物体运动方向的判断安培力作用下物体运动方向的判断例例2图图11111 11010【解析解析】首先用电流元法：把直线电流等效为首先用电流元法：把直线电流等效为AO、OO、OB三段三段(OO段极短段极短)电流元，由于电流元，由于OO段电流段电流方向与该处磁场方向相反，所以不受安培力作用；方向与该处磁场方向相反，所以不受安培力作用；AO段段电流元所处在的磁场方向倾斜向上，根据左手定则可知其电流元所处在的磁场方向倾斜向上，根据左手定则可知其所受安培力方向垂直于纸面向外；所受安培力方向垂直于纸面向外；OB段电流元所处在的段

18、电流元所处在的磁场方向倾斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直纸面磁场方向倾斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直纸面向里综上可知导线将顺时针转动向里综上可知导线将顺时针转动(俯视俯视)然后应用特殊然后应用特殊位置法：把导线转过位置法：把导线转过90的特殊位置来分析，根据左手定的特殊位置来分析，根据左手定则判得安培力方向向下，故导线在顺时针转动的同时向下则判得安培力方向向下，故导线在顺时针转动的同时向下运动运动【答案答案】A题型三题型三 安培力作用下物体的平衡安培力作用下物体的平衡例例3置放在磁感应强度置放在磁感应强度B0.8 T、垂直框架、垂直框架向上的匀强磁场向上的匀强磁场中当调节滑动变阻中当调节滑动变阻器器R的阻值在什么范的阻值在什么范围内时，可使金属棒围内时，可使金属棒静止在框架上？静止在框架上？(框框架与棒的电阻不计，架与棒的电阻不计，g取取10 m/s2)图图11111 11111【思路点拨思路点拨】首先将立首先将立体图转化为平面图金属棒受体图转化为平面图金属棒受到四个力作用：重力到四个力作用：重力mg、垂直、垂直框架向上的支持力框架向上的支持力FN、沿框架、沿