(人教版)同步导学第三章-磁场高中物理选修3

第三章磁场

【本章概述】

磁场和电场都是电磁学的核心内容。对于磁场，可以通过与电场类比进行学习。如：磁场与电场类比;

磁感应强度与电场强度类比；磁感线与电场线类比；安培力与电场力类比等。有意识地、恰当地运用类比

方法，不但有利于接受知识，而且有利于发展思维能力，把学习磁场与电场融合起来，在接受“电磁场”这

一概念时也比较自然。

本章的内容，特别是对磁场性质的定显描述，是以后学习电磁学知识，比如选修3-2模块中“电磁感

应”“交流电”以及选修3-4模块中“电磁场”的基础。磁感应强度B、磁感线及磁通量、安培力和洛伦兹力是

木章的核心内容。这些知识不仅在学习选修3-2模块各章时要用到，在工农业生产和高新科技发展中都有

着r■泛的应用。

本章的教材内容按照以下线索展开：磁现象（磁效应）一磁场性质的定量和定性描述——磁场对电

流和运动电荷的作用——安培力却洛伦兹力的应用。这种安排，知识的逻辑结构比较清晰，也符合认知规

律，

第一节磁现象和磁场

【学习目标】

1、列举磁现象在生活、生产中的应用。了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影

响,关注与磁相关的现代技术发展。

2、知道磁场的基本特性是对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用。

3、知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的。

【问题导学】

1、天然磁石的主要成分是什么？现在使用的磁铁大多是由什么制成的？

2、什么是永磁体？什么是磁性？

3、什么是磁极？什么是N极、S极？

4、电流的磁效应是什么？谁发现的？实验中为什么要让导线南北放置而不东西放置?

5、什么是磁场？磁场起什么作川？

6、什么是磁偏角？地球的磁场是如何分布的？

7、人类对其它星球的磁场有什么认识?

【典例剖析】

【例一】下列情况会产生磁场的是（）

A.两块带有相反电荷的平行金属板之间

B.磁极周围

C.一根金属丝周围

D.一根通电导线周围

【解析】两块带有相反电荷的平行金属板之间能产生电场，不能产生磁场，所以A错。磁极和电流周

围都能产生磁场，但若导线中无电流时是不能产生磁场的，所以C错。本题正确答案是BD。

拓展：磁体、通电导体周围都可以产生磁场，磁体与磁体，磁体与通电导体，通电导体之间的相互作

用是通过磁场发生的。

【例二】某同学做奥斯特实验时，把小磁针放在水平的通电直导线的下方，当通电后发现小磁针不动，

稍微用手拨动一下小磁针，小磁针转动180。后静止不动，由此可知，通电直导线产生的磁场方向是（）

A.自东向西B.自南向北C.自西向东D.自北向南

【解析】通电前小磁针指南北，通电后小磁针不动，说明通电直导线产生的磁场还在南北方向，稍微

用手拨动一下小磁针，小磁针转动180。后静止不动，说明通电直导线产生的磁场与地磁场方向相反。故D

正确。

拓展：奥斯特实验时应注意：1）、直导线要南北水平放置，磁针要平行于的放在导线下方或上方。2）、

地磁场使磁针指向南北方向，通电直导线能改变磁针的指向，说明通电直导线周围产生了磁场。

【例三】地球是个大磁场，在地球上，指南针能指南北是因为受到地磁场的作用。人类将在本世纪登

上火星。目前，火星上的磁场情况不明，如果现在登上火星，你认为在火星上的宇航员依靠指南针

来导向吗?（填“能”、“不能”或“不知道”）

【解析】地球是个大磁场，地理南极在地磁场N极附近，所以磁场为南北方向，放在地球卜•的指南针

因受地磁场作用而指南北。因为不知道火星上的磁场分布情况，所以不知道能否用指南针在火星上导航。

拓展：地球周围的磁场分布应熟练掌握，赤道附近、南北西级的磁场分布。

【当堂检测】

1.甲乙两根外形相同的钢条，用甲的一端靠近乙的中部，发现两者相互吸引，而把乙的一端靠近甲

的中部时，两者互不相吸。下列说法中正确的是（）

A.甲有磁性、乙无磁性

B.甲无磁性，乙有磁性

C.甲、乙都有磁性

D.甲、乙都无磁性

2.如图所示，放在条形磁铁磁场中的软铁棒被磁化后的极性是（）

A.C棒未被磁化____

B.A棒左端为S极|。|

C.B棒左端为N极......

D.c棒左端为s极pnInn

3.下列关于磁场的说法中正确的是（）1——11—番、1——1

A.磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质

B.磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的

C.磁极与磁极之间是直接发生作用的

D.磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生

4.物理实验都需要有一定的控制条件，奥斯特做电流磁效应实验时就应排除地磁场对实验的影响,

下列关于奥斯特实验的说法中正确的是（）

A.该实验必须在地球赤道上进行

B.通电直导线必须竖直放置

C.通电直导线应该水平东西方向放置

D.通电直导线可以水平南北方向放置

5.下列说法正确的是（）

A.地球磁场的北极与地理南极不完全重合

B.将条形磁铁从中间断开，一段是N极，另一段是S极

C.改变通电螺线管中电流的方向可使其N极与S极对调

D.磁场是客观存在的一种物质

【课后练习】

1.首先发现通电导线周围存在磁场的物理学家（）

A.安培B.法拉第C.奥斯特D.特斯拉

2.奥斯特实验说明了（）

A.磁场的存在B.磁场具有方向性

C.通电导线周围存在磁场D.磁体间有相互作用

3.如图所示是云层之间闪电的模拟图，图中A、B是位于南、北方

向带有电荷的两块阴雨云，在放目的过程中，两云的尖端之间形成了一个SON

放电通道，发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里，S极转向纸外，

则关于A、B的带电情况说法中正确的是（）

A.带同种电荷B.带异种电荷

C.B带正电D.A带正电

4.铁棒A能吸引小磁针，铁棒B能排斥小磁针，若将铁棒A靠近铁棒B,则（）

A.A、B一定相互吸引B.A、B一定相互排斥

C.A、B间可能无磁作用D.A、B间一定有磁作用，可能吸引，也可能排斥

5.在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针N极向东偏转，由此可知（）

A.一定是小磁针正东方向有一条形磁铁的N极靠近小磁针

B.一定是小磁针正东方向有一条形磁铁的S极靠近小磁针

C.可能是小磁针正上方向有电子流自南向北水平通过

D,可能是小磁针正上方向有电子流自东向西水平通过

6.如图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘。A和C（包括支架）的总质量为M,B……——

为铁片、质量为m,当电磁铁A通电，铁片被吸引上升的过程中，悬挂C的轻绳上拉/\

力的大小为（）/七

A.F=Mg

B.Mg＜F＜（M+m）gt~~1匕

C.F=（M+m）g,

D.F＞（M+m）g

7.在隧道工程以及矿山爆破作业中，部分未发火的炸药残留在爆破孔内，很容易发生人身伤亡事故。

为比，科学家制造了-一种专门的磁性炸药，在磁性炸药制造过程中掺入了10%的磁性材料一钢铁氧体，

然后放入磁化机磁化，使用磁性炸药一旦爆炸，即可安全消磁，而遇到不发火的情况可用磁性探测器测出

未发火的炸药。已知掺入的钢铁氧体的消磁温度约为400℃,炸药的爆炸温度约224CTC〜3100C,一般炸

药引爆温度最高为140℃左右，以上材料表明（）

闭合时，软铁棒将()

A.静止在原来的位置不动B.相互吸引

C.相互排斥D.相互吸引在一起，同时发生转动

第二节磁感应强度

【教学目标】

1.通过实验、类比和分析，寻找描述磁场强弱和方向的物理量--磁感应强度。

2.进一步体会通过比值法定义物理量的方法。

3.知道磁感应强度的定义。知道其方向、大小、定义式和单位。

【司题导学】

1.什么是磁现象的电木质？

2.电场强度如何定义?

3.什么是磁感应强度？

4.磁场中某点方向如何表示？

5.磁感应强度的大小如何确定？

6.用什么实验可以测出磁感应强度的大小？实验中用到什么方法？

7.磁感应强度如何定义？

8.磁感应强度的单位是什么？用基本单位怎么表示？

【典例解析】

【例一】磁场中任一点的磁场方向，规定为小磁针在磁场中()

A.受磁场力的方向

B.北极受磁场力的方向

C.南极受磁场力的方向

D.受磁场力作用转动的方向

【解析】磁场中任一点的磁场方向，规定为小磁针在磁场中北极受磁场力的方向，故B对。

拓展：磁场的方向是规定的，必须熟记。磁场中某点磁场的方向规定类比电场中某点电场强度的方向，

小遨针的N级类比电场中的正电荷，磁场学习类比电场学习。

【例二】有关磁感应强度，下列说法中正确的是（）

A.磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量

B.若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用的，则该点的磁感应强度一定为零

C.若有一小段长为L、通以电流为I的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F,则该处的磁感应强度

的大小一定是F/IL

D.由第一式B=F/IL可知，电流I越大，导线L越长，某点的磁感应强度就越小

【解析】本题考查磁感应强度的大小。磁感应强度的引入目的就是用来描述磁场强弱，因此选项为A

是正确的；磁感应强度与电流I和导线长度L无关的物理量，且B二F/IL中的B、F、L相互垂直，所以选

项BCD皆是错误的。故正确答案为A。

拓展：磁场的强弱由磁场本身决定，与磁场中是否放入通电导线及导线放入的位置无关。用垂直于磁

场方向的通电导线所受力大小来最度磁场的强弱，导线的作用在于检测磁场，与电场不同的是电场中只要

场强不为零，带电粒子一定受力，而磁场中即使磁感应强度不为零，通电导线受力也有可能为零，安培力

的大小与B、I、L及电流与磁场的夹角有关。

【例三】⑴磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强度是2.5A,导线长1cm,它受到

的女培力为5K1（）-2刈则这个位置的磁感应强度是多大？

⑵接上题，如果把通电导线中的电流强度增大到5A时;这一点的磁感应强度应是多大？

⑶如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否肯定这里没有磁场。

【解析】

F

⑴B=77~=2TO

1JL/

⑵磁感应强度B是由磁场和空间位置（点）决定的，和导线的长度L、电流I的大小无关，所以该点的

磁感应强度是2T。

⑶如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，则可能有两种可能：该处没有磁场；该处有磁场，只不过

通电导线与磁场力向平行。

拓展：进一步强化对磁感应国度定义式的理解。（I）磁感应强度的方向和小磁针N极受力方向相同，

但绝非电流的受力方向（2）磁场中某点磁感应强度的大小和方向是确定的，和小磁针、电流的存在与否

无关。

【当堂达标】

1.下列说法中正确的是（）

A.电荷在某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零

B.一小段通电导线在某处不受安培力的作用，则该处磁感应强度一定为零

C.把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱

D.把一小段通电导线放在磁场中某处，所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值

表示该处磁场的强弱

2.下列关干磁感应强度大小的说法中正确的（）

A.通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大

B.通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大

C.放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同

D.磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关

3.下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是（）

A.某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向

B.小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向

C.垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向

D.磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向

4.在匀强磁场里，有一根长1.2m的通电导线，导线中的电流为5A,这根导线与磁场方向垂直时，

所受的安培力为L8N,则磁感应强度的大小为o

5.一根长20cm的通电导线放在磁感应强度为0.4T的匀强磁场中，导线与磁场方向垂直。若它受到的

安培力为4X10-3N,则导线中的电流强度是A,若将导线中的电流减小0.05A,则该处的磁感应强

度为T,当导线的长度在原位置缩短为原来的一半时，磁感应强度为To

【课后练习】

1.下列说法中正确的是（）

A.由B=A可知，B与F成正比与IL成反比。

1

B.一小段通电导线在某处不受安培力的作用，则该处磁感应强度一定为零。

C.磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关。

D.把一小段通电导线放在磁场中某处，该处就有磁感应强度，把一小段通电导线拿走该处就没有磁

感应强度。

2.在磁场中某一点，有一根长1cm的通电导线，导线中的电流为5A,这根导线与磁场方向垂直时，

所受的安培力为5X10-2N,求

①磁感应强度的大小。

②这根导线与磁场方向平行时，所受的安培力。

3.有一小段通电导体，长为1cm,电流为5A,把它置入磁场中某点，受到的磁场力为0.IN,则该点

的滋感应强度B一定是（）

A.B=2TB.B<2TC.B>2TD.以上情况都有

4.关于磁感应强度的单位T,下列表达式中不正确的是（）

A.!T=lV.s/m2B.1T=IN/C.m

C.IT=lNs/C.mD.1T=1N/Am

5.如图所示，两个半径相同、粗细相同互相垂直的圆形导线圈，可以绕通

过公共的轴线xx旧由转动，分别通以相等的电流，设每个线圈中电流在圆心处

产生磁感应强度为B,当两线圈转动而达到平衡时，圆心O处的磁感应强度大小

是（）高考

A.IBB.1.414BC.2BD.0高考资源网高

6.如图所示，在XOY平面中有一通电直导线与OX、OY轴相交，导线中电

流方向如图所示。该区域有匀强磁场，通电直导线所受磁场力的方向与OZ轴的正

方句相同。该磁场的磁感应强度的方向可能是（）

A.沿X轴正方向B.沿Y轴负方向

C.沿Z轴正方向D.沿Z轴负方向

7.如图所示，一•根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中，

以导线为中心，半径为R的圆周上有a、b、c、d四个点，已知c点的实际磁

感应强度为。，则下列说法中正确的是（）

A.直导线中电流方向垂直纸面向里

B.a点的磁感应强度为2T,方向向右

C.b点的磁感应强度为右T,方向斜向下，与B成45U

也

D.d点的磁感应强度为0WU►S

8.按要求完成下列各图

(1)要使放在导线下方的小磁针的S极转向纸外，在图(a)R-

中标出直导线中电流方向：Q)

(2)要使放在磁场中的线围绕中心轴顺时针向转动，在图

(b)中标出两磁极的极性.

9.在北京地区的上空沿东西向有一条直导线，其中通以很弓虽的直流电，如

何用一个简便的方法确定其电流方向？要求写出所用器材，实验方法及原理.

10.在一个高真空的玻璃管里，封有两个电极A、K.当在A、K间加上高

电压后，从阴极K会射出一种粒子流.再加上一个水平磁场时：发现粒子流会

向下偏转.由此可对粒子流作出什么结论？为什么？

11.有两根平行放置的通电直导线，当它们通以相反方向且流时，两根导

线间的作用表现为相互排斥，这是因为()

A.两导线上的电荷通过各自产生的电场而发生相互作用的结果.

B.两导线上定向移动的电荷是同种电荷因而互相排斥.

C.两导线上定向移动的电荷通过各自产生的磁场对另一方发生作用的结果.

D.导线上的电流，是电源产生的电场力对电荷作用使之定向移动形成，

两导线间的作用也是由电源产生的电场力相互作用的结果.

12.在Oxyz直角坐标面内，一束电子流沿着z轴匀速匕行.原来沿Ox

轴和Oy轴水平放置的小磁针静止时N极的指向分别为和.

7

第三节几种常见的磁场

【教学目标】

1.知道磁感线。知道几种常见磁感线的空间分布情况。

2.会用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围的磁场方向。

3.了解安培分子电流假说。

4.知道磁通量。

【句题导学】

1.什么是磁感线？

2.磁感线有什么特点？作用？

3.通电导线周围的磁场方向如何？怎么判断？

4.环形电流周围的磁场力向怎么确定？

5.通电螺线管的磁场方向如何确定？

6.安培分子电流假说是什么？

7.哪些磁体、带电体产生的磁场是匀强磁场？匀强磁场有什么特点？

8.什么是磁通量？其物理意义是什么？

9.磁通量的正、负表示什么？单位是什么？

【典例剖析】

【例一】关于磁感线，下列说法中正确的是（）

A.两条磁感线的空隙处一定不存在磁场

B.磁感线总是从N极到S极

C.磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致

D.两个磁场叠加的区域，磁感线可能相交

【解析】本题考查磁感线。磁感线是为了形象地描述磁场而假设的一组有方向的曲线，曲线上每一点

的切线方向表示该点的磁场方向，曲线疏密表示磁场强弱，所以C正确，A不正确。在磁铁外部磁感线从

N极到S极，磁铁内部磁感线从S极到N极，磁感线为闭合曲线，磁感线不相交，所以B、D不正确，故

正确答案为C.

拓展：（1）从电场，磁场的概念理解两种场线的相似点：矢量性----线的切线，强弱-一线的疏密，方

向的唯一性……空间任意一点的场线不相交。

（2）从两种场线的区别理解两种场的区别：电场线——电荷有正负——电场线有始终；磁感线

--------N、S极不可分离——磁感线闭合。

【例二】如图所示为磁场、磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈，当在线圈中心处挂上一个小磁针，

且与线圈在同一平面内，则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时（）一^

A.小磁针N极向里转/\

D.小磁针在纸面内向右摆动、,

【解析】由安培定则可知，螺线管内部的磁感线向里，小磁针N极的受力方彳|

向即为该处的磁场方向。।1

答案：A

拓展：应用安培定则判断环形电流的磁场，小磁针的N极所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方

向；环形电流可等效为小磁针，条形磁铁或小磁针可等效为环形电流，通电螺旋管产生的磁场可等效为多

个环形定流产生的磁场或条形磁铁产生。

【例三】安培分子电流假说可以解释（）

A.直线电流的磁场B.7k磁铁的磁场

C.软磁棒被磁化D.环形电流的磁场

［答案］BC

【解析】分子电流假说是安培为解释磁体的磁现象而提出的，所以选项B、C是正确的。而通电导线周

国的磁场是由其内部自由电荷定向移动而产生的宏观电流产生的。分子电流和宏观电流虽然都是运动电荷

引起的，但产生的原因是不同的，

拓展：磁体的磁场和电流的磁场一样，都可归结为运动电荷（电流）之间通过磁场而发生作用，磁体

的磁场起源于内部的分子电流。电流周围的磁场起源于运动电荷的定向移动

【例四】如图所示，放在通电螺线管内部中间处的小磁针，静止时N

部滋感线方向从a到b，根据安培定则即可判定电流由电源的c端流出，

由d端流入，故c端为电源的正极，d端为负极。

拓展:不要认为螺线管b端吸引小磁针的N极，从而错误的判定b端Q

相当于条形磁铁的S极。关键是要分清螺线管内、外部磁感线的分布。

在遨铁外部磁感线从N极到S极，磁铁内部磁感线从S极到N极，磁感线为闭合曲线。

【例五】如图所示，在条形磁铁中部垂直套有A、B两个圆环，试分析穿过

A环、B环的磁通量谁大。

【解析】此题所给条件是非匀强磁场，不能用中=B-S计算，只能比较穿过两环的磁感线净条数多少，

来判断磁通量的大小。条形磁铁的磁感线是从N极出发，经外空间磁场由S极进入，在磁铁内部的磁感线

是从S极向N极，又因磁感线是闭合的平滑曲线，所以条形磁铁内外磁感线条数一样多。从卜.向上穿过A、

B环的磁感线条数一样多，而从上向下穿过A环的磁感线多于B环，则A环从下向上穿过的净磁感线少

于B环，所以B环的磁通量大于A环磁通量。

［答案］B环磁通量大

拓展：穿过某个面的磁通量可以理解为通过该面的磁感线的净剩条数：对常见磁体周围的磁感线分布

必须熟练，即磁场是分布在立体空间的，要熟练掌握常见磁场的磁感线的立体图和纵、横截面的画法。另

外，一个面积是S的面「垂直匀强磁场B放置，则穿过该面的磁通量0>=B-S。如果该面转动180。则穿过

该面的磁通量改变了2BS.即磁通最是有正负的，正负的含义表示从哪个面穿进，穿出.

【当堂检测】

I.如图所示，橡胶圆盘上带有大量负电荷，当圆盘在水平面上沿逆时针方向转动时，悬挂在圆盘边

缘上方的小磁针可能转动的方向是（）

A.N极偏向圆心ru

B.S极偏向圆心

C.无论小磁针在何位置，圆盘转动对小磁针无影响④U.

D.A、B两种情况都有可能JII一

2.对以下电磁现象判断正确的是（）［J

A.指南针在大电流输电线路附近时，指示方向不正确

B.两条平行的输电导线有靠近的趋势

C.东西走向的输电导线总是受到向下的磁场力

D.柔软的螺线管通电后长度缩短

3.下列关于匀强磁场的说法中，错误的是（）

A.匀强磁场内的场强大小处处相等，方向相同

B.在匀强磁场中，在不同位置时小磁针N极的指向可能不同

C.匀强磁场内的磁感线是互相平行的直线，且方向相同

D.靠得很近的异名磁极之间和通电螺线管内部的磁场可以认为是匀强磁场

4.如图所示为某磁场的一条磁感线，其上有A、B两点，则（）

A.A点的磁感应强度一定大上

B.B点的磁感应强度一定大**〜

C.因为磁感线是直线，A、B两点的磁感应强度一样大

D.条件不足，无法判断

5.如图所示，在同一平面内有四根彼此绝缘的通电直导线，四根导线中।।

电流ii=i3>12>i4,要使O点处磁场增强，则应切断哪一根导线中的电流（）ij,

A.切断LB.切断口

C.切断,3D.切断。

6.如图所示，电流从A点分两路对称地通过圆环形支路再汇合于B点,

则圆环形的中心处O点的磁感应强度的方向是（）

A.垂直圆环面指向纸内

B.垂直圆环面指向纸外

C.磁感应强度为零

D.条件不足，无法判断

【课后练习】

I.某同学做奥斯特实验时，把小磁针放在水平的通电直导线的下方，当通电后发现小磁针不动。稍

微用手拨动一下小磁针，小磁针转动了180。后静止不动。由此可知通电直导线的电流方向是（）

A.自东向西B.自南向北

C.自西向东D.自北向南

2.关于磁感线的概念，下列说法正确的是（）

A.磁感线上各点的切线方向就是该点的磁场方向

B.磁场中任意两条磁感线番不能相交

C.磁感线和电场线一样都是不封闭曲线

D.通过恒定电流的螺线管内部磁场的磁感线都平行于幄线管的轴线方向

3.如图所示，一束带电粒子沿水平方向沿虚线飞过磁针上方，并与磁针方---------------

向平行，能使磁针N极转向读者，那么这束带电粒子可能是（

A.向右飞的正离子B.向左飞的负离子

C.向右飞的负离子D.向左飞的正离子

4.如图所示为一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意

图，其工作原理类似打点计时器，当电流从电磁铁的接线柱a

流入，吸引小磁铁向下运动时，以下选项中正确的是（）

A.电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为N极

B.电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为S极

C.电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为S极

D.电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为N极

5.如图所示，两根非常靠近且互相垂直的长直导线，当通以如图所示方

向的电流时，电流所产牛•的磁场在导线所在平面内的哪个区域内方向是一致且

向里的（）

A.区域IB.区域HC.区域HID.区域IV

6.在赤道上空，水平放置-■根通以由西向东的电流的直导线，则此导线

（）

A.受到竖直向上的安培力

B.受到竖直向下的安培力

C.受到由南向北的安培力

D.受到由西向东的安培力

7.根据安培分子电流假设的思想，认为磁场是由于运动电荷产生的，这种思想如果对于地磁场也适

用，而目前地球上并没有发现相对地球定向移动的电荷，那么由此推断，地球应该

A.带负电B.带正电C.不带电D.无法确定

8.三根平行长直导线，分别垂直地通过•等腰直角三角形的三个顶点，如图所

示，现在使每条通电导线在斜边中点处所产生的磁感应强度大小均为B。则该处实

际滋感应强度的大小和方向如何？

9.已知电流磁场的磁感应线方向或N、S极方向，请在图上标出电流方向。

10.如图所示，可以自由转动的小磁针静止不动时，靠近螺线管的是小磁针

的一极。若将小磁针放到螺线管内部，小磁针指向与图示位置时的指向相—（填“同”或“反、

II.下列说法正确的是（）

A.穿过某个平面的磁通量为零，该处的磁感强度也为零

B.穿过某个平面的磁通量越大，该处磁感强度越大

C.穿过垂直于磁感强度方向某面积的磁感线条数等于磁感强度

D.当平面跟磁场方向平行时，穿过这个面的磁通量必为零

12.两条绝缘通电直导线通有电流强度均为/的电流，围成如图中所示的形状，在1|2

它们所围的4个区域中，磁感应强度等于零位置处在_______区，磁感应强度垂直纸面34

向里且最大的位置处在区，磁感应强度垂直纸面向外且最大的位置处在I

区，匕

13.如图所示，必〃是一竖直放置的矩形线框，线框面积为S,放在磁感应强一仁二|-

度为8的匀强水平磁场中，"边在水平面内且与磁场方向成60。角，则穿过导线框―—

的滋通量化Wbo___

14.如图所示，时是水平面上一个圆的直径，在过时的竖直面内有一根通电二

导线ef,且平行于ab,当＜/’竖直向上平移时，穿过这个圆面的磁通量将（）

A.逐渐变大B.逐渐变小°/

C.始终为零D.不为零，但始终保持不变£-----------------

15.如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abed在细长磁铁N极附近下

落，保持be边在纸外，ad边在纸内，由图中的位置1经过位置11到位置山，

且位置I和III都很靠近位置H,在这个过程中，线圈中的磁通量（）

A.是增加的：B.是减少的

C.先增加，后减少；D.先减少，后增加

16.如图两个同样的导线环同轴平行悬挂，相隔一小段距离，当同时

给两导线环通以同向电流时，两导线环将（）

A.吸引B.排斥C.保持静止D.边吸引边转动

第四节磁场对通电导线的作用力

【学习目标】

1.观察安培力方向与哪些因素有关的实验，记录实验现象并得出相关结论。

2.知道安培力的方向与电流、磁感应强度的方向都垂直，会用左手定则判断安培力的方向。

3.推导匀强磁场中安培力的表达式，计算匀强磁场中安培力的大小。

4.知道磁电式电流表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向的基本原理。

【司即导学】

1.什么是安培力？

2.安培力的方向与哪些因素有关？安培力的方向如何判断?

3.安培力的大小与哪些因素有关？用什么物理思想？

4.B、L、I三个量的确切含义是什么？

5.磁电式电流表由什么构成？

6.磁电式电流表的工作原理是什么？

7.为什么指针偏转角度的大小可说明被测电流的强弱？

【典例解析】

【例一】关于通电导线所受安培力F的方向与磁感应强度B的方向和电流方向之间的关系，下列说

法正确的是

A.F、B、I三者总是互相垂直的

B.F总是与B和I垂直，但I、B之间可以不垂直

C.B总与F和I垂直，但F、I之间可以不垂直

D.I总与F和B垂宜，但F、B之间可以不垂直

【解析】通电导线在磁场中受力方向判断应用左手定则。［答案］B

拓展：电流放入磁场中，不管电流与磁场是否垂直，安培力总是垂直于磁场和电流所决定的平面，即

安培力总是垂直磁场方向，总是垂直电流方向。由于磁感应强度B的方向、电流的方向、安培力的方向涉

及二维空间，所以要熟练掌握把立体图形改画成平面图形的方法技巧，以便于画受力图分析受力情况。安

培力的方向用左手定则判断，但更要明确电流与磁感应强度方向不一定垂直，但所决定的平面一定与安培

力垂直。

【例二】如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上在其左上方固定一根与磁铁垂直的长宜导线，当导线

通以如图所示方向电流时（)

A.磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用

B.磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用

C.磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用

D.磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用

【解析】导线所在处磁场的力向沿磁感线的切线力向斜向下，对其沿水平竖直力向分

解，如图所示.对导线：Bx产生的效果是磁场力方向竖直向上.By产生的效果是磁场

力方向水平向左.

根据牛顿第三定律：导线对磁铁的力有竖直向下的作用力，因而磁铁对桌面压力增大；导

线对磁铁的力有水平向右的作用力.因而磁铁有向右的运动趋势，这样磁铁与桌面间便产

生了摩擦力，桌面对磁铁的摩擦力沿水平方向向左.解答：C

拓展：关键是明确导线所在处的磁感线，据左手定则判断导线受力，再由牛顿第三定律分析导线对磁

铁作用力，受力分析就可以解决问题。

【例三】把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈中心。

且在线圈平面内，如图所示，当线圈通过以图示方向的电流时，线圈将（）

A.发生转动，同时靠近磁铁

B.发生转动，同时远离磁铁——耐/

c.不发生转动，只靠近磁铁-------1

D.不发生转动，只远离磁铁

【解析】本题考查安培力的方向，开始时，由左手定则可知线圈左侧受力向里，右侧受力向外，发生

转动，转动过程中使环形电流产生的磁场的S极与磁铁的N极靠近，相互吸引，所以发生转动的同时靠近

磁铁，故正确答案为A

拓展：判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动方向问题常有以下几种方法:

（1）电流元分析法：把整段电流分成很多小段直流电流，其中每一小段就是一个电流元，先用左手定

则判断出每一小段电流元受到的安培力的方向在判断整段电流受到的安培力的方向，从而确定导体的运动

方句。

（2）特殊位置分析法：根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一

般位置。

（3）等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条形磁铁或小磁针可等效为环形电流，通电螺线管可等

效为环形电流或条形磁铁。

（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，芍转动到相互平行且电流方向相同的趋势.

【当堂检测】

1.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向

2.如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同方向相反的电流，a受

到的磁场力大小为F”当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小

变为F2,则此时b受到的磁场力大小变为（）

A.F2B.尸1一尸2C.巴+尸2D,-尸2

3.如图所示，条形磁铁放在桌面上，一根通电直导线由S极的上端平移到N极上端的过程中，导线

保持与磁铁垂直，导线的通电方向如图中所示，则这个过程中磁铁受到的摩

擦力（磁铁保持静止）（）‘区1

A.为零

B.方向由向左变为向右

C.方向保持不变

D.方向由向右变为向左

4.如图所示，匀强磁场中芍一通以方向如图的稳定电流的矩形线圈

abed,可绕其中心轴仪/转动，则在转动过程中（）

A.ab和cd两边始终无磁场力作用。

B.ab和cd两边所受磁场力大小和方向在转动过程中不断变化。

C.线圈在磁场力作用下转切过程中合力始终不为零。

D.ab、cd两边受到和磁场力的大小和方向在转动过程中始终保持不变。

5.一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图所示的匀强磁场中，此时

悬线的张力大于零而小于铜棒的重力，使悬线中张力为零，可采用的方法有

（）

A.适当增大电流，方向不变

B.适当减小电流，方向反向

C.电流大小、方向不变

D.使原电流反向，并适当减弱磁场

6.一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中，如图所示导线上电流由------------------

左向右流过.当导线以左端点为轴在竖直平面内转过90°的过程中，导线所受的安培力（)

A.大小不变，方向也不变

B.大小由零逐渐增大，方向随时改变

C.大小由零逐渐增大，方向不变

D.大小由最大逐渐减小到零，方向不变

7.直导线AB与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离，直导线固定，线圈可以

自由运动，当通过如图所示的电流时（同时通电）从左向右看，线圈将（）

A.顺时针转动，同时靠近直导线AB

B.顺时针转动，同时离开直导线AB

C.逆时针转动，同时靠近直导线ARB

D.不动

8.--根用导线绕制的螺线管，水平放置，在通电的瞬间，可能发生的情况是

A.伸长B.缩短C.弯曲D.转动

9.在倾角为。的光滑斜面上，放置一通有电流I、长L、质量为m的导

体棒，如图所示，试求：

U）使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向。J

（2）使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场磁感应强度B的最

小值和方向。'''

【课后练习】

1.两条导线互相垂直，如图所示，但相隔一段较小的距离,其中一条AB是

固定的，另一条CD能自由转动，当直流电流按图示方向通人两条导线时，CD导

线将（）

A.逆时针方向转动，同时靠近导线AB1

B.顺时针方向转动，同时靠近导线AB

C.逆时针方向转动，同时离开导线AB

D.顺时针方向转动，同时离开导线AB

2.如图所示，在倾角为。的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L，质

量为m的通电直导线，电流方向垂直纸面向里，欲使导线静止「斜面上，则外加磁

场的磁感应强度的大小和方向可以是（）

A.B=mgsin9/IL,方向垂直斜面向下

B.B=mgtan0/IL,方向竖直向下

C.B;mg/IL,方向水平向左

D.B=mgcos0/IL,方向水平向右

3.两根平行放置的通电直导线电流方向如图所示，

两根导线都可以自由运动，则（）

A.两根导线在纸面内相互靠拢

B.两根导线在纸面内相G远离

C.右导线上端向纸内旋转，左导线上端向纸外旋转

D.右导线上端向纸外旋转，左导线上端向纸内旋转

4.如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可

以自由转动，当导线通入图示方向电流时，导线的运动情况是（俯视图）（）

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

5.一个可以自由运动的线圈Li和一个固定的线圈L?互相绝缘垂直放置，且两个

圆线圈的圆心重合，当两线圈都通有如图所示方向的电流时，则从左向右看，线圈

乙将（）

A.不动B.顺时针转动

C.逆时针转动D.向纸外平动

6.质量为m的通电细杆ab置于倾角为0的导轨上，导轨的宽度为d,杆ab与导轨间的摩擦因数为1

有电流时，ab恰好在导轨上静止，如图（a）所示。图（b）中的四个侧视图中，标出了四种可能的匀强磁场

方句，其中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零的图是（）

7.一劲度系数为k的轻质弹簧，下端挂有一匝数为n的矩形线框abed,be边长为

L,线框卜边部分处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B,方向与线框平面垂直，如

图所示，垂直纸面向里，线框中通以电流，方向如图，开始时线框处于平衡状态。现

令该场反向，磁感应强度大小仍为B,线框达到新的平衡，在化过程中，线框位移的

大小4X=,方向o

8.在同一水平面内的两导轨互相平行，相距2m,置于磁感应强度大小为1.2T,

方句竖直向上的匀强磁场中，一质量为3.6kg的铜棒垂直放在导轨上，当棒中的电流

为5A时:棒沿导轨做匀速直线运动，则当棒中的电流为8A时•，棒的加速度大小为一,m/s2o

9.如图所示，在与水平方向成60。角的光滑金属导轨间连一电源，在相

距1m的平行导轨上放一重为3N的金属棒ab,棒上通以3A的电流，磁场方

向竖直向上，这时棒恰好静止，求：

（1）匀强磁场的磁感应强度；

（2）ab棒对导轨的压力。

第五节磁场对运动电荷的作用力

【学习目标】

1.知道什么是洛伦兹力。

2.会用左手定则判断洛伦兹力的方向，理解洛伦兹力对电荷不做功。

3.掌握洛伦兹力大小的推理过程，提高分析推理能力。

4.掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。

5.了解电视机显像管的基本构造及工作原理。

【句题导学】

1.磁场对电流有力的作用，而电流是由电荷的定向移动形成的，由此大家会有什么猜测？如何验证

你的猜测？除了教材的实验外，你还可以提出什么方案？

2.洛伦兹力的方向遵循什么规律？

3.创设情景，试尝试由安培力的表达式/安=引心结合电流强度/的微观表达式为/=收5口推导洛伦兹

力的大小遵循什么规律？

4.根据洛伦兹力的方向与带电粒子在磁场中运动方向的关系，试推测洛伦兹力对带电粒子是否做功？

5.阅读教材，了解电视显像管的构造。

显像管中有一个阴极，工作时它能发射电子，荧光屏被电子束撞击就能

发光。可是，很细的一束电子打在荧光屏上只能使一个点发光，而实际

上要使整个荧光屏发光，那该怎么办？结合下图，回答问题。

（I）要使电子打在A点，偏转磁场应该沿什么方向？

图3.5-4显像管原

（2）要使电子打在8点，偏转磁场应该沿什么方向？理示意图（便视图）

（3）要使电子打从A点向8点逐渐移动，偏转磁场应该怎样变化?

（4）如何能使整个荧光屏都发光?

【典例剖析】

【例一】关于运动电荷和磁场的说法中，正确的是（）

A.运动电荷在某点不受洛仑兹力作用，这点的磁感应强度必为零

B.电荷的运动方向、磁感应强度方向和电荷所受洛仑兹力的方向一定互相垂直

C.电子射线由于受到垂直于它的磁场作用而偏转，这是因为洛仑兹力对电子做功的结果

D.电荷与磁场力没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作用力

【解析】运动电荷处于磁感线强度为零处，所受洛仑兹力为零，但当运动电荷的速度方向和磁场方向

•致时（同向或反向）也不受洛仑兹力的作用：运动电荷受到的洛仑兹力垂直于磁场力向和电荷运动力向

所决定的平面，即洛仑兹力既垂宜磁场方向，也垂直于电荷的运动方向，但磁场方向和电荷运动方向不一

定垂直；因为洛