2026届高考物理一轮复习课件：11.1+磁场及其对电流的作用

第十一章

磁场第1讲

磁场及其对电流的作用考情分析第十一章

磁场考情分析第十一章

磁场1.理解磁场的性质及磁感应强度的概念。2.能够解决磁场的叠加问题。3.掌握左手定则，会判断安培力的方向，并计算安培力的大小。4.掌握解决安培力作用下的平衡问题及其他综合问题的方法。第1讲

磁场及其对电流的作用

【目标要求】0201目录CONTENTS0304安培定则磁场的叠加安培力的分析与计算安培力作用下的受力和运动分析安培力作用下的平衡和加速问题第1讲

磁场及其对电流的作用1.产生：磁铁、电流、2.基本性质：对放入的磁体、电流、运动电荷有力。运动电荷。3.磁感线：小磁针N级受力方向或静止时N级指向①磁铁第1讲

磁场及其对电流的作用1.产生：磁铁、电流、2.基本性质：运动电荷。3.磁感线：小磁针N级受力方向或静止时N级指向第1讲

磁场及其对电流的作用①磁铁对放入的磁体、电流、运动电荷有力。1.产生：磁铁、电流、2.基本性质：运动电荷。3.磁感线：小磁针N级受力方向或静止时N级指向第1讲

磁场及其对电流的作用①磁铁对放入的磁体、电流、运动电荷有力。3.磁感线：小磁针N级受力方向或静止时N级指向①磁铁3.磁感线：小磁针N级受力方向或静止时N级指向①磁铁3.磁感线：小磁针N级受力方向或静止时N级指向①磁铁②电流3.磁感线：小磁针N级受力方向或静止时N级指向①磁铁②电流3.磁感线：小磁针N级受力方向或静止时N级指向①磁铁②电流3.磁感线：小磁针N级受力方向或静止时N级指向①磁铁正视图Ｉ

俯视图(1)直线电流：同心圆B什么方向②电流3.磁感线：小磁针N级受力方向或静止时N级指向①磁铁×●×●×●×●(2)环形电流:内外相反、内密外疏。②电流侧视图正视图(2)环形电流:内外相反、内密外疏。(3)通电螺线管:多个环形电流内部是匀强磁场B4.磁感应强度:①定义式B=×F=0F最大

(I⊥B)②安培力F安=ILB(I⊥B)ILθILF安=ILBsinθ(θ为I、B夹角)思考:安培力的方向如何确定呢？1.产生：磁铁、电流、2.基本性质：运动电荷。3.磁感线：小磁针N级受力方向或静止时N级指向第1讲

磁场及其对电流的作用对放入的磁体、电流、运动电荷有力。①I穿手心5.安培力方向：建龙右手定则BIL②四指指向B方向③姆指为F安方向ILɵ注意:F安垂直于I与B决定的平面4.磁感应强度:①定义式B=

(I⊥B)②安培力F安=ILB(I⊥B)F安=ILBsinθ(θ为I、B夹角)I1I2思考：利用建龙右手定则判断I1对I2的安培力方向。×××××∙∙∙∙∙FFI1I2×××××∙∙∙∙∙FF同向电流相互吸引异向电流相互排斥①I穿手心5.安培力方向：建龙右手定则②四指指向B方向③姆指为F安方向主题一、安培定则磁场的叠加1.磁场与磁感应强度(1)磁场的基本性质磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有

的作用。(2)磁感应强度①物理意义：描述磁场的强弱和

。②定义式：B＝___(通电导线垂直于磁场的情况下)。③方向：小磁针静止时N极所指的方向。④单位：特斯拉，简称特，符号为T。一、安培定则磁场的叠加力方向

(3)匀强磁场磁场中各点的磁感应强度的大小

、方向

，磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线。(4)地磁场①地磁的N极在地理

附近，S极在地理

附近，磁感线分布如图所示。②在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度

，且方向水平

。③地磁场在南半球有竖直向上的分量，在北半球有竖直向下的分量。相等相同南极北极相等向北一、安培定则磁场的叠加2.磁感线的特点(1)磁感线上某点的

方向就是该点的磁场方向。(2)磁感线的疏密程度定性地表示磁场的

。(3)磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，在磁体外部，从

指向

；在磁体内部，由

指向

。(4)同一磁场的磁感线不中断、不

、不相切。(5)磁感线是假想的曲线，客观上并不存在。切线强弱N极S极S极N极相交一、安培定则磁场的叠加3.几种常见的磁场(1)条形磁体和蹄形磁体

的磁场(如图所示)(2)电流的磁场

直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场安培定则

立体图横截面图纵截面图

一、安培定则磁场的叠加从上往下看从左往右看从左往右看

×√×√×一、安培定则磁场的叠加【概念辨析】判断下列说法的正误【典例1】如图所示，直导线AB、通电螺线管E、电磁体D三者相距较远，其磁场互不影响，当开关S闭合后，小磁针N极(黑色一端)指示磁场方向正确的是()A.a

B.b

C.c

D.dC一、安培定则磁场的叠加

A一、安培定则磁场的叠加主题二、安培力的分析与计算二、安培力的分析与计算1.安培力：

在磁场中受的力称为安培力。2.安培力的大小(1)当B、I垂直时，F＝

。(2)若B与I夹角为θ，将B沿垂直于I和平行于I的方向正交分解，取垂直分量，可得F＝

。注意：θ是磁感应强度的方向与导线的夹角。当θ＝0或180°，即磁感应强度的方向与导线平行时，F＝0。通电导线ILBILBsinθ(3)l是指有效长度。弯曲通电导线的有效长度l等于连接导线两端点的直线垂直于磁场方向的投影长度，相应的电流方向沿两端点连线由始端指向末端，如图所示。3.安培力的方向左手定则：伸开左手，使

与

垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使

指向电流的方向，这时

所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。4.同向电流相互

，反向电流相互

。拇指其余四个手指四指拇指吸引排斥二、安培力的分析与计算1.在磁场中同一位置，电流元的电流越大，所受安培力也一定越大。(

)2.安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直，又跟电流方向垂直。(

)3.通电导线与磁场不垂直，有一定夹角时，左手定则就不适用了。(

)×√×二、安培力的分析与计算【概念辨析】判断下列说法的正误【典例3】(2024·贵州卷·5)如图，两根相互平行的长直导线与一“凸”形导线框固定在同一竖直平面内，导线框的对称轴与两长直导线间的距离相等。已知左、右两长直导线中分别通有方向相反的恒定电流I1、I2，且I1>I2，则当导线框中通有顺时针方向的电流时，导线框所受安培力的合力方向()A.竖直向上

B.竖直向下C.水平向左

D.水平向右C二、安培力的分析与计算【典例4】等边三角形导线框abc由三根相同的导体棒连接而成，过ab边和ac边中点的虚线下方存在着垂直于导线框平面的匀强磁场，如图所示。线框顶点b、c与直流电源两端相连，已知导体棒bc受到的安培力大小为F，则()A.导体棒ab受到的安培力大小为0.5FB.线框abc受到的安培力大小为1.25FC.若把连接c点的导线改接到a点，导体

棒bc受到的安培力保持不变D.若把连接c点的导线改接到a点，线框

abc受到的安培力大小保持不变B二、安培力的分析与计算主题三、安培力作用下的受力和运动分析电流元法

分割为电流元

安培力方向→整段导体所受合力方向→运动方向特殊位置法

在特殊位置→安培力方向→运动方向三、安培力作用下的受力和运动分析判断安培力作用下导体的运动情况的五种方法等效法

根据同极相斥、异极相吸判断作用力的方向进而判断运动方向结论法

两平行直导线电流在相互作用中，无转动趋势，同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直导线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势三、安培力作用下的受力和运动分析转换研究对象法

先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力三、安培力作用下的受力和运动分析【典例5】一光滑绝缘的正方体固定在水平面内。AB导体棒可绕过其中点的转轴在正方体的上表面内自由转动，CD导体棒固定在正方体的下底面。开始时两棒相互垂直并静止，两棒中点O1O2连线在正方体的中轴线上。现对两棒同时通有图示(A到B、D到C)方向的电流。下列说法中正确的是()A.通电后AB棒仍将保持静止B.通电后AB棒将要顺时针转动(俯视)C.通电后AB棒将要逆时针转动(俯视)D.通电瞬间线段O1O2间存在磁感应强度为零的位置B三、安培力作用下的受力和运动分析主题四、安培力作用下的平衡和加速问题四、安培力作用下的平衡和加速问题与安培力有关的平衡、加速等问题，常涉及倾斜导轨、导体棒、电源、电阻等。求解时应变立体图为平面图，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，安培力的方向F安⊥B、F安⊥I。如图所示：【典例6】如图所示，宽为L的光滑平行导轨与水平面成α角，质量为m、长为L的金属杆水平放置在导轨上，空间存在着匀强磁场，当回路中电流为I时，金属杆恰好能静止，重力加速度为g(提示：请沿金属杆ab中电流方向观察，画出侧视图)。(1)若磁场方向水平向左，求磁感应强度B1的大小；(2)若磁场方向竖直向上，求磁感应强度B2的大小；(3)若要求磁感应强度最小，则磁感应强度的大小和方向如何？四、安培力作用下的平衡和加速问题B1IL＝mg解:(1)

(2)(3)mgsinα＝BminIL当F安与支持力FN方向垂直时，F安最小

【典例7】(2023·北京卷·19)2022年，我国阶段性建成并成功运行了“电磁撬”，创造了大质量电磁推进技术的世界最高速度纪录。一种两级导轨式电磁推进的原理如图所示。两平行长直金属导轨固定在水平面，导轨间垂直安放金属棒。金属棒可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨接触良好，电流从一导轨流入，经过金属棒，再从另一导轨流回，图中电源未画出。导轨电流在两导轨间产生的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度B与电流i的关系式为B＝ki(k为常量)。金属棒被该磁场力推动。当金属棒由第一级区域进入第二级区域时，回路中的电流由I变为2I。已知两导轨内侧间距为L，每一级区域中金属棒被推进的距离均为s，金属棒的质量为m。求:(1)金属棒经过第一级区域时受到安培力的大小F；(2)金属棒经过第一、二级区域的加速度大小之比四、安培力作用下的平衡和加速问题解:(1)F＝B1ILB1＝kI得:F＝kI2L(2)F'＝B2·2IL＝4kI2L得:a1∶a2＝F∶F'=1∶4【典例7】(2023·北京卷·19)2022年，我国阶段性建成并成功运行了“电磁撬”，创造了大质量电磁推进技术的世界最高速度纪录。一种两级导轨式电磁推进的原理如图所示。两平行长直金属导轨固定在水平面，导轨间垂直安放金属棒。金属棒可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨接触良好，电流从一导轨流入，经过金属棒，再从另一导轨流回，图中电源未画出。导轨电流在两导轨间产生的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度B与电流i的关系式为B＝ki(k为常量)。金属棒被该磁场力推动。当金属棒由第一级区域进入第二级区域时，回路中的电流由I变为2I。已知两导轨内侧间距为L，每一级区域中金属棒被推进的距离均为s，金属棒的质量为m。求:(3)金属棒从静止开始经过两级区域推进后的速度大小v。四、安培力作用下的平衡和加速问题(3)

【练习1】(多选)(2024·福建卷·6)如图，用两根不可伸长的绝缘细绳将半径为r的半圆形铜环竖直悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，铜环两端a、b处于同一水平线。若环中通有大小为I、方向从a到b的电流，细绳处于绷直状态，则()A.两根细绳拉力均比未通电流时的大B.两根细绳拉力均比未通电流时的小C.铜环所受安培力大小为2rBID.铜环所受安培力大小为πrIBAC课堂练习【练习2】(2021·广东卷·5)截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线，若中心直导线通入电流I1，四根平行直导线均通入电流I2，I1≫I2，电流方向如图所示，下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是()C课堂练习【练习3】圆环甲、乙在同一平面内，分别通以如图所示的恒定电流，圆环甲固定，圆环乙可以自由运动，则下列说法正确的是()A.圆环乙有收缩的趋势()B.圆环乙将在纸面内向左平动C.圆环乙将在纸面内绕过圆心并垂直纸面的轴

顺时针转动D.圆环乙绕过圆心的轴ab转动，左侧向纸内转，

右侧向纸外转B课堂练习【练习4】冷原子实验室中的一种科研装置如图所示。一对完全相同的圆形线圈，共轴放置。已知O为装置中心点，a、b、c、d点到O点距离相等，直线dOb与线圈轴线重合，直线cOa与轴线垂直。现在两线圈内通入大小相等且方向相反的电流，则()A.两线圈间为匀强磁场B.O点的磁感应强度为零C.a、c两点的磁感应强度相同D.b、d两点的磁感应强度相同B课堂练习【练习5】如图所示为某兴趣小组的同学设计的测量电流的装置，质量为m＝0.01kg的匀质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的轻弹簧相连。在矩形区域abcd内有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B＝4T的匀强磁场，与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于ab。当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd

边重合，轻指针指在标尺零刻度，此时轻弹簧的伸长量为0.01m；当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流大小。不计通电时电流产生的磁场的作用，仪表内部构造不允许反偏。若ab＝0.1m，bc＝0.05m，g取10m/s2，则下列说法正确的是()A.轻弹簧的劲度系数为1N/mB.此电流表的量程是1.25AC.若匀强磁场的磁感应强度大小加倍，则仪器的量程也加倍D.当金属棒的N端与电源正极相接时，会导致电表反偏出现故障B课堂练习mg＝kx得k＝10N/mΔF＝kΔx＝BIm·ab得Im＝1.25A【练习6】水平桌面上一条形磁体的上方，有一根通电直导线由S极的上端平行于桌面移到N极上端的过程中，磁体始终保持静止，导线始终保持与磁体垂直，电流方向如图所示。则在这个过程中，关于磁体受到的摩擦力的方向和桌面对磁体的弹力的说法正确的是()A.摩擦力始终为零，弹力始终小于磁体重力B.摩擦力始终为零，弹力始终大于磁体重力C.摩擦力方向由向左变为向右，弹力始终大于磁体重力D.摩擦力方向由向右变为向左，弹力始终小于磁体重力C课堂练习【练习7】(2022·湖南卷·3)如图(a)，直导线MN被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴OO'上，其所在区域存在方向垂直指向OO'的磁场，与OO'距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化，其截面图如图(b)所示。导线通以电流I，静止后，悬线偏离竖