1第一讲　磁场的描述　磁场对电流的作用

第九章磁场[新高考课程标准]1．能列举磁现象在生产生活中的应用。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．了解磁感应强度，会用磁感线描述磁场。体会物理模型在探索自然规律中的作用。3．能判断安培力的方向，会计算安培力的大小。了解安培力在生产生活中的应用。4．能判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。5．能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用。[考情分析及命题规律]第一讲磁场的描述磁场对电流的作用知识梳理辨析PART01第一部分一、磁场和磁感应强度1．磁场(1)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)磁体周围、电流周围、运动电荷周围存在磁场。(3)地磁场：地球是一个大磁体，地球周围存在磁场。力2．磁感应强度(1)物理意义：表征磁场的________________和方向。(2)定义式：____________(通电导线垂直于磁场)。(3)方向：小磁针静止时____________极所指的方向。(4)单位：特斯拉，符号为T。强弱N

3．匀强磁场(1)定义：如果磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向__________，这个磁场叫作匀强磁场。(2)特点：磁感线是疏密程度相同、方向相同的__________直线。相同平行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。南极北极相等向北5．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6．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)电流的磁场及安培定则×√××二、安培力1．安培力的大小F＝IlBsinθ(其中θ为B与I之间的夹角)(1)磁场和电流垂直时：F＝__________。(2)磁场和电流平行时：F＝__________。BIl

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2．安培力的方向用左手定则判断如图，伸开左手，使拇指与其余四个手指__________，并且都与手掌在同一个平面内。让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向____________的方向。__________所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。垂直电流拇指【正误判断】2．(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。(

)×√×考点深度探究PART02第二部分考点一安培定则和磁场的叠加1．安培定则的应用在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”。因果磁场原因(电流方向)结果(磁场方向)直线电流的磁场大拇指四指环形电流的磁场四指大拇指3．磁场的叠加磁感应强度为矢量，合成与分解遵循平行四边形定则。(1)确定磁场场源，如通电导线。(2)定位空间中需要求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁感应强度的大小和方向。如图所示，M、N在c点产生的磁感应强度为BM、BN。(3)应用平行四边形定则进行合成，图中的B为合磁场的磁感应强度。√√1．根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向。2．磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向。3．磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时，合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和。√考点二安培力的分析与计算1．安培力的方向安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B与I决定的平面。2．F＝BIl的应用条件(1)l与B垂直。(2)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的长度，相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端，如图所示。考向1安培力的方向

(2022·高考江苏卷，T3)如图所示，两根固定的通电长直导线a、b相互垂直，a平行于纸面，电流方向向右，b垂直于纸面，电流方向向里，则导线a所受安培力方向(

)A．平行于纸面向上B．平行于纸面向下C．左半部分垂直于纸面向外，右半部分垂直于纸面向里D．左半部分垂直于纸面向里，右半部分垂直于纸面向外√[解析]

根据安培定则，可判断出导线a左侧部分所在的空间磁场方向斜向右上，右侧部分的磁场方向斜向下方，根据左手定则可判断出，导线a所受安培力方向：左半部分垂直于纸面向外，右半部分垂直于纸面向里。故C正确，A、B、D错误。【跟踪训练2】(2024·陕西渭南市第一次质检)如图所示，倾斜导轨宽为L，与水平面成α角，处在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，金属杆ab水平放在导轨上。当回路中电流为I时，下列有关金属杆ab所受安培力F的大小和方向说法正确的是(

)A．方向垂直于ab杆沿斜面向上B．方向垂直于ab杆水平向右C．F＝BILcosαD．F＝BILsinα√解析：根据左手定则可知，ab棒受安培力方向垂直于ab杆沿水平方向向右，故A错误，B正确；安培力大小F＝BIL，故C、D错误。√[解析]

因bc段与磁场方向平行，故不受安培力；ab段与磁场方向垂直，所受安培力Fab＝BI·2l＝2BIl，则该导线受到的安培力为2BIl。命题特点：高考对磁场性质的命题热点主要有磁场的矢量合成以及磁场力的分析和计算，特别是磁场的有效面积及有效长度的考查。复习建议：要熟练应用安培定则判断磁场的方向，对多个电流形成的磁场进行矢量合成，复习中应该注意与电场矢量性合成的方法进行比较。在计算安培力时一定要注意电流的有效长度。

√考点三安培力作用下导体的运动情况1．判定导体运动情况的基本思路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况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向。2．判定安培力作用下导体运动情况的常用方法等效法环形电流⇌小磁针⇌条形磁铁⇌通电螺线管⇌多个环形电流结论法同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可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，从而确定磁体所受合力及运动方向考向1电流间的相互作用

(2024·江苏苏州阶段练)安培研究通电导体间相互作用的简化示意图如图所示。甲、乙、丙三个圆形线圈的圆心在同一水平轴线上，轴线垂直于线圈平面。甲和丙固定且用导线串联，并通以电流I1，乙通入电流I2，电流方向在图中标出，则(

)A．乙线圈圆心处的磁场方向水平向左B．两线圈任意一段导线所在处的磁场方向均水平向右C．乙线圈受到甲对它的吸引力D．乙线圈受到丙对它的排斥力√[解析]

根据右手螺旋定则可知，圆心处的磁场方向水平向右，丙线圈任意一段导线所在处磁场方向向右且背离轴线，故A、B错误；三个线圈的电流方向相同，同向电流相互吸引，故乙同时受到甲、丙对它的吸引力，故C正确，D错误。考向2电流与磁体间的相互作用

(2024·上海宝山区期末)如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直于纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是(

)A．水平向左 B．水平向右C．竖直向下 D．竖直向上√[解析]

首先根据安培定则判断通电螺线管的磁场，右端等效为磁铁的N极，左端为S极，则A处产生的磁场方向为水平向左，再根据左手定则判断可知，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向为竖直向上，故A、B、C错误，D正确。【跟踪训练4】

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。在这个过程中，磁体受到的摩擦力的方向和桌面对磁体的弹力(

)A．摩擦力始终为零，弹力大于磁体所受的重力B．摩擦力始终不为零，弹力大于磁体所受的重力C．摩擦力方向由向左变为向右，弹力大于磁体所受的重力D．摩擦力方向由向右变为向左，弹力小于磁体所受的重力√解析：如图所示，导线在S极上方时导线所受安培力方向斜向左上方，由牛顿第三定律可知，磁体受到的磁场力斜向右下方，磁体有向右的运动趋势，则磁体受到的摩擦力水平向左；磁体对桌面的压力大于磁体所受的重力，因此桌面对磁体的弹力大于磁体所受的重力。当导线在N极上方时，导线所受安培力方向斜向右上方，由牛顿第三定律可知，磁体受到的磁场力斜向左下方，磁体有向左的运动趋势，则磁体受到的摩擦力水平向右；磁体对桌面的压力大于磁体所受的重力，因此桌面对磁体的弹力大于磁体所受的重力。由以上分析可知，磁体受到的摩擦力先向左后向右，桌面对磁体的弹力始终大于磁体所受的重力，故A、B、D错误，C正确。考点四安培力作用下的平衡和加速1．安培力作用下的平衡安培力作用下导体的平衡问题模型中，常见的由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成。这类题目的难点是题图具有立体性，各力的方向不易确定。因此解题时一定要先把立体图转化成平面图，通过受力分析建立各力的平衡关系，如图所示。2．安培力做功的特点和实质(1)安培力做功与路径有关，不像重力、电场力做功与路径无关。(2)安培力做功的实质是能量转化①安培力做正功时将电源的能量转化为导线的动能或其他形式的能。②安培力做负功时将其他形式的能转化为电能后储存起来或转化为其他形式的能。考向1安培力作用下导体的平衡问题

(2022·高考湖南卷，T3)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，悬线偏离竖直方向的夹角为θ。下列说法正确的是(

)A．当导线静止在题图(a)右侧位置时，导线中电流方向由N指向MB．电流I增大，静止后，导线对悬线的拉力不变C．tanθ与电流I成正比D．sinθ与电流I成正比√[解析]

当导线静止在题图(a)右侧时，导体棒MN在重力、拉力和安培力的作用下处于平衡状态，由平衡条件可知，导体棒所受安培力指向右侧，又因安培力与磁场方向垂直，所以安培力垂直于轻绳指向右上方，由左手定则可知，导线中电流方向由M指向N，A错误；√根据BIl＝mgtanθ可知，若增大磁感应强度，则悬线的偏角将增大，C错误；若将导线ab拉到最低处由静止释放，则导线ab摆到最大高度时，则BIl·Lsinα－mgL(1－cosα)＝0，解得α