WL-Z-G3-190901 1 磁场的描述 磁场对电流的作用

1、1.磁场的描述 磁场对电流的作用本节课讲义如下：第九章 磁场全国卷考情分析基础考点常考考点命题概率常考角度通电直导线和通电线圈周围磁场的方向() 洛伦兹力、洛伦兹力的方向() 洛伦兹力公式() 以上3个考点未曾独立命题磁场、磁感应强度、磁感线() 17卷T18(6分) 15卷T18(6分)独立命题概率40%(1)电流的磁场及安培定则的应用(2)安培力、洛伦兹力的理解及应用(3)带电粒子在磁场中的圆周运动问题(4)带电粒子在有界磁场中的多解与临界问题(5)带电粒子在复合场中的运动问题(6)洛伦兹力在现代科技中的应用安培力、安培力的方向()17卷T19(6分) 17卷T21(6分) 15卷T24(

2、12分)综合命题概率60%匀强磁场中的安培力()14卷T15(6分)独立命题概率30%质谱仪和回旋加速器()16卷T15(6分)综合命题概率30%带电粒子在匀强磁场中的运动()17卷T16(6分)，卷T18(6分)，卷T24(12分)独立命题概率100%综合命题概率100%16卷T18(6分)，卷T18(6分)15卷T14(6分)，卷T19(6分)14卷T16(6分)，卷T20(6分)13卷T18(6分)，卷T17(6分)第1节 磁场的描述_磁场对电流的作用(1)磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该点的试探电流元的情况无关。( )(2)磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场

3、力的方向一致。( )(3)垂直磁场放置的线圈面积减小时，穿过线圈的磁通量可能增大。( )(4)小磁针N极所指的方向就是该处磁场的方向。( )(5)在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强。( )(6)将通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零。( )物理学史判断1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流的磁效应。( )1电流不受安培力(电荷不受洛伦兹力)，不能说明该处没有磁场，这一点与电场不同，电荷在电场中一定受电场力作用。2安培力可以做功，而洛伦兹力永不做功。3解题中常用到的二级结论：(1)安培力方向一定垂直电流与磁场方向决定的平面，即同时有FAI，

4、FAB。(2)通电线圈在匀强磁场中所受磁场力没有平动效应，只有转动效应。(3)安培力的冲量IBLq。突破点(一)对磁感应强度的理解1磁感应强度B与电场强度E的比较磁感应强度B电场强度E物理意义描述磁场强弱的物理量描述电场强弱的物理量定义式B(L与B垂直)E方向磁感线切线方向，小磁针N极受力方向(静止时N极所指方向)电场线切线方向，正电荷受力方向大小决定因素由磁场决定，与电流元(F、I、L)无关由电场决定，与检验电荷无关场的叠加合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和合电场强度等于各电场的电场强度的矢量和2.常见磁体的磁感线 3.地磁场的特点(1)在地理两极附近磁场最强，赤道处磁场最弱。(2)

5、地磁场的N极在地理南极附近，地磁场的S极在地理北极附近。(3)在赤道平面(地磁场的中性面)附近，距离地球表面相等的各点，地磁场的强弱程度相同，且方向水平。题点全练下列关于磁场或电场的说法正确的是_。通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大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磁感应强度的大小跟放在磁场中的通电导线受力的大小无关电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零一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检验电荷在电场中某点受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值表征该点电场的强弱通电导线在磁场中某点受到的磁场力与导线

6、长度和电流乘积的比值表征该点磁场的强弱地磁场在地球表面附近大小是不变的地磁场的方向与地球表面平行磁场中某点磁场的方向为放在该点的小磁针N极所指的方向地磁场的N极与地理南极完全重合突破点(二)安培定则的应用与磁场的叠加1电流的磁场及安培定则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特点无磁极，非匀强，距导线越远处磁场越弱两侧是N极和S极，与条形磁体的磁场类似，管内可看作匀强磁场，管外是非匀强磁场两侧是N极和S极，圆环内侧，离导线越近，磁场越强；圆环外侧离圆环越远，磁场越弱2安培定则的应用在运用安培定则时应分清“因”和“果”，电流是“因”，磁场是“果”，既可以由“因”判断“

7、果”，也可以由“果”追溯“因”。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。题点全练1如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是()Aa、b、c的N极都向纸里转Bb的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转Cb、c的N极都向纸里转，而a的N极向纸外转Db的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转2指南针是我国古代的四大发明之一。当指南针静止时，其N极指向如图中虚线(南北向)所示，若某一条件下该指南针静止时N极指向如图实线(N极指向北偏东)所

8、示。则以下判断正确的是()A可能在指南针上面有一导线东西放置，通由东向西的电流B可能在指南针上面有一导线东西放置，通由西向东的电流C可能在指南针上面有一导线南北放置，通由北向南的电流D可能在指南针上面有一导线南北放置，通由南向北的电流3多选(全国卷)如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反。下列说法正确的是() AL1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直BL3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直CL1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为11DL1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1

9、突破点(三)判定安培力作用下导体的运动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磁感线分布情况，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。2五种常用判定方法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，反向电流互相排斥；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

10、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典例一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图所示。当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈L1将()A不动B顺时针转动 C逆时针转动 D在纸面内平动(一)方法选择(1)如果通电导体为环形电流，则选用等效法较简单。(2)如果只是判断两个通电导体之间的相互作用情况，可选用结论法。(3)如果通电导体为直导线，则可选用电流元法和特殊位置法。(二)方法应用基础解法：(电流元法)把线圈L1沿水平转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数段直线电流元，电流元处

11、在L2产生的磁场中，根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上，由左手定则可得，上半部分电流元所受安培力均指向纸外，下半部分电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈L1将顺时针转动。能力解法一：(等效法)把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I2的中心，小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向，由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心处竖直向上，而L1等效成小磁针后，转动前，N极指向纸内，因此小磁针的N极应由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈L1将顺时针转动。能力解法二：(结论法)环形电流I1、I2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止。据此可得，从左向

12、右看，线圈L1将顺时针转动。集训冲关1.结论法如图所示，一通电金属环固定在绝缘的水平面上，在其左端放置一可绕中点O自由转动且可在水平方向自由移动的竖直金属棒，中点O与金属环在同一水平面内，当在金属环与金属棒中通有图中所示方向的电流时，则()A金属棒始终静止不动B金属棒的上半部分向纸面外转，下半部分向纸面里转，同时靠近金属环C金属棒的上半部分向纸面里转，下半部分向纸面外转，同时靠近金属环D金属棒的上半部分向纸面里转，下半部分向纸面外转，同时远离金属环2特殊位置法一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示，如果直导线可以自由地运动且通以由a到b的电流，则关于导线ab受磁场力后的运动

13、情况，下列说法正确的是() A从上向下看顺时针转动并靠近螺线管 B从上向下看顺时针转动并远离螺线管C从上向下看逆时针转动并远离螺线 D从上向下看逆时针转动并靠近螺线管3.转换研究对象法多选如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为F2，则以下说法正确的是() A弹簧长度将变长 B弹簧长度将变短 CF1F2 DF1F2，则磁感应强度B的大小为()AB BB CB DB9. 如图所示，在平面直角坐标系的第一象限分布着非匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，

14、沿y轴方向磁场分布是不变的，沿x轴方向磁感应强度与x满足关系Bkx，其中k是一恒定的正数，由粗细均匀的同种规格导线制成的正方形线框ADCB边长为a，A处有一极小开口AE，整个线框放在磁场中，且AD边与y轴平行，AD边与y轴距离为a，线框A、E两点与一电源相连，稳定时流入线框的电流为I，关于线框受到的安培力情况，下列说法正确的是()A整个线框受到的合力方向与BD连线垂直B整个线框沿y轴方向所受合力为0C整个线框在x轴方向所受合力为ka2I，沿x轴正向D整个线框在x轴方向所受合力为ka2I，沿x轴正向10.多选如图所示，同一平面内有两根平行的无限长直导线1和2，通有大小相等、方向相反的电流，a、b

15、两点与两导线共面，a点在两导线的中间且与两导线的距离均为r，b点在导线2右侧，与导线2的距离也为r。现测得a点的磁感应强度大小为B0，已知距一无限长直导线d处的磁感应强度大小B，其中k为常量，I为无限长直导线的电流大小，下列说法正确的是()Ab点的磁感应强度大小为B若去掉导线2，b点的磁感应强度大小为C若将导线1中电流大小变为原来的2倍，b点的磁感应强度为0D若去掉导线2，再将导线1中电流大小变为原来的2倍，a点的磁感应强度大小仍为B011.多选如图甲所示，电流恒定的通电直导线MN，垂直平放在两条相互平行的水平光滑长导轨上，电流方向由M指向N，在两轨间存在着竖直磁场，取垂直纸面向里的方向为磁感

16、应强度的正方向，当t0时导线恰好静止，若B按如图乙所示的余弦规律变化，下列说法正确的是()A在最初的一个周期内，导线在导轨上往复运动B在最初的一个周期内，导线一直向左运动C在最初的半个周期内，导线的加速度先增大后减小D在最初的半个周期内，导线的速度先增大后减小12多选如图所示，在两磁极之间放一培养皿，磁感线垂直培养皿，皿内侧壁有环状电极A，中心有电极K，皿内装有电解液，若不考虑电解液和培养皿之间的阻力，当通以如图所示电流时，则()A电解液将顺时针旋转流动B电解液静止不动C若将滑动变阻器的滑片向左移动，则电解液旋转流动将变慢D若将磁场的方向和电流的方向均变为和原来相反，则电解液转动方向不变13.如图所示，梯形金属框架导轨放置在竖直平面内，两腰延长线的夹角为，底边ab长为l，垂直于梯形平面有一磁感应强度为B的匀强磁场。在导轨上端再放置一根水平金属棒cd，质量为m，导轨上接有电源，使abcd构成回路，回路电流恒为I，cd棒恰好静止。已知cd棒和导轨之间接触良好，不计摩擦阻力，重力加速度为g。求：(1)cd棒所受安培力；答案：(1)mg，方向竖直向上