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考点内容要求
全国卷三年考情分析
201720182019 磁场、磁感应强度、
磁感线
Ⅰ
Ⅰ卷·T16：带电粒子在复合场中的运动T19：安培力、左手定则
Ⅱ卷·T18：带电粒子在圆形磁场中的运动
T21：安培力、左手定则
Ⅲ卷·T18：磁感应强度的合成、安培定则T24：带电粒子在组合磁场中的运动Ⅰ卷·T25：带
电粒子在组
合场中的运
动
Ⅱ卷·T20：安
培定则、磁感
应强度的合
成
T25：带电粒
子在组合场
中的运动
Ⅲ卷·T24：带
电粒子在组
合场中的运
动
Ⅰ卷·T17：安培
力的计算
T24：带电粒子
在组合场中的
运动
Ⅱ卷·T17：带电
粒子在有界磁
场中的圆周运
动
Ⅲ卷·T18：带电
粒子在组合磁
场中的圆周运
动
通电直导线和通电
线圈周围磁场的方
向
Ⅰ
安培力、安培力的
方向
Ⅰ
匀强磁场中的安培
力
Ⅱ
洛伦兹力、洛伦兹
力的方向
Ⅰ
洛伦兹力公式Ⅱ带电粒子在匀强磁
场中的运动
Ⅱ
质谱仪和回旋加速
器
Ⅰ
说明：(1)安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形；
(2)洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形。
第1讲磁场的描述及磁场对电流的作用
知识要点
一、磁场、磁感应强度
1.磁场
(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。
(2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向。
2.磁感应强度
(1)物理意义：描述磁场的强弱和方向。
(2)大小：B＝F
IL(通电导线垂直于磁场放置)。
(3)方向：小磁针静止时N极的指向。
(4)单位：特斯拉(T)。
3.匀强磁场
(1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场。
(2)特点：疏密程度相同、方向相同的平行直线。
二、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向
1.磁感线及特点
(1)磁感线：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。
(2)特点
①磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。
②磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱。
③磁感线是闭合曲线，没有起点和终点。
④磁感线是假想的曲线，客观上不存在。
2.电流的磁场
通电直导线通电螺线管环形电流安培定则
1.安培力的大小
F＝ILB sin θ(其中θ为B与I之间的夹角)
(1)磁场和电流垂直时：F＝BIL。
(2)磁场和电流平行时：F＝0。
2.安培力的方向
左手定则判断：
(1)伸出左手，让拇指与其余四指垂直，并且都在同一个平面内。
(2)让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流方向。
(3)拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
图1
基础诊断
1.关于磁感应强度B，下列说法正确的是()
A.根据磁感应强度的定义式B＝F
IL可知，磁感应强度B与F成正比，与IL成反比
B.一小段通电导线放在磁感应强度为零处，它所受的磁场力一定为零
C.一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零
D.磁场中某处磁感应强度的方向，与通电导线在该处所受磁场力的方向相同
答案 B
2.在磁场中某区域的磁感线如图2所示，则()
图2
A.a、b两处的磁感应强度的大小不等，且B a＞B b
B.a、b两处的磁感应强度的大小相等
C.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大
D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小
解析磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小、I、L和导线放置的方向与磁感应强度的方向的夹角有关，故C、D 错误；由a、b两处磁感线的疏密程度可判断出B a＞B b，所以A正确，B错误。答案 A
3.下列关于小磁针在磁场中静止时的指向，正确的是()
解析根据在磁体外部同名磁极相互排斥可知选项A错误；应用安培定则可知环形电流中心轴线上的磁场方向由右向左，小磁针N极受到的磁场力向左，选项B错误；根据安培定则可知通电螺线管内部磁场向右，内部小磁针N极受到的磁场力向右，选项C正确；根据安培定则可知通电直导线右边磁场向里，小磁针N极应向里，选项D错误。
答案 C
4.下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是()
答案 C
5.(2019·4月浙江选考，5)在磁场中的同一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直，则下列描述导线受到的安培力F的大小与通过导线的电流I的关系图像正确的是()
解析根据题意，导线方向与磁场方向垂直，则导线受到的安培力大小与通过导线的电流大小之间的关系满足F＝ILB，故A正确。
答案 A
磁感应强度、磁场的叠加
考向磁感应强度的理解
(1)磁感应强度由磁场本身决定，因此不能根据定义式B＝F
IL认为B与F成正比，
与IL成反比。
(2)测量磁感应强度时小段通电导线必须垂直磁场放入，如果平行磁场放入，则其所受安培力为零，但不能说该点的磁感应强度为零。
(3)磁感应强度是矢量，其方向为放入其中的小磁针静止时N极的指向。
【例1】关于磁感应强度B，下列说法中正确的是()
A.磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关
B.磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探电流元受到磁场力的方向一致
C.若在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用，该点B为零
D.长度为L 、电流为I 的导线在磁场中受力为F ，则磁感应强度B 大于或等于F IL
解析 磁感应强度B 是由磁场本身决定的，与试探电流元的情况无关，A 错误；B 的方向与电流元受力方向垂直，B 错误；电流元受力还与电流和磁场方向的夹角有关，当两者平行时，电流元不受力，C 错误；当电流方向与磁场方向垂直时，
B ＝F IL ，当成一定夹角θ时，B ＝F IL sin θ，故B 大于或等于F IL ，D 正确。
答案 D
考向 安培定则的应用和磁场的叠加
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及通电螺线管的磁场时应分清“因”和“果”。
原因(电流方向) 结果(磁场方向) 直线电流的磁场
大拇指 四指 环形电流及通电螺线管的磁场 四指 大拇指
2.【例2】 (多选)(2018·全国Ⅱ卷，20)如图3，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L 1、L 2，L 1中的电流方向向左，L 2中的电流方向向上；L 1的正上方有a 、b 两点，它们相对于L 2对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度
大小为B 0，方向垂直于纸面向外。已知a 、b 两点的磁感应强度大小分别为13B 0
和12B 0，方向也垂直于纸面向外。则( )
图3
A.流经L 1的电流在b 点产生的磁感应强度大小为712B 0
B.流经L 1的电流在a 点产生的磁感应强度大小为112B 0
C.流经L 2的电流在b 点产生的磁感应强度大小为112B 0
D.流经L 2的电流在a 点产生的磁感应强度大小为712B 0
解析 由对称性可知，流经L 1的电流在a 、b 两点产生的磁感应强度大小相等，设为B 1，流经L 2的电流在a 、b 两点产生的磁感应强度大小相等但方向相反，设
其大小为B 2，由磁场叠加原理知在a 点：B 0－B 1－B 2＝13B 0，在b 点：B 0－B 1＋
B 2＝12B 0，联立解得B 1＝712B 0，B 2＝112B 0，选项A 、
C 正确。
答案 AC
1.(多选)下列说法中正确的是( )
A.电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零
B.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
C.电场中某点电场的强弱，用一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值表征
D.磁场中某点磁场的强弱，用一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值表征
解析 电场和磁场有一个明显的区别是电场对放入其中的电荷有力的作用，而磁场对通电导线有力的作用的条件是磁场方向不能和电流方向平行，因此A 正确，
B 错误；同理，根据电场强度的定义式E ＝F q 可知
C 正确；同样用比值定义法定
义的磁感应强度则应有明确的说明，即B ＝F IL 中I 和B 必须垂直，故D 错误。
答案 AC
2.如图4所示，直导线AB 、螺线管E 、电磁铁D 三者相距较远，其磁场互不影响，当开关S 闭合后，则小磁针北极N(黑色一端)指示磁场方向正确的是( )
图4 A. a
B.b
C.c
D.d
解析 根据安培定则可判断出电流的磁场方向，再根据小磁针静止时N 极的指向为磁场的方向可知C 正确。
答案 C
3.(2017·全国Ⅲ卷，18)如图5，在磁感应强度大小为B 0的匀强磁场中，两长直导线P 和Q 垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l 。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I 时，纸面内与两导线距离均为l 的a 点处的磁感应强度为零，如果让P 中的电流反向、其他条件不变，则a 点处磁感应强度的大小为( )
图5
A.0
B.33B 0
C.233B 0
D.2B 0
解析 如图甲所示， P 、Q 中的电流在a 点产生的磁感应强度大小相等，设为
B 1，由几何关系可知，B 1＝33B 0。如果让P 中的电流反向、其他条件不变时，
如图乙所示，由几何关系可知，a 点处磁感应强度的大小B ＝
B 20＋B 21＝233B 0 ，
故选项C 正确，A 、B 、D 错误。
答案 C
安培力的大小和方向
1.安培力大小：F＝ILB sin θ
(1)当I⊥B时，F＝BIL。
(2)当I∥B时，F＝0。
注意：①当导线弯曲时，L是导线两端的有效直线长度(如图6所示)。
图6
②对于任意形状的闭合线圈，其有效长度均为零，所以通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零。
2.安培力方向：用左手定则判断，注意安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B与I决定的平面。
【例3】(2019·全国Ⅰ卷，17)如图7，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接。已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN 受到的安培力的大小为()
图7
A.2F
B.1.5F
C.0.5F
D.0
解析设每根导体棒的电阻为R，长度为L，则外电路中，上、下电路电阻之比为R1∶R2＝2R∶R＝2∶1，上、下电路电流之比I1∶I2＝1∶2。如图所示，由于上面电路LMN通电的导体棒受到的安培力的有效长度也为L，根据安培力计算
公式F＝ILB，可知F′∶F＝I1∶I2＝1∶2，得F′＝1
2F，根据左手定则可知，两力
方向相同，故线框LMN所受到的安培力大小为F＋F′＝1.5F，选项B正确。
答案 B
1.教学中常用如图8甲所示的装置演示通电导体在磁场中受力的情况。现将图中的蹄形磁铁改用图乙所示的电磁铁代替，则合上开关时，以下判断正确的是()
图8
A.电磁铁上端为N极，下端为S极，导体棒ab向左运动
B.电磁铁上端为N极，下端为S极，导体棒ab向右运动
C.电磁铁上端为S极，下端为N极，导体棒ab向右运动
D.电磁铁上端为S极，下端为N极，导体棒ab向左运动
解析由右手螺旋定则及左手定则，易判断出选项A正确。
答案 A
2.(多选)把一根绝缘导线PQ弯成两个半圆形状，每个半圆的半径都为R，放置在粗糙的水平桌面上，在桌面上加有竖直向下且磁感应强度大小为B的匀强磁场，如图9所示(俯视图)，现给导线通入由P到Q的电流，并逐渐增大电流，导线PQ始终处于静止状态，则下列说法正确的是()
图9
A.增大电流的过程中，导线PQ对桌面的静摩擦力增大
B.增大电流的过程中，导线PQ对桌面的压力增大
C.当电流为I时，导线PQ受到的安培力为4BIR
D.当电流为I时，导线PQ受到的安培力为2πBIR
解析在桌面方向上，导线受到安培力F和桌面对导线的静摩擦力f的作用处于静止状态，则F＝f，增大电流的过程中，安培力增大，故静摩擦力也增大，由牛顿第三定律知，导线PQ对桌面的静摩擦力增大，选项A正确；在竖直方向上导线受到竖直向上的支持力N以及竖直向下的重力G，N＝G，在增大电流的过程中导线PQ对桌面的压力不变，选项B错误；导线PQ在磁场中的有效长度L ＝4R，当电流为I时，导线PQ受到的安培力大小F＝BIL＝4BIR，选项C正确，D错误。
答案AC
3.(多选)(2017·全国Ⅰ卷，19)如图10，三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()
图10
A.L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直
B.L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直
C.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶ 3
D.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为3∶3∶1
解析同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。对L1受力分析，如图甲所示，可知L1所受磁场力的方向与L2、L3所在的平面平行，故选项A错误；对L3受力分析，如图乙所示，可知L3所受磁场力的方向与L1、L2所在的平面垂直，故选
项B正确；设三根导线间两两之间的相互作用力的大小为F，则L1、L2受到的磁场力的合力大小均等于F，L3受到的磁场力的合力大小为3F，即L1、L2、L3单位长度受到的磁场力大小之比为1∶1∶3，故选项C正确，D错误。
答案BC
安培力作用下导体运动情况的判定方法思想方法常用的五种方法
电流元法分割为电流元―――――→
左手定则
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
转换研究对象法先分析电流所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力
12
且两个线圈的圆心重合，如图11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()
图11
A.不动
B.顺时针转动
C.逆时针转动
D.在纸面内平动
解析方法一(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方向均指向纸外，下半部分电流元所受安培力方向均指向纸内，因此从左向右看线圈L1将顺时针转动。
方法二(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。
方法三(结论法)环形电流I1、I2不平行，则一定有相对转动，直到两环形电流同向平行为止。据此可得，从左向右看，线圈L1将顺时针转动。
答案 B
1.如图12所示，蹄形磁铁用柔软的细绳悬吊在天花板上，在磁铁两极的正下方固定着一根水平直导线。当直导线中通以向右的电流时()
图12
A.磁铁的N极向纸外、S极向纸内转动，绳子对磁铁的拉力减小
B.磁铁的S极向纸外、N极向纸内转动，绳子对磁铁的拉力减小
C.磁铁的N极向纸外、S极向纸内转动，绳子对磁铁的拉力增大
D.磁铁的S极向纸外、N极向纸内转动，绳子对磁铁的拉力增大
解析假设磁铁不动，导线运动，根据安培定则可知，通电导线左边的磁场斜向下，而右边的磁场斜向上，那么在导线两侧取两小段，根据左手定则可知，左边一小段所受安培力的方向垂直纸面向里，右侧一小段所受安培力的方向垂直纸面向外，从上往下看，导线顺时针转动。如今导线不动，磁铁运动，根据相对运动，则知磁铁逆时针转动(从上向下看)，即N极向纸外转动，S极向纸内转动。当转动90°时，导线所受的安培力方向竖直向上，根据牛顿第三定律可得磁铁受到导线向下的作用力，故绳子对磁铁的拉力增大，C正确。
答案 C
2.(2018·11月浙江选考)电流天平是一种测量磁场力的装置，如图13所示。两相距很近的通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ，线圈Ⅰ固定，线圈Ⅱ置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时，天平示数恰好为零。下列说法正确的是()
图13
A.当天平示数为负时，两线圈电流方向相同
B.当天平示数为正时，两线圈电流方向相同
C.线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力大于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力
D.线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对相互作用力
解析当线圈中通有同向电流时互相吸引，通有反向电流时互相排斥，故当天平示数为负时，表示互相吸引，所以为同向电流，当天平示数为正时，表示相互排斥，为反向电流，选项A正确，B错误；根据作用力与反作用力可知线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力等于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力，线圈
Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力都作用在线圈Ⅱ上，它们不是一对相互作用力，选项C、D错误。
答案 A
3.(多选)如图14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()
图14
A.弹簧长度将变长
B.弹簧长度将变短
C.F 1＞F 2
D.F 1＜F 2
解析 如图甲所示，导体棒处的磁场方向指向右上方，根据左手定则可知，导体棒受到的安培力方向垂直于磁场方向指向右下方，根据牛顿第三定律，对条形磁铁受力分析，如图乙所示，所以台秤对条形磁铁的支持力减小，即台秤示数F 1＞F 2，在水平方向上，由于F ′有水平向左的分力，条形磁铁压缩弹簧，所以弹簧长度变短。
答案 BC
安培力作用下通电导体的平衡问题
1.求解安培力作用下导体平衡问题的关键
三维图――→转换为二维平面图，即通过画俯视图、剖面图、侧视图等，将立体图转换为平面受力图。
2.基本思路
(1)选定研究对象；
(2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其
中安培力的方向要注意F
安⊥B、F
安
⊥I；
(3)列平衡方程。
【例5】如图15所示，两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨宽度为L，一端与电源连接。一质量为m的金属棒ab垂直于平
行导轨放置并接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ＝
3
3，在安培力的作
用下，金属棒以v0的速度向右匀速运动，通过改变磁感应强度的方向，可使流过导体棒的电流最小，此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为(不考虑金属棒切割的影响)()
图15
A.37°
B.30°
C.45°
D.60°
解析由题意对棒受力分析，设磁感应强度的方向与竖直方向成θ角，则有
BIL cos θ＝μ(mg－BIL sin θ)，整理得BIL＝
μmg
cos θ＋μsin θ
。电流有最小值，就相当
于安培力有最小值，最后由数学知识解得θ＝30°，则选项A、C、D错误，B正确。
答案 B
1.如图16所示，用两根等长的轻细导线将质量为m、长为L的金属棒ab悬挂在
c 、
d 两边，金属棒置于匀强磁场中。当棒中通以由a 到b 的电流I 后，两导线偏离竖直方向θ角处于静止状态。已知重力加速度为g ，为了使棒静止在该位置，磁场的磁感应强度的最小值为( )
图16
A.mg IL
B.mg IL tan θ
C.mg IL sin θ
D.mg IL cos θ
解析 对金属棒ab 受力分析，当安培力BIL 与细绳拉力垂直时B 最小，作出受力分析图如图所示，由平衡条件可知B min IL ＝mg sin θ，解得磁场的磁感应强度的
最小值为B min ＝mg IL sin θ，故C 正确。
答案 C
2.如图17所示，间距为0.3 m 的平行导轨所在平面与水平面之间的夹角为θ，匀强磁场的磁感应强度方向垂直平行导轨斜面向上，大小随时间变化的规律为B ＝(2＋2t )T 。将一根长为0.3 m 、质量为0.2 kg 的导体棒垂直放置在导轨上，导体棒中通有大小为1 A 、方向从a 向b 的电流。t ＝0和t ＝2 s 时刻，导体棒刚好都能处于静止状态。取g ＝10 m/s 2，则( )
图17
A.平行导轨的倾角θ＝30°
B.导体棒对平行导轨的压力为1 N
C.导体棒与平行导轨间的最大静摩擦力为0.3 N
D.t＝1 s时，导体棒所受的摩擦力为0
解析t＝0和t＝2 s时刻，导体棒恰好处于静止状态，可知t＝0时，导体棒刚好要向下运动，t＝2 s时，导体棒刚好要向上运动，又因为安培力的方向一定沿斜面向上，故根据平衡条件知，t＝0时有mg sin θ＝f m＋B0IL，t＝2 s时有
mg sin θ＋f m＝B2IL，解得f m＝0.6 N，sin θ＝0.6，即θ＝37°，选项A、C错误；导体棒对平行导轨的压力F N＝mg cos 37°＝1.6 N，选项B错误；t＝1 s时F安＝B1IL＝1.2 N，mg sin θ＝1.2 N，因mg sin θ＝F安，故导体棒所受摩擦力为零，选项D正确。
答案 D
3.(多选)(2019·江苏卷，7)如图18所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等。矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在a、b产生的磁场作用下静止。则a、b的电流方向可能是()
图18
A.均向左
B.均向右
C.a的向左，b的向右
D.a的向右，b的向左
解析如图甲所示，当a、b中电流方向均向左时，矩形线框靠近导线的两边所受安培力方向相同，使线框向导线b移动。同理可知，a、b中电流均向右时，线框向导线a移动，选项A、B错误；
甲乙
电流方向a的向左，b的向右时，a、b中电流I′在线框所在处产生的磁场方向如图乙所示，导线AB、CD所在处的磁感应强度相同，但所受安培力大小相等、方向相反。线框静止。同理可知，电流方向a的向右，b的向左时，线框也能静止，C、D正确。
答案CD
课时作业
(时间：30分钟)
基础巩固练
1.把一根长直导线平行地放在如图1所示磁针的正上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转。下列说法正确的是()
图1
A.首先观察到这个实验现象的物理学家是法拉第
B.导线若东西放置，通电后磁针最容易发生偏转
C.导线通以图示方向强电流，磁针N极转向纸面内
D.该实验说明变化的磁场在导线中产生电流
答案 C
2.如图2所示，a和b是一条磁感线上的两点，关于这两点磁感应强度大小的判断，正确的是()
图2
A.一定是a点的磁感应强度大
B.一定是b点的磁感应强度大
C.一定是两点的磁感应强度一样大
D.无法判断
限时规范训练 [基础巩固题组] 1．如图所示，带负电的金属环绕轴OO ′以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡时的位置是( ) A ．N 极竖直向上 B ．N 极竖直向下 C ．N 极沿轴线向左 D ．N 极沿轴线向右 解析：选C ．负电荷匀速转动，会产生与旋转方向反向的环形电流，由安培定则知，在磁针处磁场的方向沿轴OO ′向左．由于磁针N 极指向为磁场方向，可知选项C 正确． 2．磁场中某区域的磁感线如图所示，则( ) A ．a 、b 两处的磁感应强度的大小不等， B a ＞B b B ．a 、b 两处的磁感应强度的大小不等，B a ＜B b C ．同一通电导线放在a 处受力一定比放在b 处受力大 D ．同一通电导线放在a 处受力一定比放在b 处受力小 解析：选A ．磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，由a 、b 两处磁感线的疏密程度可判断出B a >B b ，所以A 正确，B 错误；安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小B 、电流大小I 、导线长度L 和导线放置的方向与磁感应强度的方向的夹角有关，故C 、D 错误． 3.将长为L 的导线弯成六分之一圆弧，固定于垂直纸面向外、大小为B 的匀强磁场中，两端点A 、C 连线竖直，如图所示．若给导线通以由A 到C 、大小为I 的恒定电流，则导线所受安培力的大小和方向是( ) A ．IL B ，水平向左 B ．ILB ，水平向右 C ．3ILB π，水平向右 D ．3ILB π ，水平向左 解析：选D ．弧长为L ，圆心角为60°，则弦长AC ＝3L π，导线受到的安培力F ＝BIl ＝3ILB π ，
第1课时 磁场的描述 磁场对电流的作用 考纲解读1.知道磁感应强度的概念及定义式，并能理解与应用.2.会用安培定则判断电流周围的磁场方向.3.会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题． 1．[对磁感应强度的理解]下列关于磁感应强度的说法正确的是( ) A ．一小段通电导体放在磁场A 处，受到的磁场力比 B 处的大，说明A 处的磁感应强度比B 处的磁感应强度大
B ．由B ＝F IL 可知，某处的磁感应强度的大小与放入该处的通电导线所受磁场力F 成正 比，与导线的I 、L 成反比 C ．一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零 D ．小磁针N 极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向 答案 D 解析 磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，是磁场本身性质的反映，其大小由磁场以及在磁场中的位置决定，与F 、I 、L 都没有关系，B ＝F IL 只是磁感应强度的定义 式，同一通电导体受到的磁场力的大小由所在处的磁感应强度和放置的方式共同决定，所以A 、B 、C 都是错误的．磁感应强度的方向就是该处小磁针N 极所受磁场力的方向，不是通电导线的受力方向，所以D 正确． 2．[对磁感线的理解]关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是( ) A ．磁极与磁极之间、磁极与电流之间都可以通过磁场发生相互作用 B ．磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针在该点静止时北极所指的方向一致 C ．磁感线总是从磁铁的N 极出发，到S 极终止 D ．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的 答案 AB 解析 磁场是一种特殊物质，磁极、电流间发生作用都是通过磁场发生的，故A 对；磁感线是为形象描述磁场而假想的线，不是真实存在的，故D 错；磁感线的切线方向表示磁场的方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱，故B 对；磁感线是闭合曲线，在磁体外部由N 极指向S 极，在磁体内部由S 极指向N 极，故C 错． 3．[磁场对电流作用力的计算]如图1所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架，ab 、 cd 边均与ad 边成60°角，ab ＝bc ＝cd ＝L ，长度为L 的该电阻丝电阻为r ，框架与一电动势为E 、内阻为r 的电源相连接，垂直于框架平面有磁感应强度为B 的匀强磁场，则框架受到的安培力的合力大小为( ) 图1 A ．0 B.5BEL 11r C.10BEL 11r D.BEL r 答案 C
《磁场对电流的作用》教案 教学目标 知识与能力 1．知道磁场对通电导体有作用力。 2．知道通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁感应线方向有关，改变电流方向或改变磁感线方向，导体的受力方 向随着改变。 3．知道通电线圈在磁场中转动的道理。 4．知道通电导体和通电线圈在磁场中受力而运动，是消耗了电能，得到了机械能。 5．培养学生观察能力和推理、归纳、概括物理知识的能力。 过程与方法 培养学生理论联系实际的意识 感态度与价值观 通过了解物理知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学习科学技术知识的兴趣。
教学重点、难点 重点 1磁场对通电的导体有力的作用 2通电的导体的受力方向跟磁场方向和电流方向有关 难点 左手定则的运用 （二）教具 小型直流电动机一台，学生用电源一台，大蹄形磁铁一块，干电池一节，用铝箔自制的圆筒一根（粗细、长短与铅笔差不 多），两根铝箔条（用透明胶与铝箔筒的两端相连接），支架 （吊铝箔筒用）,如课本图12—10的挂图，线圈（参见图12 —2），抄有题目的小黑板一块（也可用幻灯片代替）。 (三）教学过程 1复习相关知识并提问： 1.磁场的基本性质是它对放入其中的磁体产生（）作用， 磁体间的相互作用就是通过（）发生的。 2.将一根导线平行地放在静止的小磁针上方，当导线通电时， 发现小磁针（），说明电流周围存在（）。
2．引入新课 本章主要研究电能：第一节和第二节我们研究了获得电能的原理和方法，第三节我们研究了电能的输送，电能输送到用电单位，要使用电能，这就涉及到用电器，以前我们研究了电灯、电炉、电话等用电器，今天我们要研究另一种用电器一电动机。 出示电动机，给它通电，学生看到电动机转动，提高了学习兴趣。 提问：电动机是根据什么原理工作的呢？ 讲述：要回答这个问题，还得请同学们回忆一下奥斯特实验的发现—电流周围存在磁场，电流通过它产生的磁场对磁体施加作用力（如电流通过它的磁场使周围小磁针受力而转动）。根据物体间力的作用是相互的，电流对磁体施加力时，磁体也应该对电流有力的作用。下面我们通过实验来研究这个推断。 3．进行新课 (1)通电导体在磁场里受到力的作用 板书课题：〈第四节磁场对电流的作用〉
磁场的描述磁场对电流的作用 知识点1磁场、磁感应强度、磁感线 1．磁场 (1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用． (2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向． 2．磁感应强度 (1)定义式：B＝F IL(通电导线垂直于磁场)． (2)方向：小磁针静止时N极的指向． (3)磁感应强度是反映磁场性质的物理量．由磁场本身决定，是用比值法 定义的． 3．磁感线 (1)引入：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点 的磁感应强度的方向一致． (2)特点：磁感线的特点与电场线的特点类似，主要区别在于磁感线是闭 合的曲线． (3)磁体的磁场和地磁场 图9-1-1 易错判断 (1)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力 的方向一致．(×) (2)磁感线是真实存在的．(×) (3)在同一幅图中，磁感线越密，磁场越强．(√) 知识点2电流的磁场及磁场的叠加
1．奥斯特实验 奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系． 2．安培定则的应用 直线电流的磁场通电螺线管的 磁场 环形电流 的磁场 特点无磁极、非匀强，且距导线越远处磁 场越弱 与条形磁铁的 磁场相似，管 内为匀强磁场 且磁场最强， 管外为非匀强 磁场 环形电流 的两侧是 N极和S 极，且离圆 环中心越 远，磁场越 弱 安培 定则 立体图 横截 面图 磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解． 易错判断 (1)通电导线周围的磁场是匀强磁场．(×) (2)电流的磁场方向可由右手螺旋定则(或安培定则)判定．(√) (3)一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电 荷之间通过磁场而发生的相互作用．(√) 知识点3安培力
磁场对电流和运动电荷的作用章节检测试 题(含答案和解析) 第六磁场对电流和运动电荷的作用测试 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分） 1.下列天体周围都有磁场，其中指南针不能在其上工作的是（） A.地球 B.太阳.月亮D.火星 2.软铁棒放在永磁体的旁边能被磁化，这是由于…（） A.在永磁体磁场作用下，软铁棒中形成了分子电流 B.在永磁体磁场作用下，软铁棒中的分子电流消失了 .在永磁体磁场作用下，软铁棒中分子电流的取向变得大致相同 D.在永磁体磁场作用下，软铁棒中分子电流的取向变得更加杂乱无 3.自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电子在进入地球周围的空间时，将（）
A.竖直向下沿直线射向地面 B.相对于预定地点向东偏转 .相对于预定点稍向西偏转D.相对于预定点稍向北偏转 4.某地地磁场的磁感应强度大约是4.0×10-5 T，一根长为500 的电线，电流为10 A，该导线可能受到的磁场力为（） A.0B.0.1 N.0.3 ND.0.4 N 5.磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，目的是（） A.使磁场成圆柱形，以便框转动 B.使线圈平面在水平位置与磁感线平行 .使线圈平面始终与磁感线平行 D.为了使磁场分布规则 6.直导线ab长为L，水平放置在匀强磁场中，磁场方向如图，磁感应强度为B，导线中通有恒定电流，电流为I，则…（） A.导线所受安培力大小为BIL B.若电流方向由b向a，则安培力方向竖直向上 .若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变成BILsinα D.若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变为BILs α
磁场对电流的作用教学设计 教学目标： 知识与技能知道磁场对通电导线有力的作用. 知道磁场对通电导线的作用力方向跟磁场方向和电流方向有关. 过程与方法培养学生理论联系实际的意识. 情感、态度与价值观通过了解物理知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学习科学技术知识的兴趣。 教学重点： 通电导线在磁场中要受到力的作用。 教学过程 复习相关知识并提问： 1.磁场的基本性质是它对放入其中的磁体产生( ) 作用，磁体间的相互作用就是通过() 发生的。 2. 将一根导线平行地放在静止的小磁针上方，当导线通电时，发现小磁针( ) ，说明电流周围存在( ) 。 演示实验： 演示直流电动机通电转动 提出问题： 1. 电动机为什么会转动呢? 2. 奥斯特实验证明了什么? 通电导体周围存在磁场，并通过磁场使小磁针偏转，即电流对磁体有力的作用。
启发学生： 磁场对电流有没有力的作用呢? 实验： (1) 介绍实验装置，并连接好。渗透设计思想，明确实验研究对象是铜棒。 (2) 让学生明确实验目的，即磁场能否让通电后的铜棒运动。 (3) 实验条件逐步演示并观察实验现象，完成记录表格。 1 静止的铜棒通电后发生什么现象?原因是什么?运动受力 2 铜棒的运动方向、电流的方向和磁感线方向的角度关系? 互相垂直 3 不改变磁场方向而改变电流的方向，铜棒运动方向如何? 改变方向 4 不改变电流的方向，而改变磁场方向，铜棒运动方向怎样?改变方向 (4) 学生根据实验现象，分析得出结论。 通电导体在磁场中受到力的作用。力的方向，电流的方向和磁场线的方向互相垂直。通电导体在磁场里受力的方向跟电流的方向和磁感线的方向有关。 左手定则 伸开左手，使大拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，使四指指向电流方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受磁力的方向。
[课下限时集训] (时间：40分钟满分：100分) 一、选择题(本题共11小题，每小题6分，共66分) 1.(2012·海南高考)图1中装置可演示磁场对通电导线的作用。电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆。当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动。下列说法正确的是() 图1 A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动 B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动 C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动 D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动 解析：选BD若a接正极，b接负极，电磁铁磁极间磁场方向向上，e接正极，f接负极，由左手定则判定金属杆受安培力向左，则L向左滑动，A项错误，同理判定B、D选项正确，C项错误。 2.(2012·天津高考)如图2所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ，如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是()
图2 A．棒中的电流变大，θ角变大 B．两悬线等长变短，θ角变小 C．金属棒质量变大，θ角变大 D．磁感应强度变大，θ角变小 解析：选A棒中电流变大，金属棒所受安培力变大，θ角变大，选项A正确；两悬线等长变短，θ角不变，选项B错误；金属棒质量变大，θ角变小，选项C错误；磁感应强度变大，金属棒所受安培力变大，θ角变大，选项D错误。 3.如图3所示，水平桌面上放置一根条形磁铁，磁铁中央正上方用绝缘弹簧悬挂一水平直导线，并与磁铁垂直。当直导线中通入图中所示方向的电流时，可以判断出() 图3 A．弹簧的拉力增大，条形磁铁对桌面的压力减小
磁场对电流的作用 【目标展示】 一、知识与技能 1. 知道什么是安培力. 2. 知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关问题. 3. 会用安培力公式F=BIL解答有关问题. 4. 了解磁电式电流表的内部构造的原理. 二、过程与方法 通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算.培养空间想像能力. 三、情感态度与价值观 体验由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的科学思维方法（由特殊到一般）.并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解，感受物理知识之间的联系与实际应用. 【重点难点】 安培力的方向确定和大小的计算. 【教学建议】1. 安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直，但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力最大，对此学生常常混淆. 2. 想象能力对本节学习至关重要、要使学生能够看懂立体图，熟悉各种角度的侧视图、俯视图和剖面图，需要一定的巩固训练.
3. 建议用实验观察法、逻辑推理法、讲解法等教学方法. 【教学过程】 环节一【复习导入】 复习提问导入，多媒体展示问题 1．磁感应强度是由什么决定的？ 答：磁感应强度是由产生磁场的电流的大小、分布和空间位置确定的. 2．磁感应强度的定义式是什么？ 答：磁感应强度的定义式是IL F B = 3．磁感应强度的定义式在什么条件下才成立？ 答：只有在通电导线垂直磁场方向放入匀强磁场中才成立. 4．垂直磁场方向放入匀强磁场的通电导线长L=1cm ，通电电流强度I=10A ，若它所受的磁场力F=5N ，求该磁场的磁感应强度B 是多少？ 答：因通电导线垂直磁场方向放入匀强磁场，所以根据磁感应强度的定义式 T T IL F B 5.001.0105=?== 5．若上题中通电导线平行磁场方向放入该磁场中，那么磁场的磁感应强度是多大？通电导线受到的磁场力是多少？ 答：当电流仍为I=10A ，B L //时，该处磁感应强度不变，仍为B=0.5T ，而通电导线所受磁场力F 为零. 【设计意图】通过问题、练习，巩固复习已有知识，为本节授课
鲁科版3–1第六章 磁场对电流和运动电荷的作用 全章测评 (时间:90分钟,总分:100分) 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分） 1.下列天体周围都有磁场，其中指南针不能在其上工作的是（ ） A.地球 B.太阳 C.月亮 D.火星 2.软铁棒放在永磁体的旁边能被磁化，这是由于（ ） A.在永磁体磁场作用下，软铁棒中形成了分子电流 B.在永磁体磁场作用下，软铁棒中的分子电流消失了 C.在永磁体磁场作用下，软铁棒中分子电流的取向 变得大致相同 D.在永磁体磁场作用下，软铁棒中分子电流的取向变得更加杂乱无章 3.来自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电子在进入地球周围的空间时，将（ ） A.竖直向下沿直线射向地面 B.相对于预定地点向东偏转 C.相对于预定点稍向西偏转 D.相对于预定点稍向北偏转 4.某地地磁场的磁感应强度大约是4.0×10-5 T ，一根长为500 m 的电线，电流为10 A ，该导线可能受到的磁场力为（ ） A.0 B.0.1 N C.0.3 N D.0.4 N 5.磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，目的是（ ） A.使磁场成圆柱形，以便框转动 B.使线圈平面在水平位置与磁感线平行 C.使线圈平面始终与磁感线平行 D.为了使磁场分布规则 6.直导线ab 长为L ，水平放置在匀强磁场中，磁场方向如图6-6，磁感应强度为B ，导线中通有恒定电流，电流为I ，则…（ ） 图6-6 A.导线所受安培力大小为BIL B.若电流方向由b 向a ，则安培力方向竖直向上 C.若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变成BIL sinα D.若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变为BIL cosα 7.如图6-7所示，矩形线圈ab cd 放置在水平面内，磁场方向与水平面成α角，已知sinα＝5 4，线圈面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，则通过线圈的磁通量为（ ）
- 1 - 三、磁场对电流的作用电动机 1．通电导体在磁场中受到力的作用，受力的方向跟和有关。如果这两者其中之一的方向改变，则力的方向，如果这两者的方向同时改变，则力的方向。 2．直流电动机是根据原理制成的，在输入电流时采用来改变线圈中的电流方向，从而使它能连续转动。 3．电动机工作时是把能转化为能，它与热机相比，一个最显著的优点。4．要使一台直流电动机的转速增大一些，下列方法中不可行的是( ) A．增大线圈中的电流B．换用输出电压较多的电源 C．将磁体的磁极对调D．换用磁性更强的磁体 5．关于通电导线在磁场里受力的方向与电流的方向和磁感线的方向之间的关系，下列说法中错误的是( ) A．改变电流方向，导体受力方向也会改变 B．改变磁场方向，导体受力方向也会改变 C．同时改变电流方向和磁场方向，导体受力方向也会改变 D．同时改变电流方向和磁场方向，导体受力方向不会改变 6．以下装置中利用磁场对通电导线的作用的原理制成的是 ( ) A．全自动洗衣机的进水阀门 B．电风扇中的电动机 C．电饭锅 D．电铃 7．如图所示，进行通电导线在磁场中受力运动实验，回答下列问题： （1）把导线放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，会发现导线 ab； （2）把电源的正负极对调后接入电路，使通过导线的电流方向与原来相 反，这时导线ab； （3）保持电源的正负极不变，对调磁体的磁极， 使磁场的方向与原来相反，这时导线ab。由此可以得出通电导线在磁场中要受到力的作用，而且受力的方向跟的方向和的方向都有关系。 8．如图所示，悬挂在金属丝上的金属棒AB处在磁场中，(1)当C、D 两个线头没有接到电池组的正、负极上时，AB棒保持静止不动，而一 但使C、D两个线头接触到电池组的正、负时，AB棒立即摆动起来， 这一现象说明了； (2)留心的同学还会注意到，当两个线头分别接触C、D两极时，金属 棒相对蹄形磁铁向里摆动，这一现象说明了； (3)如果两个线头像图示那样接触C、D，而把蹄形磁铁上下翻转一下(S极在上)，则金属棒相对蹄形磁铁向外摆动，这一现象说明了。 9．如图所示是检验磁场对通电导体作用的实验装置。当导体ab 流通过时，它受到磁场的作用力向上。
人教版物理选修1-1第二章第四节磁场对运动电荷的作用同步训练A卷(练习)姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题（共15小题） (共15题；共30分) 1. （2分） (2019高二上·应县期中) 如图所示为某粒子分析器的简化结构。一束带电粒子从 A 小孔特定的角度和初速度射入平行板电极 P和 Q 之间的真空区域，经偏转后打在 Q极板上如图所示的位置。在其他条件不变的情况下要使该粒子束能从 Q极板上 B孔射出（不计粒子重力和粒子间的相互影响）。下列操作中可能实现的是（） A . 先断开开关S，再适当上移 P极板 B . 先断开开关S，再适当左移 P极板 C . 保持开关S闭合，适当上移 P极板 D . 保持开关S闭合，适当左移 P极板 【考点】 2. （2分） (2017高二上·惠州期末) 如图所示，带负电的粒子g（不计重力），水平向左进入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外．该粒子将（） A . 向下偏转 B . 向上偏转
C . 垂直纸面向里偏转 D . 垂直纸面向外偏转 【考点】 3. （2分）如图所示，一带负电的滑块从粗糙斜面的顶端滑至底端时的速率为v ，若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率与未加磁场时相比（） A . 变大 B . 变小 C . 不变 D . 条件不足，无法判断 【考点】 4. （2分） (2017高二上·景德镇期末) 如图所示，一束质量、带电量、速率均未知的正离子（不计重力）射入正交的电场、磁场区域，发现有些离子毫无偏移地通过这一区域，对于这些离子来说，它们一定具有（） A . 相同的速率 B . 相同的电量 C . 相同的质量
第三讲磁场对运动电荷的作用 一、“安培定则（右手螺旋定则）”和“左手定则”区别和联系 1.在适用对象上 安培定则研究电流（直线电流、环形电流、通电螺线管）产生磁场时，电流与其产生的磁场磁感线二者方向的关系；左手定则研究通电导线（或电荷运动）在磁场中受力时，F、I、B三者方向的关系。 2.在电流与磁场的关系上 安培定则中的“磁场”与“电流”密不可分，是同时存在、同时消失的，“磁场”就是电流的磁效应产生的磁场；左手定则中的“磁场”与“电流”可以单独存在，“磁场”是外加的磁场，不是通电导线产生的磁场。 3.在因果关系上 安培定则中的“电流”是“因”，磁场为“果”，正是有了电流（直线电流、环形电流、螺线管电流）才出现了由该电流产生的磁场；左手定则中的“磁场”和“电流”都是“因”，磁场对通电导线的作用力是“果”，有因才有果，而此时的两个“因”对产生磁场的作用力来说缺一不可。 4.判断电流方向选取定则的原则 在已知磁感线的方向，要判断产生该磁场的电流时，选用安培定则判断电流的方向；在已知导体受的安培力的方向或导体因通电才开始运动的方向时，用左手定则判断电流的方向。
1．计算公式 B IL F＝BILsin θ＝ ⊥ B表示磁感应强度在垂直于I方向上的分量，L称为有效长度。若导线是弯曲的，则其中 ⊥ (1)当B垂直于导线所在的平面时，L等于连接两端点的直线的长度。如图甲、乙所示。 (2)当B与导线的两端点的连线不垂直时，L表示两端点的连线在与B垂直的方向上的投影。如图丙所示。 2．安培力的方向 B＝Bsin θ)穿过左手手心。 在使用左手定则判定安培力的方向时，让B的垂直分量( ⊥ 四、安培力作用下的动态问题 1．电流元法 把整段电流等效为多段直线电流元，运用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定其运动方向。 2．特殊位置法 把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断它所受安培力的方向，从而确定其运动方向。 3．等效法 环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管；通电螺线管还可以等效成很多匝的环形电流来分析。 4．转换研究对象法 因为电流之间、电流与磁体之间的相互作用力满足牛顿第三定律，定性分析磁体在电流作用下如何运动的问题时，可先分析电流在磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律来确定磁体所受电流的作用力，
2.磁场对电流的作用 教学目标 知识要点课标要求 1.磁场对通电导线的作用 磁场对通电的导体有力的作用；通电的导体的受力方 向跟磁场方向和电流方向有关 2.让线圈在磁场中转起来 知道通电导体和通电线圈在磁场中受力而运动，是消 耗了电能，得到了机械能 3.电动机与人类文明 了解电动机的构造，理解电动机的工作原理及换向器 的作用；能够把物理理论知识与生活实际相联系 教学过程 情景导入 电动自行车是倍受人们青睐的一种交通工具。它可以电动骑行，亦可以脚踏骑行。电动骑行时，蓄电池对车上电动机供电，电动机为车提供动力。你知道电动机的工作原理吗？从学生的质疑中导入新课。 合作探究 探究点一磁场对通电导线的作用 活动1：展示如图所示的装置，让学生猜想一下，当开关闭合后，将会观察到什么现象？学生诧异？闭合开关，让学生观察实验现象？根据实验现象讨论、交流产生此现象的原因是什么？
老师适当点拨： 现象→原因→有磁场 ↓↓↓ 导线运动→受力的作用→通电导体是磁体 归纳总结：磁场对通电导体有力的作用。 知识拓宽：并不是所有的通电直导线在磁场中都受到力的作用，当通电直导线与磁感线方向平行时，此时通电的直导线不受力的作用。 活动2：要想改变导体在磁场中的运动方向，如何操作？学生交流、讨论，发表自己的观点，师总结。 总结：改变磁场的方向；可以改变电流的方向。 活动3：根据学生的猜想，进行验证。让学生观察实验现象，讨论得出实验结论。 归纳总结：通电导线在磁场中受力方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关；当电流方向、磁感线方向发生改变时，通电导体受力方向也发生改变。 活动4：根据实验现象，大家讨论一下，在这个装置在能量的转化是怎样的？在生活中哪些用电器是利用这一原理来工作的？学生交流、讨论，发表自己的观点。 归纳总结： （1）将电能转化为机械能； （2）生活中的电动车、电风扇、电动机等工作时的原理与此相同。 探究点二让线圈在磁场中转起来 活动1：一根通电直导线在磁场会受力运动，一个通电的线圈在磁场中会怎样呢？展示如图所示的装置，让同学们猜想，然后再展示。
8.1 磁场的描述及磁场对电流的作用 A组 题组一磁感应强度及磁场的叠加 1．(多选)物理学中，通过引入检验电流来了解磁场力的特性，对检验电流的要求是()． A．将检验电流放入磁场，测量其所受的磁场力F，导线长度L，通电电流I，应用公式B＝F IL， 即可测得磁感应强度B B．检验电流不宜太大 C．利用检验电流和运用公式B＝F IL只能应用于匀强磁场 D．只要满足长度L很短，电流很小，将其垂直放入磁场的条件，公式B＝F IL对任何磁场都适用 解析用检验电流来了解磁场，要求检验电流对原来磁场的影响很小，可以忽略，所以导体长度 L应很短，电流应很小，当垂直放置时，定义式B＝F IL适用于所有磁场，选项B、D正确． 答案BD 2．(单选)如图8－1－13所示，O处有一通电直导线，其中的电流方向垂直于纸面向里，图形abcd 为以O点为同心圆的两段圆弧a和c与两个半径b和d构成的扇形，则以下说法中正确的是()． 图8－1－13 A．该通电直导线所产生的磁场方向如图中的b或d所示，且离O点越远，磁场越强 B．该通电直导线所产生的磁场方向如图中的b或d所示，且离O点越远，磁场越弱 C．该通电直导线所产生的磁场方向如图中的a或c所示，且离O点越远，磁场越强 D．该通电直导线所产生的磁场方向如图中的a或c所示，且离O点越远，磁场越弱 解析由安培定则可知，通电直导线周围的磁场磁感线是以通电导线为圆心的一些同心圆，题给通电直导线产生的磁场方向如图中a或c箭头所示，且离通电直导线越远，磁场越弱，故选项D 正确． 答案 D 3．(单选)如图8－1－14所示，平行长直导线1、2通过相反方向的电流，电流大小相等．a、b两点关于导线1对称，b、c两点关于导线2对称，且ab＝bc，则关于a、b、c三点的磁感应强度B 的说法中正确的是()．
磁场对电流的作用教学设计示例一 磁场对电流的作用教学设计示例一 磁场对电流的作用教学设计示例一 （一）教学目的 1．知道磁场对通电导体有作用力。 2．知道通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁感应线方向有关，改变电流方向或改变磁感线方向，导体的受力方向随着改变。 3．知道通电线圈在磁场中转动的道理。 4．知道通电导体和通电线圈在磁场中受力而运动，是消耗了电能，得到了机械能。 5．培养学生观察能力和推理、归纳、概括物理知识的能力。 （二）教具 小型直流电动机一台，学生用电源一台，大蹄形磁铁一块，干电池一节，用铝箔自制的圆筒一根（粗细、长短与铅笔差不多），两根铝箔条（用透明胶与铝箔筒的两端相连接），支架（吊铝箔筒用）,如课本图12—10的挂图，线圈（参见图12—2），抄有题目的小黑板一块（也可用幻灯片代替）。 (三）教学过程 1．引入新课
本章主要研究电能：第一节和第二节我们研究了获得电能的原理和方法，第三节我们研究了电能的输送，电能输送到用电单位，要使用电能，这就涉及到用电器，以前我们研究了电灯、电炉、电话等用电器，今天我们要研究另一种用电器一电动机。 出示电动机，给它通电，学生看到电动机转动，提高了学习兴趣。 提问：电动机是根据什么原理工作的呢？ 讲述：要回答这个问题，还得请同学们回忆一下奥斯特实验的发现—电流周围存在磁场，电流通过它产生的磁场对磁体施加作用力（如电流通过它的磁场使周围小磁针受力而转动）。根据物体间力的作用是相互的，电流对磁体施加力时，磁体也应该对电流有力的作用。下面我们通过实验来研究这个推断。 2．进行新课 (1)通电导体在磁场里受到力的作用 板书课题：〈第四节磁场对电流的作用〉 介绍实验装置，将铝箔筒两端的铝箔条吊挂在支架上，使铝箔筒静止在磁铁的磁场中（参见课本中的图12—9）。用铝箔筒作通电导体是因为铝箔筒轻，受力后容易运动,以便我们观察。 演示实验1：用一节干电池给铝箔筒通电（瞬时短路），让学生观察铝箔筒的运动情况，并回答小黑板上的题1：给静止在磁场中的`铝箔筒通电时，铝箔筒会______，这说明______。 板书：＜1．通电导体在磁场中受到力的作用。〉
磁场对电流的作用 Ⅰ、课题引入： 上节我们复习了磁场及磁感应强度的相关概念 1．回忆磁场的产生 （１）磁体（２）电流（３）运动电荷 磁场最基本的性质是有力的作用所以这三者相互之间都存在力的作用，这个力是通过磁场这种特殊的物质而产生的。 本节课我们就来讨论：磁场对电流的作用，这个作用叫安培力（板书标题） ２．回忆磁感应强度的定义 副板书：IL F B = 即磁场中某点的磁感应强度等于在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的磁场力F 与电流强度I 和导线长度L 的比值。注意：I ⊥B Ⅱ、教学过程 一、安培力 １．大小的计算： （１）通电直导线 ①若IB ：根据磁感应强度的定义可得：F=BIL ②若I ∥B ：磁场对电流的安培力为０ ③若I 与B 成一般角度θ： 处理方法：矢量的分解 结论：F=BILsin θ 综上所述：通电直导线当垂直与磁场时所受安培力最大；平行于磁场时所受安培力为０；一般介于两值之间 （２）通电弯曲导线 处理方法：等效长度 特殊的：闭合通电导线 F ＝0 （３）注意点：一般只适用于匀强磁场。（IL F B =适用于一切磁场） ２．方向的判定： ①左手定则：把左手放入磁场，让磁感线垂直穿入掌心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向。 ②方向的特点：F ⊥B ，F ⊥I ，即F 垂直于B 和I 决定的平面。
二、应用 例1：如图所示在倾角为α的光滑斜面上，置一通电流I，长为L，质量为m的导体棒。试求： （1）欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的 磁感应强度B的最小值和方向； （2）欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力， 应加匀强磁场B的最小值和方向。 例2：如图所示，在倾角为30o的斜面上，放置两条 宽L＝0.5m的平行导轨，将电源、滑动变阻器用导 线连接在导轨上，在导轨上横放一根质量为m＝ 0.2kg的金属棒ab，电源电动势E＝12V，内阻r＝ 0.3Ω，金属棒与导轨间的最大静摩擦力为f m＝0.6N， 磁场方向垂直轨道所在平面，B＝0.8T。欲使棒ab 在轨道上保持静止，滑动变阻器的使用电阻R的范 围多大？（g取10m/s2） 例3：如图所示，与电源相连的导轨 末端放一质量为m的导体棒ab，宽为 l，高出地面h，整个装置放在竖直向 下的匀强磁场中。已知电源的电动势 为E，内阻为r，固定电阻为R（其余 电阻不计），磁感应强度为B，当开关 S闭合后导体棒水平射程为L，求经过 开关的电荷量。 例4：如图所示，由锌板和铜板组成的∩形导体，分别插 入由阀门隔开的盛有稀硫酸的容器中，∩形导体的总质量 为m ，并处在一个垂直于∩形导体框平面的匀强磁场中， 磁感应强度为B，线框的宽度为L，当打开阀门K，由于 电路突然接通，在磁场力的作用下∩形导体向上竖直跳 起，跳离液面的高度为h，设磁场力远大于导体框的重力， 试求： （1）磁场的方向 （2）在此过程中通过阀门K的电量。
习题四 1．如图4-1所示，abc 是弯成直角的导线，40cm ab =，30cm bc =，通以电流I ，并放在和均匀磁场B 垂直的平面内，则导线所受到磁场力为 [ ] （A ）0.3IB ； （B ）0.4IB ； （C ）0.5IB ； （D ）0.7IB 。 答案：C 解：由F Il B =?得ab F I ab B =?，方向垂直于ab ；bc F Ibc B =?，方向垂直于bc 。又由图中几何关系知ab bc F F ⊥，所以整个导线受力为 0.5F IB == 2．两个在同一平面内的同心圆线圈，大圆半径为R ，通有电流I 1，小圆半径为r ，通有电流I 2，电流方向如图4-2所示，且r R <<，那么，在小线圈从图示位置转到两线圈平面相互垂直位置的过程中，磁力矩所作的功A 为 [ ] （A ）201 2 I I r R μπ-； （B ）201 2 2I I r R μπ-； （C ）201 2 I I r R μπ； （D ）201 2 2I I r R μπ。 答案：B 解：因r R <<，所以大圆电流在小圆范围产生的磁场可看作是均匀的，且近似等于大圆电流在其圆心O 处产生的磁场，即 102I O I B R μ= ；小圆由平行位置转过90?时磁力矩做功为 12201 222 (0)2I O I A I I r B I r R μππ=?Φ=-=- 3．如图4-3所示，平行放置在同一平面内的载流长直导线，要使AB 导线受的安培力等于零，则x 的值为 [ ] （A ）13a ； （B ）23a ； （C ）12a ； （D ）3 4a 。 答案：A 解：导线AB 上长度为l 的一段受其左、右两导线的安培力分别为 010********,222()2() I I I I F IlB Il Il F IlB Il Il x x a x a x μμμμππππ======--. 令12F F =，得12()x a x =-，由此解得1 3 x a =。 4．如图4-4，匀强磁场中有一矩形通电线圈，它的平面与磁场平行，在磁场作用下，线圈发生转动，其方向是 [ ] I 1图4-2 图4-3 2 I 图 4-1 B b c F bc F
初中物理新课程标准教材 物理教案( 2019 — 2020学年度第二学期 ) 学校： 年级： 任课教师： 物理教案 / 初中物理 / 九年级物理教案 编订：XX文讯教育机构
磁场对电流的作用 教材简介:本教材主要用途为通过学习物理知识，可以让学生培养自己的逻辑思维能力,对事物的理解认识也会有一定的帮助，本教学设计资料适用于初中九年级物理科目, 学习后学生能得到全面的发展和提高。本内容是按照教材的内容进行的编写，可以放心修改调整或直接进行教学使用。 第四节 (一)教学目的 1.知道磁场对通电导体有作用力。 2.知道通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁感线方向有关，改变电流方向或改变磁感线方向，导体的受力方向随着改变。 3.知道通电线圈在磁场中转动的道理。 4.知道通电导体和通电线圈在磁场中受力而运动，是消耗了电能，得到了机械能。 5.培养学生观察能力和推理、归纳、概括物理知识的能力。 (二)教具 小型直流电动机一台，学生用电源一台，大蹄形磁铁一块，干电池一节，用铝箔自制的圆筒一根(粗细、长短与铅笔差不多)，两根铝箔条(用透明胶与铝箔筒的两端相连接)，支架(吊铝箔筒用)，如课本图12-10的挂图，线圈(参见图12-2)，抄有题目的小黑板一块(也可用投
影片代替)。 (三)教学过程 1.引入新课 --电动机。 --电流周围存在磁场，电流通过它产生的磁场对磁体施加作用力(如电流通过它的磁场使周围小磁针受力而转动)。根据物体间力的作用是相互的，电流对磁体施加力时，磁体也应该对电流有力的作用。下面我们通过实验来研究这个推断。 2.进行新课 (1)通电导体在磁场里受到力的作用 (参见课本中的图12-9)。用铝箔筒作通电导体是因为铝箔筒轻，受力后容易运动，以便我们观察。 1：用一节干电池给铝箔筒通电(瞬时短路)，让学生观察铝箔筒的运动情况，并回答小黑板上的题1：给静止在磁场中的铝箔筒通电时，铝箔筒会_____，这说明_____。 1.通电导体在磁场中受到力的作用。〉 (2)通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁感线方向有关 2：先使电流方向相反，再使磁感线方向相反，让学生观察铝箔筒运动后回答小黑板上的
知识内容 考试要求 真题统计 2016.102017.42017.112018.42018.112019.4 2020.1 1.磁现象和磁场b10 2.磁感应强度c 3.几种常见的磁场b 4.通电导线在磁场 中受到的力 d109227、2322 5 11、21 5.运动电荷在磁场 中受到的力 c2323221023 6.带电粒子在匀强 磁场中的运动 d232323222323 22 【基础梳理】
提示：N极B＝F IL N极强弱闭合弯曲四指大拇指 垂直四指BIL0 【自我诊断】 判一判 (1)磁场是假想的，客观上不存在．() (2)磁场中的一小段通电导体在该处受力为零，此处B一定为零．() (3)由定义式B＝F IL可知，电流强度I越大，导线L越长，某点的磁感应强度就越小．() (4)磁感线是真实存在的．() (5)通电线圈可等效成条形磁铁，它周围的磁感线起始于线圈一端，终止于线圈的另一端．() (6)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．() 提示：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√ 做一做 如图所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向． 提示：
对磁现象和磁场、磁感应强度的理解 【题组过关】 1．(2020·宁波质检)磁场中某区域的磁感线如图所示，则() A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＞B b B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＜B b C．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大 D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小 解析：选B.磁感线的疏密反映磁场强弱，则B a＜B b，A项错误，B项正确．当通电导线与磁场平行时，通电导线受的安培力为零；则同一通电导线放在a处受力与放在b处受力大小关系不确定，C、D两项均错误． 2.(2020·绍兴检测)有两根长直导线a、b互相平行放置，如图所示为 垂直于导线的截面图．在图中所示的平面内，O点为两根导线连线的中点， M、N为两根导线附近的两点，它们在两导线连线的中垂线上，且与O点 的距离相等．若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I，则关于 线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是() A．M点和N点的磁感应强度大小相等、方向相同 B．M点和N点的磁感应强度大小相等、方向相反 C．在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零 D．在线段MN上三点的磁感应强度为零 解析：选B.根据安培定则和磁场叠加原理，M点和N点的磁感应强度大小相等、方向相反，选项A错误，B正确；在线段MN上只有在O点处，a、b两直导线电流形成的磁场的磁感应强度等大反向，即只有O点处的磁感应强度为零，选项C、D错误． 对磁感应强度的理解
磁场对电流的作用【电流形成的磁场】 闭合电路中产生电流，电流通过导体时在导体(即电流)周围产生一定范围大小的磁场，在此了电流形成的磁场介绍，供大家参阅，希望大家在阅读过程中有所收获! 长期以来，磁现象与电现象是被分别进行研究的，特别是吉尔伯特对磁现象与电现象进行深入分析对比后断言电与磁是两种截然 不同的现象，没有什么一致性。之后，许多科学家都认为电与磁没有什么联系，连库仑也曾断言，电与磁是两种完全不同的实体，它们不可能相互作用或转化。但是电与磁是否有一定的联系的疑问一直萦绕在一些有志探索的科学家的心头。 丹麦物理学家汉斯·奥斯特(H.C.Oersted，1777-1851)是康德哲学思想的信奉者，深受康德等人关于各种自然力相互转化的哲学思想的影响，奥斯特坚信客观世界的各种力具有统一性，并开始对电、磁的统一性的研究。1751年富兰克林用莱顿瓶放电的办法使钢针磁化的发现对奥斯特启发很大，他认识到电向磁转化不是可能不可能的问题，而是如何实现的问题，电与磁转化的条件才是问题的关键。开始奥斯特根据电流通过直径较小的导线会发热的现象推测：如果通电导线的直径进一步缩小那么导线就会发光如果直径进一步缩小到一 定程度，就会产生磁效应。但奥斯特沿着这条路子并未能发现电向磁的转化现象。奥斯特没有因此灰心，仍在不断实验，不断思索，他分
析了以往实验都是在电流方向上寻找电流的磁效应，结果都失效了，莫非电流对磁体的作用根本不是纵向的，而是一种横向力，于是奥斯特继续进行新的探索。1820年4月的一天晚上，奥斯特在为精通哲学及具备相当物理知识的学者讲课时，突然来了“灵感”，在讲课结束时说：“让我把通电导线与磁针平行放置来试试看!”于是，他在一个小伽伐尼电池的两极之间接上一根很细的铂丝，在铂丝正下方放置一枚磁针，然后接通电源，小磁针微微地跳动，转到与铂丝垂直的方向。小磁针的摆动，对听课的听众来说并没什么，但对奥斯特来说实在太重要了，多年来盼望出现的现象，终于看到了，当时简直使他愣住，他又改变电流方向，发现小磁针向相反方向偏转，说明电流方向与磁针的转动之间有某种联系。 奥斯特为了进一步弄清楚电流对磁针的作用，于1820年4月到7月，费了三个月的时间，做了六十多个实验，他把磁针放在导线的上方、下方，考察了电流对磁针作用的方向;把磁针放在距导线不同距离，考察电流对磁针作用的强弱;把玻璃、金属、木头、石头、瓦片、松脂，水等放在磁针与导线之间，考察电流对磁针的影响……。并于1820年7月21日发表了题为《关于磁针上电流碰撞的实验》的论文，这篇论文仅用四页纸，十分简洁地报告了他的实验，向科学界宣布了电流的磁效应。1820年7月21日作为一个划时代的日子载入史册，它揭开了电磁学的序幕，标志着电磁学时代的到来。