2018版高考：8.1《磁场的描述、磁场对电流的作用》教学案(含答案)

第八章磁场考纲要求权威解读磁场、磁感应强度、磁感线Ⅰ知道什么是磁场以及对磁场的两种描述方法：磁感应强度和磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向Ⅰ会应用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向安培力、安培力的方向Ⅰ掌握安培力的计算表达式，会判断安培力的方向匀强磁场中的安培力Ⅱ正确掌握公式F＝BI l的使用条件，并能用来解决通电直导线在匀强磁场中的动力学问题洛伦兹力、洛伦兹力的方向Ⅰ知道什么是洛伦兹力，会判断正负粒子在磁场中的受力方向洛伦兹力公式Ⅱ掌握洛伦兹力的表达式，会用来进行计算带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律第一节磁场的描述磁场对电流的作用一、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______的作用。

(2)方向：小磁针的______所受磁场力的方向。

2．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的__________。

(2)大小：B＝__________(通电导线垂直于磁场)。

(3)方向：小磁针静止时____的指向。

二、磁感线及几种常见的磁场分布1．磁感线在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的____方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。

2．几种常见的磁场(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图所示)(2)几种电流周围的磁场分布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____与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场____，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____安培定则立体图横截面图纵截面图(3)匀强磁场在磁场的某些区域内，磁感线为________的平行线，如图所示。

(4)地磁场①地磁场的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____________。

第1节磁场的描述、磁场对电流的作用一、磁场、磁感应强度1．磁场(1)基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁力的作用．(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：描述磁场强弱和方向．(2)定义式：B＝FIL(通电导线垂直于磁场)．(3)方向：小磁针静止时N极的指向．(4)单位：特斯拉，符号T.二、磁感线及几种常见的磁场分布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．几种常见的磁场(1) 条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图所示)(2)几种电流周围的磁场分布①磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向．②磁感线的疏密程度表示磁场强弱．③磁感线是闭合曲线，没有起点和终点．在磁体外部，从N 极指向S 极，在磁体内部，从S 极指向N 极．④磁感线是假想的曲线，不相交、不中断、不相切．三、安培力的大小和方向1．大小(1)F＝BIL sin θ(其中θ为B与I之间的夹角)(2)磁场和电流垂直时F＝BIL.(3)磁场和电流平行时F＝0.2．方向(1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时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．(2)安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I决定的平面．(注意：B和I可以有任意夹角)[自我诊断]1．判断正误(1)小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向．(√)(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＝FIL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．(√)2．(多选)指南针是我国古代四大发明之一．关于指南针，下列说法正确的是()A．指南针可以仅具有一个磁极B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰D．在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转解析：选BC.指南针有N、S两个磁极，受到地磁场的作用静止时S极指向南方，A错误，B正确．指南针有磁性，可以与铁块相互吸引，C正确．由奥斯特实验可知，小磁针在通电导线放臵位臵合适的情况下，会发生偏转，D错误．3．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 bB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＜B bC．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.在磁场中，磁感线的疏密表示磁场的强弱，故B a＜B b，A错误，B正确．同一通电导线如果都垂直放入磁场中，则在a处受力一定比b处受力小，但如果导线与磁场平行放臵，受力均为0，故C、D均错误．4．关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是() A．安培力的方向可以不垂直于直导线B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半解析：选B.根据左手定则，安培力垂直于电流和磁感应强度所组成的平面，A错误，B正确．由安培力公式F＝BIL sin θ(θ为B与I的夹角)可知，C错误．若在垂直于磁感应强度的平面内将直导线折成直角，其有效长度变为原来的2 2，安培力大小也变为原来的22，D错误．考点一磁场的理解及安培定则1．磁感应强度的三点理解(1)磁感应强度由磁场本身决定，因此不能根据定义式B＝FIL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N极的受力方向，也是小磁针静止时N极的指向．2．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”.3．磁场的叠加磁感应强度是矢量，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．◆特别提醒：两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的．1．指南针是我国古代四大发明之一．当指南针上方有一条水平放置的通电导线时，其N极指向变为如图实线小磁针所示．则对该导线电流的以下判断正确的是()A．可能东西放置，通有由东向西的电流B．可能东西放置，通有由西向东的电流C．可能南北放置，通有由北向南的电流D．可能南北放置，通有由南向北的电流解析：选 C.若导线东西放臵，通有由东向西的电流，根据安培定则可知，小磁针所在处合磁场方向将在南北方向上，其不会出现题图所示情况，故选项A 错误．若导线东西放臵，通有由西向东的电流，根据安培定则可知，小磁针N 极不偏转，故选项B 错误．若导线南北放臵，通有由北向南的电流时，根据安培定则可知，小磁针N 极将顺时针偏转，可转向图中实线所示位臵，故选项C 正确．若导线南北放臵，通有由南向北的电流，根据安培定则可知，小磁针N 极将逆时针偏转，指向西北方，故选项D 错误．2．(2017·河北廊坊模拟)(多选)无限长通电直导线在周围某一点产生的磁场的磁感应强度B 的大小与电流大小成正比，与导线到这一点的距离成反比，即B ＝kI r (式中k 为常数)．如图所示，两根相距L 的无限长直导线分别通有电流I 和3I .在两根导线的连线上有a 、b 两点，a 点为两根直导线连线的中点，b 点距电流为I 的导线的距离为L .下列说法正确的是()A ．a 点和b 点的磁感应强度方向相同B ．a 点和b 点的磁感应强度方向相反C ．a 点和b 点的磁感应强度大小比为8∶1D ．a 点和b 点的磁感应强度大小比为16∶1解析：选AD.根据右手螺旋定则，导线周围的磁场的磁感线，是围绕导线形成的同心圆，两导线在a 处的磁感应强度方向都向下，则合磁感应强度方向向下；根据B ＝kI r ，电流为3I 导线在b 处的磁感应强度方向向下，而电流为I 导线在b处的磁感应强度方向向上，因电流为3I 导线在b 处产生的磁场较大，则合磁感应强度方向向下，因此a 点和b 点的磁感应强度方向相同，故A 正确，B 错误．两导线在a 处的磁感应强度大小B 1＝3kI L 2＋kI L 2＝k 8I L ；两导线在b 处的磁感应强度大小B 2＝3kI 2L －kI L ＝kI 2L ，则a 点和b 点的磁感应强度大小之比为16∶1，故C错误，D 正确．3．(2017·江西南昌调研)如图所示，M 、N 和P 是以MN 为直径的半圆弧上的三点，O 为半圆弧的圆心，∠MOP ＝60°，在M 、N 处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O 点的磁感应强度大小为B 1.若将M 处长直导线移至P 处，则O 点的磁感应强度大小为B 2，那么B 2与B 1之比为( ) A.3∶1B ．3∶2C ．1∶1D ．1∶2解析：选B.如图所示，当通有电流的长直导线在M 、N 两处时，根据安培定则，可知：二者在圆心O 处产生的磁感应强度都为B 1/2；当将M 处长直导线移到P 处时，两直导线在圆心O 处产生的磁感应强度也为B 1/2，做平行四边形，由图中的几何关系，可得B 2B 1＝B 22B 12＝cos 30°＝32，故选项B 正确．4．(2017·湖北三市六校联考)如图甲所示，无限长导线均通以恒定电流I .直线部分和坐标轴接近重合，弯曲部分是以坐标原点O 为圆心的相同半径的一段圆弧，已知直线部分在原点O 处不形成磁场，则图乙中O 处磁感应强度和图甲中O 处磁感应强度相同的是( )解析：选A.由题意可知，图甲中O处磁感应强度的大小是其中一段在O点产生的磁感应强度大小的2倍，方向垂直纸面向里；图A中，根据安培定则可知，左上段与右下段的通电导线产生的磁场叠加为零，则剩余的两段通电导线产生的磁感应强度大小是其中一段在O点的磁感应强度的2倍，且方向垂直纸面向里，故A正确；同理，图B中，四段通电导线在O点产生的磁感应强度是其中一段在O点产生的磁感应强度的4倍，方向垂直纸面向里，故B错误；图C 中，右上段与左下段产生磁场叠加为零，则剩余两段产生磁感应强度大小是其中一段在O点产生磁感应强度的2倍，方向垂直纸面向外，故C错误；图D中，四段在O点产生的磁感应强度是其中一段在O点产生磁感应强度的2倍，方向垂直纸面向外，故D错误．磁感应强度叠加三步骤空间中的磁场通常会是多个磁场的叠加，磁感应强度是矢量，可以通过平行四边形定则进行计算或判断．其步骤如下：(1)确定场源，如通电导线．(2)定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向．如图中M、N在c点产生的磁场．(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场B .考点二 安培力作用下的平衡与加速问题1．分析导体在磁场中平衡和加速问题的思路(1)确定要研究的导体．(2)按照已知力→重力→安培力→弹力→摩擦力的顺序，对导体受力分析．(3)分析导体的运动情况．(4)根据平衡条件或牛顿第二定律列式求解．2．受力分析的注意事项(1)安培力的方向特点：F ⊥B ，F ⊥I ，即F 垂直于B 和I 决定的平面．(2)安培力的大小：应用公式F ＝BIL sin θ计算弯曲导线在匀强磁场中所受安培力的大小时，有效长度L 等于曲线两端点的直线长度．(3)视图转换：对于安培力作用下的力学问题，导体棒的受力往往分布在三维空间的不同方向上，这时应利用俯视图、剖面图或侧视图等，变立体图为二维平面图．考向1：安培力作用下静态平衡问题通电导体在磁场中受安培力和其它力作用而处于静止状态，可根据磁场方向、电流方向结合左手定则判断安培力方向．[典例1] (2016·广东广州三模)(多选)如图所示，质量为m 、长度为L 的直导线用两绝缘细线悬挂于O 、O ′，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x 正方向的电流I ，且导线保持静止时悬线与竖直方向夹角为θ.磁感应强度方向和大小可能为( )A ．z 正向，mg IL tan θB ．y 正向，mg ILC ．z 负向，mg IL tan θD ．沿悬线向上，mg IL sin θ解析 本题要注意在受力分析时把立体图变成侧视平面图，然后通过平衡状态的受力分析来确定B 的方向和大小．若B 沿z 正向，则从O 向O ′看，导线受到的安培力F ＝ILB ，方向水平向左，如图甲所示，导线无法平衡，A 错误．若B 沿y 正向，导线受到的安培力竖直向上，如图乙所示．当F T ＝0，且满足ILB ＝mg ，即B ＝mg IL 时，导线可以平衡，B 正确．若B 沿z 负向，导线受到的安培力水平向右，如图丙所示．若满足F T sin θ＝ILB ，F T cos θ＝mg ，即B ＝mg tan θIL ，导线可以平衡，C 正确．若B 沿悬线向上，导线受到的安培力左斜下方向，如图丁所示，导线无法平衡，D 错误．答案 BC考向2：安培力作用下动态平衡问题此类题目是平衡问题，只是由于磁场大小或方向、电流大小或方向的变化造成安培力变化，与力学中某个力的变化类似的情景．[典例2] (2017·陕西西安模拟)如图所示，长为L 的通电直导体棒放在光滑水平绝缘轨道上，劲度系数为k 的水平轻弹簧一端固定，另一端拴在棒的中点，且与棒垂直，整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为B 的匀强磁场中，弹簧伸长x 时，棒处于静止状态．则( )A ．导体棒中的电流方向从b 流向aB．导体棒中的电流大小为kx BLC．若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度，x变大D．若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度，x变大解析由受力平衡可知安培力方向水平向右，由左手定则可知，导体棒中的电流方向从a流向b，故A错误；由于弹簧伸长为x，根据胡克定律有kx＝BIL，可得I＝kxBL，故B正确；若只将磁场方向缓慢顺时针或逆时针转过一小角度，则安培力在水平方向上的分力减小，根据力的平衡可得，弹簧弹力变小，导致x变小，故C、D错误．答案 B考向3：安培力作用下加速问题此类题目是导体棒在安培力和其它力作用下合力不再为零，而使导体棒产生加速度，根据受力特点结合牛顿第二定律解题是常用方法．[典例3]如图所示，PQ和MN为水平平行放置的金属导轨，相距1 m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝0.2 kg，棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体的质量M＝0.3 kg，棒与导轨的动摩擦因数为μ＝0.5，匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，方向竖直向下，为了使物体以加速度a＝3 m/s2加速上升，应在棒中通入多大的电流？方向如何？(g＝10 m/s2)解析导体棒所受的最大静摩擦力大小为f m＝0.5mg＝1 NM的重力为G＝Mg＝3 N要使物体加速上升，则安培力方向必须水平向左，则根据左手定则判断得知棒中电流的方向为由a到b.根据受力分析，由牛顿第二定律有F安－G－f m＝(m＋M)aF安＝BIL联立得I ＝2.75 A答案 2.75 A 方向由a →b安培力作用下导体的分析技巧(1)安培力作用下导体的平衡问题与力学中的平衡问题分析方法相同，只不过多了安培力，解题的关键是画出受力分析示意图．(2)安培力作用下导体的加速问题与动力学问题分析方法相同，关键是做好受力分析，然后根据牛顿第二定律求出加速度．考点三 磁场中导体运动方向的判断1．判定通电导体运动或运动趋势的思路 研究对象：通电导线或导体――→明确导体所在位置的磁场分布情况――→利用左手定则导体的受力情况――→确定导体的运动方向或运动趋势的方向2．几种判定方法1. 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．在纸面内平动解析：选B.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．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，从左向右看，线圈L1将顺时针转动．2．如图所示，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()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：选 C.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．判断磁场中导体运动趋势的两点注意(1)应用左手定则判定安培力方向时，磁感线穿入手心，大拇指一定要与磁感线方向垂直，四指与电流方向一致但不一定与磁感线方向垂直，这是因为：F 一定与B垂直，I不一定与B垂直．(2)导体与导体之间、磁体与磁体之间、磁体与导体之间的作用力和其他作用力一样具有相互性，满足牛顿第三定律．课时规范训练[基础巩固题组]1．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也．”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图．结合上述材料，下列说法不正确的是()A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用解析：选 C.由题意可知，地理南、北极与地磁场的南、北极不重合，存在磁偏角，A正确．磁感线是闭合的，再由图可推知地球内部存在磁场，地磁南极在地理北极附近，故B正确．只有赤道上方附近的磁感线与地面平行，故C错误．射向地球赤道的带电宇宙射线粒子的运动方向与地磁场方向不平行，故地磁场对其有力的作用，这是磁场的基本性质，故D正确．2．三根平行的长直导体棒分别过正三角形ABC的三个顶点，并与该三角形所在平面垂直，各导体棒中均通有大小相等的电流，方向如图所示．则三角形的中心O处的合磁场方向为()A．平行于AB，由A指向BB．平行于BC，由B指向CC．平行于CA，由C指向AD．由O指向C解析：选A.如图所示，由右手螺旋定则可知，导体A中电流在O点产生的磁场的磁感应强度方向平行BC，同理，可知导线B、C中电流在O点产生的磁场的磁感应强度的方向分别平行于AC、AB，又由于三根导线中电流大小相等，到O点的距离相等，则它们在O点处产生的磁场的磁感应强度大小相等，再由平行四边形定则，可得O处的合磁场方向为平行于AB，由A指向B，故选项A 正确．3．如图所示，AC是一个用长为L的导线弯成的、以O为圆心的四分之一圆弧，将其放置在与平面AOC垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中．当在该导线中通以由C到A，大小为I的恒定电流时，该导线受到的安培力的大小和方向是( )A ．BIL ，平行于OC 向左 B.22BIL π，垂直于AC 的连线指向左下方 C.22BILπ，平行于OC 向右D ．22BIL ，垂直于AC 的连线指向左下方解析：选B.直导线折成半径为R 的14圆弧形状，在磁场中的有效长度为2R ，又因为L ＝14×2πR ，则安培力F ＝BI ·2R ＝22BIL π.安培力的方向与有效长度的直线AC 垂直，根据左手定则可知，安培力的方向垂直于AC 的连线指向左下方，B 正确．4．如图所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架abcd .其中ab 、cd 边与ad 边夹角均为60°，ab ＝bc ＝cd ＝L ，长度为L 的电阻丝电阻为R 0，框架与一电动势为E 、内阻r ＝R 0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，则梯形框架abcd 受到的安培力的大小为( )A ．0B ．5BEL 11R 0 C.10BEL 11R 0 D.BEL R 0解析：选C.并联部分的总电阻为R 并＝3R 0·2R 03R 0＋2R 0＝65R 0，电路中的总电流I ＝E R 并＋r ，所以线框受到的合外力F ＝BI ·2L ＝10BEL 11R 0，C 正确．5．如图所示，接通开关S的瞬间，用丝线悬挂于一点、可自由转动的通电直导线AB将()A．A端向上，B端向下，悬线张力不变B．A端向下，B端向上，悬线张力不变C．A端向纸外，B端向纸内，悬线张力变小D．A端向纸内，B端向纸外，悬线张力变大解析：选D.当开关S接通时，由安培定则知导线附近磁感线分布如图，由左手定则判断出通电直导线此时左部受力指向纸内，右部受力指向纸外，导线将转动，转到与磁感线接近垂直时，导线转动的同时，相当于具有向里的电流，则导线受安培力将竖直向下，可知悬线张力变大，故选项D正确．6．电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，利用这种装置可以把质量为m＝2.0 g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到6 km/s.若这种装置的轨道宽d＝2 m、长L＝100 m、电流I＝10 A、轨道摩擦不计且金属杆EF与轨道始终垂直并接触良好，则下列有关轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场力的最大功率结果正确的是()A．B＝18 T，P m＝1.08×108 WB．B＝0.6 T，P m＝7.2×104 WC．B＝0.6 T，P m＝3.6×106 WD．B＝18 T，P m＝2.16×106 W解析：选 D.通电金属杆在磁场中受安培力的作用而对弹体加速，由功能关系得BIdL＝12m v2m，代入数值解得B＝18 T；当速度最大时磁场力的功率也最大，即P m＝BId v m，代入数值得P m＝2.16×106 W，故选项D正确．[综合应用题组]7．质量为m、长为L的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上，整个装置处于竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场中，直导体棒中通有恒定电流，平衡时导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成60°角，其截面图如图所示．则下列关于导体棒中电流的分析正确的是()A．导体棒中电流垂直纸面向外，大小为I＝3mg BLB．导体棒中电流垂直纸面向外，大小为I＝3mg 3BLC．导体棒中电流垂直纸面向里，大小为I＝3mg BLD．导体棒中电流垂直纸面向里，大小为I＝3mg 3BL解析：选 C.根据左手定则可知，不管电流方向向里还是向外，安培力的方向只能沿水平方向，再结合导体棒的平衡条件可知，安培力只能水平向右，据此可判断出，导体棒中的电流垂直纸面向里，对导体棒受力分析如图所示，并根据平衡条件可知，F＝mg tan 60°，又安培力为F＝BIL，联立可解得I＝3mgBL，故选项C正确．8．如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上，导轨间距为L ，劲度系数为k 的轻质弹簧上端固定，下端与水平直导体棒ab 相连，弹簧与导轨平面平行并与ab 垂直，直导体棒垂直跨接在两导轨上，空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场．闭合开关K 后导体棒中的电流为I ，导体棒平衡时，弹簧伸长量为x 1；调转图中电源极性，使导体棒中电流反向，导体棒中电流仍为I ，导体棒平衡时弹簧伸长量为x 2.忽略回路中电流产生的磁场，则匀强磁场的磁感应强度B 的大小为( )A.k IL (x 1＋x 2)B.k IL (x 2－x 1)C.k 2IL (x 2＋x 1)D.k 2IL (x 2－x 1)解析：选D.由平衡条件可得mg sin α＝kx 1＋BIL ；调转图中电源极性使导体棒中电流反向，由平衡条件可得mg sin α＋BIL ＝kx 2，联立解得B ＝k 2IL (x 2－x 1)．选项D 正确．9．(多选)如右图所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直斜面放置一根长为L 、质量为m 的直导体棒，当通以图示方向电流I 时，欲使导体棒静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强磁场，当外加匀强磁场的磁感应强度B 的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中，下列说法中正确的是( )A ．此过程中磁感应强度B 逐渐增大B ．此过程中磁感应强度B 先减小后增大。

一、教案基本信息教案名称：物理磁场对电流的作用教案课时安排：2课时教学目标：1. 让学生了解磁场对电流的作用，掌握安培力的概念。

2. 通过实验观察，让学生理解磁场对电流的作用规律。

3. 培养学生的实验操作能力和观察能力。

教学重点：磁场对电流的作用规律教学难点：安培力的计算和理解二、教学内容和过程第一课时：1. 导入新课：通过复习磁场的基本概念，引导学生思考磁场对电流是否会有作用。

2. 讲解磁场对电流的作用：介绍安培力，解释磁场对电流的作用原理。

3. 实验演示：安排学生观看磁场对电流作用的实验，观察实验现象。

4. 学生实验操作：让学生分组进行实验，亲身体验磁场对电流的作用。

5. 讨论和分析：引导学生根据实验现象，分析磁场对电流的作用规律。

第二课时：1. 复习上节课的内容，提问学生对磁场对电流作用的理解。

2. 讲解安培力的计算方法：介绍安培力的计算公式，解释各参数的含义。

3. 练习计算：给出一些实例，让学生练习计算安培力。

4. 实验演示：安排学生观看更复杂的磁场对电流作用的实验，观察实验现象。

5. 学生实验操作：让学生分组进行更复杂的实验，运用安培力计算方法。

三、作业布置2. 请学生运用安培力计算方法，解决一些实际问题。

四、教学反思本节课通过实验和讲解相结合的方式，让学生了解了磁场对电流的作用，掌握了安培力的概念和计算方法。

在实验操作环节，学生能够积极参与，观察实验现象，培养了自己的实验操作能力和观察能力。

但在讲解安培力计算方法时，部分学生可能存在理解困难，需要在课后进行针对性的辅导。

六、教学评估1. 课堂问答：通过提问学生对磁场对电流作用的理解，评估学生对课堂内容的掌握情况。

2. 实验报告：评估学生在实验过程中的观察、操作和分析能力，以及对安培力计算方法的运用。

3. 作业完成情况：查看学生作业，评估其对安培力计算方法和实际问题的解决能力。

七、教学拓展1. 邀请相关领域的专家或从业者，进行专题讲座，加深学生对磁场对电流作用在现实生活中的应用的理解。

专题八磁场第1讲磁场磁场对电流的作用一、单项选择题1．(2018年上海卷)如图K8­1­1所示，足够长的直线ab靠近通电螺线管，与螺线管平行．用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图象是( )图K8­1­1A. B.C. D.2．将一个质量很小的金属圆环用细线悬挂起来，在其附近放一条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图K8­1­2所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看( )图K8­1­2A．圆环顺时针转动，靠近磁铁B．圆环顺时针转动，远离磁铁C．圆环逆时针转动，靠近磁铁D．圆环逆时针转动，远离磁铁3．如图K8­1­3所示，无限长导线均通以恒定电流I.直线部分和坐标轴接近重合，弯曲部分是以坐标原点O为圆心的相同半径的一段圆弧，已知直线部分在原点O处不形成磁场，则下列选项中O 处磁感应强度和图中O处磁感应强度相同的是( )图K8­1­3A B C D4．(2018年广东惠州一调)如图K8­1­4所示，在倾角为α的光滑斜面上，要使垂直纸面放置的一根长为L、质量为m的通电直导体处于静止状态，则应加的匀强磁场B的方向可能是( )图K8­1­4A．平行斜面向上B．平行斜面向下C．垂直斜面向下D．垂直斜面向上5．(2018年广东深圳南山期末)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K8­1­5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极偏东北向)所示．则以下判断正确的是( )图K8­1­5A．可能在指南针上面有一导线东西放置，通有东向西的电流B．可能在指南针上面有一导线东西放置，通有西向东的电流C．可能在指南针上面有一导线南北放置，通有北向南的电流D．可能在指南针上面有一导线南北放置，通有南向北的电流6．如图K8­1­6所示，一条形磁铁静止在固定斜面上，上端为N极，下端为S极，其一条磁感线如图所示，垂直于纸面方向有两根完全相同的固定导线，它们与磁铁两端的连线都与斜面垂直且长度相等(如图中虚线所示)．开始两根导线未通电流，斜面对磁铁的弹力、摩擦力的大小分别为F N、F f，后来两根导线通图示方向大小相同的电流后，磁铁仍然静止，则与未通电时相比( )图K8­1­6A．F N、F f均变大 B．F N不变，F f变小C．F N变大，F f不变 D．F N变小，F f不变7．水平面上有“U”形导轨NM、PQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电源，现垂直于导轨搁一根质量为m的金属棒ab，棒与导轨间的动摩擦因数为μ(滑动摩擦力略小于最大静摩擦力)，通过棒的电流强度为I，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于金属棒ab，与垂直导轨平面的方向夹角为θ，如图K8­1­7所示，金属棒处于静止状态，重力加速度为g，则金属棒所受的摩擦力大小为( )图K8­1­7A．BIL sin θB．BIL cos θC．μ(mg－BIL sin θ)D．μ(mg＋BIL cos θ)二、多项选择题8．(2018年海南卷)如图K8­1­8所示，两根平行长直导线相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定电流：a、b、c是导线所在平面内的三点，左侧导线与它们的距离分别为l2、l和3l.关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是( )图K8­1­8 A．a处的磁感应强度大小比c处的大B．b、c两处的磁感应强度大小相等C．a、c两处的磁感应强度方向相同D．b处的磁感应强度为零9．(2018年浙江卷)如图K8­1­9甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒．从t＝0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为I m，图甲中I所示方向为电流正方向．则金属棒( )图K8­1­9A．一直向右移动B．速度随时间周期性变化C．受到的安培力随时间周期性变化D．受到的安培力在一个周期内做正功10．如图K8­1­10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K8­1­10A．弹簧长度将变长 B．弹簧长度将变短C．F1＞F2 D．F1＜F2三、非选择题11．如图K8­1­11所示，水平导轨间距为L＝0.5 m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m＝1 kg，电阻R0＝0.9 Ω，与导轨接触良好；电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.1 Ω，电阻R＝4 Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B＝5 T，方向垂直于ab，与导轨平面成夹角α＝53°；ab与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，重力加速度g＝10m/s2，a b处于静止状态．已知s i n53°＝0.8，cos 53°＝0.6.求：(1)通过ab的电流大小和方向．(2)ab受到的安培力大小．(3)重物重力G的取值范围．图K8­1­1112．(2018年重庆卷)某电子天平原理如图K8­1­12所示，“E”形磁铁的两侧为N极，中心为S 极，两极间的磁感应强度大小均为B，磁极宽度均为L，忽略边缘效应，一正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，线圈两端C、D与外电路连接，当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触)，随后外电路对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流I可确定重物的质量．已知线圈匝数为n，线圈电阻为R，重力加速度为g.问：(1)线圈向下运动过程中，线圈中感应电流是从C端还是从D端流出？(2)供电电流I是从C端还是从D端流入？求重物质量与电流的关系．(3)若线圈消耗的最大功率为P，该电子天平能称量的最大质量是多少？图K8­1­12专题八磁场第1讲磁场磁场对电流的作用1．C 2．C3．A 解析：由题意可知，题图中O处磁感应强度的大小是其中一段在O点的磁场大小的2倍，方向垂直纸面向里；对A项，根据右手螺旋定则可知，左上段与右下段的通电导线产生的磁场叠加为零，则剩余的两段通电导线产生的磁场大小是其中一段在O点磁场的2倍，且方向垂直纸面向里，故A正确；同理，对B项，四段通电导线在O点的磁场是其中一段在O点的磁场的4倍，方向垂直纸面向里，故B错误；对C项，右上段与左下段通电导线产生磁场叠加为零，则剩余两段通电导线产生磁场叠加也为零，故C错误；对D项，四段通电导线在O点的磁场大小是其中一段在O点产生磁场的2倍，方向垂直纸面向外，故D错误．4．C 5．C6．D 解析：两根导线通题图方向大小相同的电流后，导线受到安培力，由牛顿第三定律，磁铁受到垂直斜面向上的作用力，斜面对磁铁的弹力减小，摩擦力不变，选项D正确．7．B 解析：金属棒处于静止状态，其合力为零，对其进行受力分析，如图D101所示，在水平方向有BIL cos θ－F f＝0，F f＝BIL cos θ，选项B正确，选项A、C、D错误．图D1018．AD 解析：由右手定则可以判断，a、c两处的磁场是两电流在a、c处产生的磁场相加，但a 距离两导线比c近，故a处的磁感应强度大小比c处的大，A正确；b、c与右侧电流距离相同，故右侧电流在此两处产生的磁场等大反向，但因为左侧电流在此两处产生了大小不同、方向相同的磁场，故b、c两处的磁感应强度大小不相等，B错误；由右手定则可知，a处磁场垂直纸面向里，c处磁场垂直纸面向外，C错误；b与两导线距离相等，故两磁场叠加为零，D正确．9．ABC 解析：由左手定则可知，金属棒一开始向右做匀加速运动，当电流反向以后，金属棒开始做匀减速运动，经过一个周期速度变为0，然后重复上述运动，所以选项A、B正确；安培力F＝BIL，由图象可知前半个周期安培力水平向右，后半个周期安培力水平向左，不断重复，选项C 正确；一个周期内，金属棒初、末速度相同，由动能定理可知安培力在一个周期内不做功，选项D 错误．10．BC 解析：如图D102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F N 1＞F N 2即台秤示数F 1＞F 2，在水平方向上，由于F ′有向左的分力，磁铁压缩弹簧，所以弹簧长度变短．甲 乙图D10211．解：(1)I ＝ER ＋R 0＋r＝2 A方向为由a 到b . (2)F ＝BIL ＝5 N.(3)受力如图D118所示，f m ＝μ(mg －F cos 53°)＝3.5 N图D118当最大静摩擦力方向向右时F T ＝F sin 53°－f m ＝0.5 N 当最大静摩擦力方向向左时F T ＝F sin 53°＋f m ＝7.5 N 由于F T ＝G ，所以0.5 N≤G ≤7.5 N.12．解： (1)由右手定则可知线圈向下运动，感应电流从C 端流出．(2)设线圈受到的安培力为F A ，外加电流从D 端流入，由F A ＝mg 和F A ＝2nBIL ，得m ＝2nBLgI .(3)设称量最大质量为m 0，由m ＝2nBLgI 和P ＝I 2R得m 0＝2nBL gP R.。

考试内容要求真题统计命题规律磁场、磁感应强度、磁感线Ⅰ2016·卷甲·T182016·卷甲·T242016·卷乙·T152016·卷丙·T182015·卷Ⅰ·T142015·卷Ⅰ·T242015·卷Ⅱ·T182015·卷Ⅱ·T192014·卷Ⅰ·T152014·卷Ⅰ·T162014·卷Ⅱ·T20高考中几乎每年都涉及本章的考点，在内容上主要集中在磁场的叠加、磁场对电流的作用、带电粒子在磁场中的运动及在复合场中的运动和实际应用等．考查形式主要体现在计算题上,尤其是压轴题大多涉及带电粒子在复合场中的运动，由于知识综合性强、难度大、区分度大，仍将是高考中的重点与难点和热点,复习时应加强训练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方向垂直的情况．2.洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情况第一节磁场的描述磁场对电流的作用一、磁场、磁感应强度1．磁场（1)定义：磁场是磁体、电流周围存在的一种特殊物质．(2)基本性质:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁力的作用．(3)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)定义式：B ＝错误!（通电导线垂直于磁场）．(3)方向：小磁针静止时N极的指向．(4）单位：特斯拉，符号T。

1。

判断正误(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力的方向一致．(）(3）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．()(4)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．（)(5）电场对放入其中的电荷有力的作用，磁场对放入其中的电流也一定有力的作用．（)提示:（1）√(2）×(3）×(4）√(5）×二、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．磁感线的特点（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，在磁感线较密的地方磁场较强；在磁感线较稀疏的地方磁场较弱．(3）磁感线是闭合曲线，没有起点和终点．在磁体外部，从N极指向S极;在磁体内部，由S极指向N极．（4)同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切．(5)磁感线是假想的曲线，客观上不存在．3．电流周围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2。

第八章磁场【研透全国卷】从近几年高考试题来看，高考对本章内容的考查，重点考查安培力、洛伦兹力以及带电粒子在磁场（或复合场)中的运动问题.对安培力、洛伦兹力的考查多以选择题的形式出现;对带电粒子的运动问题多以综合计算题的形式出现，一般综合考查受力分析、动力学关系、功能关系、圆周运动、平抛运动等知识，难度较大，分值较高.预测在2018年高考中仍将以带电粒子在有界磁场、组合场、复合场中运动的综合分析为重点，出现大型综合题的几率较大.磁场中的运动洛伦兹力、洛伦兹力的方向Ⅰ计算三、带电粒子在组合场、叠加场中的运动洛伦兹力的公式Ⅱ选择、计算带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ质谱仪和回旋加速器Ⅰ第1讲磁场的描述磁场对电流的作用知识点一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、电流和有力的作用。

（2）方向：小磁针的N极所受磁场力的方向，或自由小磁针静止时的指向。

2.磁感应强度(1）定义式：B＝(通电导线垂直于磁场)。

（2)方向：小磁针静止时的指向.（3)磁感应强度是反映磁场性质的物理量，由磁场本身决定,是用法定义的.3。

磁感线(1）引入：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上每一点的方向跟这点的磁感应强度方向一致。

(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的曲线.(3）条形磁铁和蹄形磁铁的磁场（如图所示）答案:1。

（1)运动电荷(2）N极2。

(1)错误!（2)N极（3)比值3。

(1)切线（2）闭合知识点二电流的磁场右手螺旋定则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、非匀与磁环形电流的两强,且距导线越远处磁场铁的磁场相似,管内为磁场且磁场，管外为磁场侧是N极和S极，且离圆环中心越远,磁场安培定则立体图横截面图知识点三安培力的大小和方向1.安培力的大小（1)磁场和电流垂直时:F＝。

（2）磁场和电流平行时：F＝0.2。

安培力的方向（1)用左手定则判定:伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向的方向,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。

磁场对电流的作用——初中物理第三册教案一、教学目标1.理解磁场对电流的作用原理。

2.掌握通电导体在磁场中受到力的方向和大小。

3.能够运用磁场对电流的作用原理解决实际问题。

二、教学重点与难点1.教学重点：磁场对电流的作用原理，通电导体在磁场中受到力的方向和大小。

2.教学难点：磁场对电流作用的具体计算和应用。

三、教学准备1.教具：通电导体模型、磁场模型、电流表、电压表、导线、开关等。

2.教学资源：PPT、教学视频、实验器材等。

四、教学过程第一课时一、导入1.引导学生回顾磁场的概念，让学生举例说明磁场在生活中的一些应用。

2.提问：同学们，你们知道磁场对电流有什么作用吗？二、新课内容1.讲解磁场对电流的作用原理，引导学生思考磁场对电流的作用力是如何产生的。

2.通过PPT展示通电导体在磁场中的实验现象，让学生观察并描述实验现象。

3.讲解通电导体在磁场中受到力的方向和大小，给出左手定则。

三、课堂互动1.让学生分组进行实验，观察通电导体在磁场中的受力情况。

四、课堂小结2.提问：同学们，你们能用自己的语言解释一下磁场对电流的作用吗？第二课时一、复习导入1.复习上节课所学内容，让学生回答磁场对电流的作用原理。

2.提问：同学们，你们知道如何计算磁场对电流的作用力大小吗？二、新课内容1.讲解磁场对电流作用力的计算公式，引导学生理解公式中各个物理量的含义。

2.通过例题讲解磁场对电流作用力的计算方法。

3.讲解磁场对电流作用力的应用，如电动机、发电机等。

三、课堂互动1.让学生分组进行计算题练习，巩固磁场对电流作用力的计算方法。

2.让学生分享自己的计算过程，互相学习、交流。

四、课堂小结2.提问：同学们，你们能用自己的语言解释一下如何计算磁场对电流的作用力吗？第三课时一、复习导入1.复习前两节课所学内容，让学生回答磁场对电流的作用原理和计算方法。

2.提问：同学们，你们知道如何设计一个简单的电动机吗？二、新课内容1.讲解电动机的工作原理，引导学生理解电动机是如何将电能转化为机械能的。

第1讲磁场的描述磁场对电流的作用教材知识梳理一、磁场、磁感应强度1．磁场(1)基本性质：对放入其中的磁体或运动电荷(电流)有________，磁体、电流之间都是通过________发生相互作用的．(2)方向：小磁针静止时________所指的方向．2．磁感应强度(1)物理意义：表示磁场____________的物理量．(2)定义式：________．单位：特斯拉，简称特，符号是T.(3)方向：小磁针静止时________所指方向．3．几种常见的磁场图9­24­1二、安培力1．安培力的大小(1)磁场和电流垂直时，F＝________．(2)磁场和电流平行时，F＝________．2．安培力的方向用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向________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．答案：一、1.(1)力的作用磁场(2)N极2．(1)强弱和方向(2)B＝FIL(3)N极二、1.(1)BIL(2)0 2．电流拇指【思维辨析】(1)磁场是客观存在的，磁感线实际上是不存在的，磁感线上各点的切线方向表示该点的磁场方向．( )(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力的方向一致．( )(3)相邻两条磁感线之间的空白区域磁感应强度为零．( )(4)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．( )(5)通电导线在磁感应强度越大的地方所受安培力越大．( )答案：(1)(√)(2)(×)(3)(×)(4)(×)(5)(×)【思维拓展】有人根据B＝FIL提出：磁场中某点的磁感应强度B跟磁场力F成正比，跟电流I和导线长度L的乘积IL成反比，这种说法有什么问题？答案：磁感应强度大小的定义式B＝FIL的适用条件是通电导线垂直于磁场方向放置．磁感应强度由磁场本身的性质决定，与放入磁场的电流及其所受的力没有关系．考点互动探究考点一磁感应强度、磁场的叠加考向一磁感应强度的理解(1)磁感应强度由磁场本身决定，因此不能根据定义式B＝FIL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N极的指向．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可能大于或等于FIL 答案：D[解析] 磁感应强度B是由磁场本身决定的，与试探电流元的受力情况无关，A项错误；B的方向与电流元受力方向垂直，B项错误；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 项错误；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 ＝FIL sin θ，故B 大于或等于FIL，D 项正确．考向二 磁感应强度B 与电场强度E 的比较多选)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答案：AC[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，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 对，B 错；同理根据电场强度的定义式E ＝F q可知C 对；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．考向三 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)地磁场的N 极在地理南极附近，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．[2016·北京卷] 中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也．”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意图如图．结合上述材料，下列说法不正确的是( )图9­24­2A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用答案：C [解析] 根据“则能指南，然常微偏东，不全南也”知，选项A正确．由图可知地磁场的南极在地理北极附近，选项B正确．由图可知在两极附近地磁场与地面不平行，选项C不正确．由图可知赤道附近的地磁场与地面平行，射向地面的带电宇宙粒子运动方向与磁场方向垂直，会受到磁场力的作用，选项D正确．考向四磁场的叠加解决磁感应强度叠加问题的思路和步骤：①根据安培定则确定各导线在某点产生的磁场方向；②判断各分磁场的磁感应强度大小关系；③根据矢量合成法则确定合磁感应强度的大小和方向．两分矢量在同一直线上，则同向相加，反向相减，两分矢量不在同一直线上，根据平行四边形定则，以两分矢量为邻边，作平行四边形，对角线为合矢量．三根平行的长直导线，分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点，三导线中电流方向相同，A、B两导线中的电流大小相同，如图9­24­3所示，已知导线A在斜边中点O处所产生的磁场的磁感应强度大小为B0，导线C在斜边中点O处所产生的磁场的磁感应强度大小为2B0，则O处的磁感应强度的大小和方向为( )图9­24­3A．大小为B0，方向沿OA方向B．大小为22B0，方向竖直向下C．大小为2B0，方向沿OB方向D．大小为2B0，方向沿OA方向答案：D [解析] 由安培定则知导线A、B在O处所产生的磁感应强度大小相等，方向相反，相互抵消，所以O处的磁感应强度即为导线C在该处所产生的磁感应强度，即大小为2B0，由安培定则可判定其方向沿OA方向，选项A、B、C错，选项D对．考点二安培力的分析与计算1．应用安培力的公式F＝BIL时要注意：(1)B与I垂直．(2)L是有效长度．①公式F＝ILB中L指的是“有效长度”．当B与I垂直时，F最大，F＝ILB；当B与I平行时，F＝0.②弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点线段的长度．③闭合线圈通电后，在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零．2．方向：根据左手定则判断.[2014·新课标全国卷Ⅰ] 关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是( ) A．安培力的方向可以不垂直于直导线B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半答案：B[解析] 安培力总是垂直于磁场与电流所决定的平面，因此，安培力总与磁场和电流垂直，A错误，B 正确；安培力F＝BIL sin θ，其中θ是电流方向与磁场方向的夹角，C错误；将直导线从中点折成直角，导线受到安培力的情况与直角导线在磁场中的放置情况有关，并不一定变为原来的一半， D错误．[2015·江苏卷] 如图9­24­4所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度．下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方. 线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态. 若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是( )图9­24­4A B C D图9­24­5答案：A [解析] 根据安培力F＝BIL，这里的B、I都相同，决定安培力大小的就是L了，L大则F 大，就易使天平失去平衡．显然，选项A中的导线有效长度最长．选项A正确．考点三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考向一 电流元法、等效法、结论法的应用一个可以自由运动的线圈L 1和一个固定的线圈L 2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图9­24­6所示．当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈L 1将( )图9­24­6A ．不动B ．顺时针转动C ．逆时针转动D ．在纸面内平动 答案：B[解析] 方法一(电流元法)：把线圈L 1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L 2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L 1将顺时针转动．方法二(等效法)：把线圈L 1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I 2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，从左向右看，线圈L1将顺时针转动．考向二特殊位置法如图9­24­7所示，把一重力不计的通电导线水平放置在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向的电流时，导线的运动情况是(从上往下看)( )图9­24­7A．顺时针转动，同时下降B．顺时针转动，同时上升C．逆时针转动，同时下降D．逆时针转动，同时上升答案：A[解析] 结合电流元法与特殊位置法解答本题．如图甲所示，把直线电流等效为无数小段，中间的点为O点，选择在O点左侧S极右上方的一小段为研究对象，该处的磁场方向指向左下方，由左手定则判断，该小段受到的安培力的方向垂直纸面向里，在O点左侧的各段电流元都受到垂直纸面向里的安培力，把各段电流元受到的力合成，则O点左侧导线受到垂直纸面向里的安培力；同理判断出O点右侧的导线受到垂直纸面向外的安培力．因此，由上向下看，导线沿顺时针方向转动．分析导线转过90°时的情形．如图乙所示，导线中的电流向外，由左手定则可知，导线受到向下的安培力．由以上分析可知，导线在顺时针转动的同时向下运动．选项A正确．考向三转换法如图9­24­8所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为F N1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为F N2，则下列关于磁铁对斜面的压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是( )图9­24­8A．F N1<F N2，弹簧的伸长量减小B．F N1＝F N2，弹簧的伸长量减小C．F N1>F N2，弹簧的伸长量增大D．F N1>F N2，弹簧的伸长量减小答案：C[解析] 在题图中，由于条形磁铁的磁感线是从N极出发到S极，所以可画出磁铁在导线A处的一条磁感线，其方向是斜向左下方的，导线A中的电流垂直纸面向外时，由左手定则可判断导线A必受斜向右下方的安培力F，由牛顿第三定律可知磁铁所受导线的作用力F′的方向是斜向左上方，所以磁铁对斜面的压力减小，即F N1>F N2.同时，F′有沿斜面向下的分力，使得弹簧弹力增大，可知弹簧的伸长量增大，所以正确选项为C.■ 方法技巧判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动方向问题，可先判断出导线所在位置的磁场方向，然后根据左手定则判断安培力的方向，也可灵活选用上述五种方法进行分析．考点四安培力作用下的平衡与加速1.通电导线在磁场中的平衡和加速问题的分析思路(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)列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解．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：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；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．9­24­9所示，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘．金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm，重力加速度大小取10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量．图9­24­9[解析] 开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下．开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了Δl1＝0.5 cm.由胡克定律和力的平衡条件得2kΔl1＝mg①式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小．开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为F＝BIL②式中，I是回路电流，L是金属棒的长度．两弹簧各自再伸长了Δl2＝0.3 cm，由胡克定律和力的平衡条件得2k(Δl1＋Δl2)＝mg＋F③由欧姆定律有E＝IR④式中，E是电池的电动势，R是电路总电阻．联立①②③④式，并代入题给数据得m＝0.01 kg.⑤1 (多选)[2016·广州三模] 如图9­24­10所示，质量为m、长度为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x轴正方向的电流I，且导线保持静止时悬线与竖直方向夹角为θ.磁感应强度方向和大小可能为( )图9­24­10A ．z 轴正方向，mg IL tan θB ．y 轴正方向，mg ILC ．z 轴负方向，mg ILtan θ D ．沿悬线向上，mg ILsin θ答案：BC [解析] 本题要注意在受力分析时把立体图变成侧视平面图，然后通过平衡状态的受力分析来确定B 的方向和大小．若B 沿z 轴正方向，则从O 向O ′看，导线受到的安培力F ＝ILB ，方向水平向左，如图甲所示，导线无法平衡，选项A 错误；若B 沿y 轴正方向，导线受到的安培力竖直向上，如图乙所示．当F T ＝0，且满足ILB ＝mg ，即B ＝mg IL时，导线可以平衡，选项B 正确；若B 沿z 轴负方向，导线受到的安培力水平向右，如图丙所示．若满足F T sin θ＝ILB ，F T cos θ＝mg ，即B ＝mg tan θIL，导线可以平衡，选项C 正确；若B 沿悬线向上，导线受到的安培力垂直于悬线指向左下方，如图丁所示，导线无法平衡，选项D 错误．2 (多选)如图9­24­11甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L ，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B .垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒．从t ＝0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I ，周期为T ，最大值为I m ，图甲中I 所示方向为电流正方向．则金属棒( )图9­24­11A ．一直向右移动B ．速度随时间周期性变化C ．受到的安培力随时间周期性变化D ．受到的安培力在一个周期内做正功答案：ABC [解析] 由左手定则可知，金属棒一开始向右做匀加速运动，当电流反向以后，金属棒开始做匀减速运动，经过一个周期速度变为0，然后重复上述运动，所以选项A、B正确；安培力F＝BIL，由图像可知前半个周期安培力水平向右，后半个周期安培力水平向左，不断重复，选项C正确；一个周期内，金属棒初、末速度相同，由动能定理可知安培力在一个周期内做功为零，选项D错误．【教师备用习题】1．(多选)[2015·全国卷Ⅱ] 指南针是我国古代四大发明之一．关于指南针，下列说法正确的是( ) A．指南针可以仅具有一个磁极B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰D．在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转[解析] BC 指南针为一具有磁性的物体，有两个磁极，A错误；指南针能指南北，说明指南针受到地磁场的作用，B正确；当有铁块存在时，指南针会与铁块产生相互作用的磁力，故指向受到干扰，C正确；指南针正上方的通电导线会产生磁场，与地磁场共同作用于指南针，故指南针会发生偏转，D错误．2．如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝150°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线abcd所受到的安培力的合力( )A．方向沿纸面向上，大小为(3－1)ILBB．方向沿纸面向上，大小为(3＋1)ILBC．方向沿纸面向下，大小为(3＋1)ILBD．方向沿纸面向下，大小为(3－1)ILB[解析] B 由左手定则及力的合成可知合力方向沿纸面向上，选项C、D错误；abcd的有效长度为(3＋1)L，由安培力公式可得导线abcd所受到的安培力的合力为(3＋1)ILB，选项A错误，选项B正确．3．[2014·新课标全国卷Ⅰ] 关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是( ) A．安培力的方向可以不垂直于直导线B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半[解析] B 安培力总是垂直于磁场与电流所决定的平面，因此，安培力总与磁场和电流垂直，A错误，B正确；安培力F＝BIL sin θ，其中θ是电流方向与磁场方向的夹角，C错误；将直导线从中点折成直角，导线受到安培力的情况与直角导线在磁场中的放置情况有关，并不一定变为原来的一半， D错误．4．(多选)[2014·海南卷] 如图所示，两根平行长直导线相距2l ，通有大小相等、方向相同的恒定电流：a 、b 、c 是导线所在平面内的三点，左侧导线与它们的距离分别为l2、l 和3l .关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是( )A ．a 处的磁感应强度大小比c 处的大B ．b 、c 两处的磁感应强度大小相等C ．a 、c 两处的磁感应强度方向相同D ．b 处的磁感应强度为零[解析] AD 两根导线在a 处的磁感应强度均垂直纸面向里，在c 处的磁感应强度均垂直纸面向外，a处距左边导线为l 2，距右边导线为5l2，c 处距左边导线为3l ，距右边导线为l ，而两导线中电流大小相等，距离电流越远，磁感应强度越小，故a 处的磁感应强度大小比c 处的大，选项A 正确，选项C 错误；左边导线在b 处产生的磁感应强度垂直纸面向外，右边导线在b 处产生的磁感应强度垂直纸面向里，两者与b 处距离均为l ，故b 处的磁感应强度为零，选项D 正确，选项B 错误．5．如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N 极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心，且垂直于线圈平面，当线圈中通入如图所示方向的电流后，线圈的运动情况是( )A ．线圈向左运动B ．线圈向右运动C ．从上往下看顺时针转动D ．从上往下看逆时针转动[解析] A 方法一：电流元法．首先将圆形线圈分成很多小段，每一段可看作一直线电流，取其中上、下两小段分析，其截面图和所受安培力情况如图甲所示．根据对称性可知，线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动．只有选项A 正确．方法二：等效法．将环形电流等效成一条形磁铁，如图乙所示，根据异名磁极相互吸引知，线圈将向左运动，故选A.也可将左侧条形磁铁等效成一环形电流，根据结论“同向电流相吸引，异向电流相排斥”，也可判断出线圈向左运动，选A.乙6．(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C．F1＞F2D．F1＜F2[解析] BC 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，F′指向左上方，对条形磁铁受力分析，如图乙所示，所以N1＞N2，即台秤示数F1＞F2，在水平方向上，由于F′有向左的分力，磁铁压缩弹簧，所以弹簧长度变短．7．(多选)三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I，方向如图所示．a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的角平分线上，且到对应顶点的距离相等．将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3，下列说法正确的是( )A ．B 1＝B 2<B 3 B ．B 1＝B 2＝B 3C ．a 和b 处磁场方向垂直于纸面向外，c 处磁场方向垂直于纸面向里D ．a 处磁场方向垂直于纸面向外，b 和c 处磁场方向垂直于纸面向里[解析] AC 由于通过三条导线的电流大小相等，结合安培定则可判断出三条导线在a 、b 处产生的合磁感应强度垂直纸面向外，在c 处产生的合磁感应强度垂直纸面向里，且B 1＝B 2<B 3，A 、C 正确．8．一质量m ＝0.05 kg 的金属条搁在相距d ＝0.02 m 的两金属轨道上，如图所示．现让金属条以v 0＝5 m/s 的初速度从AA ′进入水平轨道，再由CC ′进入半径r ＝0.05 m 的竖直圆轨道，完成圆周运动后，再回到水平轨道上，整个轨道除圆轨道光滑外，其余均粗糙，运动过程中金属条始终与轨道垂直．已知由外电路控制、流过金属条的电流大小始终为I ＝5 A ，方向如图所示，整个轨道处于水平向右的匀强磁场中，磁感应强度B ＝1 T ，A 、C 间的距离L ＝0.2 m ，金属条恰好能完成竖直面里的圆周运动．(g 取10 m/s 2)(1)求金属条到达竖直圆轨道最高点的速度大小； (2)求金属条与水平粗糙轨道间的动摩擦因数；(3)若将CC ′右侧0.06 m 处的金属轨道在DD ′向上垂直弯曲(弯曲处无能量损失)，试求金属条能上升的最大高度．[答案] (1)155 m/s (2)512(3)0.10 m [解析] (1)在圆轨道的最高点对金属条受力分析，根据圆周运动的特点得BId ＋mg ＝m v 2r解得v ＝155m/s. (2)金属条从进入水平轨道到到达最高点，根据动能定理得 －(mg ＋BId )·2r －μ(mg ＋BId )L ＝12mv 2－12mv 2解得μ＝512.(3)金属条从进入水平轨道到到最高点，根据动能定理得－μ(mg ＋BId )(L ＋L CD )－(mg ＋BId )h m ＝0－12mv 2解得h m ＝0.10 m.。

《磁场对电流的作用》教案一、教学目标1. 让学生了解磁场对电流的作用，知道磁场对电流有力的作用。

2. 培养学生运用科学的方法研究问题的能力。

3. 培养学生合作、交流的能力，提高学生的实验技能。

二、教学重点与难点1. 教学重点：磁场对电流的作用。

2. 教学难点：安培力的大小与哪些因素有关。

三、教学方法采用实验法、问题驱动法和小组合作交流法。

四、教学准备1. 实验器材：电流表、电压表、滑动变阻器、电磁铁、铁钉、导线、电池等。

2. 教学工具：PPT、黑板、粉笔等。

五、教学过程1. 导入新课创设情境，引导学生回顾磁场与电流的关系，引出本节课的主题——磁场对电流的作用。

2. 自主学习（1）磁场对电流有什么作用？（2）安培力的大小与哪些因素有关？3. 实验探究分组进行实验，观察电磁铁吸引铁钉的情况，并记录实验数据。

引导学生分析实验现象，探讨安培力的大小与哪些因素有关。

4. 课堂讨论各小组汇报实验结果，全班同学共同讨论，得出结论：安培力的大小与电流的大小、磁场强度、导线的长度以及导线与磁场的夹角有关。

5. 知识拓展介绍安培力的应用，如电动机、发电机等。

引导学生思考磁场对电流的作用在现实生活中的应用。

6. 课堂小结7. 布置作业设计一些有关磁场对电流作用的练习题，巩固所学知识。

六、教学反思在课后对自己的教学进行反思，看是否达到了教学目标，学生是否掌握了磁场对电流的作用。

如有需要，对教学方法进行调整。

七、课后辅导针对学生在学习中遇到的问题，进行课后辅导，帮助学生更好地理解磁场对电流的作用。

八、教学评价通过课堂表现、作业完成情况和实验报告，评价学生对磁场对电流作用的掌握程度。

九、教学进度安排本节课安排在某个课时，根据学校教学计划进行。

十、教学资源1. 教材2. 实验器材3. PPT4. 网络资源关于磁场对电流作用的相关知识。

六、教学活动设计1. 导入新课：通过复习上一节课的内容，引导学生回顾磁场对电流的作用，并提问：“你们认为磁场对电流的作用有哪些实际应用？”2. 实验演示：教师演示电动机的原理，让学生直观地感受磁场对电流的作用。