第1讲 磁场的描述及磁场对电流的作用 练习含详解

课时1 磁场的描述及磁场对电流的作用1.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)有力的作用,磁体、电流之间都是通过磁场发生相互作用的。

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:表示磁场强弱和方向的物理量。

②定义式:B=。

单位:特斯拉,简称特,符号是T。

③方向:小磁针N极的受力方向。

2.磁感线(1)定义:在磁场中画一些曲线,使曲线上任意点的切线方向都跟这点的磁感应强度方向一致,这样的曲线叫作磁感线。

(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。

1.(2019山东烟台二中质量调研)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=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B2.(2019河南商丘市第一高级中学模拟)磁场中某区域的磁感线如图所示,则()。

A.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大B.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小C.a、b两处的磁感应强度大小不等,B a<B bD.a、b两处的磁感应强度大小不等,B a>B b答案C3.几种常见磁场的特征(1)常见磁体磁场分布规律常见磁体磁场分布图磁场分布规律条形磁铁①磁体外部磁感线由N极到S极;②磁体内部磁感线由S极到N极;③越靠近磁体两端磁感线越密,磁感应强度越大蹄形磁铁①磁体外部磁感线由N极到S极;②磁体内部磁感线由S极到N极;③越靠近磁体两端磁感线越密,磁感应强度越大;④在平行两极所夹区域近似为匀强磁场地球①地磁场的N极在地理南极附近,S极在地理北极附近;②地磁场B的水平分量(B x)总是从地球南极指向地球北极,而竖直分量B y在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下;③在赤道平面上,距离表面高度相等的各点,磁感应强度相等,且方向水平向北(2)电流周围的磁场直线电流的磁场环形电流的磁场通电螺线管的磁场特点无磁极、非匀强,且距导线越远处磁场越弱环形电流的两侧是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,管外为非匀强磁场安培定则立体图横截面图3.(2018安徽安庆第二中学月考)一束电子流沿水平面自西向东运动,在电子流的正上方有一点P,由于电子运动产生的磁场在P点的方向为()。

考试内容范围及要求高考命题解读内容要求说明1。

考查方式高考对本章内容考查命题频率极高，常以选择题和计算题两种形式出题，选择题一般考查磁场的基础知识和基础规律，一般难度不大;计算题主要是考查安培力、带电粒子在磁场中的运动与力学、电学、能量知识的综合应用，难度较大，较多是高考的压轴题．2．命题趋势（1)磁场的基础知识及规律的考查(2）安培力、洛伦兹力的考查（3）带电粒子在有界磁场中的临界问题，在组合场、复合场中的运动问题（4)磁场与现代科学知识的综合应用35。

磁场磁感应强度磁感线磁通量Ⅰ1。

计算限于直导线跟匀强磁场平行或垂直两种情况2．计算限于带电粒子的速度与磁感应强度平行或垂直两种情况36.通电直导线和通电线圈周围磁场的方向Ⅰ37.安培力Ⅱ38.洛仑兹力Ⅱ39。

带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ40.质谱仪和回旋加速器的工作原理Ⅰ第1讲磁场及其对电流的作用一、对磁场的理解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N 极的指向．2．磁感应强度(1）定义式:B＝错误!（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）条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图1所示)．图1二、安培定则的应用及磁场的叠加1．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2．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．三、安培力1．安培力的方向（1)左手定则: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）注意问题：磁感线方向不一定垂直于电流方向，但安培力方向一定与磁场方向和电流方向垂直,即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面．2．安培力的大小当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时,F＝ILB sin_θ。

第1讲磁场及其对电流的作用板块一主干梳理·夯实基础【知识点1】磁场、磁感应强度Ⅰ1.磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。

(2)方向：小磁针静止时N极所指的方向或小磁针N极受力方向。

2.磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的强弱。

(2)大小：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。

(即磁场方向就是B的方向)(4)B是矢量，合成时遵循平行四边形法则。

单位：特斯拉，符号T。

3.磁通量(1)公式：Φ＝BS。

(2)单位：韦伯，符号：Wb。

(3)适用条件：①匀强磁场；②S是垂直磁场并在磁场中的有效面积。

4.安培的分子电流假说安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种电流——分子电流。

分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于磁体的两极。

【知识点2】磁感线、通电直导线和通电线圈周围磁场的方向Ⅰ1.磁感线在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的切线方向跟该点的磁感应强度方向一致，疏密描述磁感应强度的大小。

2.电流的磁场(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，首次揭示了电和磁的联系。

(2)安培定则①通电直导线：用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。

②环形电流：让右手弯曲的四指指向跟环形电流方向一致，伸直的拇指所指的方向是环形电流中心轴线上磁感线的方向。

③通电螺线管：让右手弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。

3.几种常见的磁场(1)常见磁体的磁场(2)几种电流周围的磁场分布(3)匀强磁场：磁感应强度的大小处处相等，方向处处相同的磁场。

匀强磁场的磁感线为等间距的平行线，如图所示。

(4)地磁场①地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近，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，磁感应强度大小相等，且方向水平向北。

第1讲磁场、磁场对电流的作用知识巩固练1.(2023年佛山模拟)如图(俯视图)，在竖直向下、磁感应强度大小为2 T的匀强磁场中，有一根长0.4 m的金属棒ABC从中点B处折成60°角静置于光滑水平面上，当给棒通以由A 到C、大小为5 A的电流时，该棒所受安培力为()A.方向水平向右，大小为4.0 NB.方向水平向左，大小为4.0 NC.方向水平向右，大小为2.0 ND.方向水平向左，大小为2.0 N【答案】D【解析】金属棒的有效长度为AC，根据几何知识得L=0.2 m，根据安培力公式得F=BIL=2×5×0.2=2 N，根据左手定则可判定安培力水平向左，故A、B、C错误，D正确.2.(2023年北京昌平二模)如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度.它的右臂挂有一个矩形线圈，匝数为N，底边长为L，下部悬在匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直.当线圈中通有电流I时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向、大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂达到新的平衡.所测磁场的磁感强度B的大小为()A.mg2NIL B.2mgNILC.NIL2mgD.2NILmg【答案】A【解析】根据平衡条件有mg=2NBIL，解得B=mg2NIL，A正确.3.(2022年华师附中测试)(多选)在匀强磁场中放入一条通电短导线，并将它固定.然后改变导线中通入的电流，画出该导线所受安培力的大小F与通过导线电流I的关系图像，其中图A为曲线.M、N各代表一组F、I的数据.则在下列四幅图中，你认为可能正确的是()A BC D【答案】BD【解析】在匀强磁场中，通电导线受到的安培力为F=BIL sin θ，当电流方向与磁场方向平行时，安培力为0.当电流方向与磁场方向不平行时，在匀强磁场中，安培力与电流大小成正比，F-I图像为过原点的直线.故B、D正确.4.如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根用同种材料制作的导体棒a、b、c，其中b最短，c为直径与b等长的半圆，导体的电阻与其长度成正比，导轨电阻不计.现将装置置于向下的匀强磁场中，接通电源后，三根导体棒中均有电流通过，则它们受到安培力的大小关系为() A.F a＞F b=F c B.F a=F b＞F cC.F a=F b=F cD.F a＞F b＞F c【答案】B【解析】导体棒a、b、c的有效长度相等，但c的电阻大于a、b，所以通过c 的电流小于a、b.由F=BIL，可知B正确，A、C、D错误.5.如图所示，在匀强磁场中，有一个正六边形线框.现给线框通电，正六边形线框中依次相邻的四条边受到的安培力的合力大小是F，则正六边形线框的每条边受到的安培力的大小为()F B.F C.√3F D.2FA.√33【答案】A【解析】根据左手定则，依次相邻的四条边中相对的两条边受的安培力等大反向合力为零，中间相邻的两条边受安培力方向夹角为60°，每边受安培力设为F1，则2F1cos F，A正确.30°=F，可得F1=√33综合提升练6.(2023年朝阳模拟)如图甲所示，在匀强磁场中，质量为m、长为L的导体棒用两根等长绝缘细线悬挂于同一水平线上的O、O'两点，两细线均与导体棒垂直.图乙中直角坐标系的x 轴与导体棒及OO'平行，z轴竖直向上.若导体棒中通以沿x轴正方向、大小为I的电流，导体棒静止时细线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度可能()A.沿x轴正方向，大小为mgILB.沿y轴正方向，大小为mgcos θILC.沿z轴正方向，大小为mgtan θILD.沿细线向下，大小为mgsin θIL【答案】D【解析】若磁感应强度沿x轴正方向，与电流方向同向，导体棒不受安培力.导体棒不可能在图示位置保持静止，A错误；若磁感应强度沿y轴正方向，由左手定则，导体棒受安培力竖直向上，导体棒不可能在图示位置保持静止，B错误；沿z轴正方向，由左手定则，导体棒受安培力水平向左，导体棒不可能在图示位置保持静止，C错误；沿细线向下，大小为mgsin θ，安培力大小F安=mg sin θ，方向与细线垂直斜向右上方.安培力与细线的拉力IL的合力恰好与重力平衡.且导体棒静止时细线与竖直方向夹角为θ，D正确.7.(多选)如图所示，两平行导轨ab，cd竖直放置在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直向上，将一根金属棒PQ放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触.现在金属棒PQ中通以变化的电流I，同时释放金属棒PQ使其运动.已知电流I随时间t变化的关系式为I=kt(k为常数，k＞0)，金属棒与导轨间存在摩擦.则下面关于棒的速度v、加速度a随时间t变化的关系图像中，可能正确的有()A B C D，F f=μF N=μF安【答案】AD【解析】根据牛顿第二定律，得金属棒的加速度a=mg-F fm=μBIL=μBLkt，联立解得加速度a=g-μBLkt，与时间呈线性关系，且t=0时，a=g，故A正确，mB错误；因为开始加速度方向向下，与速度方向相同，做加速运动，加速度逐渐减小，即做加速度逐渐减小的加速运动，然后加速度方向向上且逐渐增大，做加速度逐渐增大的减速运动，故C错误，D正确.8.(2023年大同模拟)(多选)如图所示，正三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条垂直于纸面的长直导线.a、c处导线的电流大小相等，方向垂直纸面向外，b处导线电流是a、c处导线电流的2倍，方向垂直纸面向里.已知长直导线在其周围某点产生磁场的磁感应强度与电流成正比、与该点到导线的距离成反比.关于b、c处导线所受的安培力，下列表述正确的是()A.方向相反B.方向夹角为60°C.大小的比值为√3D.大小的比值为2【答案】AD【解析】如图所示，结合几何关系知b、c处导线所受安培力方向均在平行纸面方向，方向相反，A正确，B错误；设导线长度为L，导线a在b处的磁感应强度大小为B，结合几何关系知b处磁感应强度为B合=√3B，b导线受安培力为F安=B合(2I)L=2√3BIL，c处磁感应强度为B'合=√3B，c导线受安培力为F'安=B'合IL=√3BIL，联立解得F 安F'安=2，C错误，D 正确.9.如图所示，在磁感应强度B=1 T，方向竖直向下的匀强磁场中，有一个与水平面成θ=37°角的导电滑轨，滑轨上放置一个可自由移动的金属杆ab.已知接在滑轨中的电源电动势E=12 V，内阻不计.ab杆长L=0.5 m，质量m=0.2 kg，杆与滑轨间的动摩擦因数μ=0.1，滑轨与ab 杆的电阻忽略不计.要使ab杆在滑轨上保持静止，求滑动变阻器R的阻值的变化范围(g取10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，结果保留1位有效数字).解：分别画出ab杆在恰好不下滑和恰好不上滑这两种情况下的受力分析图，如图所示.甲乙当ab杆恰好不下滑时，如图甲所示.由平衡条件，得沿滑轨方向mg sin θ=μF N1+F安1cos θ，垂直滑轨方向F N1=mg cos θ+F安1sin θ，L，解得R1≈5 Ω.而F安1=B ER1当ab杆恰好不上滑时，如图乙所示.由平衡条件，得沿斜面方向mg sin θ+μF N2=F安2cos θ，垂直斜面方向F N2=mg cos θ+F安2sin θ，L，解得R2≈3 Ω.而F安2=B ER2要使ab杆保持静止，R的取值范围是3 Ω≤R≤5 Ω.。

磁场的描述磁场对电流的作用目标要求 1.了解磁场，掌握磁感应强度的概念，会用磁感线描述磁场。

2.会用安培定则判断电流的磁场，会利用矢量合成的方法计算磁感应强度的叠加。

3.会判断安培力的方向，会计算安培力的大小，了解安培力在生产、生活中的应用。

考点一对磁场的理解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□1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。

(通电导线垂直于磁场)。

(2)定义式：B＝FIl(3)方向：可自由转动的小磁针静止时□2N极的指向。

(4)单位：□3特斯拉，符号T。

3.磁感线(1)定义：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上每一点的□4切线方向都跟这点的磁场方向一致。

(2)磁感线的特点①磁感线上某点的□5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□6强弱。

③磁感线是□7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□8相交、不□9中断、不相切。

【判断正误】1.磁场是客观存在的一种物质，磁感线也是真实存在的。

(×)2.磁场中的一小段通电导线在该处受力为零，此处磁感应强度B不一定为零。

(√)3.由定义式B＝FIl可知，电流I越大，导线l越长，某点的磁感应强度B就越小。

(×)1.磁场中某点的磁感应强度是由磁场本身决定的，与通电导线受力的大小及方向都无关。

2.地磁场(1)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，磁感线分布如图所示。

(2)地磁场B的水平分量(B x)总是从地理南极指向北极，而竖直分量(B y)，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下，在赤道处的地磁场沿水平方向，指向北。

【对点训练】1.(磁感线的特点)如图所示，实线表示某磁场中的磁感线，M、N为磁场中两点，两点的磁感应强度分别为B M和B N，同一通电导线放在M处和N处所受磁场力大小分别为F M和F N，则()A.B M>B N，F M一定大于F NB.B M>B N，F M一定小于F NC.B M<B N，F M一定小于F ND.B M<B N，F M可能等于F N解析：D磁感线的疏密程度表示磁场的磁感应强度的大小，N处密集，则B M<B N，安培力为F＝BIL，其中L为导线与磁场垂直的有效长度，同一通电导线，放置方式不同，有效长度不同，若在M点导线与磁场垂直，N点导线与磁场平行，则F M>F N，改变放置位置，使L ML N＝B NB M，可使F M＝F N，故选D。

专题磁场的描绘磁场对电流的作用1.知道磁感觉强度的观点及定义式，并能理解与应用.2.会用安培定章判断电流四周的磁场方向.3.会用左手定章剖析解决通电导体在磁场中的受力及均衡类问题．知识点一磁场磁感觉强度磁感线1．磁场(1)基本特征：磁场对处于此中的磁体、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．磁感觉强度F(1)定义式： B＝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)磁感觉强度是反应磁场性质的物理量。

由磁场自己决定，是用比值法定义的。

3．磁感线(1)引入：在磁场中画出一簇曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感觉强度的方向一致。

(2)特色：磁感线的特色与电场线的特色近似，主要差别在于磁感线是闭合的曲线。

(3)磁体的磁场和地磁场知识点二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，即电流能够产生磁场，初次揭露了电与磁的联系。

2．安培定章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与条形磁铁的磁场相像，管环形电流的双侧是N 极和S 特无磁极、非匀强，且距导线内为匀强磁场且磁场最强，管外极，且离圆环中心越远，磁场越点越远处磁场越弱为非匀强磁场弱安培定则立体图横截面图3.磁场的叠加磁感觉强度是矢量，计算时与力的计算方法同样，利用平行四边形定章或正交分解法进行合成与分解。

知识点三安培力及其应用1．安培力的方向(1)左手定章：张开左手，使大拇指跟其余四指垂直，而且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中让磁感线从手心穿入，并使张开的四指指向电流的方向，那么，大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)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流相互吸引，反向电流相互排挤。

2．安培力的大小(1)当磁场与电流垂直时，安培力最大， F max＝ BIL。

(2)当磁场与电流平行时，安培力等于零。

1．安培力公式 F ＝ BIL 中安培力、磁感觉强度和电流两两垂直，且L 是通电导线的有效长度。