第1講　磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用

8/8課標(biāo)要求備考策略1.通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)。了解磁感應(yīng)強(qiáng)度，會(huì)用磁感線描述磁場(chǎng)。體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用。2.知道磁通量。3.通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)安培力。能判斷安培力的方向，會(huì)計(jì)算安培力的大小。了解安培力在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。4.通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)洛倫茲力。能判斷洛倫茲力的方向，會(huì)計(jì)算洛倫茲力的大小。5.能用洛倫茲力分析帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)。了解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)及其應(yīng)用本章內(nèi)容是高考熱點(diǎn)，應(yīng)對(duì)策略有：重點(diǎn)注意磁感應(yīng)強(qiáng)度、安培定則、左手定則、科技儀器應(yīng)用的原理分析等基礎(chǔ)問題。著力提高運(yùn)動(dòng)情景復(fù)雜、綜合性強(qiáng)的計(jì)算題的突破能力。包括依據(jù)運(yùn)動(dòng)過程畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡草圖，再結(jié)合幾何關(guān)系分析的能力；空間想象、受力分析、運(yùn)動(dòng)分析和功能關(guān)系分析能力；運(yùn)用物理規(guī)律綜合分析的能力；還要注意總結(jié)各類題型的共同特征第1講磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用考點(diǎn)一安培定則和磁場(chǎng)的疊加1.磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度（1）磁場(chǎng)的基本性質(zhì)磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有的作用。（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度①物理意義：描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和。②定義式：B＝FIl（通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)）③方向：小磁針靜止時(shí)N極所指的方向。④單位：，符號(hào)為T。⑤矢量：合成時(shí)遵循。2.磁感線的特點(diǎn)（1）磁感線上某點(diǎn)的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。（2）磁感線的疏密程度定性地表示磁場(chǎng)的。（3）磁感線是閉合曲線，沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)，在磁體外部，從指向；在磁體內(nèi)部，由指向。（4）同一磁場(chǎng)的磁感線不中斷、不、不相切。（5）磁感線是假想的曲線，客觀上并不存在。3.幾種常見的磁場(chǎng)（1）條形磁體和蹄形磁體的磁場(chǎng)（如圖所示）（2）電流的磁場(chǎng)直線電流的磁場(chǎng)通電螺線管的磁場(chǎng)環(huán)形電流的磁場(chǎng)安培定則立體圖縱截面圖（3）勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小、方向，磁感線是疏密程度相同、方向相同的平行直線。（4）地磁場(chǎng)①地磁的N極在地理附近，S極在地理附近，磁感線分布如圖所示。②在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，且方向水平。③地磁場(chǎng)在南半球有豎直向上的分量，在北半球有豎直向下的分量。

?判斷小題1.磁場(chǎng)是客觀存在的一種物質(zhì)，磁感線也是真實(shí)存在的。（）2.磁場(chǎng)中的一小段通電導(dǎo)線在該處受力為零，此處磁感應(yīng)強(qiáng)度B不一定為零。（）3.由定義式B＝FIl可知，電流I越大，導(dǎo)線l越長，某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B就越小。（4.北京地面附近的地磁場(chǎng)方向是水平向北的。（）1.【磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解】有人根據(jù)B＝FIl提出以下說法，其中正確的是（A.磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的磁場(chǎng)力F成正比B.磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與Il的乘積成反比C.磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B不一定等于FD.通電直導(dǎo)線在某點(diǎn)所受磁場(chǎng)力為零，則該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度B為零2.【安培定則的應(yīng)用】電視機(jī)顯像管的偏轉(zhuǎn)線圈示意圖如圖所示，某時(shí)刻電流方向如圖所示，則環(huán)心O處的磁場(chǎng)方向（）A.向上 B.垂直紙面向里C.向下 D.垂直紙面向外3.【磁場(chǎng)疊加問題】在正方形ABCD的中心有一以O(shè)點(diǎn)為圓心的鐵環(huán)（如圖所示）纏繞著通電絕緣導(dǎo)線，當(dāng)通電方向如圖所示時(shí)，O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0?，F(xiàn)在A、B、C、D四點(diǎn)放置如圖所示的通電直導(dǎo)線，電流如圖所示。已知正方形邊長為l，通電直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)B＝kId，其中k為已知系數(shù)，I為電流的大小，d為到通電導(dǎo)線的直線距離。則此時(shí)O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為（A.B＝0 B.B＝2kIl＋C.B＝4k2I2＋B

磁場(chǎng)疊加的基本思路（1）確定磁場(chǎng)的場(chǎng)源是磁體還是電流。（2）確定空間中需求解磁場(chǎng)的位置（點(diǎn)），利用安培定則判定各個(gè)場(chǎng)源在該點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向。如圖所示，BM、BN分別為電流M、N在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度。（3）應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成，如圖中c點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為B?？键c(diǎn)二安培力的分析與計(jì)算1.安培力的大小F＝（其中θ為B與I之間的夾角）。（1）磁場(chǎng)和電流垂直時(shí)：F＝。（2）磁場(chǎng)和電流平行時(shí)：F＝。2.安培力的方向——應(yīng)用左手定則判斷（1）伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)。（2）讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入，并使四指指向的方向。（3）拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的方向。?判斷小題1.在磁場(chǎng)中同一位置，電流元的電流越大，所受安培力也一定越大。（）2.安培力的方向既跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，又跟電流方向垂直。（）3.通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)不垂直，有一定夾角時(shí)，左手定則就不適用了。（）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與I決定的平面。2.安培力公式F＝BIl的應(yīng)用條件（1）I與B垂直。（2）l是指有效長度。彎曲通電導(dǎo)線的有效長度l等于連接導(dǎo)線兩端點(diǎn)的直線的長度，相應(yīng)的電流方向沿兩端點(diǎn)連線由始端流向末端，如圖所示。安培力方向的判斷【例1】法拉第電動(dòng)機(jī)原理如圖所示。條形磁鐵豎直固定在圓形水銀槽中心，N極向上。一根金屬桿斜插在水銀中，桿的上端與固定在水銀槽圓心正上方的鉸鏈相連。電源負(fù)極與金屬桿上端相連，與電源正極連接的導(dǎo)線插入水銀中。從上往下看，金屬桿（）A.在金屬桿和導(dǎo)線所在平面內(nèi)繞鉸鏈向上擺動(dòng) B.在金屬桿和導(dǎo)線所在平面內(nèi)繞鉸鏈向下擺動(dòng)C.繞鉸鏈和磁鐵連線順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D.繞鉸鏈和磁鐵連線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)聽課記錄安培力大小的計(jì)算【例2】如圖所示，一根粗細(xì)均勻的金屬絲彎折成一直角三角形閉合線框，其中∠cab＝37°，將其放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直三角形所在平面向里，若在ab間加一電壓U，則折線acb邊和ab邊受到的安培力大小之比為（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）（）A.5∶7 B.4∶3C.4∶7 D.1∶1聽課記錄判斷安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)情況【例3】（2022·江蘇高考3題）如圖所示，兩根固定的通電長直導(dǎo)線a、b相互垂直，a平行于紙面，電流方向向右，b垂直于紙面，電流方向向里，則導(dǎo)線a所受安培力方向（）A.平行于紙面向上B.平行于紙面向下C.左半部分垂直紙面向外，右半部分垂直紙面向里D.左半部分垂直紙面向里，右半部分垂直紙面向外聽課記錄【例4】如圖所示，兩個(gè)完全相同、互相垂直的導(dǎo)體圓環(huán)Q、P（Q平行于紙面，P垂直于紙面）中間用絕緣細(xì)線連接，通過另一絕緣細(xì)線懸掛在天花板下，當(dāng)Q有垂直紙面往里看逆時(shí)針方向的電流、同時(shí)P有從右往左看逆時(shí)針方向的電流時(shí)，關(guān)于兩圓環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)（從上向下看）以及細(xì)線中拉力的變化，下列說法中正確的是（）A.Q逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，Q、P間細(xì)線拉力變小B.Q逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，Q、P間細(xì)線拉力變大C.Q順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，Q、P間細(xì)線拉力變小D.Q順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，Q、P間細(xì)線拉力變大聽課記錄判斷導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的五種方法電流元法分割為電流元安培力方向→整段導(dǎo)體所受合力方向→運(yùn)動(dòng)方向特殊位置法在特殊位置→安培力方向→運(yùn)動(dòng)方向等效法（1）環(huán)形電流?小磁針（2）條形磁體?通電螺線管?多個(gè)環(huán)形電流根據(jù)同極相斥、異極相吸判斷作用力的方向進(jìn)而判斷運(yùn)動(dòng)方向結(jié)論法兩平行直線電流在相互作用中，無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，同向電流互相吸引，異向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢(shì)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法先分析電流在磁體磁場(chǎng)中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場(chǎng)的作用力

考點(diǎn)三安培力作用下的平衡和加速問題通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的平衡和加速問題的分析思路（1）選定研究對(duì)象。（2）變?nèi)S為二維，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖，其中安培力的方向要注意，F(xiàn)安⊥B、F安⊥I，如圖所示。（3）列平衡方程或牛頓第二定律方程進(jìn)行求解。安培力作用下的平衡問題【例5】（2022·湖南高考3題）如圖甲，直導(dǎo)線MN被兩等長且平行的絕緣輕繩懸掛于水平軸OO'上，其所在區(qū)域存在方向垂直指向OO'的磁場(chǎng)，與OO'距離相等位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等且不隨時(shí)間變化，其截面圖如圖乙所示。導(dǎo)線通以電流I，靜止后，懸線偏離豎直方向的夾角為θ。下列說法正確的是（）A.當(dāng)導(dǎo)線靜止在圖甲右側(cè)位置時(shí)，導(dǎo)線中電流方向由N指向MB.電流I增大，靜止后，導(dǎo)線對(duì)懸線的拉力不變C.tanθ與電流I成正比D.sinθ與電流I成正比

安培力作用下的加速問題【例6】（多選）如圖所示，兩長度均為L的通電長直導(dǎo)線P、Q鎖定在傾角為θ的光滑絕緣斜面上，質(zhì)量分別為m、2m，兩導(dǎo)線中通入的電流大小相等，均為I，重力加速度大小為g，現(xiàn)在導(dǎo)線Q的中點(diǎn)施加一沿斜面向上的拉力F與此同時(shí)對(duì)兩導(dǎo)線解除鎖定，兩導(dǎo)線間距離不變并沿斜面向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。下列說法正確的是（）A.兩導(dǎo)線中電流的方向可能相反B.