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2023版高考物理一轮总复习专题9磁场第1讲磁场磁吃电流的作用课件
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这是一份2023版高考物理一轮总复习专题9磁场第1讲磁场磁吃电流的作用课件，共41页。PPT课件主要包含了N极的指向，处处相同，BIL，穿过手心，大拇指，电流周围的磁场，答案AC，答案D等内容，欢迎下载使用。
第1讲 磁场、磁场对电流的作用
必 备 知 识·深 悟 固 基
一、磁场、磁感应强度1．磁场的基本性质磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有______的作用．
2．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的强弱和______．(2)定义式：B＝______(通电导线垂直于磁场)．(3)方向：小磁针静止时______________．(4)单位：特斯拉，符号为T.3．匀强磁场(1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向__________的磁场称为匀强磁场．(2)特点：磁感线是疏密程度相同、方向相同的________直线．
4．地磁场(1)地磁的N极在地理_______附近，地磁的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__________．
5．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．
二、磁感线和电流周围的磁场1．磁感线的特点(1)磁感线上某点的______方向就是该点的磁场方向．(2)磁感线的疏密程度定性地表示磁场的________，在磁感线较密的地方磁场________；在磁感线较疏的地方磁场________．①磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，在磁体外部，从________指向________；在磁体内部，由________指向________．②同一磁场的磁感线不中断、不________、不相切．③磁感线是假想的曲线，客观上并不存在．
三、安培力的大小和方向1．大小：若I∥B，F＝____ ；若I⊥B，F＝____.2．方向：总垂直于________所决定的平面，即一定垂直于B和I，但B与I不一定垂直．可以用左手定则来判定，即伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直____________，使伸开的四指指向________的方向，那么________所指的方向就是通电导线在磁场中的受力方向．3．两平行通电导线间的作用同向电流相互________，反向电流相互________．
(1)B的大小和方向由磁场本身决定，与该处放不放通电导线无关，在定义式中一定要强调通电导线垂直于磁场．(2)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FA⊥I，FA⊥B.而磁场与电流的方向可以不垂直(3)将通电导线放入磁场中，若不受安培力，该处磁感应强度不一定为零．
1．[磁感线]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两处的磁感应强度的大小不等，BaBb【答案】C
【解析】a处的磁感线比b处稀疏，则a点磁感应强度比b点小，所以Ba
3．[安培定则](多选)如图为通电螺线管，A为螺线管外一点，B、C两点在螺线管的垂直平分线上，则下列说法正确的是( )A．磁感线最密处为A处，最疏处为B处B．磁感线最密处为B处，最疏处为C处C．小磁针在B处和A处N极都指向左方D．小磁针在B处和C处N极都指向右方【答案】BC
4．[安培力]如图所示，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( )【答案】A
关 键 能 力·突 破 要 点
考点1 磁场的理解及安培定则 [基础考点]
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．
1．(2021年全国甲卷)两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与O′Q在一条直线上，PO′与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示．若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为( )
A．B、0 B．0、2B C．2B、2B D．B、B【答案】B 【解析】两直角导线可以等效为如图所示的两直导线，由安培定则可知，两直导线分别在M处的磁感应强度方向为垂直纸面向里和垂直纸面向外，故M处的磁感应强度为零；两直导线在N处的磁感应强度方向均垂直纸面向里，故M处的磁感应强度为2B；综上分析B正确．
A．电流的大小关系为2I1＝I2B．四根导线所受的磁场力都为零C．正方形中心O处的磁感应强度为零D．若移走A导线，D导线所受的磁场力平行于OC方向
3．(2020年浙江卷)特高压直流输电是国家重点能源工程．如图所示，两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流I1和I2，I1> I2.a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方．不考虑地磁场的影响，则( )A．b点处的磁感应强度大小为0B．d点处的磁感应强度大小为0C．a点处的磁感应强度方向竖直向下D．c点处的磁感应强度方向竖直向下
【答案】C 【解析】通电直导线周围产生磁场方向由安培定判断，如图所示．I1在b点产生的磁场方向向上，I2在b点产生的磁场方向向下，因为I1>I2，B1>B2则在b点的磁感应强度不为零，A错误；如图所示，d点处的磁感应强度不为零，a点处的磁感应强度方向竖直向下，c点处的磁感应强度方向竖直向上，B、D错误，C正确．
考点2 安培力的综合应用 [能力考点]
1．安培力计算公式F＝BIL，要求两两垂直，应用时要满足：(1)B与L垂直．(2)L是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度(两端点距离，如图虚线为有效长度)．
2．安培力作用下的综合问题(1)安培力问题常和闭合电路欧姆定律综合应用．(2)安培力与重力、弹力、摩擦力等综合分析，可以解决平衡问题，也可以与牛顿第二定律相结合．(3)安培力做功与路径有关，不像重力、电场力做功与路径无关．①安培力做正功：是将电源的能量传递给通电导线后转化为导线的动能或转化为其他形式的能．②安培力做负功：是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．
例1 如图所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B＝0.50 T，方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E＝4.5 V，内阻r＝0.50 Ω的直流电源．现把一个质量m＝0.04 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2.已知sin 37°＝0.60，cs 37°＝0.80，求：(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力．
1．(2021年襄阳一模)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S后导体棒中的电流为I，导体棒平衡时，弹簧伸长量为x1；调换图中电源极性，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x2.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( )
2．如图，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( )A．2F B．1.5F C．0.5F D．0【答案】B
通电导体运动方向的判定
深 度 研 练·素 养 提 升
例2 如图所示，一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如果直导线可以自由地运动且通以方向为a到b的电流，则导线ab受到安培力作用后的运动情况为( )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管D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管【答案】D
【解析】先由安培定则判断通电螺线管的南、北两极，找出导线左、右两端磁感应强度的方向，并用左手定则判断这两端受到的安培力的方向，如图甲所示．可以判断导线受到安培力作用后从上向下看逆时针方向转动．再分析此时导线位置的磁场方向，再次用左手定则判断导线受到安培力的方向，如图乙所示，导线还要靠近螺线管，D正确，A、B、C错误．
甲 乙
变式1 (多选)如图所示是“巴罗轮”的示意图，下边缘浸入水银槽中的铝盘置于蹄形磁铁的磁场中，可绕转轴转动，当转轴、水银槽分别与电源的正负极相连时，铝盘开始转动，下列说法中正确的是( )A．铝盘绕顺时针方向转动B．只改变磁场方向，铝盘的转动方向改变C．只改变电流方向，铝盘的转动方向改变D．同时改变磁场方向与电流方向，铝盘的转动方向不变【答案】BCD
变式2 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
第1讲 磁场、磁场对电流的作用
必 备 知 识·深 悟 固 基
一、磁场、磁感应强度1．磁场的基本性质磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有______的作用．
2．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的强弱和______．(2)定义式：B＝______(通电导线垂直于磁场)．(3)方向：小磁针静止时______________．(4)单位：特斯拉，符号为T.3．匀强磁场(1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向__________的磁场称为匀强磁场．(2)特点：磁感线是疏密程度相同、方向相同的________直线．
4．地磁场(1)地磁的N极在地理_______附近，地磁的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__________．
5．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．
二、磁感线和电流周围的磁场1．磁感线的特点(1)磁感线上某点的______方向就是该点的磁场方向．(2)磁感线的疏密程度定性地表示磁场的________，在磁感线较密的地方磁场________；在磁感线较疏的地方磁场________．①磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，在磁体外部，从________指向________；在磁体内部，由________指向________．②同一磁场的磁感线不中断、不________、不相切．③磁感线是假想的曲线，客观上并不存在．
三、安培力的大小和方向1．大小：若I∥B，F＝____ ；若I⊥B，F＝____.2．方向：总垂直于________所决定的平面，即一定垂直于B和I，但B与I不一定垂直．可以用左手定则来判定，即伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直____________，使伸开的四指指向________的方向，那么________所指的方向就是通电导线在磁场中的受力方向．3．两平行通电导线间的作用同向电流相互________，反向电流相互________．
(1)B的大小和方向由磁场本身决定，与该处放不放通电导线无关，在定义式中一定要强调通电导线垂直于磁场．(2)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FA⊥I，FA⊥B.而磁场与电流的方向可以不垂直(3)将通电导线放入磁场中，若不受安培力，该处磁感应强度不一定为零．
1．[磁感线]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两处的磁感应强度的大小不等，Ba
【解析】a处的磁感线比b处稀疏，则a点磁感应强度比b点小，所以Ba
3．[安培定则](多选)如图为通电螺线管，A为螺线管外一点，B、C两点在螺线管的垂直平分线上，则下列说法正确的是( )A．磁感线最密处为A处，最疏处为B处B．磁感线最密处为B处，最疏处为C处C．小磁针在B处和A处N极都指向左方D．小磁针在B处和C处N极都指向右方【答案】BC
4．[安培力]如图所示，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( )【答案】A
关 键 能 力·突 破 要 点
考点1 磁场的理解及安培定则 [基础考点]
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．
1．(2021年全国甲卷)两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与O′Q在一条直线上，PO′与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示．若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为( )
A．B、0 B．0、2B C．2B、2B D．B、B【答案】B 【解析】两直角导线可以等效为如图所示的两直导线，由安培定则可知，两直导线分别在M处的磁感应强度方向为垂直纸面向里和垂直纸面向外，故M处的磁感应强度为零；两直导线在N处的磁感应强度方向均垂直纸面向里，故M处的磁感应强度为2B；综上分析B正确．
A．电流的大小关系为2I1＝I2B．四根导线所受的磁场力都为零C．正方形中心O处的磁感应强度为零D．若移走A导线，D导线所受的磁场力平行于OC方向
3．(2020年浙江卷)特高压直流输电是国家重点能源工程．如图所示，两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流I1和I2，I1> I2.a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方．不考虑地磁场的影响，则( )A．b点处的磁感应强度大小为0B．d点处的磁感应强度大小为0C．a点处的磁感应强度方向竖直向下D．c点处的磁感应强度方向竖直向下
【答案】C 【解析】通电直导线周围产生磁场方向由安培定判断，如图所示．I1在b点产生的磁场方向向上，I2在b点产生的磁场方向向下，因为I1>I2，B1>B2则在b点的磁感应强度不为零，A错误；如图所示，d点处的磁感应强度不为零，a点处的磁感应强度方向竖直向下，c点处的磁感应强度方向竖直向上，B、D错误，C正确．
考点2 安培力的综合应用 [能力考点]
1．安培力计算公式F＝BIL，要求两两垂直，应用时要满足：(1)B与L垂直．(2)L是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度(两端点距离，如图虚线为有效长度)．
2．安培力作用下的综合问题(1)安培力问题常和闭合电路欧姆定律综合应用．(2)安培力与重力、弹力、摩擦力等综合分析，可以解决平衡问题，也可以与牛顿第二定律相结合．(3)安培力做功与路径有关，不像重力、电场力做功与路径无关．①安培力做正功：是将电源的能量传递给通电导线后转化为导线的动能或转化为其他形式的能．②安培力做负功：是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．
例1 如图所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B＝0.50 T，方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E＝4.5 V，内阻r＝0.50 Ω的直流电源．现把一个质量m＝0.04 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2.已知sin 37°＝0.60，cs 37°＝0.80，求：(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力．
1．(2021年襄阳一模)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S后导体棒中的电流为I，导体棒平衡时，弹簧伸长量为x1；调换图中电源极性，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x2.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( )
2．如图，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( )A．2F B．1.5F C．0.5F D．0【答案】B
通电导体运动方向的判定
深 度 研 练·素 养 提 升
例2 如图所示，一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如果直导线可以自由地运动且通以方向为a到b的电流，则导线ab受到安培力作用后的运动情况为( )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管D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管【答案】D
【解析】先由安培定则判断通电螺线管的南、北两极，找出导线左、右两端磁感应强度的方向，并用左手定则判断这两端受到的安培力的方向，如图甲所示．可以判断导线受到安培力作用后从上向下看逆时针方向转动．再分析此时导线位置的磁场方向，再次用左手定则判断导线受到安培力的方向，如图乙所示，导线还要靠近螺线管，D正确，A、B、C错误．
甲 乙
变式1 (多选)如图所示是“巴罗轮”的示意图，下边缘浸入水银槽中的铝盘置于蹄形磁铁的磁场中，可绕转轴转动，当转轴、水银槽分别与电源的正负极相连时，铝盘开始转动，下列说法中正确的是( )A．铝盘绕顺时针方向转动B．只改变磁场方向，铝盘的转动方向改变C．只改变电流方向，铝盘的转动方向改变D．同时改变磁场方向与电流方向，铝盘的转动方向不变【答案】BCD
变式2 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
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