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2025高考物理一轮总复习第11章磁场第27讲磁场的描述与磁吃电流的作用课件
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这是一份2025高考物理一轮总复习第11章磁场第27讲磁场的描述与磁吃电流的作用课件，共59页。PPT课件主要包含了知识梳理·易错辨析，磁感应强度，不存在，处处相同，电流的磁场，由S极指向N极，非匀强，大小相等，安培力，半径方向等内容，欢迎下载使用。
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________和________。(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。(4)单位：特斯拉(T)。
二、磁感线及其特点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______________的方向一致。2．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________定性地表示磁场的强弱。(3)磁感线是________曲线，没有起点和终点。(4)磁感线是假想的曲线，客观上__________。
三、几种常见的磁场1．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、方向相同的平行直线。
2．条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图所示)
4.地磁场(1)地磁的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________。(3)地磁场在南半球有竖直向上的分量，在北半球有竖直向下的分量。
四、安培力的大小与方向1．安培力的方向：左手定则(1)伸开左手，让拇指与其余四指________，并且都与手掌在同一个平面内。(2)让磁感线从掌心垂直进入，并使________指向电流方向。(3)________所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。如图，①表示________的方向，②表示________的方向，③表示__________的方向。
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＝BILsin θ，这是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况：(1)当磁场与电流________时，安培力最大，Fmax＝BIL。(2)当磁场与电流________时，安培力等于零。
3．磁电式电流表的工作原理磁电式电流表的原理图如图所示。(1)磁场特点①方向：沿____________均匀辐射地分布，如图所示；②强弱：在距轴线等距离处的磁感应强度大小________。(2)安培力的特点①方向：安培力的方向与线圈平面________；②大小：安培力的大小与通过的电流成________。
1.同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，与此类似，同向电流相互排斥，异向电流相互吸引。( )2．安培力F、磁感应强度B、电流I三者方向总是相互垂直。( )3．安培力计算公式F＝BIl的成立条件是磁感应强度B垂直于电流I，即B⊥I。( )4．磁铁的磁场和电流的磁场本质上是不同的。( )
5．磁感应强度是一个矢量，表示通电导线所受安培力的方向。( )6．磁感应强度B由磁场本身来决定，与安培力F、电流I、通电导线长度l无关。( )7．地磁的 N极在地球南极附近，赤道表面附近的地磁场可近似认为平行地面向北。( )8．安培力只能对导体做正功。( )
安培定则的应用与磁场的叠加
(基础考点·自主探究)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的磁场方向时应分清“因”和“果”，电流是“因”，磁场是“果”，既可以由“因”判断“果”，也可以由“果”追溯“因”。
2.磁场叠加问题的解题思路(1)确定磁场场源，如通电导线。(2)定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则及其他已知条件判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向。如图所示为M、N在c点产生的磁场BM、BN。(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场B。
【跟踪训练】 (地磁场及磁感应强度的大小和方向)(多选)(2022·全国乙卷)安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量，每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知( )
A.测量地点位于南半球B．当地的地磁场大小约为50 μTC．第2次测量时y轴正向指向南方D．第3次测量时y轴正向指向东方
(磁感线的特点)如图所示，蹄形磁铁周围的磁场用磁感线表示，磁场中有a、b两点，下列说法正确的是( )A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba>BbB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba
[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。
(磁感应强度的叠加)如图，在磁感应强度大小为B0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( )
(能力考点·深度研析)1．安培力的方向根据左手定则判断。在判断安培力方向时，注意四指指向电流的方向，安培力F⊥B，F⊥I，但磁感应强度B的方向与导线中电流I的方向并不一定垂直。
2．用公式F＝BIL计算安培力大小时的注意事项(1)B与I垂直。(2)L是有效长度。①公式F＝BIL中L指的是有效长度。当B与I垂直时，F最大；当B与I平行时，F＝0。②弯曲导线的有效长度L等于在垂直磁场平面内的投影两端点所连线段的长度(如图所示)，相应的电流方向则由始端流向末端。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。
【跟踪训练】 (2024·江苏南京联考)等边三角形电阻丝与电源构成如图所示电路，D、E分别是BC、AC的中点，当线圈处在同一匀强磁场的不同位置时，线圈所受安培力最小的是( )
安培力作用下导体运动情况的判断
(能力考点·深度研析)1．判断安培力作用下导体运动情况的五种方法
2.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。
►考向1 电流元法和特殊位置法的应用 如图所示，将通电直导线AB用悬线悬挂在电磁铁的正上方，直导线可自由转动，则接通开关( ) A．A端向上运动，B端向下运动，悬线张力不变B．A端向下运动，B端向上运动，悬线张力不变C．A端向纸外运动，B端向纸内运动，悬线张力变小D．A端向纸内运动，B端向纸外运动，悬线张力变大
[解析] 当开关S接通时，根据安培定则知电磁铁附近磁感线的分布如图所示，由左手定则知通电直导线此时A端受力指向纸内，B端受力指向纸外，故直导线将转动，由特殊位置法知当直导线转到与磁感线垂直(即转过90°)时，整个直导线受到的安培力方向竖直向下，故悬线张力变大。故选D项。
►考向2 等效法和结论法的应用 如图所示，直导线ab与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离，其中直导线固定，线圈可自由运动(不计重力)，当同时通有图示方向电流时，从左向右看，线圈将( )A．不动B．顺时针转动，同时靠近导线C．逆时针转动，同时离开导线D．逆时针转动，同时靠近导线
[解析] 等效法：将可自由运动的环形电流看成小磁针，由安培定则可知直线电流的磁场在其右侧垂直纸面向里，则小磁针的N极将向纸面里侧转动，即从左向右看，线圈将逆时针转动，A、B错误；特殊位置法与结论法：线圈转到与纸面平行的特殊位置时，根据同向电流相吸，反向电流相斥，可知线圈左侧受直导线引力，右侧受直导线斥力，离直导线越近磁感应强度越大，安培力越大，则线圈所受直线电流的安培力的合力向左，故线圈靠近导线，C错误，D正确。
►考向3 转换研究对象法的应用 (2024·天津部分区联考)如图所示，厚度均匀的木板放在水平地面上，木板上放置两个相同的条形磁铁，两磁铁N极正对。在两磁铁竖直对称轴上的C点固定一垂直于纸面的长直导线，并通以垂直纸面向里的恒定电流，木板和磁铁处于静止状态，设两磁铁和木板的总重力为G，则( )A．导线受到的安培力水平向左B．导线受到的安培力竖直向上C．木板对地面的压力小于GD．木板受到地面的摩擦力水平向右
[解析] 根据条形磁铁磁场分布和叠加，可知两条形磁铁在导线处产生的合磁场方向竖直向上，根据左手定则知，长直导线受到的安培力水平向右；木板和磁铁始终处于静止状态，且竖直方向不受导线的作用力，由于两条形磁铁和木板的总重力为G，故木板对地面的压力等于G；又因长直导线受到的安培力水平向右，根据牛顿第三定律可知，长直导线对磁铁的作用力水平向左，所以磁铁和木板有向左运动的趋势，故木板受到地面的摩擦力水平向右，故A、B、C错误，D正确。
(能力考点·深度研析)1．分析通电导体在磁场中平衡或加速问题的一般步骤(1)确定要研究的通电导体。(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。
安培力作用下的平衡与加速问题
受力分析时，变立体图为平面图，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，安培力的方向F安⊥B、F安⊥I。如图所示：(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．其他注意事项(1)类似于力学中用功与能的关系解决问题，通电导体受磁场力时的加速问题也可以考虑用能量的观点解决，关键是弄清安培力做正功还是做负功，再由动能定理列式求解。(2)对于含电路的问题，可由闭合电路的欧姆定律求得导体中的电流，再结合安培力分析求解。
►考向2 安培力作用下的加速问题 (2023·北京卷)2022年，我国阶段性建成并成功运行了“电磁撬”，创造了大质量电磁推进技术的世界最高速度纪录。一种两级导轨式电磁推进的原理如图所示。两平行长直金属导轨固定在水平面，导轨间垂直安放金属棒。金属棒可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨接触良好，电流从一导轨流入，经过金属棒，再从另一导轨流回，图中电源未画出。导轨电流在两导轨间产生的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度B与电流i的关系式为B＝ki(k为常量)。金属棒被该磁场力推动。当金属棒由第一级区域进入第二级区域时，回路中的电流由I变为2I。已知两导轨内侧间距为L，每一级区域中金属棒被推进的距离均为s，金属棒的质量为m。求：
(1)金属棒经过第一级区域时受到安培力的大小F；(2)金属棒经过第一、二级区域的加速度大小之比a1∶a2；(3)金属棒从静止开始经过两级区域推进后的速度大小v。
安培力作用下通过导体电荷量的计算当B与I垂直时，安培力F＝BIL，而q＝IΔt，所以，利用安培力与动量定理综合可以求电荷量q。
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________和________。(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。(4)单位：特斯拉(T)。
二、磁感线及其特点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______________的方向一致。2．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________定性地表示磁场的强弱。(3)磁感线是________曲线，没有起点和终点。(4)磁感线是假想的曲线，客观上__________。
三、几种常见的磁场1．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、方向相同的平行直线。
2．条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图所示)
4.地磁场(1)地磁的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________。(3)地磁场在南半球有竖直向上的分量，在北半球有竖直向下的分量。
四、安培力的大小与方向1．安培力的方向：左手定则(1)伸开左手，让拇指与其余四指________，并且都与手掌在同一个平面内。(2)让磁感线从掌心垂直进入，并使________指向电流方向。(3)________所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。如图，①表示________的方向，②表示________的方向，③表示__________的方向。
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＝BILsin θ，这是一般情况下的安培力的表达式，以下是两种特殊情况：(1)当磁场与电流________时，安培力最大，Fmax＝BIL。(2)当磁场与电流________时，安培力等于零。
3．磁电式电流表的工作原理磁电式电流表的原理图如图所示。(1)磁场特点①方向：沿____________均匀辐射地分布，如图所示；②强弱：在距轴线等距离处的磁感应强度大小________。(2)安培力的特点①方向：安培力的方向与线圈平面________；②大小：安培力的大小与通过的电流成________。
1.同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，与此类似，同向电流相互排斥，异向电流相互吸引。( )2．安培力F、磁感应强度B、电流I三者方向总是相互垂直。( )3．安培力计算公式F＝BIl的成立条件是磁感应强度B垂直于电流I，即B⊥I。( )4．磁铁的磁场和电流的磁场本质上是不同的。( )
5．磁感应强度是一个矢量，表示通电导线所受安培力的方向。( )6．磁感应强度B由磁场本身来决定，与安培力F、电流I、通电导线长度l无关。( )7．地磁的 N极在地球南极附近，赤道表面附近的地磁场可近似认为平行地面向北。( )8．安培力只能对导体做正功。( )
安培定则的应用与磁场的叠加
(基础考点·自主探究)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的磁场方向时应分清“因”和“果”，电流是“因”，磁场是“果”，既可以由“因”判断“果”，也可以由“果”追溯“因”。
2.磁场叠加问题的解题思路(1)确定磁场场源，如通电导线。(2)定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则及其他已知条件判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向。如图所示为M、N在c点产生的磁场BM、BN。(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场B。
【跟踪训练】 (地磁场及磁感应强度的大小和方向)(多选)(2022·全国乙卷)安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量，每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知( )
A.测量地点位于南半球B．当地的地磁场大小约为50 μTC．第2次测量时y轴正向指向南方D．第3次测量时y轴正向指向东方
(磁感线的特点)如图所示，蹄形磁铁周围的磁场用磁感线表示，磁场中有a、b两点，下列说法正确的是( )A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba>BbB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba
[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。
(磁感应强度的叠加)如图，在磁感应强度大小为B0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( )
(能力考点·深度研析)1．安培力的方向根据左手定则判断。在判断安培力方向时，注意四指指向电流的方向，安培力F⊥B，F⊥I，但磁感应强度B的方向与导线中电流I的方向并不一定垂直。
2．用公式F＝BIL计算安培力大小时的注意事项(1)B与I垂直。(2)L是有效长度。①公式F＝BIL中L指的是有效长度。当B与I垂直时，F最大；当B与I平行时，F＝0。②弯曲导线的有效长度L等于在垂直磁场平面内的投影两端点所连线段的长度(如图所示)，相应的电流方向则由始端流向末端。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。
【跟踪训练】 (2024·江苏南京联考)等边三角形电阻丝与电源构成如图所示电路，D、E分别是BC、AC的中点，当线圈处在同一匀强磁场的不同位置时，线圈所受安培力最小的是( )
安培力作用下导体运动情况的判断
(能力考点·深度研析)1．判断安培力作用下导体运动情况的五种方法
2.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。
►考向1 电流元法和特殊位置法的应用 如图所示，将通电直导线AB用悬线悬挂在电磁铁的正上方，直导线可自由转动，则接通开关( ) A．A端向上运动，B端向下运动，悬线张力不变B．A端向下运动，B端向上运动，悬线张力不变C．A端向纸外运动，B端向纸内运动，悬线张力变小D．A端向纸内运动，B端向纸外运动，悬线张力变大
[解析] 当开关S接通时，根据安培定则知电磁铁附近磁感线的分布如图所示，由左手定则知通电直导线此时A端受力指向纸内，B端受力指向纸外，故直导线将转动，由特殊位置法知当直导线转到与磁感线垂直(即转过90°)时，整个直导线受到的安培力方向竖直向下，故悬线张力变大。故选D项。
►考向2 等效法和结论法的应用 如图所示，直导线ab与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离，其中直导线固定，线圈可自由运动(不计重力)，当同时通有图示方向电流时，从左向右看，线圈将( )A．不动B．顺时针转动，同时靠近导线C．逆时针转动，同时离开导线D．逆时针转动，同时靠近导线
[解析] 等效法：将可自由运动的环形电流看成小磁针，由安培定则可知直线电流的磁场在其右侧垂直纸面向里，则小磁针的N极将向纸面里侧转动，即从左向右看，线圈将逆时针转动，A、B错误；特殊位置法与结论法：线圈转到与纸面平行的特殊位置时，根据同向电流相吸，反向电流相斥，可知线圈左侧受直导线引力，右侧受直导线斥力，离直导线越近磁感应强度越大，安培力越大，则线圈所受直线电流的安培力的合力向左，故线圈靠近导线，C错误，D正确。
►考向3 转换研究对象法的应用 (2024·天津部分区联考)如图所示，厚度均匀的木板放在水平地面上，木板上放置两个相同的条形磁铁，两磁铁N极正对。在两磁铁竖直对称轴上的C点固定一垂直于纸面的长直导线，并通以垂直纸面向里的恒定电流，木板和磁铁处于静止状态，设两磁铁和木板的总重力为G，则( )A．导线受到的安培力水平向左B．导线受到的安培力竖直向上C．木板对地面的压力小于GD．木板受到地面的摩擦力水平向右
[解析] 根据条形磁铁磁场分布和叠加，可知两条形磁铁在导线处产生的合磁场方向竖直向上，根据左手定则知，长直导线受到的安培力水平向右；木板和磁铁始终处于静止状态，且竖直方向不受导线的作用力，由于两条形磁铁和木板的总重力为G，故木板对地面的压力等于G；又因长直导线受到的安培力水平向右，根据牛顿第三定律可知，长直导线对磁铁的作用力水平向左，所以磁铁和木板有向左运动的趋势，故木板受到地面的摩擦力水平向右，故A、B、C错误，D正确。
(能力考点·深度研析)1．分析通电导体在磁场中平衡或加速问题的一般步骤(1)确定要研究的通电导体。(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。
安培力作用下的平衡与加速问题
受力分析时，变立体图为平面图，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，安培力的方向F安⊥B、F安⊥I。如图所示：(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．其他注意事项(1)类似于力学中用功与能的关系解决问题，通电导体受磁场力时的加速问题也可以考虑用能量的观点解决，关键是弄清安培力做正功还是做负功，再由动能定理列式求解。(2)对于含电路的问题，可由闭合电路的欧姆定律求得导体中的电流，再结合安培力分析求解。
►考向2 安培力作用下的加速问题 (2023·北京卷)2022年，我国阶段性建成并成功运行了“电磁撬”，创造了大质量电磁推进技术的世界最高速度纪录。一种两级导轨式电磁推进的原理如图所示。两平行长直金属导轨固定在水平面，导轨间垂直安放金属棒。金属棒可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨接触良好，电流从一导轨流入，经过金属棒，再从另一导轨流回，图中电源未画出。导轨电流在两导轨间产生的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度B与电流i的关系式为B＝ki(k为常量)。金属棒被该磁场力推动。当金属棒由第一级区域进入第二级区域时，回路中的电流由I变为2I。已知两导轨内侧间距为L，每一级区域中金属棒被推进的距离均为s，金属棒的质量为m。求：
(1)金属棒经过第一级区域时受到安培力的大小F；(2)金属棒经过第一、二级区域的加速度大小之比a1∶a2；(3)金属棒从静止开始经过两级区域推进后的速度大小v。
安培力作用下通过导体电荷量的计算当B与I垂直时，安培力F＝BIL，而q＝IΔt，所以，利用安培力与动量定理综合可以求电荷量q。
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