第十一章　第57课时　磁场及其对电流的作用-2026年高考物理大一轮复习课件（含试题及答案）

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考点一　安培定则　磁场的叠加
考点二　安培力的分析与计算
考点三　安培力作用下的受力和运动分析
考点四　安培力作用下的平衡和加速问题
1.磁场与磁感应强度(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的情况下)。③方向：小磁针静止时N极所指的方向。④单位：特斯拉，简称特，符号为T。
(3)匀强磁场磁场中各点的磁感应强度的大小 、方向 ，磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线。(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。
2.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 。(3)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 。(4)同一磁场的磁感线不中断、不 、不相切。(5)磁感线是假想的曲线，客观上并不存在。
3.几种常见的磁场(1)条形磁体和蹄形磁体的磁场(如图所示)
(2025·山东威海市检测)如图所示，直导线AB、通电螺线管E、电磁体D三者相距较远，其磁场互不影响，当开关S闭合后，小磁针N极(黑色一端)指示磁场方向正确的是A.aB.bC.cD.d
1.安培力： 在磁场中受的力称为安培力。2.安培力的大小(1)当B、I垂直时，F＝ 。(2)若B与I夹角为θ，将B沿垂直于I和平行于I的方向正交分解，取垂直分量，可得F＝ 。注意：θ是磁感应强度的方向与导线的夹角。当θ＝0或180°，即磁感应强度的方向与导线平行时，F＝0。
(3)l是指有效长度。弯曲通电导线的有效长度l等于连接导线两端点的直线垂直于磁场方向的投影长度，相应的电流方向沿两端点连线由始端指向末端，如图所示。
如图所示，有效长度为　　　　(选填“LAB”或“LAC”)。
3.安培力的方向左手定则：伸开左手，使 与 垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使 指向电流的方向，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。4.同向电流相互 ，反向电流相互 。
1.在磁场中同一位置，电流元的电流越大，所受安培力也一定越大。(　　)2.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。(　　)3.通电导线与磁场不垂直，有一定夹角时，左手定则就不适用了。(　　)
(2024·贵州卷·5)如图，两根相互平行的长直导线与一“凸”形导线框固定在同一竖直平面内，导线框的对称轴与两长直导线间的距离相等。已知左、右两长直导线中分别通有方向相反的恒定电流I1、I2，且I1>I2，
则当导线框中通有顺时针方向的电流时，导线框所受安培力的合力方向A.竖直向上B.竖直向下C.水平向左D.水平向右
安培力作用下的受力和运动分析
判断安培力作用下导体的运动情况的五种方法
一光滑绝缘的正方体固定在水平面内。AB导体棒可绕过其中点的转轴在正方体的上表面内自由转动，CD导体棒固定在正方体的下底面。开始时两棒相互垂直并静止，两棒中点O1O2连线在正方体的中轴线上。现对两棒同时通有图示(A到B、D到C)方向的电流。下列说法中正确的是A.通电后AB棒仍将保持静止B.通电后AB棒将要顺时针转动(俯视)C.通电后AB棒将要逆时针转动(俯视)D.通电瞬间线段O1O2间存在磁感应强度为零的位置
安培力作用下的平衡和加速问题
与安培力有关的平衡、加速等问题，常涉及倾斜导轨、导体棒、电源、电阻等。求解时应变立体图为平面图，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：
(2024·山东枣庄市期中)如图所示，宽为L的光滑平行导轨与水平面成α角，质量为m、长为L的金属杆水平放置在导轨上，空间存在着匀强磁场，当回路中电流为I时，金属杆恰好能静止，重力加速度为g(提示：请沿金属杆ab中电流方向观察，画出侧视图)。(1)若磁场方向水平向左，求磁感应强度B1的大小；
(2)若磁场方向竖直向上，求磁感应强度B2的大小；
(3)若要求磁感应强度最小，则磁感应强度的大小和方向如何？
(2023·北京卷·19)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。
1.(多选)(2024·福建卷·6)如图，用两根不可伸长的绝缘细绳将半径为r的半圆形铜环竖直悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，铜环两端a、b处于同一水平线。若环中通有大小为I、方向从a到b的电流，细绳处于绷直状态，则A.两根细绳拉力均比未通电流时的大B.两根细绳拉力均比未通电流时的小C.铜环所受安培力大小为2rBID.铜环所受安培力大小为πrIB
2.(2024·山东日照市期末)圆环甲、乙在同一平面内，分别通以如图所示的恒定电流，圆环甲固定，圆环乙可以自由运动，则下列说法正确的是A.圆环乙有收缩的趋势B.圆环乙将在纸面内向左平动C.圆环乙将在纸面内绕过圆心并垂直纸面的轴 顺时针转动D.圆环乙绕过圆心的轴ab转动，左侧向纸内转，右侧向纸外转
3.冷原子实验室中的一种科研装置如图所示。一对完全相同的圆形线圈，共轴放置。已知O为装置中心点，a、b、c、d点到O点距离相等，直线dOb与线圈轴线重合，直线cOa与轴线垂直。现在两线圈内通入大小相等且方向相反的电流，则A.两线圈间为匀强磁场B.O点的磁感应强度为零C.a、c两点的磁感应强度相同D.b、d两点的磁感应强度相同
4.(2024·山东临沂市检测)如图所示为某兴趣小组的同学设计的测量电流的装置，质量为m＝0.01 kg的匀质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的轻弹簧相连。在矩形区域abcd内有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B＝4 T的匀强磁场，与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于ab。当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd 边重合，轻指针指在标尺零刻度，此时轻弹簧的伸长量为0.01 m；当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流大小。不计通电时电流产生的磁场的作用，仪表内部构造不允许反偏。若ab＝0.1 m，bc＝0.05 m，g取10 m/s2，则下列说法正确的是A.轻弹簧的劲度系数为1 N/mB.此电流表的量程是1.25 AC.若匀强磁场的磁感应强度大小加倍，则仪器的量程也加倍D.当金属棒的N端与电源正极相接时，会导致电表反偏出现故障
6.水平桌面上一条形磁体的上方，有一根通电直导线由S极的上端平行于桌面移到N极上端的过程中，磁体始终保持静止，导线始终保持与磁体垂直，电流方向如图所示。则在这个过程中，关于磁体受到的摩擦力的方向和桌面对磁体的弹力的说法正确的是A.摩擦力始终为零，弹力始终小于磁体重力B.摩擦力始终为零，弹力始终大于磁体重力C.摩擦力方向由向左变为向右，弹力始终大于磁体重力D.摩擦力方向由向右变为向左，弹力始终小于磁体重力
7.(2022·湖南卷·3)如图(a)，直导线MN被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴OO'上，其所在区域存在方向垂直指向OO'的磁场，与OO'距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化，其截面图如图(b)所示。导线通以电流I，静止后，悬线偏离竖直方向的夹角为θ。下列说法正确的是A.当导线静止在图(a)右侧位置时， 导线中电流方向由N指向MB.电流I增大，静止后，导线对悬 线的拉力不变C.tan θ与电流I成正比D.sin θ与电流I成正比
8.电磁泵在生产、科技中得到了广泛应用。如图所示，泵体是一个长方体，ab边长为L1，两侧端面是边长为L2的正方形。在泵头通入导电剂后液体的电导率(电阻率的倒数)为σ，泵体所在处有方向垂直向外的匀强磁场，磁感应强度为B，把泵体的上下两表面接在电压为U的电源(内阻不计)上，则A.泵体下表面应接电源正极B.减小液体的电导率可获得更大的抽液高度hC.减小磁感应强度可获得更大的抽液高度hD.通过泵体的电流I＝σUL1
10.(2024·重庆卷·13)小明设计了如图所示的方案，探究金属杆在磁场中的运动情况，质量分别为2m、m的金属杆P、Q用两根不可伸长的导线相连，形成闭合回路，两根导线的间距和P、Q的长度均为L，仅在Q的运动区域存在磁感应强度大小为B、方向水平向左的匀强磁场。Q在垂直于磁场方向的竖直面内向上运动，P、Q始终保持水平，不计空气阻力、摩擦和导线质量，忽略回路电流产生的磁场。重力加速度为g，当P匀速下降时，求：(1)P所受单根导线拉力的大小；
(2)Q中电流的大小。