高考物理一轮复习学案：磁场的描述 磁场对电流的作用

这是一份高考物理一轮复习学案：磁场的描述 磁场对电流的作用，共5页。学案主要包含了磁场，磁感线等内容，欢迎下载使用。
复习目标 1.会用安培定则判断电流周围的磁场方向.2.会计算电流在磁场中受到的安培力.3.会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题．
一、磁场、磁感应强度
[知识梳理]
1．磁场的特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有__________的作用．
2．磁场的方向：小磁针静止时________所指的方向．
3．磁感应强度
(1)物理意义：描述磁场的________________．
(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：________，简称______，符号：______.
4．磁通量
(1)概念：在匀强磁场中，与磁场方向________的面积S和磁感应强度B的乘积．
(2)公式：Φ＝________.
(3)单位：1 Wb＝________.
二、磁感线、通电导体周围的磁场的分布
[知识梳理]
1．磁感线：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的________方向跟这点的磁感应强度方向一致．
2．条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布
3．电流的磁场
4.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较______．
(3)磁感线是________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)同一磁场的磁感线不________、不________、不相切．
(5)磁感线是假想的曲线，客观上不存在．
eq \x(思考)：磁感线与电场线有什么相同点与不同点．
三．磁场对电流的作用
1．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＝______，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．
2．安培力的方向
(1)安培力：____________在磁场中受到的力．
(2)左手定则：伸开左手，使拇指与其余四指________，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________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．
(3)两平行的通电直导线间的安培力：同向电流互相______，异向电流互相________．
eq \x(思考)：在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大小就一定为零吗？
考点一 安培定则的应用和磁场的叠加
例1．（2022·全国乙卷·T18）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50μT
C 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
例2.(2011·大纲全国卷·15)如图2，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1>I2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直，磁感应强度可能为零的点是( )
A．a点
B．b点
C．c点
D．d点
方法总结：
考点二 安培力作用下导体运动情况的判定
例3.如图3所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面．当线圈内通以图中方向的电流后，线圈的运动情况是( )
A．线圈向左运动
B．线圈向右运动
C．从上往下看顺时针转动
D．从上往下看逆时针转动
例4.如图所示，两个完全相同且相互绝缘、正交的金属环，可沿轴线OO′自由转动，现通以图示方向电流，沿OO′看去会发现( )
A．A环、B环均不转动
B．A环将逆时针转动，B环也逆时针转动，两环相对不动
C．A环将顺时针转动，B环也顺时针转动，两环相对不动
D．A环将顺时针转动，B环将逆时针转动，两者吸引靠拢
方法总结：
考点三 安培力的综合应用
1．安培力的综合应用，一般有两种情形，一是安培力作用下导体的平衡和加速；二是与安培力有关的功能关系问题．
2．处理这类问题，要做好受力分析，搞清物体的受力情况，然后利用牛顿运动定律或者功能关系求解，在受力分析时，有时要把立体图转换成平面图，转换时要标明B的方向．
3．安培力大小的计算公式F＝ILB是在磁感应强度B与电流I垂直情况下的结果；式中L是有效长度．
例5.（2022·湖南卷·T3）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M
B. 电流I增大，静止后，导线对悬线的拉力不变
C. tanθ与电流I成正比
D. sinθ与电流I成正比
方法总结：
(1)选定研究对象；
(2)变三维为二维，画出平面受力分析图，判断安培力的方向时切忌跟着感觉走，要用左手定则来判断，注意F安⊥B、F安⊥I；
(3)根据力的平衡条件、牛顿第二定律列方程式进行求解．
练习
1.如图14所示，光滑导轨与水平面成α角，导轨宽为L.匀强磁场磁感应强度为B.金属杆长也为L，质量为m，水平放在导轨上．当回路总电流为I1时，金属杆正好能静止．求：
(1)B至少多大？这时B的方向如何？
(2)若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上，应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止？
2．（2022南洋模范中学）某同学大胆猜想：两电流元之间存在相互作用的磁场力F，可能与两点电荷间的库仑力类似。如图甲所示，通有电流I1、I2的两根导线平行放置且电流均向上，设和分别表示导线上A、B两点处的电流元，A、B两点相距为r。（说明：若需常量可用K表示）
（1）请你根据猜想，写出两电流元间相互作用的磁场力F大小的表达式________；
（2）类比电场强度的定义写出在距电流元为r处B点的磁感应强度为________；
（3）如图乙所示，环形电流可以视为是由许多段的电流元组成，假设半径为r的圆环形导线通有电流为I，则圆心O处产生的磁感应强度B大小为________。

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备考指导
1.磁场、磁感应强度、磁感线 Ⅰ
2. 通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 Ⅰ
3.安培力、安培力的方向 Ⅰ
4.匀强磁场中的安培力 Ⅱ
5.洛伦兹力、洛伦兹力的方向 Ⅰ
6.洛伦兹力公式 Ⅱ
7.带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ
8.质谱仪和回旋加速器 Ⅰ
说明 (1)安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形
(2)洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形
1.掌握磁场、磁感应强度、磁通量的基本概念，会用磁感线描述磁场。
2.掌握安培定则、左手定则的应用。
3.掌握安培力的概念及在匀强磁场中的应用。
4.掌握洛伦兹力的概念，分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动问题。
5.掌握带电粒子在复合场中运动问题的分析方法，能够分析解决质谱仪、回旋加速器等科技方面的实际应用问题。
测量序号
Bx/μT
By/μT
Bz/μT
1
0
21
- 45
2
0
- 20
- 46
3
21
0
- 45
4
- 21
0
- 45