2024年高考物理一轮复习第十章第1节磁场磁场对电流的作用课件

这是一份2024年高考物理一轮复习第十章第1节磁场磁场对电流的作用课件，共55页。PPT课件主要包含了磁场的基本概念，通电导线，电荷的，磁感应强度，F安IL，强弱和方向，NA·m，磁感线，2特点，⑤磁感线永不相交等内容，欢迎下载使用。

第1节 磁场 磁场对电流的作用
(1)定义：存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特殊形态的________.(2)基本特性：磁场对处于其中的磁体、__________和运动电荷有磁场力的作用.
(3)方向：在磁场中任一点，小磁针____极受力的方向，即小磁针静止时____极所指的方向，就是该点的磁场方向.(4)磁现象的电本质：磁体的磁场和电流的磁场都是由______
_______产生的.
(1)定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力 F安跟电流 I 和导线长度 L 的乘积的________叫做磁感应强度.
(2)定义式：____________.
(3)方向：就是磁场的方向，即小磁针静止时 N 极所指的方向，
也是过该点的磁感线的________方向.
(4)磁感应强度是矢量，可描述磁场的____________.
(5)单位：特斯拉，简称特，国际符号是____，1 T＝1
(1)磁感线：在磁场中画出的一些有方向的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的___________的方向一致.
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.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磁感线是假想的曲线，客观上不存在.
注意：熟记条形磁体、蹄形磁体、直线电流、环形电流、通
电螺线管的磁感线分布状况.
4.匀强磁场：磁感应强度大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场.距离很近的两个异名磁极之间的磁场、通电螺线管内部的磁场(边缘部分除外)以及平行板电容器间的磁场，都可以认为是匀强磁场.
二、电流的磁效应 磁场对电流的作用1.电流的磁效应：奥斯特发现了电流的磁效应，即电流周围存在磁场，可用安培定则(即右手螺旋定则)判断电流的磁场方向.2.磁场对电流的作用.(1)安培力的大小：当 I⊥B 时(θ＝90°)，Fmax＝____；当 I∥B时(θ＝0°)，Fmin＝______；当通电导线方向与磁场方向成 θ 角时，
F安＝BILsin θ.
(2)特点：不仅与 B、I、L 有关，还与夹角θ有关；L是_______，不一定是导线的实际长度.弯曲导线的有效长度 L 等于两端点所连直线的长度，所以任意形状的闭合线圈的有效长度 L＝______.(3)安培力的方向：安培力的方向既与磁场方向________，又与电流的方向________，即 F 总是垂直 B 和 I 所确定的平面，可以用左手定则来判定.
【基础自测】1.判断下列题目的正误.(1)磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元
所受磁场力的方向一致.(
(2)磁场中某点磁感应强度的大小，跟放在该点的试探电流元
(3)小磁针 N 极所指的方向就是该处磁场的方向.(
(4)在同一磁场中，磁感线越密，磁场越强.(
(5)将通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应
答案：(1)× (2)√ (3)× (4)√
2.如图 10-1-1 所示，直导线 AB、螺线管 E、电磁铁 D 三者相距较远，其磁场互不影响，当开关 S 闭合后，则小磁针北极 N(黑
色一端)指示磁场方向正确的是(
解析：依据安培定则，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，判知 C 正确.
3.如图 10-1-2 所示，磁感应强度为 B 的匀强磁场方向垂直纸面向里，将一条通电长直导线放置于磁场内，电流方向与磁场方向垂直，导线左右两侧 a、b 两点关于直导线对称，已知 b 点的磁
感应强度大小为 1.5B，则 a 点的磁感应强度大小为(图 10-1-2
解析：由安培定则可知，通电长直导线在 b 点的磁感应强度方向垂直于纸面向里，b 点的磁感应强度大小为匀强磁场和通电导线在 b 点磁场的合磁场，故通电长直导线在 b 点的磁感应强度为Bb＝1.5B－B＝0.5B，通电长直导线在 a 点的磁感应强度与通电长直导线在 b 点的磁感应强度大小相等、方向相反，故通电长直导线在 a 点的磁感应强度为 Ba＝0.5B，方向垂直于纸面向外，则 a点的磁感应强度大小为 B′＝B－0.5B＝0.5B，B 正确.
4.(2021 年北京丰台模拟)两条平行的通电直导线 AB、CD 通过磁场发生相互作用，电流方向如图 10-1-3 所示.下列说法正确的是
A.两根导线之间将相互排斥
B.I2 在 I1 位置产生的磁场方向垂直纸面向外C.AB 受到的力是由 I2 的磁场施加的
D.若 I1>I2，则 AB 受到的力大于 CD 受到的力答案：C
1.磁感应强度由磁场本身决定，因此不能根据定义式 B＝ 认
热点 1 对磁感应强度 B 的理解[热点归纳]
为 B 与 F 成正比，与 I、L 成反比.
2.测量磁感应强度时，小段通电导线必须垂直于磁场放入.如果平行于磁场放入，则其所受安培力为零，但不能说该点的磁感应强度为零.
3.磁感应强度是矢量，其方向为放入其中的小磁针静止时 N
【典题 1】(2021 年河北沧州质检)电场强度 E 和磁感应强度 B
是描述电场和磁场强弱的物理量，下列说法中正确的是(
A.若试探电荷在某位置所受的电场力为零，则该处的电场强度可能不为零B.若一小段电流在某位置所受的安培力为零，则该处的磁感应强度一定为零C.电场强度与磁感应强度比值的单位与速度的单位相同D.电场强度与磁感应强度比值的单位与加速度的单位相同答案：C
方法技巧 磁感应强度与电场强度的比较：
热点 2 安培定则的应用与磁场的叠加[热点归纳]
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)确定空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向.如图 10-1-4 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.
考向 1 安培定则的应用【典题 2】(2020 年浙江联考)有一种磁悬浮地球仪，通电时，地球仪会悬浮起来(如图 10-1-5 甲)，实际原理是如图乙所示，底座是线圈，地球仪是磁铁，通电时能让地球仪悬浮起来，则下列叙
图 10-1-5A.地球仪只受重力作用B.电路中的电源必须是交流电源C.电路中的 a 端点须连接直流电源的正极D.若只增加环绕软铁的线圈匝数，可增加地球仪飘浮的最大高度
解析：地球仪受到重力和磁场力，保持平衡状态，故 A 错误.为了保证地球仪和底座之间始终是斥力，线圈中的电流方向就不能改变，所以电路中的电源必须是直流电源，故 B 错误.由图可知螺线管的上端为 N 极，根据安培定则可知电路中的 a 端点须连接直流电源的负极，故 C 错误.若只增加环绕软铁的线圈匝数，地球仪受到的磁场力增大，地球仪与底座之间距离变大，地球仪最后还是会处于静止状态，地球仪静止时受到重力和磁场力的共同作用，这两个力是一对平衡力，大小相等，故 D 正确.
考向 2 磁感应强度的叠加【典题 3】(2022 年广东深圳模拟)空间存在垂直纸面的匀强磁场(未画出)，磁感应强度为 B0，将一通有顺时针方向恒定电流的圆形导体环 a 放置于纸面内(如图 10-1-6 甲)，此时圆心 O 处的磁感应强度为零.若将磁场中的导体环 a 替换为半径相同的半圆形导体弧 b，通以逆时针方向、同样大小的恒定电流(如图乙)，则以下
图 10-1-6A.空间匀强磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里D.乙图圆心 O 处的磁感应强度方向垂直纸面向外
解析：根据安培定则可知，恒定电流在圆心处的磁感应强度方向垂直纸面向里，此时圆心 O 处的磁感应强度为零，所以空间匀强磁场的磁感应强度方向垂直纸面向外，A 错误.据题意可知，圆形导体环 a在圆心处产生的磁场的磁感应强度大小为 B0，则通以逆时针方向、同样大小的恒定电流的半圆形导体弧 b 在圆心处产生的磁场的磁感应强
错误，D 正确.答案：D
热点 3 安培力作用下导体运动的特殊判断方法[热点归纳]
1.判定导体运动情况的基本思路.
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.
2.五种常用判定方法：
【典题 4】一个可以自由运动的线圈 L1 和一个固定的线圈 L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图 10-1-7 所示.当
两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈 L1 将(图 10-1-7
A.不动C.逆时针转动
B.顺时针转动D.在纸面内平动
解析：方法一(电流元法)：把线圈 L1 沿水平转动轴分成上、下两部分，每一部分又可以看成无数段直线电流元，电流元处在L2 产生的磁场中，根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上，由左手定则可得，上半部分电流元所受安培力方向均指向纸外，下半部分电流元所受安培力方向均指向纸内，因此从左向右看线圈 L1 将顺时针转动.
方法二(等效法)：把线圈 L1 等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流 I2 的中心，小磁针的 N 极应指向该点环形电流 I2 的磁场方向，由安培定则知 I2 产生的磁场方向在其中心处竖直向上，
而 L1 等效成小磁针后，转动前，N 极指向纸内，因此小磁针的 N极应由指向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈 L1 将顺时针转动.
方法三(结论法)：环形电流 I1、I2 不平行，则一定有相对转动，直到两环形电流同向平行为止.据此可得，从左向右看，线圈 L1 将顺时针转动.
【迁移拓展 1】如图 10-1-8 所示，用绝缘细线悬挂一个导线框，导线框是由两同心半圆弧导线和两直导线 ab、cd(ab、cd 在同一条水平直线上)连接而成的闭合回路，导线框中通有图示方向的电流，处于静止状态.在半圆弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面
的方向放置一根长直导线 P.当 P 中通以方向向外的电流时(图 10-1-8
A.导线框将向左摆动B.导线框将向右摆动
C.从上往下看，导线框将顺时针转动D.从上往下看，导线框将逆时针转动答案：D
热点 4 安培力的大小和方向[热点归纳]
应用安培力的公式 F＝BIL 时要注意：(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，为 F＝BIL；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 10-1-9 所示)，相应的电流方向沿 L 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
【典题 5】(2022 年广东韶关模拟)如图 10-1-10 所示，边长为L 的正方形线框 ABCD，ADC 边的电阻与 ABC 边的电阻不相等，将线框放在与线框平面垂直、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中.电流 I 从 A 点流入，从 C 点流出，O 是线框的正中心，下列说法
A.线框中的电流形成的磁场在 O 点的磁感应强度方向一定垂
B.线框中的电流形成的磁场在 O 点的磁感应强度方向一定垂
D.整个线框在匀强磁场中受到的安培力大小为 4BIL
解析：根据 ADC 边的电阻与 ABC 边的电阻不相等，可知线框上、下边的电流不相等，由电流形成的磁场在 O 点的方向可能为垂直纸面向内或向外，A、B 均错误.电流通过线框的等效长度
热点 5 与安培力有关的力学综合[热点归纳]
通电导体棒在磁场中的平衡问题是一种常见的力学综合模型，该模型一般由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成.这类题目的难点是题图具有立体性，各力的方向不易确定.因此解题时一定要先把立体图转化成平面图，通过受力分析建立各力的平衡关系，如图 10-1-11 所示.
【典题 6】如图 10-1-12 所示，afe、bcd 为两条平行的金属导轨，导轨间距 l＝0.5 m.ed 间连入一电源 E＝1 V，ab 间放置一根长为 l＝0.5 m 的金属杆与导轨接触良好，cf 水平且 abcf 为矩形.空间中存在一竖直方向的磁场，当调节斜面 abcf 的倾角θ时，发现当且仅当θ在 30°～90°之间时，金属杆可以在导轨上处于静止平衡.已知金属杆质量为 0.1 kg，电源内阻 r 及金属杆的电阻 R 均为 0.5 Ω，导轨及导线的电阻可忽略，金属杆和导轨间最大静摩擦力为弹力的μ倍.重力加速度 g 取 10 m/s2，试求磁感应强度 B 及μ.
解：由磁场方向和平衡可判断，安培力 F 方向为水平向右，由题意可知当θ＝90°时，金属杆处于临界下滑状态 f1＝mg①，
N1＝F②，f1＝μN1③
当θ＝30°时，金属杆处于临界上滑状态，有：
N2＝mgcs 30°＋Fsin 30° ④f2＋mgsin 30°＝Fcs 30° ⑤f2＝μN2 ⑥
1.求解安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路：
(1)电磁问题力学化.(2)立体图形平面化.
【迁移拓展 2】如图 10-1-13 所示，一通有恒定电流、电流方向垂直纸面向里的金属棒用轻质绝缘细线悬挂在天花板上，现在空间中加一匀强磁场，要使金属棒静止且绝缘细线
θ＝30°角，则下列几种情况中磁感
A.磁场方向竖直向上B.磁场方向水平向右
C.磁场方向水平向左D.磁场方向沿细线向上