2025年高考物理一輪總復(fù)習(xí)課件 第11章 第27講 磁場的描述與磁場對電流的作用

第十一章磁場第27講磁場的描述與磁場對電流的作用知識梳理·易錯辨析核心考點·重點突破名師講壇·素養(yǎng)提升提能訓(xùn)練練案[53]知識梳理·易錯辨析一、磁場、磁感應(yīng)強度1．磁場(1)基本特性：磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有______的作用。(2)方向：小磁針的________所受磁場力的方向。力N極2．磁感應(yīng)強度(1)物理意義：描述磁場的________和________。(2)大小：B＝______(通電導(dǎo)線垂直于磁場)。(3)方向：小磁針靜止時________的指向。(4)單位：特斯拉(T)。強弱方向N極二、磁感線及其特點1．磁感線：在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟這點的______________的方向一致。2．特點(1)磁感線上某點的________方向就是該點的磁場方向。(2)磁感線的________定性地表示磁場的強弱。(3)磁感線是________曲線，沒有起點和終點。(4)磁感線是假想的曲線，客觀上__________。磁感應(yīng)強度切線疏密閉合不存在三、幾種常見的磁場1．勻強磁場(1)定義：磁感應(yīng)強度的大小處處相等、方向____________的磁場稱為勻強磁場。(2)特點：磁感線是疏密程度相同、方向相同的平行直線。處處相同2．條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(如圖所示)3．電流的磁場

直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場特點無磁極、非勻強，且距導(dǎo)線越遠處磁場________與________磁鐵的磁場相似，管內(nèi)為________磁場且磁場方向__________________，管外為__________磁場環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極，且離圓環(huán)中心越遠，磁場________越弱越弱勻強由S極指向N極非勻強越弱

直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場安培定則立體圖

直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場橫截面圖縱截面圖4.地磁場(1)地磁的N極在地理________附近，S極在地理________附近，磁感線分布如圖所示。(2)在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點，磁感應(yīng)強度____________，且方向水平________。(3)地磁場在南半球有豎直向上的分量，在北半球有豎直向下的分量。南極北極大小相等向北四、安培力的大小與方向1．安培力的方向：左手定則(1)伸開左手，讓拇指與其余四指________，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)。(2)讓磁感線從掌心垂直進入，并使________指向電流方向。(3)________所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。如圖，①表示________的方向，②表示________的方向，③表示__________的方向。垂直四指拇指電流磁場安培力2．安培力的大小當(dāng)磁感應(yīng)強度B的方向與導(dǎo)線方向成θ角時，F(xiàn)＝BILsinθ，這是一般情況下的安培力的表達式，以下是兩種特殊情況：(1)當(dāng)磁場與電流________時，安培力最大，F(xiàn)max＝BIL。(2)當(dāng)磁場與電流________時，安培力等于零。垂直平行3．磁電式電流表的工作原理磁電式電流表的原理圖如圖所示。(1)磁場特點①方向：沿____________均勻輻射地分布，如圖所示；②強弱：在距軸線等距離處的磁感應(yīng)強度大小________。(2)安培力的特點①方向：安培力的方向與線圈平面________；②大小：安培力的大小與通過的電流成________。半徑方向相等垂直正比1.同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，與此類似，同向電流相互排斥，異向電流相互吸引。()2．安培力F、磁感應(yīng)強度B、電流I三者方向總是相互垂直。(

)3．安培力計算公式F＝BIl的成立條件是磁感應(yīng)強度B垂直于電流I，即B⊥I。(

)4．磁鐵的磁場和電流的磁場本質(zhì)上是不同的。(

)××√×5．磁感應(yīng)強度是一個矢量，表示通電導(dǎo)線所受安培力的方向。(

)6．磁感應(yīng)強度B由磁場本身來決定，與安培力F、電流I、通電導(dǎo)線長度l無關(guān)。(

)7．地磁的N極在地球南極附近，赤道表面附近的地磁場可近似認(rèn)為平行地面向北。(

)8．安培力只能對導(dǎo)體做正功。(

)×√√×核心考點·重點突破1安培定則的應(yīng)用與磁場的疊加(基礎(chǔ)考點·自主探究)1．安培定則的應(yīng)用在運用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場方向時應(yīng)分清“因”和“果”，電流是“因”，磁場是“果”，既可以由“因”判斷“果”，也可以由“果”追溯“因”。

原因(電流方向)結(jié)果(磁場方向)直線電流的磁場大拇指指向四指指向環(huán)形電流的磁場四指指向大拇指指向2.磁場疊加問題的解題思路(1)確定磁場場源，如通電導(dǎo)線。(2)定位空間中需求解磁場的點，利用安培定則及其他已知條件判定各個場源在這一點上產(chǎn)生的磁場的大小和方向。如圖所示為M、N在c點產(chǎn)生的磁場BM、BN。(3)應(yīng)用平行四邊形定則進行合成，如圖中的合磁場B?！靖櫽?xùn)練】

(地磁場及磁感應(yīng)強度的大小和方向)(多選)(2022·全國乙卷)安裝適當(dāng)?shù)能浖?，利用智能手機中的磁傳感器可以測量磁感應(yīng)強度B。如圖，在手機上建立直角坐標(biāo)系，手機顯示屏所在平面為xOy面。某同學(xué)在某地對地磁場進行了四次測量，每次測量時y軸指向不同方向而z軸正向保持豎直向上。根據(jù)表中測量結(jié)果可推知()BC測量序號Bx/μTBy/μTBz/μT1021－4520－20－463210－454－210－45A.測量地點位于南半球B．當(dāng)?shù)氐牡卮艌龃笮〖s為50μTC．第2次測量時y軸正向指向南方D．第3次測量時y軸正向指向東方(磁感線的特點)如圖所示，蹄形磁鐵周圍的磁場用磁感線表示，磁場中有a、b兩點，下列說法正確的是()A．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等，Ba>BbB．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等，Ba<BbC．蹄形磁鐵的磁感線起始于蹄形磁鐵的N極，終止于蹄形磁鐵的S極D．a(chǎn)處沒有磁感線，所以磁感應(yīng)強度為零B[解析]

由題圖可知b處的磁感線較密，a處的磁感線較疏，所以Ba<Bb，故A錯誤，B正確；磁感線是閉合曲線，沒有起點和終點，故C錯誤；磁鐵附近沒畫磁感線的地方并不表示沒有磁場存在，故D錯誤。(安培定則的應(yīng)用)如圖所示，直導(dǎo)線AB、螺線管E、電磁鐵D三者相距較遠，其磁場互不影響，當(dāng)開關(guān)S閉合后，則小磁針北極N(黑色一端)指示磁場方向正確的是()A．a(chǎn) B．b

C．c D．dC[解析]

根據(jù)安培定則可判斷出電流的磁場方向，再根據(jù)小磁針靜止時N極的指向為磁場的方向可知C正確。(磁感應(yīng)強度的疊加)如圖，在磁感應(yīng)強度大小為B0的勻強磁場中，兩長直導(dǎo)線P和Q垂直于紙面固定放置，兩者之間的距離為l。在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時，紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為l的a點處的磁感應(yīng)強度為零。如果讓P中的電流反向，其他條件不變，則a點處磁感應(yīng)強度的大小為()C2安培力的分析與計算(能力考點·深度研析)1．安培力的方向根據(jù)左手定則判斷。在判斷安培力方向時，注意四指指向電流的方向，安培力F⊥B，F(xiàn)⊥I，但磁感應(yīng)強度B的方向與導(dǎo)線中電流I的方向并不一定垂直。2．用公式F＝BIL計算安培力大小時的注意事項(1)B與I垂直。(2)L是有效長度。①公式F＝BIL中L指的是有效長度。當(dāng)B與I垂直時，F(xiàn)最大；當(dāng)B與I平行時，F(xiàn)＝0。②彎曲導(dǎo)線的有效長度L等于在垂直磁場平面內(nèi)的投影兩端點所連線段的長度(如圖所示)，相應(yīng)的電流方向則由始端流向末端。③閉合線圈通電后，在勻強磁場中受到的安培力的矢量和為零。D【跟蹤訓(xùn)練】(2024·江蘇南京聯(lián)考)等邊三角形電阻絲與電源構(gòu)成如圖所示電路，D、E分別是BC、AC的中點，當(dāng)線圈處在同一勻強磁場的不同位置時，線圈所受安培力最小的是(

)C3安培力作用下導(dǎo)體運動情況的判斷(能力考點·深度研析)1．判斷安培力作用下導(dǎo)體運動情況的五種方法2.基本思路判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運動或運動趨勢，首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁感線分布情況，然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況，進而確定導(dǎo)體的運動方向或運動趨勢的方向。?考向1電流元法和特殊位置法的應(yīng)用

如圖所示，將通電直導(dǎo)線AB用懸線懸掛在電磁鐵的正上方，直導(dǎo)線可自由轉(zhuǎn)動，則接通開關(guān)(

)A．A端向上運動，B端向下運動，懸線張力不變B．A端向下運動，B端向上運動，懸線張力不變C．A端向紙外運動，B端向紙內(nèi)運動，懸線張力變小D．A端向紙內(nèi)運動，B端向紙外運動，懸線張力變大D[解析]

當(dāng)開關(guān)S接通時，根據(jù)安培定則知電磁鐵附近磁感線的分布如圖所示，由左手定則知通電直導(dǎo)線此時A端受力指向紙內(nèi)，B端受力指向紙外，故直導(dǎo)線將轉(zhuǎn)動，由特殊位置法知當(dāng)直導(dǎo)線轉(zhuǎn)到與磁感線垂直(即轉(zhuǎn)過90°)時，整個直導(dǎo)線受到的安培力方向豎直向下，故懸線張力變大。故選D項。?考向2等效法和結(jié)論法的應(yīng)用

如圖所示，直導(dǎo)線ab與圓線圈的平面垂直且隔有一小段距離，其中直導(dǎo)線固定，線圈可自由運動(不計重力)，當(dāng)同時通有圖示方向電流時，從左向右看，線圈將(

)A．不動B．順時針轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線C．逆時針轉(zhuǎn)動，同時離開導(dǎo)線D．逆時針轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線D[解析]

等效法：將可自由運動的環(huán)形電流看成小磁針，由安培定則可知直線電流的磁場在其右側(cè)垂直紙面向里，則小磁針的N極將向紙面里側(cè)轉(zhuǎn)動，即從左向右看，線圈將逆時針轉(zhuǎn)動，A、B錯誤；特殊位置法與結(jié)論法：線圈轉(zhuǎn)到與紙面平行的特殊位置時，根據(jù)同向電流相吸，反向電流相斥，可知線圈左側(cè)受直導(dǎo)線引力，右側(cè)受直導(dǎo)線斥力，離直導(dǎo)線越近磁感應(yīng)強度越大，安培力越大，則線圈所受直線電流的安培力的合力向左，故線圈靠近導(dǎo)線，C錯誤，D正確。?考向3轉(zhuǎn)換研究對象法的應(yīng)用

(2024·天津部分區(qū)聯(lián)考)如圖所示，厚度均勻的木板放在水平地面上，木板上放置兩個相同的條形磁鐵，兩磁鐵N極正對。在兩磁鐵豎直對稱軸上的C點固定一垂直于紙面的長直導(dǎo)線，并通以垂直紙面向里的恒定電流，木板和磁鐵處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)兩磁鐵和木板的總重力為G，則(

)A．導(dǎo)線受到的安培力水平向左B．導(dǎo)線受到的安培力豎直向上C．木板對地面的壓力小于GD．木板受到地面的摩擦力水平向右D[解析]

根據(jù)條形磁鐵磁場分布和疊加，可知兩條形磁鐵在導(dǎo)線處產(chǎn)生的合磁場方向豎直向上，根據(jù)左手定則知，長直導(dǎo)線受到的安培力水平向右；木板和磁鐵始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，且豎直方向不受導(dǎo)線的作用力，由于兩條形磁鐵和木板的總重力為G，故木板對地面的壓力等于G；又因長直導(dǎo)線受到的安培力水平向右，根據(jù)牛頓第三定律可知，長直導(dǎo)線對磁鐵的作用力水平向左，所以磁鐵和木板有向左運動的趨勢，故木板受到地面的摩擦力水平向右，故A、B、C錯誤，D正確。(能力考點·深度研析)1．分析通電導(dǎo)體在磁場中平衡或加速問題的一般步驟(1)確定要研究的通電導(dǎo)體。(2)按照已知力→重力→安培力→彈力→摩擦力的順序，對導(dǎo)體受力分析。4安培力作用下的平衡與加速問題受力分析時，變立體圖為平面圖，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖，安培力的方向F安⊥B、F安⊥I。如圖所示：(3)分析導(dǎo)體的運動情況。(4)根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列式求解。2．其他注意事項(1)類似于力學(xué)中用功與能的關(guān)系解決問題，通電導(dǎo)體受磁場力時的加速問題也可以考慮用能量的觀點解決，關(guān)鍵是弄清安培力做正功還是做負(fù)功，再由動能定理列式求解。(2)對于含電路的問題，可由閉合電路的歐姆定律求得導(dǎo)體中的電流，再結(jié)合安培力分析求解。C?考向2安培力作用下的加速問題(2023·北