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1、浙江专版版高考物理大一轮复习第八章磁场第1课时磁场的描述磁场对电流的作用学案第1课时磁场的描述磁场对电流的作用 考纲要求知识内容考试要求备考方略必考加试磁现象和磁场bb1.本章内容在学考中常以单选题形式出现，考查突出安培力、洛伦兹力。2.本章内容单独出现在选考中带电粒子在磁场（或复合场）中的运动问题；对带电粒子的运动问题多以综合计算题的形式出现，一般综合考查受力分析、动力学关系、功能关系、圆周运动、平抛运动等知识，难度较大。 磁感应强度cc几种常见的磁场bb通电导线在磁场中受到的力cd运动电荷在磁场中受到的力cc带电粒子在匀强磁场中的运动d一、磁场及其描述1.磁场（1）磁场是磁体、电流周围存在

2、的一种特殊物质。（2）磁场的方向：小磁针N极所受磁场力的方向。（3）基本特征：对放入其中的磁体、电流和运动电荷都有力的作用。2.磁感应强度（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跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度。（2）意义：磁感应强度B是表示磁场强弱的物理量。（3）公式：B，条件为：BL。（4）单位：特斯拉，简称特，符号是T。1 T1。（5）方向：小磁针静止时N极的指向。3.磁感线：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的切线方向跟这点的磁感应强度方向一致。4.磁场的叠加：磁感应强度为矢量，合成与分解遵循平行四边形定则。二、安培力1.安培力的大小（1）磁

3、场和电流垂直时：FBIL。（2）磁场和电流平行时：F0。2.安培力的方向（1）用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内。让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。（2）安培力的方向特点：FB，FI，即F垂直于B和I决定的平面。【思考判断】1.小磁针N极所指的方向就是该处磁场的方向（ ）2.磁感线是真实存在的（ ）3.磁感线越密表示磁场越强（ ）4.将通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零（ ）5.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（ ）6.安培力

4、一定不做功（ ）7.奥斯特发现了电流可以产生磁场（ ）考点一磁现象和磁场（b/b）要点突破1.几种常见的磁场（1）常见磁体的磁场（2）电流的磁场通电直导线通电螺线管环形电流安培定则立体图横截面图纵截面图2.安培定则（1）对于直线电流的磁场：右手握住通电导线，伸直的大拇指指向电流方向，那么弯曲的四指的方向就是导线周围的磁感线环绕的方向。（2）对于环形电流的磁场：用右手握住通电的环形导线（或通电螺线管），弯曲的四指与环形电流的方向一致，那么大拇指的指向就是环形导线轴心上（或通电螺线管内部）的磁感线的方向。3.电场线与磁感线的比较电场线磁感线电场线的疏密程度表示该区域电场强弱（密强；疏弱）磁感线的疏

5、密程度表示该区域磁场强弱（密强；疏弱）电场线由正电荷指向负电荷或无穷远；或由无穷远指向负电荷，是单向曲线磁感线在磁体外部是从N极指向S极，内部从S极指向N极。磁感线是闭合曲线电场线互不相交、不相切磁感线互不相交、不相切典例剖析【例1】 关于电场和磁场，下列说法正确的是（）A.虽然电场不是客观存在的，但是可以用试探电荷去探测它的存在和强弱B.电场线和磁感线是可以形象描述电场强弱和方向的客观存在的曲线C.磁感线和电场线一样都是闭合的曲线D.磁体之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，都是客观存在的物质解析电场和磁场都是客观存在的物质，电场线和磁感线都是假想的曲线，实际并不存在。电场线和磁感

6、线的最大区别在于磁感线是闭合的，而电场线不是闭合的，故选项D正确。答案D【例2】 如图所示，直导线AB、螺线管C、电磁铁D三者相距较远，它们的磁场互不影响，开关S闭合，则小磁针的北极N（黑色一端）指出磁场方向正确的是（）A.a、c B.b、c C.c、d D.a、d解析据安培定则判断出：（1）AB直导线磁场在小磁针a所在位置垂直纸面向外，所以小磁针a的N极指向正确；（2）C左侧为N极，内部磁场向左，所以小磁针c的N极指向正确，小磁针b的N极指向不对；（3）D左为S极，右为N极，所以小磁针d的N极指向也不正确。答案A针对训练1.电流的磁效应揭示了电与磁的关系。若直导线通有方向垂直纸面向外的恒定电

7、流，则电流的磁感线分布正确的是（）答案D2.如图所示，竖直放置的长直导线通有恒定电流，侧旁小磁针N极的最终指向应为（）A.平行纸面向右B.平行纸面向左C.垂直纸面向里D.垂直纸面向外解析根据安培定则可知，导线右侧的磁感线方向垂直纸面向外，故小磁针N极的最终指向应为垂直纸面向外。答案D3.在重复奥斯特的电流磁效应的实验时，为使实验方便且效果明显，通电直导线应（）A.平行于南北方向，位于小磁针上方B.平行于东西方向，位于小磁针上方C.平行于东南方向，位于小磁针下方D.平行于西南方向，位于小磁针下方解析在做奥斯特实验时，为排除地磁场影响，小磁针应南北放置，通电直导线也应南北放置且位于小磁针上方，故选

8、A。答案A考点二磁感应强度（c/c）要点突破1.磁感应强度由磁场本身决定，与检验电流无关。2.磁感应强度是矢量，磁场叠加时合磁感应强度等于各个磁场的矢量和，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或根据正交分解法进行合成与分解。3.磁感应强度的大小和方向处处相同的磁场叫做匀强磁场。典例剖析【例1】 有关磁感应强度的下列说法正确的是（）A.磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量B.若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C.若有一小段长为L，通以电流为I的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F，则该处磁感应强度的大小一定是D.由定义式B可知，电流I越大，导线L越长，某点

9、的磁感应强度就越小解析磁感应强度的引入目的就是用来描述磁场强弱，因此选项A是正确的；磁感应强度是与电流I和导线长度L无关的物理量，且B中的B、F、L相互垂直，所以选项B、C、D皆是错误的。答案A【例2】 有两根长直导线a、b互相平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图。在图中所示的平面内，O点为两根导线连线的中点，M、N为两根导线附近的两点，它们在两导线连线的中垂线上，且与O点的距离相等。若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I，则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法正确的是（）A.M点和N点的磁感应强度大小相等、方向相同B.M点和N点的磁感应强度大小相等、方向相反C.在线段MN上各点的磁感

10、应强度都不可能为零D.在线段MN上三点的磁感应强度为零解析根据安培定则和磁场叠加原理，M点和N点的磁感应强度大小相等、方向相反，选项A错误，B正确；在线段MN上只有在O点处，a、b两直导线电流形成的磁场的磁感应强度等大反向，即只有O点处的磁感应强度为零，选项C、D错误。答案B 针对训练1.下列说法正确的是（）A.电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度可能不为零B.一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零C.表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值D.表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小

11、段导线长度和电流乘积的比值解析电场和磁场有一个明显的区别是：电场对放入其中的电荷有力的作用，磁场对通电导线有力的作用的条件是磁场方向不能和电流方向平行，因此A、B错误；同理根据电场强度的定义式E可知C正确；而同样用比值定义法定义的磁感应强度则应有明确的说明，即B中I和B的方向必须垂直，故D错误。答案C2.三根平行的长直导线，分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点，三导线中电流方向相同，A、B两导线中的电流大小相同，如图所示，已知导线A在斜边中点O处所产生的磁场的磁感应强度大小为B，导线C在斜边中点O处所产生的磁场的磁感应强度大小为2B，则O处的磁感应强度的大小和方向为（）A.大小为B，方向

12、沿OA方向B.大小为2B，方向竖直向下C.大小为2B，方向沿OB方向D.大小为2B，方向沿OA方向解析由安培定则知导线A、B在O处产生的磁感应强度大小相等，方向相反，互相抵消，所以O处的磁感应强度即为导线C所产生的磁感应强度，即大小为2B，由安培定则可判定其方向沿OA方向，A、B、C错误，D正确。答案D考点三安培力（c/d）要点突破1.安培力的大小（1）当B与I垂直时，F最大，FILB，当B与I平行时，F最小，F0。（2）公式FBIL中的L是指有效长度。当直导线与磁场垂直时，导线在磁场中的部分为有效长度；当弯曲导线与磁场垂直时，有效长度等于连接两端点线段的长度（如图所示），相应的电流沿L由始端

13、流向末端。2.安培力作用下导体运动方向的判断方法电流元法分割为电流元安培力方向整段导体所受合力方向运动方向特殊位置法在特殊位置安培力方向运动方向等效法环形电流小磁针条形磁铁通电螺线管多个环形电流结论法同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向典例剖析【例1】 （2015浙江9月测试卷）如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”的装置图。实验时，先保持导线通电部

14、分的长度不变，改变电流的大小；然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。对该实验，下列说法正确的是（）A.当导线中的电流反向时，导线受到的安培力方向不变B.保持电流不变，接通“1、4”时导线受到的安培力是接通“2、3”时的3倍C.保持电流不变，接通“1、4”时导线受到的安培力是接通“2、3”时的2倍D.接通“1、4”，当电流增加为原来的2倍时，通电导线受到的安培力减半解析接触“1、4”时导线的长度是接触“2、3”时长度的3倍，根据安培力公式FBIL知，导线所受安培力也是3倍关系。答案B【例2】 （2017上海单科）如图所示，一导体棒ab静止在U形铁芯的两臂之间。电键闭合后导体棒受到的安培力方向

15、（）A.向上 B.向下C.向左 D.向右解析根据图中的电流方向，由安培定则知U形铁芯下端为N极，上端为S极，ab中的电流方向由ab，由左手定则可知导体棒受到的安培力方向向右，选项D正确。答案D【例3】 电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，利用这种装置可以把质量为m2.0 g的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到6 km/s。若这种装置的轨道宽d2 m，长L100 m、电流I10 A、轨道摩擦不计且金属杆EF与轨道始终垂直并接触良好，则下列有关轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场力的最大功率结果正确的是（）A.B18 T，Pm1.08108 WB.B0.6 T，Pm7.2104 WC.B

16、0.6 T，Pm3.6106 WD.B18 T，Pm2.16106 W解析通电金属杆在磁场中受安培力的作用而对弹体加速，由功能关系得BIdLmv，代入数值解得B18 T；当速度最大时磁场力的功率也最大，即PmBIdvm，代入数值得Pm2.16106 W，故选项D正确。答案D【方法总结】求解安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路针对训练1.始终静止在斜面上的条形磁铁，当其上方水平导线L中通入如图所示方向的电流时，条形磁铁仍处于静止状态，斜面对磁铁的弹力FN和摩擦力Ff将（）A.FN增大，Ff减小B.FN减小，Ff增大C.FN、Ff均增大D.FN、Ff均减小解析条形磁铁在周围产生磁场，磁感线形状如图

17、所示，根据左手定则判断出导线受力F如图所示，又根据牛顿第三定律可知磁铁受反作用力F的方向。因为此时磁铁受向左下方的力F，而它仍处于静止状态，所以斜面对它的摩擦力以及弹力都增大了。答案C2.如图所示，两根光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为，整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场中。金属杆ab垂直导轨放置，当金属杆ab中通有从a到b的恒定电流I时，金属杆ab刚好静止。则（）A.磁场方向竖直向上B.磁场方向竖直向下C.金属杆ab受平行导轨向上的安培力D.金属杆ab受水平向左的安培力解析金属杆静止，则受力平衡，由于磁场方向沿竖直方向，则安培力必沿水平方向、导轨对金属杆必有支持力，只有安培力

18、的方向水平向右，金属杆ab才可能静止。根据左手定则可知磁场方向竖直向上。答案A3.（2016浙江4月选考）法拉第电动机原理如图所示。条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，N极向上.一根金属杆斜插在水银中，杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连。电源负极与金属杆上端相连，与电源正极连接的导线插入水银中。从上往下看，金属杆（）A.向左摆动 B.向右摆动C.顺时针转动 D.逆时针转动解析闭合开关S，有向上的电流通过金属杆，金属杆处在磁铁的磁场中，受到安培力作用，根据左手定则得知，安培力方向与金属杆垂直向里，使金属杆以磁铁棒为轴逆时针转动。选项A、B、C错误，D正确。答案D1.如图所示，两根相互平行的

19、长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1I2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线共线；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点解析要合磁感应强度为零，必有I1和I2形成两个磁场等大反向，只有 c点有可能，选C。答案C2.（2017嘉兴模拟）如图所示为电流天平，可用来测定磁感应强度。天平的右臂上挂有一匝数为N的矩形线圈，线圈下端在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，当线圈中通有电流I（方向如图）时，发现天平的右端低左端高，下列哪些调节方案可以使天平水平平衡（）A.仅减小电流大小B.

20、仅增大线框的宽度lC.仅减轻左盘砝码的质量D.仅增加线圈的匝数解析天平左端高右端低，说明左端轻右端重，要使天平平衡，可以增加左盘砝码质量，也可以减小右盘砝码质量，选项C错误；根据左手定则判断可知线圈在磁场中受到竖直向下的安培力FNBIl，故也可以减小安培力，等效于减小右盘砝码质量，减小安培力可以采取减小电流大小，减小线框的宽度l或者减少线圈的匝数，选项A正确，B、D错误。答案A3.在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根通电长直导线，电流的方向垂直于纸面向里。如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中（）A.c、d两点的磁感应强度大小相等B.a、b

21、两点的磁感应强度大小相等C.c点的磁感应强度的值最小D.b点的磁感应强度的值最大解析通电直导线在c点产生的磁场的磁感应强度方向与B0的方向相反，b、d两点的电流磁场与B0垂直，a点电流磁场与B0同向，由磁场的叠加知c点的合磁感应强度最小。答案C4.如图甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒。从t0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为Im，图甲中I所示方向为电流正方向。则金属棒（）A.做先向右再向左的往复运动B.做先向左再向右的往复运动C.做一直向右的直线运动D.受到的安培力做正功解析由F

22、ILB可知，安培力随时间的变化关系与电流随时间变化关系相同。所以金属棒先向右匀加速运动，再向右做匀减速运动，然后重复运动，故选项A、B错误，C正确；安培力在一个周期内先做正功，后做负功，故选项D错误。答案C5.如图，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 。已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm。重力加速度大小取10 m/s2。判断开

23、关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量。解析依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下。开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长为l10.5 cm。由胡克定律和力的平衡条件得2kl1mg式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小。开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为FIBL式中，I是回路电流，L是金属棒的长度。两弹簧各自再伸长了l20.3 cm，由胡克定律和力的平衡条件得2k（l1l2）mgF由欧姆定律有EIR式中，E是电池的电动势，R是电路总电阻。联立式，并代入题给数据得m0.01 kg答案竖直向下0.01 kg基础过

24、关1.下列说法中正确的是（）A.磁感线可以表示磁场的方向和强弱B.磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极C.磁铁能产生磁场，电流不能产生磁场D.放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的N极一定指向通电螺线管的S极解析磁感线能够用来表示磁场的强弱和方向，A正确；磁感线是闭合的曲线，不是终止于S极，B错误；磁铁和电流均能产生磁场，C错误；小磁针的N极指向应根据磁感线的切线方向进行判断，小磁针的N极在螺线管内部应指向通电螺线管的N极，D错误。答案A2.关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是（）A.安培力的方向可以不垂直于直导线 B.安培力的方向总是垂直于磁场的方

25、向C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D.将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半解析安培力的方向、磁感应强度的方向及电流的方向满足左手定则，所以安培力的方向既垂直于直导线，也垂直于磁场的方向，所以选项B正确、A错误；当通电直导线与磁场方向垂直时，安培力最大FBIl，当通电直导线与磁场方向平行时，安培力最小为零，故选项C错误；将直导线从中点折成直角，假设原来直导线与磁场方向垂直，若折成直角后一段与磁场仍垂直，另一段与磁场平行，则安培力的大小变为原来的一半，若折成直角后，两段都与磁场垂直，则安培力的大小变为原来的，因此安培力大小不一定是原来的一半，选项D错误。答案B3.

26、如图所示，通电螺线管周围放置能自由转动的小磁针a、b、c、d均已处于静止，则小磁针a、b、c、d指向正确的是（）A.小磁针a B.小磁针bC.小磁针c D.小磁针d解析根据安培定则，判断出通电螺线管左边为N极，右边为S极，则静止时小磁针N极指向磁场方向，所以图中正确的只有小磁针c。答案C4.在匀强磁场中某处P放一个长度为L20 cm，通电电流I1 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F1.0 N，现将该通电导线从磁场中撤走，则P处磁感应强度为（）A.0 B.0.2 T C.0.05 T D.5 T解析当L与B垂直时，导线所受安培力最大，由公式B可得B5 T，注意单位的换算。答案D5.（2017宁

27、波模拟）如图所示的四个图中，分别标明了通电导线在磁场中的电流方向、磁场方向以及通电导线所受磁场力的方向，其中正确的是（）解析根据左手定则可以判断，A中导线受力向下，B中，磁场与电流方向平行，导线不受力，C中导线受力方向向下，D中导线受力方向垂直于导线向下，故选项C正确。答案C6.在磁场中某区域的磁感线如图所示，则（）A.a、b两处的磁感应强度的大小不等，且BaBbB.a、b两处的磁感应强度的大小相等C.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小解析磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小、I、L和导线放置的方向

28、与磁感应强度的方向的夹角有关，故C、D错误；由a、b两处磁感线的疏密程度可判断出BaBb，所以A正确，B错误。答案A7.如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且abcbcd135，流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。则导线abcd所受到的磁场作用力的合力为（）A.方向沿纸面向上，大小为（1）ILBB.方向沿纸面向上，大小为（1）ILBC.方向沿纸面向下，大小为（1）ILBD.方向沿纸面向下，大小为（1）ILB解析由安培力公式FBIL，与左手定则，可得ab段导线的安培力方向垂直于导线与磁感线构成的平

29、面并斜向左。同理cd段导线的安培力方向垂直于导线与磁感线构成的平面并斜向右。因此由平行四边形定则对这两个安培力进行分解，可得沿bc段方向的安培力分力正好相互平衡，所以ab段与cd段导线的安培力的合力为FBIL，方向竖直向上；而bc段安培力的大小为BIL，方向是竖直向上。则导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力大小为（1）BIL，方向是竖直向上，故选A。答案A8.如图所示，固定不动的绝缘直导线mn和可以自由移动的矩形线框abcd位于同一平面内，mn与ad、bc边平行且离ad边较近。当导线mn中通以方向向上的电流，线框中通以顺时针方向的电流时，线框的运动情况是（）A.向左运动 B.向右运动C.以mn为轴转动 D.静止不动解析以mn为研究对象，线框内磁场方向垂直纸面向里，由左手定则知导线mn受到向左的安培力，由牛顿第三定律可知线框受到向右的作用力，故线框向右运动，选项B正确。答案B9.（2017浙江4月选考）如图所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内。则（）A.b点的磁感应强度为零B.ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里C.cd导线受到的安培力方向向右D.同时改变了导线的电流方向，cd导线受到的安培力方向不变解析由右手螺旋定则可知，cd导线和ef导线在b处产生的磁场方向都垂直纸面向外，所以