1、第一課時磁場磁感應強度安培力第一關：基礎關展望高考基 礎 知 識一、磁場知識講解（1）定義：磁體或通電導體周圍存在一種特殊物質，它能夠傳遞磁體與磁體之間、磁體與通電導體之間以及通電導體與通電導體之間的相互作用，這種特殊的物質叫做磁場.（2）基本性質：對放入其中的磁體或電流產生力的作用.（3）產生：永磁體周圍存在磁場；電流周圍存在磁場電流的磁效應.（4）方向：小磁針北極受力的方向即小磁針靜止時北極所指方向，為磁場中該點的磁場方向.活學活用1.如圖所示，帶負電的金屬環繞軸OO以角速度勻速旋轉，在環左側軸線上的小磁針最后平衡的位置是()A.N極豎直向上 B.N極豎直向下C.N極沿軸線向左 D.N極沿

2、軸線向右解析：帶負電的金屬環旋轉，可形成環形電流，進而產生磁場，負電荷勻速轉動會產生與旋轉方向反向的環形電流，由安培定則知，在磁針處磁場的方向沿OO軸向左，由于磁針N極指向為磁場方向，所以應選C.答案：C二、磁感應強度知識講解（1）定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電直導線，受到的安培力的作用F，跟電流I和導線長度L的乘積IL的比值，叫做通電直導線的磁感應強度.（2）公式：B=F/IL（3）單位：在國際單位制中，磁感應強度的單位是特斯拉，簡稱特，符號是T.（4）方向：其方向就是磁場方向，即小磁針靜止時N極所指的方向.(5)物理意義：磁感應強度是表征磁場強弱的物理量.說明：磁感應強度是反映磁場性質

3、的物理量，是由磁場自身決定的，與是否引入電流無關，與引入的電流是否受力無關，因為通電導線取不同方向時，其受力大小不盡相同，在定義磁感應強度時，式中F是直導線垂直磁場時受到的磁場力.磁感應強度的方向是該處磁場的方向，而不是F的方向.若空間存在幾個磁場，空間的磁場應由這幾個磁場疊加而成，某點的磁感應強度為B，（矢量和）.活學活用2.有關磁感應強度的下列說法中，正確的是（）A.磁感應強度是用來表示磁場強弱的物理量B.若有一小段通電導體在某點不受磁場力的作用，則該點的磁感應強度一定為零C.若有一小段長為L，通以電流為I的導體，在磁場中某處受到的磁場力為F，則該處磁感應強度的大小一定是F/ILD.由定義

4、式B=F/IL可知，電流I越大，導線L越長，某點的磁感應強度就越小解析：磁感應強度的定義式B=，是利用比值法來定義的，但不能說B與F成正比，與IL成反比.磁場中某點磁感應強度只由磁場本身決定，與通電導線的受力無關，與放入檢驗電流的大小、方向以及導線長度也無關.另一方面，通電導線在磁場中的受力不僅與磁感應強度有關，還跟導線通過的電流大小、長度、位置取向都有關.答案：A三、磁感線知識講解（1）定義：在磁場中畫一些有方向的曲線，這些曲線上每一點的切線方向跟該點的磁感應強度方向相同，這樣的曲線叫磁感線.（2）特點：磁感線的疏密表示磁場的強弱，磁感線越密的地方磁場越強；磁場方向在過該點的磁感線的切線方向

5、.磁感線不相交、不中斷，是閉合曲線.在磁體外部，磁感線從N極指向S極；在磁體內部，磁感線從S極指向N極.磁感線是為了形象地描述磁場而假想的物理模型，在磁場中并不真的存在，不可以認為有磁感線的地方才有磁場，沒有磁感線的地方沒有磁場.四、安培力知識講解（1）定義：通電導線在磁場中受到的力稱為安培力.（2）方向：安培力方向的判定通常利用左手定則.左手定則：它是確定通電導體在外磁場中受力方向的定則.其內容為：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都要跟手掌在同一平面內，把手放入磁場，讓磁感線穿過手心，讓伸開的四指指向電流方向，那么大拇指所指方向即為安培力方向，如圖所示.（3）大小：F=BILsin

6、說明：公式適用于導線處在勻強磁場中，或導體所在范圍內B是一個恒量.公式中指磁場和電流方向的夾角.公式中各物理量的單位為：N(F)、T（B）、A（I）、m(L).在應用F=BILsin公式時應注意：a.B一般指勻強磁場的磁感應強度，若是非勻強磁場，B應是通電導線L所在處的磁感應強度.b.L是有效長度，對于彎曲導線的有效長度，應等效于兩端點連接直線的長度，相應的電流方向應沿等效長度L由始端流向末端，如圖所示.對于任意形狀的閉合導線，可認為線圈的有效長度為零，即L=0，所以通電后在勻強磁場中受到的安培力的矢量和一定為零.活學活用3.如圖所示，垂直折線abc中通以電流I，ab=bc=L,折線所在的平面

7、與勻強磁場垂直，勻強磁場的磁感應強度為B，求abc折線受到的安培力的大小？解析：abc受到的安培力等效于ac(通有電流I的ac直導線）所受的安培力，即F=BI(L),方向同樣等效于電流ac,判定為在紙面內垂直于ac的連線上并且斜向上方.答案：BI（L）第二關：技法關解讀高考解 題 技 法一、安培力作用下的動態分析技法講解定性判斷通電導線或線圈在安培力作用下的運動方向的幾種基本方法1.電流元分析法把整段電流等分為很多段直線電流元，先用左手定則判斷出各小段電流元受到的安培力方向，再判斷整段電流所受安培力合力的方向，從而確定導體的運動方向2.特殊位置分析法把通電導體轉到一個便于分析的特殊位置后判斷其

8、安培力方向，從而確定運動方向3.等效分析法環形電流可等效為小磁針，條形磁鐵也可等效為環形電流，通電螺線管可等效成多個環形電流或條形磁鐵4.利用電流相互作用的結論分析電流產生磁場，磁場對電流有安培力作用，所以電流與電流之間也將存在磁場力作用關系同向電流相互吸引，反向電流相互排斥，異面電流相互作用下有轉動趨勢，轉到同向且相互靠近.5.轉換研究對象法電流與電流之間，磁體與電流之間的相互作用應滿足牛頓第三定律，這樣定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動的問題時，可先分析電流在磁體磁場中的受力，然后由牛頓第三定律確定磁體的受力，從而判斷其運動方向典例剖析例1如圖所示，把一重力不計的通電直導線水平放在蹄形磁

9、鐵磁極的正上方，導線可以自由轉動，當導線通入圖示方向電流I時，導線的運動情況是(從上往下看)()A.順時針方向轉動，同時下降B.順時針方向轉動，同時上升C.逆時針方向轉動，同時下降D.逆時針方向轉動，同時上升解析：用電流元分析法：把直線電流看為OA和OB兩部分，畫出幾條典型的磁感線，由左手定則可判斷出OA段受安培力垂直紙面向外，OB段受安培力垂直紙面向里，如右圖所示，可見從上向下看導線將逆時針轉動；再用特殊位置分析法：設導線轉過90°到與紙面垂直的位置，見右圖判斷導線受安培力方向向下.由以上兩個方向可知導線在逆時針轉動的同時向下運動選C.答案：C例2如圖所示，在條形磁鐵S極附近懸掛一

10、個線圈，線圈與水平磁鐵位于同一平面內，當線圈中電流沿圖示方向流動時，將會出現()A.線圈僅做平動、不轉動B.線圈僅做轉動、不平動C.從上往下看，線圈做順時針方向轉動，同時靠近磁鐵D從上往下看，線圈做逆時針方向轉動，同時靠近磁鐵解析：把環形電流等效為磁針，根據安培定則可判斷此磁針垂直紙面，N極向里，根據磁鐵對磁針的作用很容易得到：從上往下看，磁鐵S極將吸引磁針N極，排斥磁針S極，故線圈做逆時針方向轉動，同時靠近磁鐵.選D.答案：D二、安培力作用下的靜態分析技法講解有關通電導體受安培力作用的綜合性問題，大多是力的平衡問題與力學相比只是多了一個安培力，解題過程中，首先要準確地使用左手定則，判斷出安培

11、力的方向，再利用物體平衡的知識和規律解決問題，解題關鍵是要學會把空間立體圖改畫成平面圖，以便于進行受力分析，做出力分析圖.典例剖析例3在傾角30°的斜面上，固定一金屬框，寬l0.25 m，接入電動勢E12 V、內阻不計的電池，垂直框的兩對邊放有一根質量m02 kg的金屬棒ab，它與框架的動摩擦因數=36，整個裝置放在磁感應強度B0.8 T，垂直框面向上的勻強磁場中(圖)為使金屬棒靜止在框架上，滑動變阻器R的阻值應在什么范圍內?(設棒受的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，框架與棒的電阻不計，g取10 ms2)解析：由左手定則判定安培力方向沿斜面向上，隨著變阻器調至不同的阻值，引起了金屬桿中電

12、流大小的不同，產生兩種情況，當安培力小時，桿有下滑趨勢；當安培力大時，桿有上滑趨勢當R較大時，I較小，安培力F較小，棒受的摩擦力向上(圖1)當剛好平衡時，R最大，且·l+mgcos-mgsin=0得Rmax=4.8 圖1當R取較小值時,I較大,安培力F較大,棒受的摩擦力向下(圖2).當剛好平衡時,R最小,且-mgcos-mg sin=0,得Rmin=1.6 所以R的取值范圍應為1.6 R4.8 三、安培力的瞬時作用與安培力做功問題技法講解1.安培力的瞬間作用，實際上是在很短的時間t內給導線一個沖量，使導線獲得一個動量，Ft=mv2.安培力做功的特點(1)安培力做功與路徑有關，繞閉合回

13、路一周，安培力做的功可以為正，可以為負，也可以為零，而不像重力和電場力做功一定為零.(2)安培力做功的實質：起能量轉化的作用，將電源的能量傳遞給通電導線，而磁場本身并不能提供能量，如導體ab在安培力作用下運動,安培力做功的結果是將電能轉化為導體的動能,只要有安培力做功，就有電能和其它形式的能量轉化，安培力做功的過程就是電能和其它形式的能轉化的過程.典例剖析例4如圖所示水平桌面放置的U形金屬導軌，串接有電源，現將兩根質量相等的裸導線L1和L2放在導軌上，方向與導軌垂直，導軌所在平面有一個方向向上的勻強磁場，當閉合開關后，兩根導線便向右運動，并先后脫離導軌右端掉在水平地面上測得它們落地位置與導軌右

14、端的水平距離分別為s1和s2，求合上開關后：(1)安培力對L1、L2所做的功之比W1:W2；(2)通過L1和L2的電荷量之比q1:q2.解析：(1)設U形導軌的高度為h，棒離開導軌下落做平拋運動，則棒平拋運動的初速度v0=根據動能定理，金屬棒從K閉合到離開導軌時有WF=mv02-0=mg其中WF為安培力對金屬棒所做的功.可見在質量m高度h相同時WFs2.故安培力對L1,L2所做功之比為.(2)棒在導軌上由靜止達到水平速率v0的過程中由動量定理得Bl·t=mv0,又有q=t得q=可見，在m、B、L、h相同時，qs.故通過L1、L2的電荷量之比為q1：q2=s1：s2.答案：（1）（2）

15、s1：s2第三關：訓練關笑對高考隨 堂 訓 練1.由磁感應強度的定義式B=可知（）A.磁感應強度與通電導線受到的磁場力F成正比，與電流強度和導線長度的乘積成反比B.一小段通電導線在某處不受磁場力作用時，該處的磁感應強度一定為零C.磁感應強度的方向與F的方向一致D.只要滿足L很短，I很小的條件，B=對任何磁場都適用解析：磁感應強度由磁場本身決定，與放入磁場中的通電導線無關.若通電導線平行于磁場方向放置，則所受磁場力一定為零，但磁感應強度不一定為零.磁感應強度的方向規定為小磁針N極所受磁場力的方向，與放在該處通電導線受磁場力方向不一致.答案：D2.如圖所示，臺秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一

16、輕質彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時臺秤讀數為FN1，現在磁鐵上方中心偏左位置固定一通電導線，電流方向如圖，當加上電流后，臺秤讀數為FN2，則以下說法正確的是（）A.FN1>FN2，彈簧長度將變長B.FN1>FN2，彈簧長度將變短C.FN1<FN2，彈簧長度將變長D.FN1<FN2，彈簧長度將變短答案：B3.如圖為一種利用電磁原理制作的充氣泵的結構示意圖,其工作原理類似打點計時器,當電流從電磁鐵的接線柱a流入,吸引小磁鐵向下運動時,以下選項中正確的是（）.電磁鐵的上端為極，小磁鐵的下端為極.電磁鐵的上端為極，小磁鐵的下端為極.電磁鐵的上端為極，小磁鐵的下端為極.電磁

17、鐵的上端為極，小磁鐵的下端為極解析：當電流從端流入電磁鐵時，據安培定則可判斷出電磁鐵的上端為極，此時能吸引小磁鐵向下運動，說明小磁鐵的下端為極，答案為4.如圖為研究磁場對通電導線作用的實驗裝置，當接通電源有電流由a至b通過導線ab時，導線將受到磁場作用而向左運動，則()A.當磁場方向改變時，導線ab將向右運動，機械能轉化為電能B.當電流方向改變時，導線ab將向右運動，電能轉化為機械能C.當電流方向和磁場方向同時改變時，導線ab仍將向左運動D.當電流方向和磁場方向同時改變時，導線ab將向右運動解析：磁場對通電導線的作用力方向跟電流方向和磁場方向有關.保持電流方向不變，使導體中磁場方向相反，則通電

18、導線受力方向與原來相反；保持磁場方向不變，使電流方向相反，則通電導線受力方向與原來相反；若磁場方向和電流方向都改變，則受力方向不變.能量轉化都是電能轉化為機械能.答案：BC5.如圖所示,PQ和MN為水平平行放置的金屬導軌,相距1 m,導體棒ab跨放在導軌上,棒的質量為m=0.2 kg,棒的中點用細繩經滑輪與物體相連,物體的質量M=0.3 kg,棒與導軌的動摩擦因數為=0.5,勻強磁場的磁感應強度B=2 T,方向豎直向下,為了使物體以加速度a=3 m/s2加速上升,應在棒中通入多大的電流?方向如何?(g=10 m/s2)解析：此題可看作是連接體問題，以整體為研究對象，整體受力情況為：導體棒的安培

19、力F安，摩擦力Ff，物體受重力Mg，由牛頓第二定律可得F安-Ff-Mg=（M+m）a又F安=BILFf=FN聯立得I=3 A，由左手定則知電流方向由ab.答案：3 Aab課時作業三十六磁場磁感應強度安培力1.在等邊三角形的三個頂點a,b,c處，各有一條長直導線垂直穿過紙面，導線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖.過c點的導線所受安培力的方向()A.與ab邊平行，豎直向上B.與ab邊平行，豎直向下C.與ab邊垂直，指向左邊D.與ab邊垂直，指向右邊解析:由右手可判斷導線a、b產生的磁場在導線c處的磁感應強度方向的合方向是豎直向下，再由左手可判得導線c受安培力方向為向左并與ab邊垂直，所以C正確，

20、A、B、D錯誤.答案:C2.科學研究表明，地球自西向東的自轉速度正在變慢，假如地球的磁場是由地球表面帶電引起的，則可以斷定()A.地球表面帶正電，由于地球自轉變慢，地磁場將變弱B.地球表面帶正電，由于地球自轉變慢，地磁場將變強C.地球表面帶負電，由于地球自轉變慢，地磁場將變弱D.地球表面帶負電，由于地球自轉變慢，地磁場將變強解析:地球的磁場可類比成一個通電螺線管，在地理北極附近是地磁場的S極.由安培定則可知電流方向是自東向西，所以地球自轉方向是電流的反方向，所以地球表面帶負電，而由于地球自轉變慢，電流變小，地磁場將變弱，選項C正確.答案:C3.如圖所示，一水平導軌處于與水平方向成45°

21、;角斜向左上方的勻強磁場中，一根通有恒定電流的金屬棒，由于受到安培力作用而在粗糙的導軌上向右做勻速運動.現將磁場方向沿順時針緩慢轉動至豎直向上，在此過程中，金屬棒始終保持勻速運動，已知棒與導軌間動摩擦因數1，則磁感應強度B的大小變化情況是()A.不變B.一直減小C.一直增大D.先變小后變大解析:分析金屬棒的受力如圖所示.由平衡條件有BILsin=Ff,Ff=F N=(mg+BILcos)，可解得B=，其中=arctan,因為從45°變化到90°.所以當+=90°時，B最小，此過程中B應先減小后增大，D正確.答案:D4.如圖是一個用均勻金屬導線做成的圓環，A、B是圓

22、環直徑的兩端點，當電流I從A點流入，從B點流出時，在環中心處的磁場方向是()A.在圓環所在的平面內，且指向BB.垂直圓環平面，且指向紙外C.垂直圓環平面，且指向紙內D.磁感應強度為零，無方向解析:利用安培定則結合對稱性分析，易得D正確.答案:D5.取兩個完全相同的長導線，用其中一根繞成如圖甲所示的螺線管，當該螺線管中通以電流強度為I的電流時，測得螺線管內中部的磁感應強度大小為B，若將另一根長導線對折后繞成如圖乙所示的螺線管，并通以電流強度也為I的電流時，則在螺線管內中部的磁感應強度大小為()A.0C.BD.2B解析:乙為雙繞線圈，兩通電導線的磁場相互抵消，管同磁感應強度為零，故選A.答案:A6

23、.如圖所示甲，電流恒定的通電直導線MN，垂直平放在兩條相互平行的水平光滑長導軌上，電流方向由M指向 N，在兩導軌間存在著垂直紙面向里的磁場，當t=0時導線靜止.若磁感應強度B按如圖乙所示的余弦規律變化，下列說法正確的是()A.在最初的一個周期內，導線在導軌上做機械振動B.在最初的一個周期內，導線一直向左運動C.在最初的半個周期內，導線的加速度先增大后減小D.在最初的半個周期內，導線的速度先增大后減小解析:若導線中的恒定電流為I，設磁感應強度B=，則由左手定則可以確定導線所受的安培力f=ILB=Fmcost，所以在最初的半個周期內，導線的加速度先減小后反向增大，速度先增大后減小，最初的一個周期內

24、導線將在這種周期性變化的作用下做機械振動.答案:AD7.如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡，A為水平放置的直導線的截面.導線中無電流時磁鐵對斜面的壓力為F N1；當導線中有電流通過時，磁鐵對斜面的壓力為F N2，此時彈簧的伸長量減小了，則()A.F N1F N2，A中電流方向向外B.F N1=F N2，A中電流方向向外C.F N1F N2，A中電流方向向內D.F N1F N2，A中電流方向向外解析:如圖所示，畫出磁鐵在導線A處的一條磁感線，若導線A中通有向外的電流，由左手定則判斷出導線所受安培力F方向向下，由牛頓第三定律知磁鐵所受反作用力F向上，磁鐵對斜面的壓力F

25、 N減小，F N2F N1；同時由于F有沿斜面向上的分力，使得彈簧彈力減小，可知彈簧的伸長量減小，假設正確，故選D.答案:D8.如圖所示的天平可用于測定磁感應強度，天平的右臂下面掛有一個矩形線圈，寬度為L，共 N匝，線圈下端懸在勻強磁場中，磁場方向垂直紙面.當線圈中通有方向如圖所示的電流I時，在天平左右兩邊加上質量各為m1、m2的砝碼，天平平衡，當電流反向（大小不變）時，右邊再加上質量為m的砝碼后，天平重新平衡，由此可知()A.磁感應強度的方向垂直于紙面向里，大小為B.磁感應強度的方向垂直于紙面向里，大小為C.磁感應強度的方向垂直于紙面向外，大小為D.磁感應強度的方向垂直于紙面向外，大小為解析

26、:由于當電流反向時，右邊需要加砝碼，可判定電流反向后，安培力方向向上，因此在圖示電流時安培力方向向下，此時m1g=m2g+ NBIL，電流反向后m1g=(m2+m)g- NBIL.由以上兩式可解得mg=2 NBIL,則B=，由左手定則可判定磁感應強度的方向為垂直于紙面向里.答案:B9.電磁炮是利用電磁技術制成的一種理想武器，它的主要原理如圖所示.電磁炮軌道寬2 m，長100 m，通過的電流為10 A，要把2.2g的彈體（包括金屬桿的質量）加速到10 km/s，則軌道間所加的勻強磁場的磁感應強度B=_T，磁場力的最大功率P=_W（軌道摩擦不計）.解析:在電磁炮發射炮彈的過程中，磁場力做功，增加炮

27、彈的動能，即F·x= mv2,而F=BIL則B= =55 TP=Fv=BIL·v=55×10×2×10×103=1.1×107 W.答案:55 T 1.1×107 W10.如圖所示，通電導體棒ab質量為m、長為L，水平放置在傾角為的光滑斜面上，通以圖示方向的電流，電流強度為I，要求導體棒ab靜止在斜面上.求：（1）若磁場方向豎直向上，則磁感應強度B為多大？（2）若要求磁感應強度最小，則磁感應強度如何?解析：（1）沿導體棒從a向b觀察，對ab棒受力分析（如圖所示）,由平衡條件得：在沿斜面方向：mgsin=Fcos在垂直斜面方向：FN=m