1、磁場及其對電流的作用全國卷3年考情分析考點內容考綱要求三年考題201620172018磁場、磁感應強度、磁感線I卷I T15,帶電 粒子在復合場 中的運動卷n T8,帶電粒子在圓形磁場中的運動 卷niT18,帶電 粒子在后界磁場中的運動卷I T19,安培 定則、左手定則卷n T18,帶電 粒子在圓形磁場中的運動卷n T21,安培 力、左手定則卷出T18,磁感 應強度的合成、安培定則卷I T25,帶電粒 子在組合場中的運動卷n T20,磁場的 疊加，磁場對電流 的作用卷H T25,帶電粒 子在組合場中的運動卷出T24,帶電粒 子在組合場中的運動通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向I安培力、安培力的

2、方向I勻強磁場中的安培力n洛倫茲力、洛倫茲力的方向I洛倫茲力公式n帶電粒子在勻強磁場中的運動n質譜儀和回旋加速器i第1講磁場及其對電流的作用課前雙基落實教材回歸溫故知新基礎知識填一填知識點1 磁場、磁感應強度1 .磁場(1)基本性質：磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有磁力 的作用.(2)方向：小磁針的 N極所受磁場力的方向.2 .磁感應強度(1)物理意義：描述磁場強弱和方向.(2)定義式：B=，(通電導線垂直于磁場). 方向：可自由轉動的小磁針靜止時N極 的指向.單位：特斯拉，符號T.|照維診斷判斷正誤，正確的劃“，”，錯誤的劃“X” .(1)奧斯特發現了電流可以產生磁場.(，)(2)磁場

3、中某點磁感應強度的大小，跟放在該點的試探電流元的情況無關.(，)(3)磁場中某點磁感應強度的方向，跟放在該點的試探電流元所受磁場力的方向一致.(X)(4)將通電導線放入磁場中，若不受安培力，說明該處磁感應強度為零.(X)知識點2 磁感線及幾種常見的磁場分布3 .磁感線在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點的切線 方向都跟這點的磁感應強度的方向一致.4 .幾種常見的磁場(1)條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場 (如圖所示)條形瞳鐵蹄形磁鐵16(2)幾種電流周圍的磁場分布直線電流的磁場通電螺線管的磁場環形電流的磁場特點無磁極、非勻強且距導線越遠處磁場越弱與條形磁鐵的磁場相似，管內為勻強磁場且磁場最強，管外為非

4、勻強磁場環形電流的兩側是 N極和S極，且離圓環中心越遠，磁場越弱安培定則橫截面圖縱截面圖磁感線的特點磁感線上某點的切線 方向就是該點的磁場方向.磁感線的疏密程度表示磁場強弱.磁感線是 閉合 曲線，沒有起點和終點.在磁體外部，從 N極指向S極，在磁體 內部，從S極指向N極.磁感線是假想的曲線，不相交、不 中斷、不相切.思維謬斯判斷正誤，正確的劃“，”，錯誤的劃“X” .(1)磁感線是真實存在的.(X)(2)在同一幅圖中，磁感線越密，磁場越強.(，)(3)通電線圈可等效成條形磁鐵，它周圍的磁感線起始于線圈一端，終止于線圈的另一 端.(x)(4)勻強磁場的磁感線是平行的直線.(X )知識點3 安培力

5、5 .安培力的方向(1)左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內.讓磁感線從掌心進入，并使四指指向 電流 的方向，這時 拇指 所指的方向就是 通電導線在磁場中所受安培力的方向.(2)注意問題：磁感線方向不一定垂直于電流方向，但安培力方向一定與磁場方向和電 流方向垂直，即大拇指一定要垂直于磁場方向和電流方向決定的平面.6 .安培力的大小當磁感應強度B的方向與導線方向成e角時，F= ILBsin 0 .(1)當磁場與電流 垂直 時，安培力最大，Fmax= ILB.(2)當磁場與電流 平行 時，安培力等于零.就維診斷判斷正誤，正確的劃“，”，錯誤的劃“X” .(1)安

6、培力的方向既跟磁感應強度方向垂直，又跟電流方向垂直.(，)(2)把通電導線放到磁場中時一定受到安培力的作用.(X )(3)安培力可以做正功，也可以做負功.(，)教材挖掘做一做1.(人教版選修3-1 P85第1題改編)(多選)一小段長為L的通電直導線放在磁感應 強度為B的磁場中，當通過它的電流為I時，所受安培力為 F.以下關于磁感應強度 B的說法正確的是()A.磁感應強度B 一定等于:B.磁感應強度B可能大于或等于IF-C.磁場中通電直導線受力大的地方，磁感應強度一定大D.在磁場中通電直導線也可以不受力答案：BD2 .（人教版選修3 1 P90第3題改編）（多選）如圖為通電螺線管. A為螺線管外

7、一點,R C兩點在螺線管的垂直平分線上，則下列說法正確的是 （）A.磁感線最密處為 A處，最疏處為 B處B.磁感線最密處為 B處，最疏處為 C處C.小磁針在B處和A處N極都指向左方D.小磁針在B處和C處N極都指向右方答案：BC3 .（人教版選修3-1 P94第1題改編）下面的幾個圖顯示了磁場對通電直導線的作用 力，其中正確的是（）X X gX XXX X答案：C4 .（人教版選修3-1 P94題第2題改編）（多選）把一根不計重力的通電的硬直導線ab放在磁場中，導線所在區域的磁感線呈弧形，如圖所示.導線可以在空中自由移動和轉動， 導線中的電流方向由 a向b,關于導線的受力和運動情況，下述說法正確

8、的是（）A.硬直導線先轉動，后邊轉動邊下移8 .硬直導線只能轉動，不會向下移動C.硬直導線各段所受安培力的方向都與導線垂直D.在圖示位置，a端受力垂直紙面向內，b端受力垂直紙面向外解析：AC 各處磁場可以分解為水平方向上的分量和豎直方向上的分量，根據左手定則可以判斷出，在圖示位置，a端受力垂直紙面向外，b端受力垂直紙面向內，即導線兩端受到的安培力方向均垂直于紙面，但方向相反，所以導線先轉動，隨著轉動，導線所受安培力具有豎直向下的分量，所以后邊轉動邊下移，選項 A正確，B、D錯誤；硬直導線各段所受安培力的方向都與導線垂直，也與該處磁場方向垂直，選項C正確.5.（人教版選修 3-1 P94第3題改

9、編）如圖所示，用天平測量勻強磁場的磁感應強度.下列各選項所示的載流線圈匝數相同，邊長 MN相等，將它們分別掛在天平的右臂下方.線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態.若磁場發生微小變化，天平最容易失去平衡的是（）課堂師生互動答案：A熱點考向講練提升考點一安培定則的應用和磁場的疊加考點解讀1 .安培定則的應用在運用安培定則時應分清“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1可）結果（磁場方向）直線電流的磁場大拇指四指環形電流的磁場四指大拇指2 .磁場的疊加磁感應強度為矢量，合成與分解遵循平行四邊形定則.3 .兩個電流附近的磁場

10、的磁感應強度是由兩個電流分別獨立存在時產生的磁場在該處 的磁感應強度疊加而成的.典例賞析典例1（2018 全國卷n ）（多選）如圖所示，紙面內有兩條互相垂直的長直絕緣導線L1、L2, L1中的電流方向向左，L2中的電流方向向上，L1的正上方有a、b兩點，它們相 對于L2對稱，整個系統處于勻強外磁場中，外磁場的磁感應強度大小為B,方向垂直于紙1_ _ 1_面向外，已知 a、b兩點的磁感應強度大小分別為68)和萬8),萬向也垂直于紙面向外.則32()A.流經Li的電流在b點產生的磁感應強度大小為；7B)121 _B.流經Li的電流在a點廣生的磁感應強度大小為 i2Bo1 _C.流經L2的電流在b點

11、產生的磁感應強度大小為 B0D.流經L2的電流在a點產生的磁感應強度大小為 172B思路點撥(1)距離導線相等的位置磁感應強度的大小相等.(2)磁感應強度是矢量，各處磁感應強度的大小等于各個分磁場磁感應強度的疊加.解析AC 設L1在a、b兩點產生的磁感應強度大小為B, L2在a、b兩點產生的磁1 一感應強度大小為 R,則：B(B+R)=4B/D聯立、解得:3B = Bo, B2=Bo.12 '12 方法點撥解決磁感應強度疊加問題的思路和步驟1 .根據安培定則確定各導線在某點產生的磁場方向.2 .判斷各分磁場的磁感應強度大小關系.3 .根據矢量合成法則確定合磁感應強度的大小和方向.兩分矢

12、量在同一直線上，則同 向相加，反向相減，兩分矢量不在同一直線上，根據平行四邊形定則，以兩分矢量為鄰邊， 作平行四邊形，對角線為合矢量.題組鞏固1 .如圖，兩根相互平行的長直導線過紙面上的M N兩點，且與紙面垂直，導線中通有大小相等、方向相反的電流.a、Q b在M N的連線上，O為MN的中點，c、d位于MN的中垂線上，且 a、b、c、d到O點的距離均相等.關于以上幾點處的磁場，下列說法正確 的是()軟 M-NA. O點處的磁感應強度為零B. a、b兩點處的磁感應強度大小相等，方向相反C. c、d兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同D. a、c兩點處磁感應強度的方向不同解析：C 由安培定則可知，兩

13、導線中的電流在O點產生的磁場均豎直向下，合磁感應強度一定不為零，選項 A錯；由安培定則知，兩導線中的電流在a、b兩點處產生的磁場的方向均豎直向下，由于對稱性，M中電流在a處產生的磁場的磁感應強度等于N中電流在b處產生的磁場的磁感應強度，同時 M中電流在b處產生的磁場的磁感應強度等于N中電流在a處產生的磁場的磁感應強度，所以a、b兩點處磁感應強度大小相等，方向相同，選項B錯；根據安培定則，兩導線中的電流在c、d兩點處產生的磁場垂直 c、d兩點與導線的連線方向向下，且產生的磁場的磁感應強度大小相等，由平行四邊形定則可知，c、d兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同，選項 C正確；a、c兩點處磁感應強

14、度的方向均 豎直向下，選項 D錯.2 . （2017 全國卷出）如圖，在磁感應強度大小為B的勻強磁場中，兩長直導線 P和Q垂直于紙面固定放置，兩者之間的距離為l.在兩導線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時，紙面內與兩導線距離均為l的a點處的磁感應強度為零.如果讓P中的電流反向、其他條件不變，則 a點處磁感應強度的大小為（）P由-&Q3cA. 0BB)3D. 2B0解析：C 兩導線中通電流I時，兩電流在 a點處的磁感應強度與勻強磁場的磁感應強度的矢量和為 0,則兩電流磁感應強度的矢量和為一如圖甲得 B= *B. P中電流反332 3_ , 一一一向后，如圖乙，B合=B= Bo, B合與

15、Bo的矢重和為 8總=B）,故C項正確.33考點二安培力作用下導體運動情況的判斷考點解讀1 .判定導體運動情況的基本思路判定通電導體在安培力作用下的運動或運動趨勢，首先必須弄清楚導體所在位置的磁 場磁感線分布情況，然后利用左手定則準確判定導體的受力情況，進而確定導體的運動方 向或運動趨勢的方向.2 .五種常用判定方法上力一、十分割為電流元”安培力方向"整電流兀法段導體所受合力方向一運動方向特殊位置:法 在特殊位置一安培力方向一運動方向環形電流=小磁針等效法 條形磁鐵一通電螺線管一多個環形電流同向電流互相吸弓I,反向電流互相排斥;結論法兩不平行的宜線電流楣互作用時，有轉到平行目.電流方

16、向相同的趨勢定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動或運動趨勢的問題，可先分析電流在磁 轉換研究體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三 對象法定律，確定磁體所受電流磁場的作用力,從而確定磁體所受合力及運動方向典例賞析典例2如圖所示，把一重力不計的通電直導線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方，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A 如圖甲所示，把直線電流等效為無數小段，中間的點為O點，選擇在 O點左側S極右上方的一小段為研究對象，該處的磁場方向指向

17、左下方，由左手定則判斷， 該小段受到的安培力的方向垂直紙面向里，在O點左側的各段電流元都受到垂直紙面向里的安培力，把各段電流元受到的力合成，則O點左側導線受到垂直紙面向里的安培力；同理判斷出 O點右側的導線受到垂直紙面向外的安培力.因此，由上向下看，導線沿順時針 方向轉動.分析導線轉過90。時的情形：如圖乙所示，導線中的電流向外，由左手定則可知，導線受到向下的安培力.由以上分析可知，導線在順時針轉動的同時向下運動.選項 A正確.方法點撥判斷磁場中導體運動趨勢的兩點注意1 .應用左手定則判定安培力方向時，磁感線穿入手心，大拇指一定要與磁感線方向垂直，四指與電流方向一致但不一定與磁感線方向垂直，這

18、是因為：F一定與B垂直，I不一定與B垂直.2 .導體與導體之間、磁體與磁體之間、磁體與導體之間的作用力和其他作用力一樣具有相互性，滿足牛頓第三定律.題組鞏固1 .如圖所示，一通電金屬環固定在絕緣的水平面上，在其左端放置一可繞中點O自由轉動且可在水平方向自由移動的豎直金屬棒，中點O與金屬環在同一水平面內，當在金屬環與金屬棒中通有圖中所示方向的電流時，則A.金屬棒始終靜止不動B.金屬棒的上半部分向紙面外轉，下半部分向紙面里轉，同時靠近金屬環 C.金屬棒的上半部分向紙面里轉，下半部分向紙面外轉，同時靠近金屬環 D.金屬棒的上半部分向紙面里轉，下半部分向紙面外轉，同時遠離金屬環解析：B 由通電金屬環產

19、生的磁場特點可知，其在金屬棒的上半部分產生有水平向 左的磁場分量，由左手定則可判斷金屬棒上半部分受到方向向外的安培力，故向紙面外轉； 同理可判斷金屬棒的下半部分向紙面里轉.當金屬棒開始轉動到轉至水平面時，由同向電 流相吸，反向電流相斥可知，金屬棒在靠近金屬環，B正確.2 .（多選）如圖所示，臺秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時臺秤讀數為F1,現在磁鐵上方中心偏左位置固定一導體棒，當導體棒中通以方向如圖所示的電流后，臺秤讀數為F2,則以下說法正確的是（）A.彈簧長度將變長B.彈簧長度將變短C. Fi>F2D. Fi<F2解析：BC 如圖甲所

20、示，導體棒處的磁場方向指向右上方，根據左手定則可知，導體棒受到的安培力方向垂直于磁場方向指向右下方，根據牛頓第三定律，對條形磁鐵受力分析，如圖乙所示，所以 Fn1>Fn2,即臺秤示數 Fi>F2,在水平方向上，由于 F'有向左的分力,磁鐵壓縮彈簧，所以彈簧長度變短.甲乙考點三安培力作用下的平衡問題考點解讀1 .安培力： F= BIL,其中的L為導線在磁場中的有效長度.如彎曲通電導線的有效 長度L等于連接兩端點的直線的長度，相應的電流方向沿兩端點連線由始端流向末端，如 圖所示.x x x * H *2 .通電導體棒在磁場中的平衡問題是一種常見的力電綜合模型，該模型一般由傾斜導

21、 軌、導體棒、電源和電阻等組成.這類題目的難點是題圖具有立體性，各力的方向不易確 定.因此解題時一定要先把立體圖轉化為平面圖，通過受力分析建立各力的平衡關系，如 圖所示.典例賞析典例3 （2019 河南開封質檢）如圖所示，PQ MNK;水平平行放置的金屬導軌，相距L=1 m. P、M間接有一個電動勢為E= 6 V、內阻不計的電源和一只滑動變阻器，導體棒ab跨放在導軌上并與導軌接觸良好，棒的質量為m= 0.2 kg ,棒的中點用垂直棒的細繩經光滑輕質定滑輪與物體相連，物體的質量M= 0.4 kg.棒與導軌間的動摩擦因數為科=0.5（設最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，導軌與棒的電阻不計，g取10 m

22、/s2）,勻強磁場的磁感應強度 B= 2 T,方向豎直向下，為了使物體保持靜止，滑動變阻器連入電路的阻值 不可能的是（）"J L I 川A. 2 aB. 2.5 QC. 3 ad. 4 a審題指導（1）導體棒所受靜摩擦力可能水平向左，也可能水平向右.（2）電阻越大，則電流越小，導體棒所受安培力越大.解析A 對棒受力分析可知，其必受繩的拉力Ft= Mg和安培力F安=81 = 警若RBEI摩擦力向左，且滿足BELRmgr Mg代入數據解得 R = 4 ；若摩擦力向右，且滿足BEL"rTe.如果僅改變下列某e角的相應變化情況是解析：A 對金屬棒MNI力分析如圖所示，由平衡條件可知

23、F 安 = mgan 8 ,而 F 安=mgr Mg代入數據解得R=2.4 Q ,所以R的取值范圍為 2.4 Q < R< 4 Q,故選 A.題組鞏固1 .如圖所示，金屬棒 MN兩端由等長的輕質細線水平懸掛，處于豎直向上的勻強磁場 中，棒中通以由 M向N的電流，平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為 一個條件,a.棒中的電流變大， e角變大 b.兩懸線等長變短， e角變小 C.金屬棒質量變大， e角變大 d.磁感應強度變大， e角變小BIL,即 BIL = mgan 0 ,則 IT? 0 T , m ? 0 J , BT ? 0誤.e角與懸線長度無關，b錯誤.L,勁度系數為k2 .如圖所示

24、，兩平行光滑金屬導軌固定在絕緣斜面上，導軌間距為的輕質彈簧上端固定，下端與水平直導體棒ab相連，彈簧與導軌平面平行并與ab垂直, 直導體棒垂直跨接在兩導軌上，空間存在垂直導軌平面斜向上的勻強磁場.閉合開關導體棒中的電流為 I,導體棒平衡時，彈簧伸長量為Xi；調轉圖中電源極性，使導體棒中電流反向，導體棒中電流仍為I ,導體棒平衡時彈簧伸長量為X2.忽略回路中電流產生的磁場，則勻強磁場的磁感應強度B的大小為（）k , 、B.L"（ X2 Xi）D.2kL（X2-Xi）反向，由平衡條件可得mcsin a+BIL=kX2,聯立解得B=2IL（X2xi）.選項D正確. k，,、A. （X1 +

25、 X2）kc.2T（ X2+X1）解析：D 由平衡條件可得mgsin a = kXi+BIL ；調轉圖中電源極性使導體棒中電流提升學科素養技法短練素養提升思想方法（十九）安培力作用下的功能關系方 法 闡 述1 .安培力和重力、彈力、摩擦力一樣，會使通電導體在磁場中平衡、轉 動、加速，也會涉及做功問題.解答時一般要用到動能定理、能量守恒 定律等.2 .安培力做功的特點和實質（1）安培力做功與路徑有關，這一點與電場力不向.（2）安培力做功的實質是能量轉化.安培力做正功時，將電源的能量轉化為導體的機械能或其他形式的 能.安培力做負功時，將機械能轉化為電能或其他形式的能典例賞析典例音圈電機是一種應用于硬盤、光驅等系統的特殊電動機，如圖是某音圈電機的原理示意圖，它由一對正對的磁極和一個正方形剛性線圈構成，線圈邊長為L,匝數為n,磁極正對區域內的磁感應強度方向垂直于線圈平面豎直向下，大小為B,區域外的磁場忽略不計.線圈左邊始終在磁場外，右邊始終在磁場內，前后兩邊在磁場內的長度始終相等， 某時刻線圈中電流從 P流向Q,大小為