(本講對應學生用書P205)第1講磁場、磁場對電流的作用核心素養(yǎng)重要考點物理觀念（1）理解磁場、磁感線、磁感應強度；（2）掌握安培力和洛倫茲力的特點1.磁場、磁感應強度、磁感線；通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向2.安培力、安培力的方向；洛倫茲力、洛倫茲力的方向3.勻強磁場中的安培力、洛倫茲力公式4.帶電粒子在勻強磁場中的運動5.質譜儀和回旋加速器科學思維（1）科學推理：推導帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑和周期公式，分析帶電粒子在磁場中的運動；（2）模型建構：磁感線、勻強磁場、帶電粒子做勻速圓周運動科學探究探究影響磁感應強度大小和安培力大小的有關因素科學態(tài)度與責任認識到電磁技術應用對人類生活的影響，能理解科學、技術、社會、環(huán)境的關系目錄1核心知識·優(yōu)化增分2高分能力·突破瓶頸3方法研練·素養(yǎng)提升4課后提能演練一、磁場、磁感應強度1.磁場的基本性質.磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有

的作用.

2.磁感應強度.（1）物理意義：描述磁場的強弱和

.

（2）定義式：B=

（通電導線垂直于磁場）.

（3）方向：小磁針靜止時

.

（4）單位：特斯拉，符號為T.磁力方向

3.勻強磁場.（1）定義：磁感應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

直線.

4.地磁場.（1）地磁的N極在地理

附近，地磁的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，磁感應強度

，且方向水平

.

處處相同平行南極北極

相等

向北5.磁場的疊加.磁感應強度是矢量，計算時與力的計算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進行合成與分解.二、磁感線和電流周圍的磁場1.磁感線的特點.（1）磁感線上某點的

方向就是該點的磁場方向.

（2）磁感線的疏密程度定性地表示磁場的

，在磁感線較密的地方磁場

；在磁感線較疏的地方磁場

.

①磁感線是閉合曲線，沒有起點和終點，在磁體外部，從

指向

；在磁體內部，由

指向

.

②同一磁場的磁感線不中斷、不

、不相切.

③磁感線是假想的曲線，客觀上并不存在.2.電流周圍的磁場（見考點1）.切線強弱較強較弱N極S極S極N極相交三、安培力的大小和方向1.大?。喝鬒∥B，F(xiàn)=

；若I⊥B，F(xiàn)=

.

2.方向：總垂直于

所決定的平面，即一定垂直于B和I，但B與I不一定垂直.可以用左手定則來判定，即伸開左手，使大拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內，把手放入磁場中，讓磁感線垂直

，使伸開的四指指向

的方向，那么

所指的方向就是通電導線在磁場中的受力方向.

3.兩平行通電導線間的作用.同向電流相互

，反向電流相互

.

0BILB、I手心電流大拇指吸引排斥穿過（1）B的大小和方向由磁場本身決定，與該處放不放通電導線無關，在定義式中一定要強調通電導線垂直于磁場.（2）安培力方向一定垂直電流與磁場方向決定的平面，即同時有FA⊥I，F(xiàn)A⊥B.而磁場與電流的方向可以不垂直（3）將通電導線放入磁場中，若不受安培力，該處磁感應強度不一定為零.1.［安培力的大小和方向］利用如圖所示裝置探究勻強磁場中影響通電導線受力的因素，導線垂直勻強磁場方向放置.先保持導線通電部分的長度L不變，改變電流I的大小，然后保持電流I不變，改變導線通電部分的長度L，得到導線受到的力F分別與I和L的關系圖像，則正確的是

（）ABDCB【解析】根據(jù)F=BIL，可知先保持導線通電部分的長度L不變，改變電流I的大小，則F-I圖像是過原點的直線，圖像B正確，圖像A錯誤；若保持電流I不變，改變導線通電部分的長度L，則F-L是過原點的直線，則C、D均錯誤.2.［磁場的疊加、安培定則］如圖，兩根平行通電長直導線固定，左邊導線中通有垂直紙面向外、大小為I1的恒定電流，兩導線連線（水平）的中點處，一可自由轉動的小磁針靜止時N極方向平行于紙面向下.忽略地磁場的影響.關于右邊導線中的電流I2，下列判斷正確的是

（）A.I2<I1，方向垂直紙面向外B.I2>I1，方向垂直紙面向外C.I2<I1，方向垂直紙面向里D.I2>I1，方向垂直紙面向里B【解析】小磁針靜止時N極方向平行于紙面向下，說明該處的磁場方向向下，因I1在該處形成的磁場方向向上，則I2在該處形成的磁場方向向下，且大于I1在該處形成的磁場，由安培定則可知I2方向垂直紙面向外且I2>I1，故選B.

C【解析】因bc段與磁場方向平行，則不受安培力；ab段與磁場方向垂直，則受安培力為Fab=BI·2l=2BIl，則該導線受到的安培力為2BIl，C正確.考點1磁場的理解及安培定則［基礎考點］1.電流周圍的磁場磁場類型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，管外為非勻強磁場環(huán)形電流的兩側是N極和S極且離圓環(huán)中心越遠，磁場越弱安培定則

立體圖

橫截面圖

2.磁場的疊加磁感應強度是矢量，計算時與力的計算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進行合成與分解.例1

（2024年江門模擬）如圖所示，兩條通有同向電流的平行無限長導線L1、L2，其中M、N點連線與兩導線垂直.M點到兩導線的距離相等，M、N兩點關于L2對稱，忽略其他磁場的影響，檢測發(fā)現(xiàn)M點的磁場方向垂直紙面向外，則下列說法正確的是

（）A.N點的磁場方向垂直紙面向外B.導線L1中的電流大于導線L2中的電流C.M點的磁場與N點的磁場相同D.M點的磁場比N點的磁場弱D

【解析】由安培定則可知，兩導線中電流的磁場在N點的方向均垂直紙面向里，所以N點的磁場方向垂直紙面向里，A錯誤；同理，可知導線L1中的電流磁場在M點方向垂直紙面向里，導線L2中的電流磁場在M點方向垂直紙面向外，依題意，M點的磁場方向垂直紙面向外，則導線L1中的電流小于導線L2中的電流，B錯誤；由前面選項分析可知，M點的磁場與N點的磁場相反，C錯誤；依題意，M、N兩點關于L2對稱，則導線L2中電流磁場在M、N兩點磁感應強度大小相等，方向相反，導線L1中的電流磁場在M、N兩點均垂直紙面向里，可知，M點的磁場為兩電流磁場相減，N點的磁場為兩電流磁場相加，所以M點的磁場比N點的磁場弱，D正確.1.兩根足夠長直導線均折成直角，按圖示方式放置在同一平面內，EO與O'Q在一條直線上，PO'與OF在一條直線上，兩導線相互絕緣，通有相等的電流I，電流方向如圖所示.若一根無限長直導線通過電流I時，所產(chǎn)生的磁場在距離導線d處的磁感應強度大小為B，則圖中與導線距離均為d的M、N兩點處的磁感應強度大小分別為（）A.B、0 B.0、2B

C.2B、2B

D.B、BB

【解析】兩直角導線可以等效為如圖所示的兩直導線，由安培定則可知，兩直導線分別在M處的磁感應強度方向為垂直紙面向里和垂直紙面向外，故M處的磁感應強度為零；兩直導線在N處的磁感應強度方向均垂直紙面向里，故M處的磁感應強度為2B；綜上分析B正確.

D

考點2安培力的綜合應用［能力考點］1.安培力計算公式F=BIL應用時要滿足的條件（1）B與L垂直.（2）L是有效長度，即垂直磁感應強度方向的長度（兩端點距離，如圖虛線為有效長度）2.安培力的綜合問題（1）安培力問題常和閉合電路歐姆定律綜合應用.（2）安培力與重力、彈力、摩擦力等綜合分析，可以解決平衡問題，也可以與牛頓第二定律相結合.（3）安培力做功與路徑有關，不像重力、電場力做功與路徑無關.①安培力做正功：將電源的能量傳遞給通電導線后轉化為導線的動能或轉化為其他形式的能.②安培力做負功：將其他形式的能轉化為電能后儲存起來或轉化為其他形式的能.例2

（2023年海南卷）如圖所示，U形金屬桿上邊長為L=15cm，質量為m=1×10-3kg，下端插入導電液體中，導電液體連接電源，金屬桿所在空間有垂直紙面向里B=8×10-2T的勻強磁場.（1）若插入導電液體部分深h=2.5cm，閉合開關后，金屬桿飛起后，其下端離液面高度H=10cm，設桿中電流不變，求金屬桿離開液面時速度大小和金屬桿中的電流大小.（g取10m/s2）

（2）若金屬桿下端剛與導電液體接觸，改變電動勢的大小，通電后金屬桿跳起高度H'=5cm，通電時間t'=0.002s，求通過金屬桿截面的電荷量.（2）對金屬桿，通電時間t=0.002

s，由動量定理有（BI'L-mg）t=mv'-0，由運動學公式v'2=2gH'，通過金屬桿截面的電荷量q=I't，聯(lián)立解得q=0.085

C.1.（2024年福建卷）（多選）將半徑為r的銅導線半圓環(huán)AB用兩根不可伸長的絕緣線a、b懸掛于天花板上.AB置于垂直紙面向外的大小為B的磁場中，現(xiàn)給導線通以自A到B大小為I的電流，則

（）A.通電后兩線拉力變小B.通電后兩線拉力變大C.安培力為πBIrD.安培力為2BIrBD【解析】根據(jù)左手定則可知，通電后半圓環(huán)AB受到豎直向下的安培力，根據(jù)平衡條件可知，通電后兩線拉力變大，A錯誤，B正確；半圓環(huán)AB所受安培力的等效長度為直徑AB，則安培力大小為F=BI·2r=2BIr，C錯誤，D正確.2.（2024年廣東廣雅中學模擬）（多選）“電磁炮”是利用電磁力對彈體加速的新型武器，具有速度快效率高等優(yōu)點.如圖是“電磁炮”的原理結構示意圖.光滑水平導軌電阻不計，寬為L.在導軌間有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度大小為B.“電磁炮”彈體總質量為m，其中彈體在軌道間的電阻為R.可控電源的內阻為r，電源的電壓能自行調節(jié)，以保證“電磁炮”勻加速發(fā)射.在某次試驗發(fā)射時，電源為加速彈體提供的電流是I，不計空氣阻力.則

（）ACD

通電導體運動方向的判定電流元法把整段彎曲導線分為多段直線電流元，先用左手定則判斷每段電流元受力的方向，然后判斷整段導線所受合力的方向，從而確定導線運動方向特殊位置法通電導線轉動到某個便于分析的特殊位置時，判斷其所受安培力的方向，從而確定其運動方向等效法環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個環(huán)形電流，反過來等效也成立，等效后再確定相互作用情況結論法兩平行直線電流在相互作用過程中，無轉動趨勢，同向電流互相吸引，異向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時，有轉到平行且電流方向相同的趨勢轉換研究對象法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，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，再由牛頓第三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例3如圖所示，一直導線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方，如果直導線可以自由地運動且通以方向為a到b的電流，則導線ab受到安培力作用后的運動情況為

（）A.從上向下看順時針轉動并靠近螺線管B.從上向下看順時針轉動并遠離螺線管C.從上向下看逆時針轉動并遠離螺線管D.從上向下看逆時針轉動并靠近螺線管D

【解析】先由安培定則判斷通電螺線管的南、北兩極，找出導線左、右兩端磁感應強度的方向，并用左手定則判斷這兩端受到的安培力的方向，如圖甲所示.可以判斷導線受到安培力作用后從上向下看逆時針方向轉動.再分析此時導線位置的磁場方向，再次用左手定則判斷導線受到安培力的方向，如圖乙所示，導線還要靠近螺線管，D正確，A、B、C錯誤.甲乙變式1

（多選）如圖所示是“巴羅輪”的示意圖，下邊緣浸入水銀槽中的鋁盤置于蹄形磁鐵的磁場中，可繞轉軸轉動，當轉軸、水銀槽分別與電源的正負極相連時，鋁盤開始轉動，下列說法中正確的是

（）A.鋁盤繞順時針方向轉動B.只改變磁場方向，鋁盤的轉動方向改變C.只改變電流方向，鋁盤的轉動方向改變D.同時改變磁場方向與電流方向，鋁盤的轉動方向不變BCD變式2如圖所示，一通電金屬環(huán)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(huán)在同一水平面內，當在金屬環(huán)和金屬棒中通有圖中所示方向的電流時，則下列說法正確的是

（）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(huán)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(huán)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(huán)B

【解析】由通電金屬環(huán)產(chǎn)生的磁場特點可知，其在金屬棒的上半部分產(chǎn)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垂直紙面向外的安培力，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(huán)，故B正確.知識鞏固練1.如圖（俯視圖），在豎直向下、磁感應強度大小為2T的勻強磁場中，有一根長0.4m的金屬棒ABC從中點B處折成60°角靜置于光滑水平面上，當給棒通以由A到C、大小為5A的電流時，該棒所受安培力為（）A.方向水平向右，大小為4.0NB.方向水平向左，大小為4.0NC.方向水平向右，大小為2.0ND.方向水平向左，大小為2.0N（本欄目對應學生用書P417~418）D【解析】金屬棒的有效長度為AC，根據(jù)幾何知識得L=0.2

m，根據(jù)安培力公式得F=BIL=2×5×0.2=2

N，根據(jù)左手定則可判定安培力水平向左，故A、B、C錯誤，D正確.

A

3.（多選）在勻強磁場中放入一條通電短導線，并將它固定.然后改變導線中通入的電流，畫出該導線所受安培力的大小F與通過導線電流I的關系圖像，其中圖A為曲線.M、N各代表一組F、I的數(shù)據(jù).則在下列四幅圖中，你認為可能正確的是

（）ABCDBD【解析】在勻強磁場中，通電導線受到的安培力為F=BILsin

θ，當電流方向與磁場方向平行時，安培力為0.當電流方向與磁場方向不平行時，在勻強磁場中，安培力與電流大小成正比，F(xiàn)-I圖像為過原點的直線.故B、D正確.4.（2024年梅州模擬）（多選）為了降低潛艇噪音，科學家設想用電磁推進器替代螺旋槳.裝置的截面圖如圖所示，電磁推進器用絕緣材料制成直海水管道，馬鞍形超導線圈形成如圖所示的磁場，正、負電極與直流電源相連后在海水中形成電流.關于該電磁推進器的說法正確的是

（）A.圖示中海水受到的磁場力方向垂直紙面向里B.潛艇要想加速，可以通過增大電源電壓的方式實現(xiàn)C.由于使用超導線圈，所以海水中不會產(chǎn)生焦耳熱D.同等情況下此推進裝置在純凈的淡水湖中推進效果比在海水中好AB

5.（2024年佛山一模）如圖甲為一款網(wǎng)紅魔術玩具——磁力“永動機”，小鋼球放入漏斗后從中間小洞落入下面的弧形金屬軌道，然后從軌道另一端拋出再次回到漏斗，由此循環(huán)往復形成“永動”的效果.其原理如圖乙所示，金屬軌道與底座內隱藏的電源相連，軌道下方藏有永磁鐵.當如圖乙永磁鐵N極朝上放置，小鋼球逆時針“永動”時，下列分析正確的是

（）A.小球運動的過程中機械能守恒B.該磁力“永動機”的物理原理是電磁感應C.軌道a應接電源的正極，軌道b應接電源的負極D.電源如何接都不影響“永動”的效果C【解析】小球運動