1、1第 8章 磁场 考纲要求考试要求知识内容必考 加试备考方略磁现象和磁场 b b磁感应强度 c c几种常见的磁场 b b通电导线在磁场中受到的力 c d运动电荷在磁场中受到的力 c c带电粒子在匀强磁场中的运动 d1.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。 第 1课时 磁场的描述 磁场对电流的作用考点一 磁现象和磁场(b/b)基础过关1.电流的磁效应磁体和电流周围及运动电荷周围存
2、在的一种客观存在的物质，叫磁场。2.磁作用的本质对处于磁场中的磁体、电流和运动电荷具有力的作用，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；磁体之间、磁体与电流(或运动电荷)之间、电流(或运动电荷)与电流(或运动电荷)之间的相互作用都是通过磁场发生的。3.磁场的方向小磁针的 N极所受磁场力的方向。4.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。5.磁感线的特点(1)磁感线为闭合曲线，无起点和终点。在磁体的外部磁感线由 N极发出，回到 S极；在磁体的内部磁感线则由 S极指向 N极。(2)磁场中任意两根磁感线都不会相交；(3)在磁场中，用磁感线的疏密表示磁场的强弱
3、，磁感线疏的地方表示该处磁场弱，磁感线密的地方表示该处的磁场强；(4)磁感线是假想的曲线。曲线切线方向与该点的磁场方向一致。26.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【过关演练】1.(2015浙江学业水平考试)如图所示， E、 F分别表示蓄电池两极， P、 Q分别表示螺线管两端。当闭合开关时，发现小磁针 N极偏向螺线管 Q端。下列判断中，正确的是( )A.E为蓄电池正极B.螺线管 P端为 S极C.流过电阻 R的电流方向向上D.管内磁场方向由 P指向 Q解析 小磁针 N极指向 Q，说明 Q端为 S极，根据安培定则可知，通
4、过 R的电流方向向上，C选项正确；蓄电池的 F端为正极，A 选项错误；螺线管的 P端为 N极，B 选项错误；管内磁场方向应由 S极指向 N极，即由 Q指向 P，D 选项错误。答案 C32.(2015浙江学业水平考试)下列表示的工具或装置中，利用地磁场工作的是( )答案 B要点突破要点一 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。【例 1】 下列
5、各图为电流产生磁场的分布图，正确的分布图是( )A. B. C. D.答案 C要点二 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)磁感线的疏密程度表示该区域磁场强弱(密强；疏弱)4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【例 2】 (多选)关于电场和磁场，下列说法正确的是( )A.我们虽然不能用手触摸到电场的存在，却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
6、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 A、D 正确。答案 AD精练题组1.第一个发现电流磁效应的科学家是( )答案 B2.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
7、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 A3.某小组同学利用磁传感器探究通电螺线管轴线上不同位置的磁感应强度，如图甲所示。将5传感器探头沿螺线管轴线移动时，测得磁感应强度 B的大小随位置 x的变化关系如图乙所示。图乙中 a、 b两点对应位置分别处在( )A.螺线管内、螺线管内 B.螺线管内、螺线管外C.螺线管外、螺线管外 D.螺线管外、螺线管内答案 D4.电流的磁效应揭示了电与磁的关系。若直导线通有
8、方向垂直纸面向外的恒定电流，则电流的磁感线分布正确的是( )答案 D5.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 D考点二 磁感应强度(c/c) 安培力(c/d)基础过关一、磁感应强度1.磁感应强度6(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。说明：如果导线很短很短， B就是导线所在处的磁感应强度。(2)意义：磁感应强
9、度 B是表示磁场强弱的物理量。(3)公式： B ，条件为： B L。FIL(4)单位：特斯拉，简称特，符号是 T。1 T1 。NAm(5)方向：小磁针静止时 N极的指向。2.磁场的叠加：磁感应强度为矢量，合成与分解遵循平行四边行定则。二、安培力1.安培力的大小(1)磁场和电流垂直时： F BIL。(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： F B， F I，即 F垂直于 B和 I决
10、定的平面。【过关演练】1.依据如图所示的“处在磁场中的通电金属棒在导轨上运动”这一实验现象及相应规律设计的家用电器是( )A.电热水壶 B.电饭锅C.电风扇 D.电熨斗解析 处在磁场中的通电金属棒在导轨上运动，是通电导体在磁场中受安培力问题，A、B、D 选项均为电流的热效应，只有 C选项符合题意。答案 C2.(2015浙江 10月选考)小张在探究磁场对电流作用的实验中，将直导线换作导体板，如图所示，发现在 a、 b两点之间存在电压 Uab。进一步实验结果如下表：电流 磁感应强度 电压 UabI B U7I 2B 2UI 3B 3U2I B 2U3I B 3U由表中结果可知电压 Uab( )A.
11、与电流无关 B.与磁感应强度无关C.与电流可能成正比 D.与磁感应强度可能成反比解析 由实验数据可看出：当通过电流 I恒定时，电压 Uab与磁感应强度可能成正比；当所加磁场恒定时，电压 Uab与所通电流可能成正比。故 C选项正确。答案 C要点突破要点一 磁感应强度1.磁感应强度 由磁场本身决定。2.合磁感应强度 等于各磁场的磁感应强度的矢量和(满足平行四边形定则)。3.牢记判断电流的磁场的方法 安培定则，并能熟练应用，建立磁场的立体分布模型。【例 1】 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
12、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中正确的是( )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，B 对；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。8答案 B 要点二 安培力1.计
13、算安培力公式 F BIL，应用时要注意：(1)B与 L垂直；(2)L是有效长度公式 F ILB中 L指的是“有效长度” 。当 B与 I垂直时， F最大， F ILB；当 B与 I平行时， F0。弯曲导线的有效长度 L，等于连接两端点线段的长度(如图所示)；相应的电流沿 L由始端流向末端。2.方向：根据左手定则判断。【例 2】 (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
14、，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 F BIL知，导线所受安培力也是 3倍关系。答案 B要点三 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 左 手 定 则 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；
15、两不平行的直线电流相互作用时，9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【例 3】 如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁 N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面，当线圈内通以如图所示方向的电流后，线圈的运动情况是( )A.线圈向左运动B.线圈向右运动C.从上往下看顺时针转动D.从上往下看逆时针转动解析 将环形电流等效成小磁针，如图所示，根据异名磁极相吸引知，线圈将向右运动，选B；也可将左侧条形磁铁等效成环
16、形电流，根据结论“同向电流相吸引，异向电流相排斥”也可判断出线圈向右运动，选 B。答案 B要点四 求解安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路(1)电磁学问题力学化。(2)立体图形平面化。【例 4】 (2016浙江湖州中学学考模拟)如图所示，金属 MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由 M向 N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为 。如果仅改变下列某一个条件， 角的相应变化情况是( )10A.棒中的电流变大， 角变大B.两悬线等长变短， 角变小C.金属棒质量变大， 角变大D.磁感应强度变大， 角变小解析 选金属棒 MN为研究对象，如图所示。金属棒受 3个力而处于平
17、衡状态，其中FB BIL mgtan ，则： I增大， 角变大，A 选项正确；悬线变短， 角不变，B 选项错误； m增大， 角变小，C 选项错误； B变大， 角变大，D 选项错误。答案 A精练题组1.如图所示，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流 I1和 I2，且I1 I2； 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.把长 L0.25 m的导体棒置于磁感应强度 B1.010 2 T的匀强磁场中，使导体棒和磁场方向垂直，如图所示。若导体棒的电流 I2.0 A，方向向右，则导体棒受到的安培力大小与方向( )A.1.0103 N 竖直向上B.5.0103 N 竖直向上C.5.0103 N 竖直向下D.1.0103 N 竖直向下
