2025年高中物理会考复习06 B磁场及其对电流的作用 中档版.doc

磁场及其对电流的作用

考点一安培定则磁场的叠加

1．磁场、磁感应强度

(1)磁场的基本性质

磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用．

(2)磁感应强度

①物理意义：描述磁场的强弱和方向．

②定义式：B＝eq\f(F,Il)(通电导线垂直于磁场)．

③方向：小磁针静止时N极所指的方向．

④单位：特斯拉，符号为T.

(3)匀强磁场

磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线．

(4)地磁场

①地磁的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近，磁感线分布如图1所示．

图1

②在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平向北．

2．磁感线的特点

(1)磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向．

(2)磁感线的疏密程度定性地表示磁场的强弱．

(3)磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极．

(4)同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切．

(5)磁感线是假想的曲线，客观上并不存在．

3．几种常见的磁场

(1)条形磁体和蹄形磁体的磁场(如图2所示)

图2

(2)电流的磁场

直线电流的磁场

通电螺线管的磁场

环形电流的磁场

安培

定则

立体图

横截

面图

纵截

面图

技巧点拨

磁场叠加问题的解题思路

(1)确定磁场场源，如通电导线．

(2)定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向．如图3所示为M、N在c点产生的磁场BM、BN.

图3

(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的B为合磁场．

例题精练

1.如图4，两根相互绝缘的通电长直导线分别沿x轴和y轴放置，沿x轴方向的电流为I0.已知通电长直导线在其周围激发磁场的磁感应强度B＝keq\f(I,r)，其中k为常量，I为导线中的电流，r为场中某点到导线的垂直距离．图中A点的坐标为(a，b)，若A点的磁感应强度为零，则沿y轴放置的导线中电流的大小和方向分别为()

图4

A.eq\f(a,b)I0，沿y轴正向 B.eq\f(a,b)I0，沿y轴负向

C.eq\f(b,a)I0，沿y轴正向 D.eq\f(b,a)I0，沿y轴负向

考点二安培力的分析与计算

1．安培力的大小

F＝IlBsinθ(其中θ为B与I之间的夹角)

(1)磁场和电流垂直时：F＝BIl.

(2)磁场和电流平行时：F＝0.

2．安培力的方向

左手定则判断：

(1)如图5，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．

图5

(2)让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向电流的方向．

(3)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．

技巧点拨

1．安培力的方向

安培力既垂直于B，也垂直于I，即垂直于B与I决定的平面．

2．安培力公式F＝BIl的应用条件

(1)B与l垂直．

(2)l是有效长度．

①弯曲通电导线的有效长度l等于连接两端点的直线的长度，相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端，如图6所示．

图6

②对于任意形状的闭合线圈，其有效长度均为零，所以通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零．

3．安培力作用下导体运动情况判定的五种方法

电流

元法

分割为电流元eq\o(―――――→,\s\up7(左手定则))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

条形磁体?通电螺线管?多个环形电流

结论法

同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；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

先分析电流所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力

例题精练

2.如图7，力传感器固定在天花板上，边长为L的正方形匀质导线框abcd用不可伸长的轻质绝缘细线悬挂于力传感器的测力端，导线框与磁感应强度方向垂直，线框的bcd部分处于匀强磁场中，b、d两点位于匀强磁场的水平边界线上．若在导线框中通以大小为I、方向如图所示的恒定电流，导线框处于静止状态时，力传感器的示数为F1.只改变电流方向，其它条件不变，力传感器的示数为F2.该匀强磁场的磁感应强度大小为()

图7

A.eq\f(F2－F1,4IL) B.eq\f(F1－F2,4IL)

C.eq\f(\r(2)?F2－F1?,4IL) D.eq\f(\r(2)?F1－F2?,4IL)

3．(多选)如图8，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反．下列说法正确的是()

图8

A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直

B．L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直

C