2025版高考物理一轮复习练习题含答案解析 第1讲　磁场及其对电流的作用.docxVIP

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2025版高考物理一轮复习练习题含答案解析

第1讲磁场及其对电流的作用

素养目标1.了解磁场，掌握磁感应强度的概念，会用磁感线描述磁场。2.会判断通电直导线和通电线圈周围的磁场方向。3.会判断安培力的方向，会计算安培力的大小，了解安培力在生产生活中的应用。

一、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：表征磁场的强弱和方向。

(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极的指向或小磁针N极受力方向。

(4)单位：特斯拉，符号为T。

3.匀强磁场

(1)定义：如果磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，这个磁场叫作匀强磁场。

(2)特点：磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线。

4.磁场的叠加

磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则进行合成与分解。

二、磁感线和电流周围的磁场

1.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，在磁感线较密的地方磁场较强；在磁感线较疏的地方磁场较弱。

①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。

②同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切。

③磁感线是假想的曲线，客观上并不存在。

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

特点

无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场越弱

与条形磁体的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场最强，管外为非匀强磁场

环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场越弱

安培定则

立体图

横截面图

纵截面图

三、安培力的大小和方向

1.大小

若I∥B，F＝0；若I⊥B，F＝IlB；若I与B夹角为θ，F＝IlBsin__θ。

2.方向

可以用左手定则来判定：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。安培力方向总垂直于B、I所决定的平面，即一定垂直于B和I，但B与I不一定垂直。

3.两平行通电导线间的作用

同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。

基础自测

1.如图1，两根平行通电长直导线固定，左边导线中通有垂直纸面向外、大小为I1的恒定电流，两导线连线(水平)的中点处，一可自由转动的小磁针静止时N极平行于纸面向下。忽略地磁场的影响。关于右边导线中的电流I2，下列判断正确的是()

图1

A.I2＜I1，方向垂直纸面向外

B.I2＞I1，方向垂直纸面向外

C.I2＜I1，方向垂直纸面向里

D.I2＞I1，方向垂直纸面向里

答案B

解析小磁针静止时N极平行于纸面向下，说明该处的磁场方向向下，因I1在该处产生的磁场方向向上，则I2在该处产生的磁场方向向下，且大于I1在该处产生的磁场，由安培定则可知I2方向垂直纸面向外，且I2＞I1，故B正确。

2.(2022·江苏南通模拟)一段导线弯成互成直角的两段，放在光滑桌面上，导线中通有2A的电流，处于磁感应强度大小为0.1T、方向竖直向下的匀强磁场中。要使该导线静止，则施加在导线上的水平力大小为()

图2

A.0.1N B.1×10－2N

C.8×10－3N D.6×10－3N

答案B

解析导线的等效长度为l＝eq\r(32＋42)cm＝5cm，则安培力的大小F＝IlB＝1×10－2N，要使该导线静止，则施加在导线上的水平力大小为F′＝F＝1×10－2N，故B正确。

考点一磁场的叠加和安培力

1.磁场叠加

(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所示为通电导线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，如图中的合磁场B。

2.安培定则的应用

在运用安培定则判定直线电流和环形电流(通电螺线管)的磁场时应分清“因”和“果”。

因果

磁场

原因(电流方向)

结果(磁场方向)

直线电流的磁场

大拇指

四指

环形电流(或通电螺线管)的磁场

四指

大拇指

3.安培力的大小与方向

(1)当B与I垂直时，F最大，F＝IlB；当B与I的夹角为θ时，F＝IlBsinθ；当B与I平行时，F＝0。

(2)l是有效长度

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。由此可知，垂直磁场的闭合线圈通电后，在匀强磁场中受到的安培力的矢量和为零。

4.方向：根据左手定则判断。

考向磁场的叠加

例1(2021·全国甲卷，16)两足够长直导线均折成直