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第1讲　磁场　磁场对电流的作用
学习目标　1. 认识磁场，了解磁感应强度，会用磁感线描述磁场，会计算合磁感应强度.2. 认识安培力，能判断安培力的方向，会计算安培力的大小.3. 会分析安培力作用下的运动和平衡问题．
活动一 理解与应用磁感应强度、安培定则
1 关于磁感应强度，下列认识正确的是(　　)
A. 由公式B＝可知，磁感应强度B与F成正比，与Il成反比
B. 磁感应强度只能用来表示磁场的强弱
C. 若一小段通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为0
D. 磁感应强度的方向即小磁针静止时N极的指向
即时训练1 [2025江苏卷]某“冰箱贴”背面的磁性材料磁感线如图所示，下列判断正确的是(　　)
A. a点的磁感应强度大于b点
B. b点的磁感应强度大于c点
C. c点的磁感应强度大于a点
D. a、b、c点的磁感应强度一样大
2 [2025徐州阶段测试]某充气泵的结构示意图如图所示，当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁体，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到充气的目的．当电流从电磁铁的接线柱A流入时，发现吸引小磁体向下运动，则(　　)
A. 电磁铁中磁场向上，小磁体的下端为N极
B. 电磁铁中磁场向下，小磁体的下端为N极
C. 电磁铁中磁场向上，小磁体的下端为S极
D. 电磁铁中磁场向下，小磁体的下端为S极
1. 常见磁体的磁感线．
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
特点 无磁极，非匀强，距导线越远处磁场越弱 两侧是N极和S极，与条形磁体的磁场类似，管内可看作匀强磁场，管外是非匀强磁场 两侧是N极和S极，圆环内侧，离导线越近，磁场越强；圆环外侧离圆环越远，磁场越弱
利用安培定则判断不同形式电流的磁场时四指和拇指代表不同的物理量．
3 [2025福建卷]如图所示，两根长直细导线L1、L2平行放置，其所在平面上有M、O、N三点，O为线段MN的中点，L1、L2分别处于线段OM、ON的中垂线上．当L1、L2通有大小相等、方向相反的电流时，M、O点的磁感应强度大小分别为B1、B2.现保持L1的电流不变，撤去L2的电流，此时N点的磁感应强度大小为(　　)
A. B2－B1 B. B2－B1
C. (B2－B1) D. B2－B1
磁场叠加问题的一般解题思路
(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_____________判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向．
(3) 应用____________________进行合成．
活动二 分析安培力的大小和方向
4 [2025扬州期末]如图所示，一根通电导线弯折后固定在匀强磁场中，bc与磁感线垂直，则导线ab、bc所受安培力大小之比及方向为(　　)
A. 1∶1，相同 B. 1∶1，相反
C. sin θ∶1，相同 D. 1∶sin θ，相反
1. 安培力的大小．
(1) 当B与I垂直时，F最大，F＝________；当B与I平行时，F最小，F＝________．
(2) l是________长度，即垂直于磁感应强度方向的长度．当直导线与磁场垂直时，导线在磁场中的部分为有效长度；当弯曲导线与磁场垂直时，有效长度等于______________的长度(如图所示)，相应的电流沿l由始端流向末端．因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为________，所以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．
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________进入，并使________指向电流的方向，这时________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____________平面．
3. 如图所示，当长度为l的通电导线中的电流I的方向与磁场B的方向均在纸平面内、夹角为θ，则导线受到的安培力大小F＝________，方向_____________．
即时训练2 [2023江苏卷]如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B. L形导线通以恒定电流I，放置在磁场中．已知ab边长为2l，与磁场方向垂直，bc边长为l，与磁场方向平行．该导线受到的安培力为(　　)
A. 0 B. BIl C. 2BIl D. BIl
即时训练3 [2022江苏卷]如图所示，两根固定的通电长直导线a、b相互垂直，a平行于纸面，电流方向向右，b垂直于纸面，电流方向向里，则导线a所受安培力方向(　　)
A. 平行于纸面向上
B. 平行于纸面向下
C. 左半部分垂直于纸面向外，右半部分垂直于纸面向里
D. 左半部分垂直于纸面向里，右半部分垂直于纸面向外
即时训练4 [2025苏州中学期中]用粗细均匀的相同导线制成“☆”形的导体框，“☆”的每条边长度均相等，将导体框放置在磁场方向垂直于导体框平面向里的匀强磁场中．在a、c之间接一直流电源，电流方向如图所示，整个导体框受到的安培力大小为F，则abc边受到的安培力大小为(　　)
A. F B. F C. F D. F
即时训练5 [2026南通如皋中学检测]如图甲所示是磁电式电流表的结构，其内部极靴与铁质圆柱间的磁场分布如图乙所示．下列关于磁电式电流表的说法正确的是(　　)
甲 乙
A. 铁质圆柱中的磁感线相交于圆柱中心
B. 极靴与铁质圆柱间的磁场为匀强磁场
C. 当线圈位置和电流方向如图乙所示时，线圈将逆时针偏转
D. 通过恒定电流时，线圈在磁场中不同位置时受到的安培力大小相等
活动三 分析磁场中通电导体的综合问题
一、 安培力作用下导体的运动问题
5 [2025苏州大学附中检测]一重力不计的直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由b到a的电流，则导线ab受到安培力的作用后的运动情况为(　　)
A. 从上向下看顺时针转动并靠近螺线管
B. 从上向下看顺时针转动并远离螺线管
C. 从上向下看逆时针转动并远离螺线管
D. 从上向下看逆时针转动并靠近螺线管
判定导体运动或运动趋势的基本思路和常用方法
(1) 判定导体运动情况的基本思路．
首先必须弄清楚导体所在位置的磁场磁感线分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向．
(2) 五种常用判定方法．
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
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________，反向电流互相________；两不平行的直线电流相互作用时，有转到________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
即时训练6 [2025南师附中期末]若用细线将一条形磁体悬挂于天花板上，条形磁体处于水平且静止的状态．当磁体正下方导线ab中通有如图所示的电流时，则(　　)
A. 条形磁体的N极将向上偏转
B. 条形磁体的N极将向内偏转
C. 条形磁体受到细线的拉力大于其受到的重力
D. 条形磁体受到细线的拉力小于其受到的重力
二、 安培力作用下导体的平衡问题
6 [2026连云港检测]如图所示，两平行光滑金属导轨间的距离L＝0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，空间内存在匀强磁场，金属导轨的一端接有电动势E＝4.5 V、内阻r＝0.50 Ω的直流电源．现把一质量m＝0.04 kg的导体棒ab放在金属导轨上，当电阻箱的电阻调为R＝2.5 Ω时，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨电阻不计，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.
(1) 求通过导体棒的电流大小；
(2) 若磁场方向在竖直方向上，求匀强磁场的磁感应度大小；
求解安培力作用下导体平衡问题的基本思路
第1讲　磁场　磁场对电流的作用
【活动一】
例 1
D　公式B＝是磁感应强度的定义式，磁感应强度B由磁场本身决定，与F和Il无关，故A错误；磁感应强度是矢量，既描述磁场强弱也描述方向，故B错误；当电流方向与磁场方向平行时，F＝0但B不为零，故C错误；磁感应强度方向定义为小磁针静止时N极指向，故D正确．
即时训练1 B　磁感线越密集的地方磁感应强度越大，故可知Bb>Ba>Bc.B正确．
例 2
B　当电流从电磁铁的接线柱A流入时，从上向下看电流是顺时针方向，根据右手螺旋定则可知电磁铁中磁场向下，电磁铁的下端为N极，上端为S极，由异性相吸可知小磁体的下端为N极．故B正确．
例 3
A　根据安培定则，两导线在O点处产生的磁感应强度方向相同、大小相等，则单个导线在O点处产生的磁感应强度大小为B0＝，根据对称性，两导线在N处的磁感应强度大小应该与M点一样，为B1，根据对称性，L2在N点处产生的磁感应强度大小为B0＝，由于L2在N点处产生的磁感应强度大于L1在N点处产生的磁感应强度，且方向相反，将L2撤去，N点的磁感应强度大小为 －B1.A正确．
总结提升：(2) 安培定则　(3) 平行四边形定则
【活动二】
例 4
B　由图可知导线ab垂直于磁感线方向的长度与导线bc的长度相等，两条导线电流大小相等、方向相反．由F＝BIL可知导线ab、bc所受安培力大小之比为1∶1，由左手定则可知两条导线所受安培力方向相反．B正确．
总结提升：1 (1) BIl　0　(2) 有效　连接两端点线段　0
2 (1) 掌心　四指　拇指　(2) B和I决定的
3 BIl sin θ　垂直于纸面向外
即时训练2 C　因bc段与磁场方向平行，则不受安培力；ab段与磁场方向垂直，则受安培力为Fab＝BI·2l＝2BIl，则该导线受到的安培力为2BIl，C正确．
即时训练3 C
即时训练4 A　该电路图可以简化为abc边和五角星边并联，且二者的有效长度相同，设为L，设每条边的电阻为R0，则Rabc＝2R0，R五角＝8R0，根据并联电路规律可知＝＝，由F＝BIL，其中I＝Iabc＋I五角，得Fabc＝BIabcL＝F，A正确．
即时训练5 D　磁感线不会相交、不会相切，故A错误；极靴与铁质圆柱间磁场为均匀辐向分布的磁场，并非匀强磁场，故B错误；根据左手定则，电流所受安培力均使线圈沿顺时针方向偏转，故C错误；电流所在圆周上磁感应强度大小处处相等，方向均与电流垂直，线圈在磁场中不同位置时受到的安培力大小相等，故D正确．
【活动三】
例 5
A　通电螺线管的磁感线如图所示，则由图示可知左侧导体所处的磁场方向斜向上，右侧导体所处的磁场方向斜向下，则由左手定则可知，左侧导体受力方向向里，右侧导体受力方向向外，故从上向下看，导体应为顺时针转动；当导体转过90°时，由左手定则可得导体受力方向向下，故可得出导体运动为从上向下看顺时针转动并靠近螺线管．A正确．
总结提升：(2) 吸引　排斥　平行
即时训练6 C　直导线通入电流时，直导线的左端受到方向垂直于纸面向里的安培力，根据牛顿第三定律可知，磁体的N极受到方向垂直于纸面向外的作用力，应向纸面外偏转，故A、B错误；由上分析可知，磁铁会逆时针(从上向下看)转动，在转过90°时对直导线有向上的作用力，所以磁铁受到向下的作用力，故磁铁受到细线的拉力大于其受到的重力，故C正确，D错误．
例 6
(1) 通过导体棒的电流大小
I＝＝ A＝1.5 A.
(2) 对导体棒由平衡可知BIL＝mg tan 37°，
解得B＝＝ T＝0.5 T.(共40张PPT)
第十章
磁场
第1讲　磁场　磁场对电流的作用
内容索引
学习目标
核心体系
活动方案
学 习 目 标
1．认识磁场，了解磁感应强度，会用磁感线描述磁场，会计算合磁感应强度.2．认识安培力，能判断安培力的方向，会计算安培力的大小.3．会分析安培力作用下的运动和平衡问题．
核 心 体 系
活 动 方 案
活动一　理解与应用磁感应强度、安培定则
关于磁感应强度，下列认识正确的是(　 　)
1
B．磁感应强度只能用来表示磁场的强弱
C．若一小段通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为0
D．磁感应强度的方向即小磁针静止时N极的指向
D
　　　　[2025江苏卷]某“冰箱贴”背面的磁性材料磁感线如图所示，下列判断正确的是(　 　)
A．a点的磁感应强度大于b点
B．b点的磁感应强度大于c点
C．c点的磁感应强度大于a点
D．a、b、c点的磁感应强度一样大
1
【解析】 磁感线越密集的地方磁感应强度越大，故可知Bb>Ba>Bc.B正确．
B
[2025徐州阶段测试]某充气泵的结构示意图如图所示，当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁体，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到充气的目的．当电流从电磁铁的接线柱A流入时，发现吸引小磁体向下运动，则(　 　)
A．电磁铁中磁场向上，小磁体的下端为N极
B．电磁铁中磁场向下，小磁体的下端为N极
C．电磁铁中磁场向上，小磁体的下端为S极
D．电磁铁中磁场向下，小磁体的下端为S极
2
B
【解析】 当电流从电磁铁的接线柱A流入时，从上向下看电流是顺时针方向，根据右手螺旋定则可知电磁铁中磁场向下，电磁铁的下端为N极，上端为S极，由异性相吸可知小磁体的下端为N极．故B正确．
1. 常见磁体的磁感线．
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
直线电流 的磁场 通电螺线管 的磁场 环形电流
的磁场
横截 面图
纵截 面图
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，距导线越远处磁场越弱 两侧是N极和S极，与条形磁体的磁场类似，管内可看作匀强磁场，管外是非匀强磁场 两侧是N极和S极，圆环内侧，离导线越近，磁场越强；圆环外侧离圆环越远，磁场越弱
利用安培定则判断不同形式电流的磁场时四指和拇指代表不同的物理量．
[2025福建卷]如图所示，两根长直细导线L1、L2平行放置，其所在平面上有M、O、N三点，O为线段MN的中点，L1、L2分别处于线段OM、ON的中垂线上．当L1、L2通有大小相等、方向相反的电流时，M、O点的磁感应强度大小分别为B1、B2.现保持L1的电流不变，撤去L2的电流，此时N点的磁感应强度大小为(　 　)
3
A
磁场叠加问题的一般解题思路
(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____________判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向．
(3) 应用__________________进行合成．
安培定则
平行四边形定则
活动二　分析安培力的大小和方向
[2025扬州期末]如图所示，一根通电导线弯折后固定在匀强磁场中，bc与磁感线垂直，则导线ab、bc所受安培力大小之比及方向为(　 　)
A．1∶1，相同 B．1∶1，相反
C．sin θ∶1，相同 D．1∶sin θ，相反
4
【解析】 由图可知导线ab垂直于磁感线方向的长度与导线bc的长度相等，两条导线电流大小相等、方向相反．由F＝BIL可知导线ab、bc所受安培力大小之比为1∶1，由左手定则可知两条导线所受安培力方向相反．B正确．
B
1. 安培力的大小．
(1) 当B与I垂直时，F最大，F＝_______；当B与I平行时，F最小，F＝______.
(2) l是________长度，即垂直于磁感应强度方向的长度．当直导线与磁场垂直时，导线在磁场中的部分为有效长度；当弯曲导线与磁场垂直时，有效长度等于__________________的长度(如图所示)，相应的电流沿l由始端流向末端．因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为______，所以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．
BIl
0
有效
连接两端点线段
0
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________进入，并使________指向电流的方向，这时________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________________平面．
掌心
四指
拇指
B和I决定的
3. 如图所示，当长度为l的通电导线中的电流I的方向与磁场B的方向均在纸平面内、夹角为θ，则导线受到的安培力大小F＝__________，方向__________________.
BIlsin θ
垂直于纸面向外
　　　　[2023江苏卷]如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B. L形导线通以恒定电流I，放置在磁场中．已知ab边长为2l，与磁场方向垂直，bc边长为l，与磁场方向平行．该导线受到的安培力为(　 　)
2
【解析】 因bc段与磁场方向平行，则不受安培力；ab段与磁场方向垂直，则受安培力为Fab＝BI·2l＝2BIl，则该导线受到的安培力为2BIl，C正确．
C
　　　　[2022江苏卷]如图所示，两根固定的通电长直导线a、b相互垂直，a平行于纸面，电流方向向右，b垂直于纸面，电流方向向里，则导线a所受安培力方向(　 　)
A．平行于纸面向上
B．平行于纸面向下
C．左半部分垂直于纸面向外，右半部分垂直于纸面向里
D．左半部分垂直于纸面向里，右半部分垂直于纸面向外
3
C
　　　　[2025苏州中学期中]用粗细均匀的相同导线制成“☆”形的导体框，“☆”的每条边长度均相等，将导体框放置在磁场方向垂直于导体框平面向里的匀强磁场中．在a、c之间接一直流电源，电流方向如图所示，整个导体框受到的安培力大小为F，则abc边受到的安培力大小为(　 　)
4
A
　　　　[2026南通如皋中学检测]如图甲所示是磁电式电流表的结构，其内部极靴与铁质圆柱间的磁场分布如图乙所示．下列关于磁电式电流表的说法正确的是(　 　)
5
A．铁质圆柱中的磁感线相交于圆柱中心
B．极靴与铁质圆柱间的磁场为匀强磁场
C．当线圈位置和电流方向如图乙所示时，线圈将逆时针偏转
D．通过恒定电流时，线圈在磁场中不同位置时受到的安培力大小相等
甲
乙
D
【解析】 磁感线不会相交、不会相切，故A错误；极靴与铁质圆柱间磁场为均匀辐向分布的磁场，并非匀强磁场，故B错误；根据左手定则，电流所受安培力均使线圈沿顺时针方向偏转，故C错误；电流所在圆周上磁感应强度大小处处相等，方向均与电流垂直，线圈在磁场中不同位置时受到的安培力大小相等，故D正确．
活动三　分析磁场中通电导体的综合问题
一、安培力作用下导体的运动问题
[2025苏州大学附中检测]一重力不计的直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由b到a的电流，则导线ab受到安培力的作用后的运动情况为(　 　)
A．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管
B．从上向下看顺时针转动并远离螺线管
C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管
D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管
5
A
【解析】 通电螺线管的磁感线如图所示，则由图示可知左侧导体所处的磁场方向斜向上，右侧导体所处的磁场方向斜向下，则由左手定则可知，左侧导体受力方向向里，右侧导体受力方向向外，故从上向下看，导体应为顺时针转动；当导体转过90°时，由左手定则可得导体受力方向向下，故可得出导体运动为从上向下看顺时针转动并靠近螺线管．A正确．
判定导体运动或运动趋势的基本思路和常用方法
(1) 判定导体运动情况的基本思路．
首先必须弄清楚导体所在位置的磁场磁感线分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向．
(2) 五种常用判定方法．
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________，反向电流互相________；两不平行的直线电流相互作用时，有转到________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
吸引
排斥
平行
　　　　[2025南师附中期末]若用细线将一条形磁体悬挂于天花板上，条形磁体处于水平且静止的状态．当磁体正下方导线ab中通有如图所示的电流时，则(　 　)
A．条形磁体的N极将向上偏转
B．条形磁体的N极将向内偏转
C．条形磁体受到细线的拉力大于其受到的重力
D．条形磁体受到细线的拉力小于其受到的重力
6
C
【解析】 直导线通入电流时，直导线的左端受到方向垂直于纸面向里的安培力，根据牛顿第三定律可知，磁体的N极受到方向垂直于纸面向外的作用力，应向纸面外偏转，故A、B错误；由上分析可知，磁铁会逆时针(从上向下看)转动，在转过90°时对直导线有向上的作用力，所以磁铁受到向下的作用力，故磁铁受到细线的拉力大于其受到的重力，故C正确，D错误．
二、安培力作用下导体的平衡问题
[2026连云港检测]如图所示，两平行光滑金属导轨间的距离L＝ 0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，空间内存在匀强磁场，金属导轨的一端接有电动势E＝4.5 V、内阻r＝0.50 Ω的直流电源．现把一质量m＝0.04 kg的导体棒ab放在金属导轨上，当电阻箱的电阻调为R＝2.5 Ω时，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨电阻不计，g取10 m/s2， sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.
(1) 求通过导体棒的电流大小；
(2) 若磁场方向在竖直方向上，求匀强磁场的磁感
应度大小；
6
【答案】 (1) 通过导体棒的电流大小
求解安培力作用下导体平衡问题的基本思路
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