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最新高二必修物理磁场及其对电流的作用知识点

聪明出于勤奋，天才在于积累。我们要振作精神，下苦功学习。

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考纲点击热点提示

磁场、磁感应强度、磁感线

通电电流导线和通电线圈周围磁场的方向

安培力、安培力的方向

匀场磁场中的安培力

洛伦兹力、洛伦兹力方向

洛伦兹力公式

带电粒子在匀强磁场中的运动

质谱仪和回旋加速器

说明：(1)安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形

(2)洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形1.考查磁场的基本概念，如磁感线、磁感应强度、磁通量等，一般以选择题的形式出现

2.结合左手定则分析解决通电导体在磁场中的平衡，运动类问题，以非选择题的形式考查居多

3.带电粒子在匀场磁场中的匀速圆周运动，确定其圆心、半径、运动轨迹等

4.带电粒子在复合场中的运动问题，以及分析解决电磁式电表、电流天平、粒子速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器、霍尔效应、电磁流量计等磁场知识在生活和科技方面的应用问题，几乎是每年高考考查的重点，常以计算题的形式出现。

【考纲知识梳理】

磁场 磁感应强度

磁场：

(1)基本特性：对放入磁场中的(磁极、电流、运动的电荷)有力的作用，它们的相互作用通过磁场发生。

(2)方向：磁场中任一点小磁针北极(N极)的受力方向(小磁针静止时N的指向)为该处的磁场方向。

2、磁感应强度：

(1)表示磁场强弱的物理量

(2)大小：B=F/IL

(3)方向：;是小磁针静止时N极的指向

3、 磁通量

(1)概念：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫穿过这个面积的磁通量，φ=BxS

(2)单位：1wb=1T?m2

4、安培分子环型电流假说：分子、原子等物质的微粒内部存在一种环形电流，叫分子电流。这种环形电流使得每个物质微粒成为一个很小的磁体。这就是安培分子电流假说。

二、磁感线及几种常见的磁场分布

1、磁感线：磁场中人为地画出一系列曲线，曲线的切线方向表示该位置的磁场方向，曲线的疏密能定性地表示磁场的强弱，这一系列曲线称为磁感线。

2、几种常见的磁场分布

(1)

(2)地磁场

三、安培力的大小和方向

1、安培力的大小：

(1)在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下,电流所受的安培力F安等于磁感应强度B、电流I和导线长度 L三者的乘积. F安=BIL 通电导线方向与磁场方向成θ;角时,F安=BILsinθ;

(2)当I⊥B时(θ;=90°),Fmax=BIL;

(3)当I∥B时(θ;= 0°),Fmin= 0 ;

2、安培力的方向

(1)左手定则：

伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大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)安培力方向的特点：

总是垂直于B和I所决定的平面，即F安⊥B且F安⊥I(但B、L不一定垂直)。

①已知B和I的方向，可用左手定则唯一确定F安的方向;

②已知B 和F安的方向，当导线的位置确定时，可唯一确定I的方向;

③已知I和F安的方向，不能唯一确定B的方向;

四、磁电式电流表工作原理

由于这种磁场的方向总是沿着径向均匀地分布的，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是相等的，这样不管线圈转到什么位置，线圈平面总是跟它所在位置的磁感线平行，I与指针偏角θ;成正比，I 越大指针偏角越大，因而电流表可以量出电流I的大小，且刻度是均匀的，当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针偏转方向也随着改变，又可知道被测电流的方向。

【要点名师透析】

一、对磁感应强度的理解

1.磁感应强度是反映磁场性质的物理量，是用比值法定义的.

2.匀强磁场：磁感应强度处处相同，磁感线是一组平行且等间距的直线.

【例1】关于磁感应强度，下列说法正确的是( )

A.一小段通电导线放在B为零的位置，那么它受到的磁场力也一定为零

B.通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度也一定为零

C.放置在磁场中1 m长的通电导线，通过1 A的电流，受到的磁场力为1 N，则该处的磁感应强度就是 1 T

D.磁场中某处的B的方向跟电流在该处受到的磁场力F的方向相同

【答案】选A.

【详解】根据磁感应强度的定义，A选项对.B选项通电导线(电流I)与磁场方向平行时，磁场力为零，磁感应强度不为零，B选项错. C选项只有通电导线(电流I)与磁场方向垂直时，该处磁感应强度大小才为1 T，C选项错. D选项B与F方向一定垂直，D选项错.

二、通电导体在安培力作用下运动的判断

判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况，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.现对五种常用的方法列表如下：

【例2】如图所示，把一重力不计的通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动.当导线中通有如图所示方向的电流I时，试判断导线的运动情况.

【详解】(1)根据如图所示的导线所处的特殊位置判断其运动情况.将导线AB从N、S极的中间O分成两段，由左手定则可得AO段所受安培力的方向垂直于纸面向外，BO段所受安培力的方向垂直于纸面向里，可见从上向下看，导线AB将绕O点逆时针转动.

(2)根据导线转过90°时的特殊位置判断其上下运动情况.如图所示，导线AB此时所受安培力方向竖直向下，导线将向下运动.

(3)由上述两个特殊位置的判断可知，当导线不在上述的特殊位置时，所受安培力使AB逆时针转动的同时还要向下运动.

三、与安培力有关的力学综合问题

1.安培力的大小

安培力常用公式F=BIL，要求两两垂直，应用时要满足：

(1)B与L垂直;

(2)L是有效长度，即垂直磁感应强度方向的长度;如弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度(如图所示)，相应的电流方向沿L由始端流向末端.因为任意形状的闭合线圈，其有效长度为零，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.通电导线在磁场中的平衡和加速问题的分析思路

(1)选定研究对象;

(2)变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意F安 ⊥ B、F安⊥I.

(3)列平衡方程或牛顿第二定律的方程式进行求解.

3.安培力做功的特点和实质

(1)安培力做功与路径有关，不像重力、电场力做功与路径无关.

(2)安培力做功的实质：起传递能量的作用.

①安培力做正功：是将电源的能量传递给通电导线后转化为导线的动能或转化为其他形式的能.

②安培力做负功：是将其他形式的能转化为电能后储存起来或转化为其他形式的能.

【例3】(2011?泉州模拟)(14分)如图所示，两平行金属导轨间的距离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，分布着磁感应强度B=0.50 T，方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.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.现把一个质量m=0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2.已知sin37°=0.60,cos37°=0.80，求：

(1)通过导体棒的电流;

(2)导体棒受到的安培力大小;

(3)导体棒受到的摩擦力.

【答案】(1)1.5 A (2)0.30 N (3)0.06 N，方向沿斜面向下

【详解】(1)根据闭合电路欧姆定律 (4分)

(2)导体棒受到的安培力F安=BIL=0.30 N (4分)

(3)将重力正交分解，设导体棒所受重力沿斜面的分力为F1，则F1=mgsin37°=0.24 N (2分)

所以F1解得Ff=0.06 N，方向沿斜面向下 (2分)

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