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1、专题八 磁 场,第1讲 磁场 磁场对电流的作用,一、磁场,1.磁场,磁体,电流,运动电荷,(1)定义：存在于_、_和_周围空间,的一种特殊形态的物质.,磁体,电流,运动电荷,(2)基本特性：磁场对处于其中的_、_和,_有磁力的作用.,N(北),N(北),(3)方向：在磁场中任一点，小磁针_极受力的方向，即小磁针静止时_极所指的方向，就是该点的磁场方向.,二、磁场的描述1.磁感应强度(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安跟电流 I 和导线长度 L 的乘积 IL 的比值叫磁感应强度.,(2)定义式：_.,(3)方向：就是磁场的方向，即小磁针静止时北极所指的方,切线,向，也
2、是过该点的磁感线的_方向.(4)单位：特斯拉(T).,2.磁感线,强弱,切线,(1)特点：磁感线的分布可以形象地表示出磁场的强弱和方向 ， 磁感线的疏密表示磁场的 _ ， 磁感线上某点的_方向就是该点的磁场方向.(2)几种常见磁场、磁感线的分布常见磁体的磁场(如图 8-1-1 所示)图 8-1-1,电流的磁场,（续表）,匀强磁场：磁感应强度大小处处_、方向处处_的磁场称为匀强磁场.距离很近的两个异名磁极之间的磁场、通电螺线管内部的磁场(边缘部分除外)以及平行板电容器间的磁场，都可以认为是匀强磁场.匀强磁场的磁感线是,疏密程度相同、方向相同的平行直线.,相等,相同,【基础检测】1.(多选，201
3、5 年新课标卷)指南针是我国古代四大发明,之一，关于指南针，下列说明正确的是(,),A.指南针可以仅具有一个磁极B.指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转答案：BC,三、安培力,1.大小,BILsin ,BIL,0,(1)当 B 与 I 成角：F_.(2)当 B 和 I 垂直：F_.(3)当 B 和 I 平行：F_.,2.方向,电流,安培力,B、I,(1)左手定则：伸开左手，使大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_的方向，这时大拇指所指的方向就
4、是通电导线在磁场中所受_的方向.(2)特点：FB，FI，即 F 垂直于_决定的平面.,【基础检测】2.在下列各图所示的四幅图中，正确标明通电导线所受安,培力 F 方向的是(,),A,B,C,D,答案：B,考点1 对磁感线和磁感应强度的理解重点归纳,1.磁感线与电场线的比较,2.对磁感应强度的理解,(1)磁感应强度由磁场本身决定，就像电场强度由电场本身,决定一样，跟该位置放不放通电导线无关.,3.磁感应强度 B 与电场强度 E 的比较,(续表),典例剖析,A.a 处的磁感应强度大小比 c 处的大B.b、c 两处的磁感应强度大小相等C.a、c 两处的磁感应强度方向相同,D.b 处的磁感应强度为零,
5、图 8-1-2,思维点拨：首先用安培定则判断每根直线电流的磁场方向，,然后再根据磁场的叠加进行判断.,解析：由右手定则可以判断，a、c 两处的磁场是两电流在a、c 处产生的磁场相加，但 a 距离两导线比 c 近，故a 处的磁感应强度大小比 c 处的大，A 正确；b、c 与右侧电流距离相同，故右侧电流在此两处产生的磁场等大反向，但因为左侧电流在此两处产生了大小不同、方向相同的磁场，故b、c 两处的磁感应强度大小不相等，B 错误；由右手定则可知，a 处磁场垂直纸面向里，c 处磁场垂直纸面向外，C 错误；b 与两导线距离相等，故两磁场叠加为零，D 正确.,答案：AD,【考点练透】1.(2015 年北
6、京朝阳区期末)如图 8-1-3 中 a、b、c 所示为三根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于等边三角形的 3 个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示.则在三角形,),中心 O 点处的磁感应强度(A.方向向左B.方向向右C.方向向下D.大小为零,图 8-1-3,解析：根据右手螺旋定则，电流 a 在O 点产生的磁场平行于 bc 向右，电流 b 在 O 点产生的磁场平行于 ac 指向右下方，电流 c 在 O 点产生的磁场平行于 ab 指向右上方；由于三根导线中电流大小相同，到 O 点的距离相同，根据平行四边形定则，合场强的方向向右，故 A、C、D 错误，B 正确.,答案：B,考点2,安培力
7、的分析与计算,重点归纳1.对公式 FBIL 的运用(1)B 与 L 垂直.(2)式中 L 是有效长度.弯曲导线的有效长度 L 等于在垂直磁场平面内的投影中两端点所连直线的长度(如图 8-1-4 所示)，相应的电流方向沿 L 由始端流向末端.任意形状的闭合线圈，其有效长度 L0，故通电后在匀强磁场中受到的安培力的矢量和一定为零.,图 8-1-4,(3)B 并非一定是匀强磁场，但一定是导线所在处的磁感应,强度.,2.安培力做功的实质能量的转化,(1)安培力做正功：将电能转化为导线的动能及其他形式的,能.,(2)安培力做负功：将其他形式的能转化为电能.,典例剖析例 2：(2014 年江西南昌调研)水
8、平面上有 U 形导轨 NM、PQ，它们之间的宽度为 L，M 和 P 之间接入电源，现垂直于导轨搁一根质量为 m 的金属棒 ab，棒与导轨间的动摩擦因数为(滑动摩擦力略小于最大静摩擦力)，通过棒的电流强度为 I，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，方向垂直于金属棒 ab，与垂直导轨平面的方向夹角为，如图 8-1-5 所示，金属棒处于静止状态，重力加速度为 g，则金,),属棒所受的摩擦力大小为(A.BILsin C.(mgBILsin ),图 8-1-5B.BILcos D.(mgBILcos ),解析：金属棒处于静止状态，其合力为零，对其进行受力分析，如图816所示，在水平方向有B
9、ILcos Ff0，FfBILcos ，选项 B 正确，选项 A、C、D 错误.,图 8-1-6答案：B,备考策略：解答有关安培力的问题时，正确分析物体的受,力情况仍是解题的关键.,【考点练透】2.如图 8-1-7 所示，AC 是一个用长为 L 的导线弯成的以 O为圆心的四分之一圆弧，将其放置在与平面 AOC 垂直的磁感应强度为 B 的匀强磁场中.当在该导线中通以由 C 到 A，大小为 I,),的恒定电流时，该导线受到的安培力的大小和方向是(A.BIL，平行于 OC 向左,图 8-1-7,方向由左手定则判断，应为垂直 AC 的连线指向左下方，因此选项 C 正确.答案：C,3.(2015 年江苏
10、卷)如图 8-1-8 所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长 NM 相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最,容易失去平衡的是(,),图 8-1-8,A,B,C,D,答案：A,考点3,安培力作用下导体的运动,重点归纳研究通电导线运动的常用方法,典例剖析例 3：如图 8-1-9 所示，一通电直导线位于蹄形磁铁的磁极,),的正上方，当通以电流 I 时，试判断导线的运动情况(A.由上往下看导线，逆时针转动的同时向下运动B.由上往下看导线，顺时针转动的同时,向上运动,图 8-1-9,C.由上往下看导
11、线，逆时针转动的同时向上运动D.由上往下看导线，顺时针转动的同时向下运动,思维点拨：采用电流元受力分析法，在导体中取三段电流元，用左手定则判断它们所受安培力方向，从而确定导线的运动情况.,解析：由蹄形磁铁磁场的立体分布，知道磁感线从 A 端向上穿过，再从 B 端向下穿过.由左手定则可知，A 端受向外的安培力，B 端受向内的安培力.导线开始转动后，电流有向里的分量，在向右的磁场中，受到向下的安培力.故由上往下看导线，逆时针转动的同时向下运动.故选 A.,答案：A,【考点练透】4.(多选，2016 年黑龙江牡丹江期中)如图 8-1-10 所示，在匀强磁场 B 的区域中有一光滑斜面体，在斜面体上放了一根长为 L，质量为 m 的导线，当通以如图方向的电流 I 后，导线恰,),能保持静止，则磁感应强度 B 必须满足(图 8-1-10,答案：CD,5. 一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 8-1-11 所示，如果直导线可以自由地运动且通以由 a到 b 的电流，则关于导线 ab 受磁场力后的运动情况，下列说法,正确的是(,),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,图 8-1-11,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答案：D,
