1、2023-5-22023-5-2内容内容要求要求磁场、磁感应强度、磁感线磁场、磁感应强度、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向通电直导线和通电线圈周围磁场的方向安培力、安培力的方向安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力匀强磁场中的安培力洛伦兹力、洛伦兹力的方向洛伦兹力、洛伦兹力的方向洛伦兹力的公式洛伦兹力的公式带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器质谱仪和回旋加速器2023-5-2由上表对近几年高考试题分析不难看出，带电粒子由上表对近几年高考试题分析不难看出，带电粒子在磁场运动以及复合场问题综合性较强，覆盖考点较多在磁场运动以及复合场问题综合性较强，覆盖考点
2、较多，在现今的理综试题中是一个热点，因此在今后的高考，在现今的理综试题中是一个热点，因此在今后的高考无论是物理单科还是综合考试，与洛伦兹力、电场力、无论是物理单科还是综合考试，与洛伦兹力、电场力、重力有关的力电综合题型为考试内容的出题的几率都会重力有关的力电综合题型为考试内容的出题的几率都会很高，且以大型综合题为主很高，且以大型综合题为主2023-5-2高考命题中，采用本章的基础知识与科学技术成果高考命题中，采用本章的基础知识与科学技术成果相结合，物理模型与生产生活实际相结合，是近年来命相结合，物理模型与生产生活实际相结合，是近年来命题的新思路题的新思路2023-5-2磁场这一章在电磁学乃至整
3、个高中物理阶段都占据磁场这一章在电磁学乃至整个高中物理阶段都占据着相当重要的地位，它是学好下一章电磁感应的基础，着相当重要的地位，它是学好下一章电磁感应的基础，在复习本章时要注意以下问题在复习本章时要注意以下问题1重视并加强对基本概念、基本规律的学习，在学重视并加强对基本概念、基本规律的学习，在学习中要注意与电场进行类比学习、类比记忆同时更应习中要注意与电场进行类比学习、类比记忆同时更应该注意它们之间的区别该注意它们之间的区别2023-5-22注意总结、归纳注意总结、归纳a全章学完之后，要在头脑中建立起来基本知识框全章学完之后，要在头脑中建立起来基本知识框架，形成网络，最好自己先独立完成全章的
4、基础知识归架，形成网络，最好自己先独立完成全章的基础知识归纳纳2023-5-2b.归纳题型、总结解题方法本章的题目很多，但归纳题型、总结解题方法本章的题目很多，但如果透过现象看本质，好多题实质是一样的，属于一类如果透过现象看本质，好多题实质是一样的，属于一类题，如果我们总结出解决这类题的解题方法，再适当地题，如果我们总结出解决这类题的解题方法，再适当地加以强化训练，一定会取得较好的效果，但开始一定要加以强化训练，一定会取得较好的效果，但开始一定要按总结出的方法一步一步地进行，熟练之后才可灵活应按总结出的方法一步一步地进行，熟练之后才可灵活应用，切不可操之过急，我们把这个过程叫作用，切不可操之过
5、急，我们把这个过程叫作“先死而后活先死而后活”，全章学完之后头脑里装的不是一个一个的题而是若干，全章学完之后头脑里装的不是一个一个的题而是若干个题型的解题方法个题型的解题方法2023-5-2课时课时27磁场及其对电流的作用磁场及其对电流的作用2023-5-2考点一磁场、磁感线考点一磁场、磁感线 基础梳理基础梳理 1磁场磁场(1)定义：是存在于磁体、电流和运动电荷周围空间定义：是存在于磁体、电流和运动电荷周围空间的一种特殊形态的物质的一种特殊形态的物质(2)方向：小磁针的方向：小磁针的N极所受磁场力的方向，即小磁极所受磁场力的方向，即小磁针静止时针静止时N极的指向就是那一点磁场的方向极的指向就是
6、那一点磁场的方向(3)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用电荷有磁场力的作用2023-5-22磁感线磁感线(1)定义：为了形象描述磁场，在磁场中画出一系列定义：为了形象描述磁场，在磁场中画出一系列有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的曲线方向亦即有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的曲线方向亦即该点的切线方向，都跟该点的磁场方向相同，用其疏密该点的切线方向，都跟该点的磁场方向相同，用其疏密表示磁场的强弱，这一系列曲线称为磁感线表示磁场的强弱，这一系列曲线称为磁感线2023-5-2(2)特点特点磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向
7、磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱，在磁感线磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱，在磁感线较密的地方磁场相对较强；在磁感线较疏的地方磁场相较密的地方磁场相对较强；在磁感线较疏的地方磁场相对较弱对较弱磁感线是闭合曲线，没有起点和终点在磁体外磁感线是闭合曲线，没有起点和终点在磁体外部，从部，从N极指向极指向S极；在磁体内部，由极；在磁体内部，由S极指向极指向N极极同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切磁感线客观上是不存在的磁感线客观上是不存在的2023-5-2(3)分类分类条形磁铁的磁感线：在磁铁外部两极最密，中间条形磁铁的磁
8、感线：在磁铁外部两极最密，中间稀疏；在磁铁内部最密如图稀疏；在磁铁内部最密如图1所示所示 图图1 图图2蹄形磁铁的磁感线：在磁铁外部两极最密，中间稀疏；在磁铁内部最蹄形磁铁的磁感线：在磁铁外部两极最密，中间稀疏；在磁铁内部最密如图密如图2所示所示2023-5-2地磁场的磁感线：地球的磁场与条形磁体的磁场地磁场的磁感线：地球的磁场与条形磁体的磁场相似，其主要特点有三个：相似，其主要特点有三个：a.地磁场的地磁场的N极在地球南极附极在地球南极附近、近、S极在地球极在地球图图32023-5-2北极附近；北极附近；b.在地理南极竖直向上，在南半球斜向上在地理南极竖直向上，在南半球斜向上；在地理北极竖直
9、向下，在北半球斜向下；在地理北极竖直向下，在北半球斜向下；c.在赤道平在赤道平面内面内(即地磁场的中性面上即地磁场的中性面上)，距离地球表面相等的各点，距离地球表面相等的各点，磁场强弱相同，且方向水平如图，磁场强弱相同，且方向水平如图3所示所示2023-5-2直线电流的磁感线：遵循安培定则，用右手握住直线电流的磁感线：遵循安培定则，用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，那么弯曲的四指所那么弯曲的四指所图图4指的方向就是磁感线的环绕方向如图指的方向就是磁感线的环绕方向如图4所示所示2023-5-2环形电流磁感线：遵循安培定则，让
10、右手弯曲的环形电流磁感线：遵循安培定则，让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，那么伸直的大拇指所指的四指和环形电流的方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向如图方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向如图5所示所示图图52023-5-2通电螺线管磁感线：遵循安培定则，用右手握住通电螺线管磁感线：遵循安培定则，用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，那么大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，那么大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，也就是说，大拇指指向通电螺线管的北极也就是说，大拇指指向通电
11、螺线管的北极图图62023-5-2 疑难详析疑难详析 1电场线是用于形象描述静电场的分布的；磁感线电场线是用于形象描述静电场的分布的；磁感线是用于形象描述磁场的分布的是用于形象描述磁场的分布的2静电场的电场线是不闭合的；磁场的磁感线是闭静电场的电场线是不闭合的；磁场的磁感线是闭合的合的2023-5-23静电场电场线上某点切向静电场电场线上某点切向(沿电场线向沿电场线向)既表示该既表示该点场强方向，又表示正电荷在该点所受电场力的方向；点场强方向，又表示正电荷在该点所受电场力的方向；磁场磁感线上某点切向既表示该点磁场方向，又表示小磁场磁感线上某点切向既表示该点磁场方向，又表示小磁针磁针N极在该点所
12、受磁场力的方向，但不表示该点放置极在该点所受磁场力的方向，但不表示该点放置通电导线或运动电荷所受磁场力的方向通电导线或运动电荷所受磁场力的方向2023-5-2 深化拓展深化拓展 磁感线与电场线的联系与区别磁感线与电场线的联系与区别1在应用安培在应用安培(右手右手)定则，判定直线电流和通电螺定则，判定直线电流和通电螺线管线管(环形电流可视为单匝螺线管环形电流可视为单匝螺线管)的磁场方向时，应注的磁场方向时，应注意分清意分清“因因”和和“果果”：在判定直线电流的磁场方向时，大：在判定直线电流的磁场方向时，大拇指指向拇指指向“原因电流方向原因电流方向”，四指指向，四指指向“结果结果磁场绕向磁场绕向”
13、，在判定通电螺线管磁场方向时，四指指向，在判定通电螺线管磁场方向时，四指指向“原因原因电流电流绕向绕向”，大拇指指向，大拇指指向“结果结果螺线管内部沿中心轴线的磁感螺线管内部沿中心轴线的磁感线方向，即指向螺线管的线方向，即指向螺线管的N极极”2.通电螺线管内部的磁场是匀强磁场，由通电螺线管内部的磁场是匀强磁场，由S极指向极指向N极极2023-5-2考点二描述磁场的物理量考点二描述磁场的物理量 基础梳理基础梳理 1磁感应强度磁感应强度(1)物理意义：表示磁场强弱的物理量物理意义：表示磁场强弱的物理量(2)定义：在磁场中垂直磁场方向的通电导线，受到定义：在磁场中垂直磁场方向的通电导线，受到的安培力
14、跟电流强度和导线长度的乘积的比值的安培力跟电流强度和导线长度的乘积的比值2023-5-2(3)表达式：表达式：(4)矢量性：方向为该点的磁场方向，即通过该点的矢量性：方向为该点的磁场方向，即通过该点的磁感线的切线方向磁感线的切线方向(5)单位：特斯拉单位：特斯拉T1 T1 N/(Am)1 kg/(As2)2023-5-22匀强磁场匀强磁场(1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场同的磁场称为匀强磁场(2)特点：特点：匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同、方向相同匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线的平行直线(平行且
15、等间距平行且等间距).距离很近的两个异名磁极之间的磁场和通电螺线距离很近的两个异名磁极之间的磁场和通电螺线管内部的磁场管内部的磁场(边缘部分除外边缘部分除外)，都可以认为是匀强磁场，都可以认为是匀强磁场2023-5-2 疑难详析疑难详析 1.磁感应强度是由比值法定义的，磁场中某位置的磁感应强度是由比值法定义的，磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是客观存在的，由磁场本身的磁感应强度的大小及方向是客观存在的，由磁场本身的性质决定，与放入的直导线的电流性质决定，与放入的直导线的电流I的大小、导线的长度的大小、导线的长度L的大小无关，与通电导线受到的力也无关，即便不放入的大小无关，与通电导线受到的力
16、也无关，即便不放入载流导体，它的磁感应强度也照样存在因此不能说载流导体，它的磁感应强度也照样存在因此不能说B与与F成正比，或成正比，或B与与IL成反比与此类似的物理量还有电成反比与此类似的物理量还有电场强度场强度EF/q，不能说，不能说E与与F成正比，与成正比，与q成反比成反比2023-5-22.磁感应强度磁感应强度B是矢量，遵守矢量分解、合成的平行是矢量，遵守矢量分解、合成的平行四边形定则注意磁感应强度的方向就是该处的磁场方四边形定则注意磁感应强度的方向就是该处的磁场方向，并不是该处通电导线的受力方向向，并不是该处通电导线的受力方向2023-5-2 深化拓展深化拓展 磁感应强度磁感应强度B和
17、电场强度和电场强度E的比较的比较磁感应强度磁感应强度B电场强度电场强度E方向方向磁感线的切线方向小磁针磁感线的切线方向小磁针N极的受力方向小磁针静止时极的受力方向小磁针静止时N极极的指向的指向电场线的切线方向正电荷在电场中的受力方向负电荷在电电场线的切线方向正电荷在电场中的受力方向负电荷在电场中受力的反方向场中受力的反方向物理意义物理意义描述磁场的性质描述磁场的性质描述电场的性质描述电场的性质场的叠加场的叠加合磁感应强度合磁感应强度B等于各磁场的等于各磁场的B的矢量和的矢量和合场强合场强E等于各个电场的场强的矢量和等于各个电场的场强的矢量和单位单位1 T1 N(Am)1 V/m1 N/C202
18、3-5-2考点三安培力考点三安培力 基础梳理基础梳理 安培力安培力图图72023-5-2(1)定义：磁场对电流的作用力叫安培力定义：磁场对电流的作用力叫安培力(2)大小：大小：FBILsin.其中其中B为通电导线所在处的匀为通电导线所在处的匀强磁场磁感应强度；强磁场磁感应强度；I为电流强度；为电流强度；L为导线的有效长度为导线的有效长度；为为B与与I(或或L)夹角；夹角；Bsin为为B垂直于垂直于I的分量的分量2023-5-2(3)方向：总垂直于方向：总垂直于B、I所决定的平面，即一定垂直所决定的平面，即一定垂直B和和I，但，但B与与I不一定垂直使用左手定则判断定安培力方不一定垂直使用左手定则
19、判断定安培力方向时，左手心应迎向时，左手心应迎B垂直于垂直于I的分量的分量(BBsin)(4)公式的适用范围：一般只适用于匀强磁场对于公式的适用范围：一般只适用于匀强磁场对于非匀强磁场，仅适用于电流元非匀强磁场，仅适用于电流元2023-5-2 疑难详析疑难详析 1安培力的特点安培力的特点安培力安培力F、磁感应强度、磁感应强度B、电流、电流I三者的方向关系：通电导线在磁场中所受的安培力三者的方向关系：通电导线在磁场中所受的安培力F，总垂直于电流与磁感线所确定的平面总垂直于电流与磁感线所确定的平面2安培定则与左手定则的比较安培定则与左手定则的比较判断情形的因果关系有所不同：安培定则是用于判判断情形
20、的因果关系有所不同：安培定则是用于判定电流或电荷产生磁场的情形；左手定则是用于判定磁定电流或电荷产生磁场的情形；左手定则是用于判定磁场对电流或电荷产生安培力或洛伦兹力的情形场对电流或电荷产生安培力或洛伦兹力的情形使用方法也有所不同：安培定则是右手弯曲；左手使用方法也有所不同：安培定则是右手弯曲；左手定则是左手伸直定则是左手伸直2023-5-2 深化拓展深化拓展 1电荷在电场中所受的电场力方向与电场线的方向电荷在电场中所受的电场力方向与电场线的方向在同一直线上，而通电导线在磁场中所受的安培力与磁在同一直线上，而通电导线在磁场中所受的安培力与磁感线垂直磁场与电场有很多相似之处，但安培力比库感线垂直
21、磁场与电场有很多相似之处，但安培力比库仑力复杂得多，点电荷在电场中受力方向与电场方向不仑力复杂得多，点电荷在电场中受力方向与电场方向不是相同就是相反；而电流元在磁场中受安培力的方向与是相同就是相反；而电流元在磁场中受安培力的方向与磁场方向和电流方向决定的平面垂直磁场方向和电流方向决定的平面垂直2023-5-22弯曲通电导线的有效长度弯曲通电导线的有效长度L等于两端点所连直线等于两端点所连直线的长度，相应的电流方向由始端指向末端，因为任意形的长度，相应的电流方向由始端指向末端，因为任意形状的闭合线圈，其有效长度状的闭合线圈，其有效长度L0，所以通电后在匀强磁，所以通电后在匀强磁场中，受到的安培力
22、的矢量和一定为零场中，受到的安培力的矢量和一定为零3公式公式FBIL的适用条件：的适用条件：(1)B与与L垂直，垂直，(2)匀强匀强磁场或通电导线所在区域的磁感应强度的大小和方向相磁场或通电导线所在区域的磁感应强度的大小和方向相同，同，(3)安培力表达式中，若载流导体是弯曲导线，且与安培力表达式中，若载流导体是弯曲导线，且与磁感应强度方向垂直，则磁感应强度方向垂直，则L是指导线由始端指向末端的直是指导线由始端指向末端的直线长度线长度2023-5-24磁场对磁铁一定有力的作用，而对电流不一定有磁场对磁铁一定有力的作用，而对电流不一定有力的作用当电流方向和磁感线方向平行时，通电导体力的作用当电流方
23、向和磁感线方向平行时，通电导体不受安培力作用不受安培力作用2023-5-2题型一安培定则的应用和磁场的叠加题型一安培定则的应用和磁场的叠加例例1如图如图8所示，在所示，在a、b、c三处垂直于纸面放置三处垂直于纸面放置三根长直通电导线三根长直通电导线a、b、c是等边三角形的三个顶点，电是等边三角形的三个顶点，电流大小相等，流大小相等，a处电流在三角形中心处电流在三角形中心O点的磁感应强度大点的磁感应强度大小为小为B，求，求O处磁感应强度处磁感应强度2023-5-2分析分析首先求出首先求出a、b、c三根导线电流在三根导线电流在O处各自形处各自形成的磁场的大小和方向，然后利用平行四边形定则进行成的磁
24、场的大小和方向，然后利用平行四边形定则进行合成合成2023-5-2解析解析由于由于OaObOc，所以在各电流等大的前，所以在各电流等大的前提下，各处的电流在提下，各处的电流在O点的磁感应强度大小也为点的磁感应强度大小也为B，根据，根据安培定则，各电流在安培定则，各电流在O处的磁感应强度应垂直于各点和处的磁感应强度应垂直于各点和O的连线，如图的连线，如图9所示，由图中几何关系知所示，由图中几何关系知Ba与与Bb互成夹角互成夹角为为120，所以根据平行四边形定则，所以根据平行四边形定则，a、b在在O处的合磁处的合磁感应强度为感应强度为B，方向水平向右，所以，方向水平向右，所以O处的总磁感应强度处的
25、总磁感应强度大小为大小为2B，方向平行，方向平行ab连线向右连线向右2023-5-2答案答案2B，方向平行，方向平行ab连线向右连线向右2023-5-2题后反思：题后反思：(1)磁感应强度是矢量，计算时与力的计磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解成与分解(2)在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清时应分清“因因”和和“果果”在判定直线电流的磁场方向时在判定直线电流的磁场方向时，大拇指指，大拇指指“原因原因”电流方向，四指指电流方向，四指指“结
26、果结果”磁感线磁感线环绕方向；在判定环形电流的磁场方向时，四指指环绕方向；在判定环形电流的磁场方向时，四指指“原因原因”电流绕向，大拇指指电流绕向，大拇指指“结果结果”环内沿中心轴线的磁环内沿中心轴线的磁感线方向感线方向2023-5-2三根平行的直导线，分别垂直地通过一个等腰直角三根平行的直导线，分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点，如图三角形的三个顶点，如图10所示，现使每条通电导线在所示，现使每条通电导线在斜边中点斜边中点O所产生的磁感应强度的大小均为所产生的磁感应强度的大小均为B，则该处的，则该处的磁感应强度的大小和方向如何？磁感应强度的大小和方向如何？2023-5-2解析：解析：
27、根据安培定则，根据安培定则，I1与与I3在在O点处产生的磁感应点处产生的磁感应强度相同，强度相同，I2在在O点处产生的磁感应强度的方向与点处产生的磁感应强度的方向与B1(B3)相垂直，又知相垂直，又知B1、B2、B3的大小相等均为的大小相等均为B，根据矢量的，根据矢量的运算可知运算可知O处的实际磁感应强度大小处的实际磁感应强度大小BO 方向在三角形平面内与斜边夹角方向在三角形平面内与斜边夹角arctan2，如图，如图11所所示示2023-5-2题型二安培力作用下导体的运动情况分析题型二安培力作用下导体的运动情况分析例例2如图如图12甲所示，导线甲所示，导线ab固定，导线固定，导线cd与与ab垂
28、垂直且与直且与ab相隔一段距离，相隔一段距离，cd可以自由移动，试分析可以自由移动，试分析cd的的运动情况运动情况图图122023-5-2分析分析cd如何运动取决于如何运动取决于ab导体产生的磁场对导体产生的磁场对cd的的安培力方向，所以弄清安培力方向，所以弄清ab形成的磁场的分布情况是解题形成的磁场的分布情况是解题的关键的关键2023-5-2解析解析首先分析固定导线首先分析固定导线ab的磁感线的分布情况，的磁感线的分布情况，如图如图12乙所示乙所示(用安培定则用安培定则)，然后再用左手定则分析，然后再用左手定则分析cd导导线在磁场中的受力方向，可以发现线在磁场中的受力方向，可以发现cd导线将
29、顺时针方向导线将顺时针方向转动仔细留意一下就会发现，当转动仔细留意一下就会发现，当cd一转动，两者的电一转动，两者的电流就有同向的成分，而同向电流相互吸引，可见流就有同向的成分，而同向电流相互吸引，可见cd导线导线在转动的同时还要向在转动的同时还要向ab导线平移导线平移2023-5-2答案答案cd导线顺时针转动的同时向导线顺时针转动的同时向ab导线平移导线平移2023-5-2题后反思：题后反思：判断通电导线或线圈在安培力作用下的判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动方向问题，可根据问题的需要灵活选用直线电流元运动方向问题，可根据问题的需要灵活选用直线电流元分析法、特殊位置分析法等方法分析法、特
30、殊位置分析法等方法2023-5-2图图13如图如图13所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是时，导线的运动情况是(从上往从上往下看下看)()2023-5-2A顺时针方向转动，同时下降顺时针方向转动，同时下降B顺时针方向转动，同时上升顺时针方向转动，同时上升C逆时针方向转动，同时下降逆时针方向转动，同时下降D逆时针方向转动，同时上升逆时针方向转动，同时上升2023-5-2解析：解析：首先用电流元法：把直线电流等效为
31、首先用电流元法：把直线电流等效为AO、OO、OB三段三段(OO段极短段极短)电流元，由于电流元，由于OO段电流方向与段电流方向与该处磁场方向相反，所以不受安培力作用；该处磁场方向相反，所以不受安培力作用；AO段电流段电流元所在处的磁场方向倾斜向上，根据左手定则可知其所元所在处的磁场方向倾斜向上，根据左手定则可知其所受安培力方向垂直于纸面向外；受安培力方向垂直于纸面向外；OB段电流元所在处的磁段电流元所在处的磁场方向倾斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直纸面场方向倾斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直纸面向里综上可知导线将顺时针转动向里综上可知导线将顺时针转动(俯视俯视)2023-5-2然后应用
32、特殊位置法：把导线转过然后应用特殊位置法：把导线转过90的特殊位置的特殊位置来分析，根据左手定则判得安培力方向向下，故导线在来分析，根据左手定则判得安培力方向向下，故导线在顺时针转动的同时向下运动顺时针转动的同时向下运动答案：答案：A2023-5-2题型三安培力作用下导体棒的平衡问题题型三安培力作用下导体棒的平衡问题例例3如图如图14所示，铜棒质量为所示，铜棒质量为m0.1 kg，静放在，静放在相距相距L8 cm的水平导轨上，两者之间的动摩擦因数的水平导轨上，两者之间的动摩擦因数0.5，现在铜棒中通以，现在铜棒中通以I5 A的电流，要使铜棒滑动，可的电流，要使铜棒滑动，可在两导轨间加一个匀强磁
33、场，求所加匀强磁场的磁感应在两导轨间加一个匀强磁场，求所加匀强磁场的磁感应强度强度B的最小值的大小的最小值的大小(设最大静摩擦力等于滑动摩擦设最大静摩擦力等于滑动摩擦力力)2023-5-22023-5-2解析解析要使铜棒能在导轨上滑动起来，所给的动力要使铜棒能在导轨上滑动起来，所给的动力必须大于或等于棒受到的摩擦力，通常易出的错误是认必须大于或等于棒受到的摩擦力，通常易出的错误是认为：题目中要求磁感应强度的最小值，只要使安培力等为：题目中要求磁感应强度的最小值，只要使安培力等于棒受到的摩擦力就可以了于是于棒受到的摩擦力就可以了于是FBFfmg，得所，得所需加的磁感应强度的最小值需加的磁感应强度
34、的最小值Bmin .出现这种错解的出现这种错解的原因是固有的思维定势的影响，认为磁场方向一定是向原因是固有的思维定势的影响，认为磁场方向一定是向上的，但题目中没有明确给出上的，但题目中没有明确给出2023-5-2设安培力的方向与水平面成设安培力的方向与水平面成角，如图角，如图15所示，则根所示，则根据题意可得，据题意可得，在水平方向上在水平方向上FcosFf在竖直方向上在竖直方向上FNFsinmg又因为又因为FfFN由以上各式可得由以上各式可得2023-5-22023-5-2对应的磁感应强度的方向与安培力的方向垂直斜向对应的磁感应强度的方向与安培力的方向垂直斜向上上.2023-5-2题后反思：
35、题后反思：(1)通电导体在磁场中受重力、弹力、摩通电导体在磁场中受重力、弹力、摩擦力、安培力等的作用下平衡问题的解决，关键是受力擦力、安培力等的作用下平衡问题的解决，关键是受力分析分析(2)由于安培力由于安培力F的方向、电流的方向、电流I的方向、磁感应强度的方向、磁感应强度B的方向三者之间涉及到三维空间，所以在分析和计算安的方向三者之间涉及到三维空间，所以在分析和计算安培力的大小时，要善于把立体图形改画成平面图形，以培力的大小时，要善于把立体图形改画成平面图形，以便受力分析便受力分析2023-5-2在倾角在倾角30的斜面上，固定一金属框，宽的斜面上，固定一金属框，宽l0.25 m，接入电动势，
36、接入电动势E12 V、内阻不计的电池在框架上放、内阻不计的电池在框架上放有一根水平的、质量有一根水平的、质量m0.2 kg的金属棒，它与框架的动的金属棒，它与框架的动摩擦因数为摩擦因数为 ，整个装置放在磁感应强度，整个装置放在磁感应强度B0.8 T的垂直框面向上的匀强磁场中的垂直框面向上的匀强磁场中(如图如图16所示所示)当调节滑当调节滑动变阻器动变阻器R的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？框架上？(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，框架与棒的设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，框架与棒的电阻不计，电阻不计，g10 m/s2)2023-5-2图图16202
37、3-5-2解析：解析：金属棒静止在框架上时，摩擦力金属棒静止在框架上时，摩擦力f的方向可能的方向可能沿框面向上，也可能沿框面向下，需分两种情况考虑沿框面向上，也可能沿框面向下，需分两种情况考虑图图172023-5-2当变阻器当变阻器R取值较大时，取值较大时，I较小，安培力较小，安培力F较小，在金较小，在金属棒重力分力属棒重力分力mgsin作用下，棒有沿框架下滑趋势，框作用下，棒有沿框架下滑趋势，框架对棒的摩擦力沿框面向上架对棒的摩擦力沿框面向上(如图如图17所示所示)金属棒刚好金属棒刚好不下滑时满足平衡条件不下滑时满足平衡条件2023-5-2图图18当变阻器当变阻器R取值较小时，取值较小时，I
38、较大，安培力较大，安培力F较大，会使较大，会使金属棒产生沿框面上滑趋势因此，框架对棒的摩擦力金属棒产生沿框面上滑趋势因此，框架对棒的摩擦力沿框面向下沿框面向下(如图如图18所示所示)金属棒刚好不上滑时满足平金属棒刚好不上滑时满足平衡条件衡条件2023-5-22023-5-21(2009重庆高考重庆高考)如图如图19所示电路中，电池均相同所示电路中，电池均相同，当电键，当电键S分别置于分别置于a、b两处时，导线两处时，导线MM与与NN之间的之间的安培力的大小分别为安培力的大小分别为fa、fb，可判断这两段导线，可判断这两段导线 ()图图192023-5-2A相互吸引，相互吸引，fafbB相互排斥
39、，相互排斥，fafbC相互吸引，相互吸引，fafb D相互排斥，相互排斥，fafb2023-5-2解析：解析：本题考查电路结构分析，安培力的方向和大本题考查电路结构分析，安培力的方向和大小的决定因素，意在考查考生识图能力和对基本概念的小的决定因素，意在考查考生识图能力和对基本概念的掌握情况不管电流方向如何，掌握情况不管电流方向如何，MM和和NN两段导线中两段导线中的电流方向总是相反的，则两段导线始终产生排斥力的电流方向总是相反的，则两段导线始终产生排斥力又安培力的大小和电流成正比，单刀双掷开关接又安培力的大小和电流成正比，单刀双掷开关接b时的电时的电压高，则电流大，两段导线间产生的安培力也大压
40、高，则电流大，两段导线间产生的安培力也大答案：答案：D2023-5-22(2008宁夏高考宁夏高考)在等边三角形的三个顶点在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图相等的恒定电流，方向如图20.过过c点的导线所受安培力点的导线所受安培力的方向的方向 ()图图202023-5-2A与与ab边平行，竖直向上边平行，竖直向上B与与ab边平行，竖直向下边平行，竖直向下C与与ab边垂直，指向左边边垂直，指向左边D与与ab边垂直，指向右边边垂直，指向右边2023-5-2解析：解析：由右手可判断导线
41、由右手可判断导线a、b产生的磁场在导线产生的磁场在导线c处处的磁感应强度方向的合方向是竖直向下，再由左手可判的磁感应强度方向的合方向是竖直向下，再由左手可判得导线得导线c受的安培力方向为向左并与受的安培力方向为向左并与ab边垂直，所以边垂直，所以C正正确，确，A、B、D错误错误答案：答案：C2023-5-23取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图21(a)所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为I的电的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B，若将，若将另一根长导线
42、对折后绕成如图另一根长导线对折后绕成如图21(b)所示的螺线管，并通所示的螺线管，并通以电流强度也为以电流强度也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为强度大小为 ()图图212023-5-2A0B0.5BCB D2B解析：解析：因对折后螺线管顺时针电流与逆时针电流产因对折后螺线管顺时针电流与逆时针电流产生的磁场磁感应强度生的磁场磁感应强度B的矢量和为零，故的矢量和为零，故A正确正确答案：答案：A2023-5-24如图如图22所示，在倾角为所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为面放置一根长为L、质量为、质量为m的直导体棒在
43、导体棒中的的直导体棒在导体棒中的电流电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，下列垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是的大小和方向正确的是 ()图图222023-5-2 2023-5-2图图23解析：解析：如图如图23所示，导体棒静止在斜面上，受力平所示，导体棒静止在斜面上，受力平衡，安培力衡，安培力F方向沿斜面向上，由左手定则，磁场方向沿斜面向上，由左手定则，磁场B方向方向垂直斜面向上，又垂直斜面向上，又mgsinF，mgsinBIL，B A选项正确选项正确答案：答案：A2023-5-25(2009海南模拟海南
44、模拟)据报道，最近已研制出一种可投据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如图入使用的电磁轨道炮，其原理如图24所示炮弹所示炮弹(可视为可视为长方形导体长方形导体)置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接开始时炮弹在导轨的一端，通过电流后炮弹会被磁接开始时炮弹在导轨的一端，通过电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出设两力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出设两导轨之间的距离导轨之间的距离0.10 m，导轨长，导轨长L5.0 m，炮弹质量，炮弹质量m0.30 kg.导轨上的电流导轨上的电流I的方向如图中箭头所示可以的方向
45、如图中箭头所示可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为度始终为B2.0 T，方向垂直于纸面向里若炮弹出口，方向垂直于纸面向里若炮弹出口速度为速度为v2.0103 m/s，求通过导轨的电流，求通过导轨的电流I.忽略摩擦力忽略摩擦力与重力的影响与重力的影响2023-5-2图图242023-5-2解析：解析：在导轨通有电流在导轨通有电流I时，炮弹作为导体受到磁场时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为施加的安培力为FIB设炮弹的加速度的大小为设炮弹的加速度的大小为a，则有，则有Fma炮弹在两导轨间做匀加速运动，因而炮弹在两导轨间做匀加速运动，因而v22aL代入题给数据得代入题给数据得I6.0105 A答案：答案：6.0105 A2023-5-2
