1、說明：安培力的計算只限于電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直的情形 洛倫茲力的計算只限于速度與磁場方向垂直的情形,第1講磁場及磁場對電流的作用,磁場 1磁場的基本特點(diǎn) 磁場對放入其中的磁體、通電導(dǎo)線和運(yùn)動電荷有 2磁場的方向 在磁場中的任一點(diǎn)，小磁針的 受力的方向，亦即小磁針靜止時 所指的方向，就是那一點(diǎn)的磁場方向,磁場力的作用,N極,N極,3磁感線的特點(diǎn) 磁感線是為形象地描述磁場的強(qiáng)弱和方向而引入的一系列假想的曲線，是一種理想化的模型它有以下特點(diǎn)： (1)磁感線某點(diǎn)切線方向表示該點(diǎn)的磁場方向，磁感線的 ，表示磁場的強(qiáng)弱 (2)磁感線是的，外部NS，內(nèi)部SN. (3)任意兩條磁感線不相交,疏密,閉合,4幾種典

2、型磁場 (1)條形磁體和蹄形磁體的磁場(如下圖所示),(2)地磁場 地球的磁場與條形磁鐵的磁場相似，其主要特點(diǎn)有三個： 地磁場的 在地理南極附近，在地理北極附近 地磁場B的水平分量(Bx)總是從地球 指向；而豎直分量(By)則南北相反，在南半球豎直，在北半球豎直 在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點(diǎn)，磁場強(qiáng)弱 ，且方向水平,N極,S極,南極,北極,向上,向下,相同,(3)直線電流的磁場：無磁極，非勻強(qiáng)，距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場畫法如下圖所示,越弱,(4)環(huán)形電流的磁場：兩側(cè)是N極和S極，離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場，畫法如下圖所示,越弱,(5)通電螺線管的磁場：兩端分別是N極和S極，管內(nèi)中心軸線附近(除邊

3、緣外)是磁場，磁感線方向由S極指向N極，管外為 磁場，磁感線由N極指向S極，畫法如下圖所示,勻強(qiáng),非勻強(qiáng),5安培定則 (1)直線電流和環(huán)形電流及通電螺線管的磁場磁感線的方向可以用定則確定 (2)對于通電直導(dǎo)線，可用握住導(dǎo)線，大拇指指向方向，彎曲的四指指向 的方向 (3)對于環(huán)形電流和通電螺線管，則用彎曲的四指指向 環(huán)繞的方向，右手大拇指指向螺線管的磁感線的方向,安培,右手,電流,磁感線環(huán)繞,電流,軸線上,題組演練,11有a、b、c、d四個小磁針，分別放置在通電螺線管的附近和內(nèi)部，如圖所示其中小磁針的指向正確的是 () Aa Bb Cc Dd,【解析】由右手螺旋定則，可知螺線管內(nèi)部的磁場方向向左

4、，小磁針的N極方向向左，D正確 【答案】D,12如圖所示，帶負(fù)電的金屬環(huán)繞軸OO以角速度勻速旋轉(zhuǎn)，在環(huán)左側(cè)軸線上的小磁針最后平衡的位置是 () AN極豎直向上 BN極豎直向下 CN極沿軸線向左 DN極沿軸線向右,【解析】負(fù)電荷勻速轉(zhuǎn)動，會產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)方向反向的環(huán)形電流，由安培定則知，在磁針處磁場的方向沿OO軸向左由于磁針N極指向?yàn)榇艌龇较?，所以?yīng)選C. 【答案】C,1319世紀(jì)20年代，以塞貝克(數(shù)學(xué)家)為代表的科學(xué)家已認(rèn)識到溫度差會引起電流，安培考慮到地球自轉(zhuǎn)造成了太陽照射后正面與背面的溫度差從而提出如下假設(shè)：地球磁場是由繞地球的環(huán)形電流引起的該假設(shè)中的電流方向是() A由西向東垂直磁子午線

5、B由東向西垂直磁子午線 C由南向北沿磁子午線 D由赤道向兩極沿磁子午線方向,【解析】如圖所示考慮地球自轉(zhuǎn)方向，利用安培定則可以判定地磁場是由東向西的環(huán)形電流產(chǎn)生的，故B項正確 【答案】B,14一個細(xì)長的小磁針，放在一個螺線管的軸線上，N極在管內(nèi)，S極在管外若此小磁針可左右自由移動，則當(dāng)螺線管通以右圖所示電流時，小磁針將怎樣移動？,【解析】當(dāng)螺線管通電后，根據(jù)右手螺旋定則判定出管內(nèi)、外磁感線方向如圖所示，管內(nèi)外a、b兩處磁場方向向右，管內(nèi)b處磁感線分布較密，管外a處磁感線分布較稀根據(jù)磁場力的性質(zhì)可知，小磁針N極在b處的受力方向向右，且作用力較大；小磁針S極在a處的受力方向向左，且作用力較小，因而

6、小磁針?biāo)艿拇艌隽Φ暮狭Ψ较蛳蛴?【答案】小磁針向右移動,磁感應(yīng)強(qiáng)度 1磁感應(yīng)強(qiáng)度 (1)定義：在磁場中垂直磁場方向的通電導(dǎo)線，受到的安培力跟電流和導(dǎo)線長度的乘積的比值 (2)表達(dá)式： (3)矢量性：方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場方向，即通過該點(diǎn)的磁感線的切線方向 (4)單位：特斯拉(T),2勻強(qiáng)磁場 (1)定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處 、方向處處的磁場稱為勻強(qiáng)磁場 (2)特點(diǎn) 勻強(qiáng)磁場中的磁感線是疏密程度相同的、方向相同的平行直線 距離很近的兩個異名磁極之間的磁場和通電螺線管內(nèi)部中心軸線附近的磁場(邊緣部分除外)，都可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場,相等,相同,題組演練,21關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，下列說法中正確的是() A磁

7、場中某點(diǎn)B的大小，跟放在該點(diǎn)的試探電流元的情況有關(guān) B磁場中某點(diǎn)B的方向，跟放在該點(diǎn)的試探電流元所受磁場力方向一致 C在磁場中某點(diǎn)的試探電流元不受磁場力作用時，該點(diǎn)B值大小為零 D在磁場中磁感線越密集的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大,【解析】磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場本身屬性，在磁場中某處為一恒量，其大小可由B 計算，與試探電流元的F、I、L的情況無關(guān)，A錯磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向規(guī)定為小磁針N極受磁場力的方向，與放在該處電流元受力方向垂直，B錯當(dāng)試探電流元的方向與磁場方向平行時，雖電流元受磁場力為零，但磁感應(yīng)強(qiáng)度卻不為零，C錯磁感線的疏密是根據(jù)磁場的強(qiáng)弱畫出的，磁感線越密集的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，磁感線越稀疏的地方，磁

8、感應(yīng)強(qiáng)度越小，故D正確 【答案】D,22有一小段通電導(dǎo)線，長為1 cm，電流強(qiáng)度5 A，把它置于磁場中某點(diǎn)，受到的安培力為0.1 N，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定是() AB2 TBB 2 T CB2 T D以上情況均可能 【解析】因本題中沒給出通電導(dǎo)線在磁場中如何放置，當(dāng)電流強(qiáng)度I、長度L、安培力一定的情況下，當(dāng)L與B垂直時，B最小，BminF/IL0.1 /(50.01)T2 T即B2 T. 【答案】C,磁場對電流的作用力安培力 1安培力的方向 (1)安培力：通電導(dǎo)線在磁場中受的力實(shí)驗(yàn)表明安培力的方向與都有關(guān)系 (2)左手定則：伸開左手，讓拇指與其余四指 ，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)讓磁感線從

9、掌心進(jìn)入，并使四指指向 ，這時 所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向,磁場方向、電流方向,垂直,電流的方向,拇指,2安培力的大小 (1)當(dāng)磁場與電流 時，安培力最大為FmaxBIL. (2)當(dāng)磁場與電流平行時，即磁場方向與電流方向相同或相反時，安培力為零 牢記安培力的方向既跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直又跟電流方向垂直,垂直,【提示】任意形狀的閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中所受安培力的矢量和為零，但不一定會處于靜止?fàn)顟B(tài),題組演練,31(2009年海南單科)一根容易形變的彈性導(dǎo)線，兩端固定導(dǎo)線中通有電流，方向如下圖中箭頭所示當(dāng)沒有磁場時，導(dǎo)線呈直線狀態(tài)；當(dāng)分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻

10、強(qiáng)磁場時，描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個圖示中正確的是() 【解析】由左手定則知D正確 【答案】D,32如圖所示，用兩根相同的細(xì)繩水平懸掛一段均勻載流直導(dǎo)線MN，電流I方向從M到N，繩子的拉力均為F.為使F0，可能達(dá)到要求的方法是() A加水平向右的磁場 B加水平向左的磁場 C加垂直紙面向里的磁場 D加垂直紙面向外的磁場 【解析】要使繩子拉力F0.根據(jù)題意知線MN受到的安培力要向上根據(jù)左手定則，只有C滿足 【答案】C,33一根長0.20 m、通有2.0 A電流的通電直導(dǎo)線，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.50 T的勻強(qiáng)磁場中，受到的安培力大小可能是() A0 N B0.10 N C0.20 N D0.40 N 【解析

11、】當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向垂直時，受到的安培力最大，為FmBIL0.502.00.20 N0.20 N當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向平行時，受到的安培力最小，為零，因此，D不可能，A、B、C均有可能 【答案】ABC,一、磁感線和電場線比較,沒有畫出磁感線或電場線的地方并不表示那里沒有磁場或電場存在,1關(guān)于磁場和磁感線的描述，下列說法中正確的是 () A磁感線可以形象地描述各點(diǎn)磁場的強(qiáng)弱和方向，它每一點(diǎn)的切線方向都和小磁針放在該點(diǎn)靜止時北極所指的方向一致 B磁極之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的，磁場和電場一樣，也是一種客觀存在的特殊物質(zhì) C磁感線總是從磁鐵的北極出發(fā)，到南極終止的 D磁感線就是細(xì)鐵屑連成的曲線,【解析】

12、磁感線是為了描述磁場而假想的線，是閉合曲線， 故CD錯誤磁感線的疏密反映場的強(qiáng)弱，曲線上某點(diǎn)的切線反映場的方向，故A正確，磁場是在磁體和電流周圍客觀存在的物質(zhì)，故B項正確 【答案】AB,二、應(yīng)用公式FBIL時應(yīng)注意 1B與L垂直 2式中L是有效長度 (1)彎曲導(dǎo)線的有效長度L等于兩端所連直線的長度，在垂直磁場平面內(nèi)的投影長度(如圖所示)，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端 (2)對于任意形狀的閉合線圈，其有效長度均為零，所以通電后在勻強(qiáng)磁場中受到的安培力的矢量和為零,3B并非一定是勻強(qiáng)磁場，但導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)相同 四、安培力做功的實(shí)質(zhì)能量的傳遞 1安培力做正功：是將電源的能量傳遞給通電導(dǎo)

13、線或轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的動能或其他形式的能 2安培力做負(fù)功：是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，或儲存或再轉(zhuǎn)化為其他形式的能,2在勻強(qiáng)磁場的同一位置，先后放入長度相等的兩根直導(dǎo)線a和b，a、b導(dǎo)線的方向與磁場方向垂直，但兩導(dǎo)線中的電流大小不同，下列圖象中表示導(dǎo)線所受安培力F與通電電流I的關(guān)系，a、b各自有一組F、I的數(shù)值，在圖象中各描一個點(diǎn)，下列圖象中正確的是(),【解析】由于導(dǎo)線與磁場垂直，故FBIL，而a、b兩導(dǎo)線的L相同，B相同，所以FI，因此選項D正確 【答案】D,若三根平行長直導(dǎo)線中通有大小相等、方向相同的電流，且分別垂直地通過一等邊三角形ABC的三個頂點(diǎn)(如圖所示)，每根通電直導(dǎo)線在三角形的中心O

14、處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為_,【解析】直流電流的磁場是以直線電流為中心的一組同心圓，故中心O點(diǎn)處三個直線電流的磁場方向如圖所示，由于對稱性，它們互成120角，由于它們的大小相等，根據(jù)矢量合成特點(diǎn)可知它們的合矢量為零 【答案】零,空間中磁場疊加，在某一點(diǎn)的磁場方向即該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向只有一個，即合磁場方向，應(yīng)用平行四邊形定則來求,11：兩根通電的長直導(dǎo)線平行放置，電流分別為I1和I2，電流的方向如圖所示，在與導(dǎo)線垂直的平面上有a、b、c、d四點(diǎn)，其中a、b在導(dǎo)線橫截面連接的延長線上，c、d在導(dǎo)線橫截面連線的垂直平分線上則導(dǎo)體中的電流在這四點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的是() Aa點(diǎn) Bb點(diǎn) C

15、c點(diǎn) Dd點(diǎn),【解析】I1和I2的磁場方向分別為逆時針和順時針方向，那么c、d兩點(diǎn)的磁場方向不可能相反，由c、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不可能為零，故C、D錯誤當(dāng)I1大于I2時，b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零；當(dāng)I1小于I2時，a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零，選項A、B正確 【答案】AB,如圖所示，把一通電導(dǎo)線放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以自由移動當(dāng)導(dǎo)線通過電流I時，如果只考慮安培力的作用，則從上往下看，導(dǎo)線的運(yùn)動情況是 (),A順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降 B順時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升 C逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降 D逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升 【解析】第一步：電流元受力分析法 把直線電流等效為OA、OB兩段電流元，

16、蹄形磁鐵磁感線分布以及兩段電流元受安培力方向相反，如下圖所示可見從上往下看時，導(dǎo)線將逆時針方向轉(zhuǎn)動,第二步：特殊位置分析法 取導(dǎo)線逆時針轉(zhuǎn)過90的特殊位置來分析，如上圖所示根據(jù)左手定則判斷安培力方向向下，故導(dǎo)線在逆時針轉(zhuǎn)動的同時向下運(yùn)動 【答案】C,安培力作用下物體運(yùn)動方向的判斷方法,解決此類問題，要先弄清導(dǎo)體所在處的磁場分布，然后按上面介紹的方法選擇最優(yōu)方案，有時對于一個題的不同階段，可選擇不同的方法,21：(2009年重慶卷)如圖所示電路中，電池均相同，當(dāng)電鍵S分別置于a、b兩處時，導(dǎo)致MM與NN之間的安培力的大小分別為Fa、Fb，可判斷這兩段導(dǎo)線 () A相互吸引，F(xiàn)aFb B相互排斥，

17、FaFb C相互吸引，F(xiàn)aFb D相互排斥，F(xiàn)aFb,【解析】不管電流方向如何，MM和NN兩段導(dǎo)線中的電流方向總是相反的，則兩段導(dǎo)線始終產(chǎn)生排斥力又安培力的大小和電流成正比，單刀雙擲開關(guān)接b時的電壓高，則電流大，兩段導(dǎo)線間產(chǎn)生的安培力也大 【答案】D,如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B1.0 T，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，有一個與水平面成37角的導(dǎo)電滑軌，滑軌上放置一個可自由移動的金屬桿ab.已知接在滑軌中的電源電動勢E12 V，內(nèi)阻不計ab桿長L0.5 m，質(zhì)量m0.2 kg，桿與滑軌間的動摩擦因數(shù)0.1，滑軌與ab桿的電阻忽略不計求：要使ab桿在滑軌上保持靜止，滑動變阻器R的阻值在什么范圍內(nèi)變化？(

18、g取10 m/s2，sin 370.6),【解析】分析畫出ab桿在恰好不下滑和恰好不上滑這兩種情況下的受力分析，如下圖所示 當(dāng)ab桿恰好不下滑時，如下圖甲所示由平衡條件得沿斜面方向：mgsin FN1F安1cos ， 垂直斜面方向：FN1mgcos F安1sin ，,由式，得R15 當(dāng)ab桿恰好不上滑時，如圖乙所示由平衡條件得 沿斜面方向：mgsin FN2F安2cos ， 垂直斜面方向：FN2mgcos F安2sin ，,由三式，得R23 所以，要使ab桿保持靜止，R的取值范圍是 3 R5 .,(1)解決有關(guān)通電導(dǎo)體在磁場中的平衡問題，關(guān)鍵是受力分析，只不過比純力學(xué)中的平衡問題要多考慮一個安

19、培力 (2)把立體圖改畫成平面圖，標(biāo)明方向(如B的方向、I的方向等)是畫好受力分析圖的關(guān)鍵 (3)由于安培力、電流I、磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向之間涉及到三維空間，所以在受力分析時要善于把立體圖轉(zhuǎn)化成平面圖,31：水平面上有電阻不計的U形導(dǎo)軌NMPQ，它們之間的寬度為L，M和P之間接入電動勢為E的電源(不計內(nèi)阻)現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌擱一根質(zhì)量為m，電阻為R的金屬棒ab，并加一個范圍較大的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與水平面夾角為且指向右斜上方，如上圖所示，問：,(1)當(dāng)ab棒靜止時，受到的支持力和摩擦力各為多少？ (2)若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，B的大小至少為多少？此時B的方

20、向如何？,1(2009年全國卷)如圖所示，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直線段ab、bc和cd的長度均為L，且abcbcd135.流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示導(dǎo)線段abcd所受到的磁場的作用力的合力(),【解析】將導(dǎo)線分為三段直導(dǎo)線，根據(jù)左手定則分別判斷出安培力的大小，根據(jù)FBIL計算出安培力的大小，再求合力導(dǎo)線所受合力FBIL2BILsin 45( 1)ILB. 【答案】A,2為了培養(yǎng)小明的觀察與思考能力，一天中午當(dāng)物理教師的爸爸和小明一起利用手邊的器材：一根松弛的導(dǎo)體線圈、導(dǎo)線、電池及電鍵連接成的電路如圖所示試問當(dāng)閉合電鍵后，小明將會觀察到線圈發(fā)生的現(xiàn)象是() A縱向收縮，徑向膨脹 B縱向伸長，徑向收縮 C縱向伸長，徑向膨脹 D縱向收縮，徑向收縮 【答案】A,3如圖所示，臺秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時臺秤讀數(shù)為F1，現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一導(dǎo)體棒，當(dāng)導(dǎo)體棒中通以方向如圖所示的電流后，臺秤讀數(shù)為F2，則以下說法正確的是() A彈簧長度將變長 B彈簧長度將變短 CF1F2 DF1F2,【解析】導(dǎo)體棒受到