这是一份【备战2023高考】物理总复习——10.1《磁场的描述及安培力》讲义（全国通用）
第十章 磁场
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专题10.1磁场的描述及安培力
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考点一 磁场描述及磁场的叠加
一、磁场、磁感应强度
1．磁场
(1)基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁力的作用．
(2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向．
2．磁感应强度
(1)物理意义：描述磁场强弱和方向．
(2)定义式：B＝eq \f(F,IL)(通电导线垂直于磁场)．
(3)方向：小磁针静止时N极的指向．
(4)单位：特斯拉，符号T.
二、磁感线及特点
1．磁感线
在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致．
2．磁感线的特点
(1)磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向．
(2)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较强；在磁感线较疏的地方磁场较弱．
(3)磁感线是闭合曲线，没有起点和终点．在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极．
(4)同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切．
(5)磁感线是假想的曲线，客观上不存在．
3．电流周围的磁场
三、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，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向．如图所示为M、N在c点产生的磁场．
(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场．
考点二 导体运动趋势的判断
1．判定导体运动情况的基本思路
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。
2.判断导体运动趋势常用方法
考点三 安培力作用力下的平衡或加速问题
1．安培力
公式F＝BIL中安培力、磁感应强度和电流两两垂直，且L是通电导线的有效长度．
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，如图所示．
(3)列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解．
高频考点一 磁场描述及磁场的叠加
例1、如图，两根平行通电长直导线固定，左边导线中通有垂直于纸面向外、大小为I1的恒定电流，两导线连线(水平)的中点处，一可自由转动的小磁针静止时N极方向平行于纸面向下。忽略地磁场的影响。关于右边导线中的电流I2，下列判断正确的是( )
A．I2I1，方向垂直于纸面向外
C．I2I1，方向垂直于纸面向里
【变式训练】如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接．已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为( )
A．2F B．1.5F C．0.5F D．0
高频考点二 导体运动趋势的判断
例2、一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，如图所示．当两线圈中通以图示方向的电流时，从左向右看，线圈L1将( )
A．不动 B．顺时针转动 C．逆时针转动 D．在纸面内平动
【变式训练】如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面．当线圈内通以图中方向的电流后，线圈的运动情况是( )
A．线圈向左运动 B．线圈向右运动
C．从上往下看顺时针转动 D．从上往下看逆时针转动
高频考点三 安培力作用力下的平衡或加速问题
安培力作用下导体的平衡问题
例3、如图所示，两平行光滑金属导轨MN、PQ间距为l，与电动势为E、内阻不计的电源相连，质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面的夹角为θ，回路其余电阻不计．为使ab棒静止，需在空间施加一匀强磁场，其磁感应强度的最小值及方向分别为( )
A．eq \f(mgR,El)，水平向右 B.eq \f(mgRcos θ,El)，垂直于回路平面向上
C．eq \f(mgRtan θ,El)，竖直向下 D.eq \f(mgRsin θ,El)，垂直于回路平面向下
【变式训练】如图所示，有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b，a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上，b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x.当两细棒中均通以电流为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止，则下列关于b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法正确的是( )
A．方向竖直向上 B．大小为eq \f(\r(2)mg,2LI)
C．要使a仍能保持静止，而减小b在a处的磁感应强度，可使b上移
D．若使b下移，a将不能保持静止
安培力作用下导体的加速问题
例4、光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O点为圆弧的圆心．两金属轨道之间的宽度为0.5 m，匀强磁场方向如图所示，大小为0.5 T．质量为0.05 kg、长为0.5 m的金属细杆置于金属水平轨道上的M点．当在金属细杆内通以电流强度为2 A的恒定电流时，金属细杆可以沿轨道向右由静止开始运动．已知MN＝OP＝1 m，则下列说法中正确的是( )
A．金属细杆开始运动时的加速度大小为5 m/s2 B．金属细杆运动到P点时的速度大小为5 m/s
C．金属细杆运动到P点时的向心加速度大小为10 m/s2D．金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为0.75 N
【变式训练】如图所示，两平行导轨ab、cd竖直放置在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直向上，将一根金属棒PQ放在导轨上，使其水平且始终与导轨保持良好接触．现在金属棒PQ中通以变化的电流I，同时释放金属棒PQ使其运动．已知电流I随时间变化的关系为I＝kt(k为常数，k>0)，金属棒PQ与导轨间的动摩擦因数一定．以竖直向下为正方向，则下面关于金属棒PQ的速度v、加速度a随时间变化的关系图象中，可能正确的是( )
近5年考情分析
考点要求
等级要求考题统计2022 2021202020192018磁场的描述及安培力Ⅱ上海卷·T17
上海卷·T15
湖南卷·T3
乙卷·T18
浙江1月卷·T7
甲卷·T25甲卷·T16
浙江6月卷·T15北京卷·T8
Ⅰ卷·T17 = 2 \* ROMAN \* MERGEFORMAT II卷·T20
江苏卷·T21
浙江4月卷·T7磁场对运动电荷的作用 Ⅱ辽宁卷·T8
广东卷·T7
浙江1月卷·T3
浙江6月卷·T22乙卷·T16
湖南卷·T16Ⅰ卷·T18
Ⅱ卷·T24
Ⅲ卷·T18Ⅰ卷·T24
Ⅱ卷·T17
海南卷·T13
江苏卷·T23带电粒子在组合场、叠加场中的运动 Ⅱ广东卷·T8
甲卷·T18
浙江1月卷·T22
山东卷·T17
湖南卷·T13甲卷·T25
河北卷·T5
河北卷·T14Ⅱ卷·T17
Ⅲ卷·T18 = 1 \* ROMAN \* MERGEFORMAT I卷·T25
= 2 \* ROMAN \* MERGEFORMAT II卷·T25
= 3 \* ROMAN \* MERGEFORMAT III卷·T24
北京卷·T18
天津卷·T27
浙江4月卷·T22核心素养物理观念：1.认识电路及其特点，理解电源电动势等重要概念；2.掌握焦耳定律、闭合电路欧姆定律的应用．
科学思维：1.分析电路结构，判断电路有关问题；2.用闭合电路欧姆定律计算电路有关问题．
科学探究：1.善于发现问题，提出合理猜想、设计实验、分析论证、反思评估；2.通过创设问题情境，激发探究欲望，提高实验探究能力．
科学态度与责任：1.树立安全用电、节约用电的思想意识；2.通过实验培养严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度．命题规律本章主要考查电流的磁效应、安培力、带电粒子在磁场中运动的问题，主要涉及各种电流产生的磁场、安培力的大小和方向、带电粒子在洛伦兹力作用下的运动，主要体现在以下几方面: (1)电流磁效应主要结合安培力的大小和方向、静电力平衡、安培力做功等问题考查。 (2)匀强磁场中带电粒子做圆周运动，主要涉及群发粒子的收集比例问题。 (3)带电粒子在复合场的运动主要涉及叠加和不叠加两种形式，主要考查轨迹多解问题和霍尔效应、磁流体发电机等。备考策略2023年高考本着稳中有变的原则，考查重点不会有太大的变化.主要还是通过多解、分类讨论等方式结合霍尔效应等难点考查科学推理、模型建构等核心素养。 选择题一般考查磁场的基础知识和基本规律，难度不大:计算题主要是考查安培力、带电粒子在磁场中的运动，以及与力学、电学、能量知识的综合应用，难度较大，较多的是高考的压轴题。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、非匀强且距导线越远处磁场越弱与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场最强，管外为非匀强磁场环形电流的两侧是N极和S极且离圆环中心越远，磁场越弱安培定则电流元法分割为电流元eq \o(――――→,\s\up12(左手定则))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吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行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
