第一节磁场的描述磁场对电流的作用

第一节磁场的描述磁场对电流的作用【基本概念、规律】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＝(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1磁场磁感线[学习目标]1
．知道磁场的概念，知道磁体与磁体间、磁体与电流间、电流与电流间的作用是通过磁场发生的.2.理解磁感线的概念，知道磁感线的特点.3.
理解安培定则，会用安培定则判断电流的磁场方向．一、电和磁的联系磁场1．磁体间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．2．
奥斯特实验：把导线放置在指南针的上方，通电时磁针发生了转动．实验意义：奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了
电与磁的联系．3．磁场：磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，是通过磁场发生的，磁场是磁体或电
流周围一种看不见、摸不着的特殊物质．二、磁感线1．磁场的方向：物理学规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时N极所指方向就是这一点的磁
场方向．2．磁感线(1)定义：在磁场中画出的一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致，这样的曲线就叫作磁感线
．(2)特点①磁感线的疏密表示磁场的强弱．磁场强的地方，磁感线较密；磁场弱的地方，磁感线较疏．②磁感线某点的切线方向表示该点磁场的
方向．三、安培定则1．直线电流的磁场安培定则：如图1甲所示，用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的
方向就是磁感线环绕的方向．直线电流周围的磁感线环绕情况如图乙所示．图12．环形电流的磁场安培定则：如图2所示，让右手弯曲的四指与环
形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向．图23．通电螺线管的磁场安培定则：如图3所示，右手握住螺线管
，让弯曲的四指与螺线管电流方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向或者说拇指所指的方向是它的北极的方向．图3判断下
列说法的正误．(1)磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种客观存在的特殊物质．(√)(2)磁感线可以形象
地描述各磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时N极所指的方向一致．(√)(3)磁感线可以用细铁屑来显示，
因而是真实存在的．(×)(4)通电直导线周围磁场的磁感线是以导线为圆心的圆．(√)(5)通电螺线管周围的磁场类似于条形磁铁
周围的磁场．(√)一、磁场与磁感线导学探究如图4所示，通电导线放在磁铁附近，悬挂导线的细线偏离竖直方向，说明通电导线受到力的作
用，磁铁对通电导线的作用力是如何产生的？图4答案磁铁在周围产生了磁场，磁场对通电导线产生了作用力．知识深化1．磁场(1)磁场的客
观性：磁场与电场一样，也是一种物质，是一种看不见而又客观存在的特殊物质．存在于磁体、通电导线、运动电荷、变化电场、地球的周围．(2
)磁场的基本性质：对放入其中的磁极、电流、运动的电荷有力的作用，而且磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间的相互作用都是通过磁场发生
的．2．磁感线(1)定义：磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同．(2)特点：①
在磁体外部，磁感线从N极发出，进入S极；在磁体内部由S极回到N极．②磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强；磁场
方向即过该点的磁感线的切线方向．③磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．④磁感线是人们为了形象描述磁场而假想的线，并不真实存在．(
3)几种特殊磁体外部的磁感线分布(如图5所示)：图5(多选)下列有关磁场的说法中，正确的是()A．磁体周围的空间存在看不见、摸
不着的磁场B．磁极间的相互作用是通过磁场发生的C．磁场是有方向的，在磁场中的不同位置，其磁场方向一般不同D．在磁场中的某点，小磁针
南极所受磁场力的方向与该点的磁场方向相同答案ABC解析磁场虽然看不见、摸不着，但它是一种客观存在的特殊物质，它的基本性质是对放
入其中的磁体产生力的作用；磁极间的相互作用就是通过磁场发生的；磁场具有方向性，在磁场中的某点，小磁针北极所受磁场力的方向与该点的磁
场方向一致，南极所受磁场力的方向与该点的磁场方向相反(磁场方向的另一种描述方法)，故A、B、C正确，D错误．1．电场、磁场、重力场
(引力场)，它们有非常接近的性质：看不见，摸不着，但却是客观存在的特殊物质．2．磁场不仅有大小而且有方向．磁场的方向规定为小磁针N
极受力方向或者小磁针静止时N极所指的方向或者磁感线的切线方向．下列关于磁感线的说法中正确的是()A．磁感线可以形象地描述磁场的
强弱与方向B．磁感线总是从磁铁的N极发出，到S极终止C．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线D．沿磁
感线的方向磁场逐渐减弱答案A解析磁场是一种看不见的特殊物质，人们为了形象地描述磁场而引入了磁感线这一假想的曲线，它可以表示磁场
的强弱与方向，选项A正确；在磁铁外部，磁感线从磁铁的N极发出，从磁铁的S极进入，在磁铁内部磁感线由S极回到N极，构成闭合曲线，选项
B错误；磁感线是人们假想的曲线，与有无铁屑无关，选项C错误；磁场的强弱由磁感线的疏密程度表示，而与磁感线的方向无关，选项D错误．二
、安培定则导学探究1．演示实验：将一根与电源、开关相连接的直导线用架子架高，沿南北方向水平放置．将小磁针平行地放在直导线的上方和下
方，请观察直导线通、断电时小磁针的偏转情况．观察到什么现象？通过这个现象可以得出什么结论呢？答案观察到通电时小磁针发生偏转，断电
时小磁针又回到原来的位置．通电后导线周围的小磁针发生偏转，说明通电后导线周围的空间对小磁针产生力的作用，由此我们可以得出：通电导线
和磁体一样，周围存在着磁场．2．重做上面的实验，请观察当电流的方向改变时，小磁针N极的偏转方向是否发生变化．观察到什么现象？这说明
什么？答案观察到电流的方向改变时，小磁针N极的偏转方向发生改变，说明电流的磁场方向也发生变化．知识深化电流磁场的方向利用安培定则
进行判断．1.直线电流的磁场(1)安培定则：用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环
绕的方向，如图6所示．图6(2)画法：如图7所示图7(3)特点：是非匀强磁场，距导线越远处磁场越弱．2．通电螺线管的磁场(1)安培
定则：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁感线的方向，如图8所示．图8(
2)磁感线特点两端分别是N极和S极，管内是匀强磁场，管外是非匀强磁场，画法如图9所示．图93．环形电流的磁场(1)安培定则：让右手
弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向，如图10所示．图10(2)磁感线的特点两侧分别
是N极和S极，离圆环中心越远，磁场越弱，画法如图11所示．图11如图12所示，a、b是直线电流的磁场截面图，c、d是环形电流的磁场
截面图，e、f是螺线管电流的磁场立体的截面图．试在各图中补画出电流方向或磁感线方向．图12答案见解析解析根据安培定则，可以确定
a中电流方向垂直纸面向里，b中电流方向从下向上，c中电流方向是逆时针方向，d中磁感线方向向下，e中磁感线方向向左，f中磁感线方向向
右．电路没接通时三个小磁针方向如图13所示，接通电路后确定三个小磁针的转向及最后N极的指向．(其中小磁针3在螺线管内部)图13答案
小磁针1逆时针转动，最后N极指向左方小磁针2顺时针转动，最后N极指向右方小磁针3顺时针转动，最后N极指向右方．解析由安培定
则可知螺线管内部磁场方向由左向右，故小磁针3顺时针转动，最后N极指右；小磁针1所在位置处磁场方向向左，故小磁针1逆时针转动，最后N
极指左；小磁针2所在位置处磁场方向向右，小磁针2顺时针转动，最后N极指右．1．通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似，也
是从N极出来，进入S极．通电螺线管内部的磁感线跟螺线管的轴线平行，方向由S极指向N极，并和外部的磁感线连接，形成环绕的闭合曲线．2
．判断小磁针N极的指向，需要先判断小磁针所在处那一点的磁感线方向．针对训练当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时北极指向读
者的是()答案C解析通电直导线电流方向从左向右，根据安培定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针静止时北
极背离读者，故A错误；通电直导线电流方向竖直向上，根据安培定则，磁场的方向为逆时针(从上向下看)，因此小磁针静止时北极背离读者，故
B错误；环形导线的电流方向如题图C所示，根据安培定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针静止时北极指向读者，故C
正确；根据安培定则，结合电流的方向，则通电螺线管的内部磁场方向由右向左，则小磁针静止时北极指向左方，故D错误．三、安培分子电流假说
1.法国学者安培提出：在物质内部，存在着一种环形电流——分子电流．分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极．
(如图14所示)图142．当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性
．(多选)下列说法正确的是()A．奥斯特提出“分子电流”假说，认为永磁体的磁场和通电导线的磁场均由运动的电荷产生B．安培提出“
分子电流”假说，认为永磁体的磁场和通电导线的磁场均由运动的电荷产生C．根据“分子电流”假说，磁铁受到强烈震动时磁性会减弱D．根据“
分子电流”假说，磁铁在高温条件下磁性会减弱答案BCD解析“分子电流”假说是由安培提出来的；根据安培的“分子电流”假说可知，磁铁
及通电导线的磁性是由内部运动电荷产生的磁场叠加而成的；磁铁在高温和强烈震动下分子电流会变得杂乱，从而使磁性减弱，故B、C、D正确．
1．(磁场的概念)下列关于磁场的说法中，正确的是()A．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质B．磁场是为了解释磁极间相互作用而
人为规定的C．磁极与磁极之间是直接发生作用的D．磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生答案A解析磁场是客观存在于磁极
或电流周围的一种物质，是不以人的意志为转移的，所以A正确，B、D错误；磁极与磁极之间、磁极与电流之间、电流与电流之间的作用都是通过
它们的磁场发生的，所以C错误．2．(磁感线)关于磁感线与电场线的描述，正确的是()A．电场线起止于电荷，磁感线起止于磁极B．电
场线一定是不闭合的，磁感线一定是闭合的C．磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹D．电场线和磁感线实际上均存在，只是肉眼看不到
答案B解析磁感线没有起点也没有终点，是闭合的曲线；静电场中的电场线不是闭合曲线，起始于正电荷(或无穷远处)，终止于无穷远处(或
负电荷)，故A错误，B正确．磁感线是描述磁场强弱和方向的曲线，当磁感线是曲线时，小磁针在磁场力作用下的运动轨迹并不一定与其重合，故
C错误；电场线和磁感线都是为了描述抽象的场而人为引入的曲线，实际上并不存在，故D错误．3.(磁场的方向)(多选)条形磁铁上部一小磁
针平衡时N极指向如图15所示，假定磁铁内部也有一小磁针，平衡时如图所示，则下列说法正确的是()图15A．磁铁c端是N极，d端是
S极B．磁铁c端是S极，d端是N极C．小磁针a端是N极，b端是S极D．小磁针a端是S极，b端是N极答案BD解析小磁针静止时N极
的指向即为该处的磁场方向，条形磁铁外部磁感线方向是由N极指向S极，而内部是由S极指向N极，由题图中上面小磁针静止时N极所指的方向可
判定磁铁d端是N极，c端是S极；磁铁内部的小磁针，由内部磁场方向可判定，a端是S极，b端是N极，故B、D正确，A、C错误．4．(电
流的磁场)如图16所示，两根非常靠近且互相垂直并互相绝缘的长直导线，当通以如图所示方向的电流时，电流所产生的磁场在导线所在平面内的
哪个区域内方向是一致且向里的()图16A．区域ⅠB．区域ⅡC．区域ⅢD．区域Ⅳ答案A解析由安培定则可知，I1电流在其上
方产生的磁场方向垂直纸面向里，I2电流在其右方产生的磁场方向垂直纸面向里，故只有在区域Ⅰ，两个电流产生的磁场才都向里，选项A正确．
5．(电流的磁场)为了判断一个未知正负极的蓄电池极性，某同学将该蓄电池通过电阻跟螺线管连接起来，发现小磁针的N极立即向螺线管偏转，
如图17所示．用M、N和P、Q分别表示蓄电池和螺线管两极，下列判断正确的是()图17A．蓄电池M端为正极B．蓄电池N端为正极C
．螺线管P端为S极D．螺线管内部磁场方向由P指向Q答案B解析小磁针的N极向螺线管偏转说明小磁针所在位置磁场方向向左，即螺线管P
端为N极，Q端为S极，选项C错误；在螺线管的内部，磁场方向由S极指向N极，所以螺线管内部磁场方向由Q指向P，选项D错误；根据安培定
则可知，在蓄电池外部电流从N流向M，蓄电池N端为正极，选项A错误，B正确．考点一磁场和磁感线1．关于磁场的下述说法中，正确的是(
)A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的B．看不见、摸不着的磁场不是客观存在的C．只有磁体周围才存在磁场D．地球周围不存在磁场
答案A解析磁场对放入其中的磁体一定有磁场力作用，磁极之间相互作用是通过磁场发生的，选项A正确；磁场是客观存在的一种物质，虽然看
不见，摸不着，但可通过小磁针来体现其存在，选项B错误；在整个地球周围空间中都有磁场的存在，只不过在磁体的周围，磁场比较强，磁场可以
很明显的表现出来，离磁体远的地方，磁场比较弱，磁场不容易表现出来，所以不是只有磁体周围才存在磁场，选项C、D错误．2．(多选)下列
说法中正确的是()A．磁体在空间中能产生磁场，磁场使磁体间不必接触便有相互作用B．在磁场中的某一点，小磁针仅在磁场力作用下静止
时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向C．当两个磁体的同名磁极相互靠近时，两条磁感线有可能相交D．磁体周围的磁感线都是闭合的曲线答
案ABD解析磁体间的作用力是通过磁场发生的，可以不用接触便产生相互作用，A项对；小磁针仅在磁场力作用下静止时北极的指向是北极受
力的方向，就是那一点的磁场方向，B项对；磁感线是闭合的曲线且不能相交，C项错，D项对．3．(多选)关于磁场和磁感线的描述，下列说法
中正确的是()A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种客观存在的特殊物质B．磁感线可以形象地描述各磁场
的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致C．磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止的D．磁感线可
以用细铁屑来显示，因而是真实存在的答案AB解析磁感线是为了形象地描述磁场而假想的有方向的闭合的曲线，实际上并不存在，在磁体内部
，磁感线由S极指向N极，所以选项C、D错误；磁场是客观存在的特殊物质，所以选项A正确；磁感线上每一点的切线方向表示磁场方向，磁感线
的疏密表示磁场的强弱，小磁针北极受力方向、静止时北极指向均为磁场方向，所以选项B正确．4．如图所示，小磁针所指方向正确的是()
答案A解析题图A中小磁针所在位置磁感线方向向上，因此小磁针N极指向上方，选项A正确；题图B中小磁针所在位置磁感线方向水平向右，
因此小磁针N极指向右，选项B错误；由题图C中所给磁感线方向可知，小磁针N极指向左上方，选项C错误；题图D中小磁针所在位置磁场方向沿
磁感线水平向左，因此小磁针N极应指向左，选项D错误．考点二电流的磁场5．下列各图中，用带箭头的细实线表示通电直导线周围磁感线的分
布情况，其中正确的是()答案D6．如图所示为电流产生磁场的分布图，其中正确的是()答案D解析题图A中电流方向向上，由
安培定则可知磁场方向为逆时针(从上向下看)，故A错误；题图B中电流方向向下，由安培定则可知磁场方向为顺时针(从上向下看)，B错误；
题图C、D中电流为环形电流，由安培定则可知，内部磁场方向应向右，故C错误，D正确．7．下列各图中，电流及其产生的磁场方向均正确的是
()答案C8.如图1所示，一枚小磁针放在半圆形导线环的环心O处，当导线中通以如图所示方向的电流时，小磁针将如何偏转()图
1A．沿顺时针方向转动B．沿逆时针方向转动C．N极转向纸里，S极转向纸外D．N极转向纸外，S极转向纸里答案C解析由安培定则知，
环形电流内部磁场方向垂直纸面向里，故N极转向纸里，C正确．9．关于通电螺线管磁极的判断，下列示意图中正确的是()答案A10．
通电螺线管附近放置四个小磁针，如图2所示，当小磁针静止时，图中小磁针的指向正确的是(涂黑的一端为N极)()图2A．aB．b
C．cD．d答案B解析由安培定则判断出螺线管的左侧相当于条形磁铁的N极，右侧相当于S极，故在小磁针a、c、d处磁场方向水平向
左，小磁针b处磁场方向水平向右，小磁针静止时N极应沿磁感线方向，只有小磁针b指向正确，选项B正确．11.(多选)(2018·北京市
第五中学期末)如图3所示，放在通电螺线管内部中间的小磁针，静止时小磁针的N极指向右侧(螺线管的c端)，则下列判断正确的是()图
3A．c为通电螺线管的S极，d为通电螺线管的N极B．d为通电螺线管的S极，c为通电螺线管的N极C．a为电源的正极、b为电源的负极D
．a为电源的负极、b为电源的正极答案BC解析小磁针N极指向右侧，可知螺线管内部磁场方向由左向右，根据安培定则可知c为通电螺线管
的N极、a为电源的正极，选项A、D错误，B、C正确．12.实验室有一旧的学生直流电源，输出端的符号模糊不清，无法辨认正负极．某同学
设计了下面判断电源极性的方法：在桌面上放一个小磁针，在磁针东面附近放一螺线管，如图4所示，闭合开关后，小磁针指南的一端向东偏转，下
述判断正确的是()图4A．电源的A端是正极，在电源内部电流由A流向BB．电源的A端是正极，在电源内部电流由B流向AC．电源的B
端是正极，在电源内部电流由A流向BD．电源的B端是正极，在电源内部电流由B流向A答案C解析由于小磁针指南的一端向东偏转，所以螺
线管的西端为N极，由安培定则可知电源的B端为正极，在电源外部电流由B通过螺线管流向A，在电源内部电流由A流向B，故C正确．13.弹
簧测力计下挂一条形磁铁，其N极一端位于未通电的螺线管正上方，如图5所示，下列说法正确的是()图5A．若将a接电源正极，b接电源
负极，弹簧测力计示数将不变B．若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示数将增大C．若将b接电源正极，a接电源负极，弹簧测力计示
数将减小D．若将b接电源正极，a接电源负极，弹簧测力计示数将增大答案D解析当a接电源正极，b接电源负极时，由线圈的缠绕方向和安
培定则可知通电螺线管内部的磁感线方向自下而上，其上端相当于N极，因同名磁极相互排斥，所以条形磁铁受到通电螺线管向上的排斥力，由磁铁
的平衡条件知，弹簧测力计的示数将减小；同理，当b接电源的正极，a接电源负极时，通电螺线管上端相当于S极，异名磁极相互吸引，条形磁铁
受到通电螺线管向下的吸引力，由磁铁的平衡条件知，弹簧测力计的示数将增大，故选D.14.(多选)如图6所示，一束带电粒子沿水平方向飞
过小磁针上方．若带电粒子飞过小磁针上方的瞬间，小磁针N极向纸面内偏转，则带电粒子可能是()图6A．向右飞行的正离子束B．向左飞
行的正离子束C．向右飞行的负离子束D．向左飞行的负离子束答案AD解析由小磁针N极向纸面内偏转知，粒子束下方磁感线垂直纸面向里，
由安培定则可知，位于小磁针上方直线电流方向向右，则带电粒子可能是向右飞行的正离子束，也可能是向左飞行的负离子束，故A、D正确．15
．如图7所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是()图7A．
a、b、c的N极都向纸内转B．b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸内转C．b、c的N极都向纸内转，而a的N极向纸外转D．b的N极向
纸内转，而a、c的N极向纸外转答案B解析圆环带有负电荷，圆环顺时针转动，产生的等效电流方向沿逆时针方向，由安培定则可知，a、c
所在处磁场方向垂直于纸面向里，b处磁场方向垂直于纸面向外，故a、c处的小磁针的N极向纸内转动，b处小磁针的N极向纸外转动，故B正确
．三、安培力的大小和方向1．安培力的大小(1)磁场和电流垂直时，F＝BIL.(2)磁场和电流平行时：F＝0.2．安培力的方向(1)
用左手定则判定：伸开左手，使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，并使四指指向电流的方向，这时拇
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)安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I决定的平面．(注意：B和
I可以有任意夹角)【重要考点归纳】考点一安培定则的应用和磁场的叠加1．安培定则的应用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“因”和“果”．原因(电流方向)结果(磁场绕向)直线电流的磁场大拇指四指环形电流的磁场四指大拇指2.磁场的叠加磁感应强度是矢
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成与分解．特别提醒：两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分
别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的．3.解决这类问题的思路和步骤：(1)根据安培定则确定各导线在某点产生的磁场方向
；(2)判断各分磁场的磁感应强度大小关系；(3)根据矢量合成法则确定合磁场的大小和方向．考点二安培力作用下导体运动情况的判定1
．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．在应用左手定则判定安培力方向时，磁感线方向不一定垂直于电流方向，但安培力方向一定与磁场方
向和电流方向垂直，即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面．【思想方法与技巧】用视图转换法求解涉及安培力的力学问题1．安培
力(1)方向：根据左手定则判断．(2)大小：由公式F＝BIL计算，且其中的L为导线在磁场中的有效长度．如弯曲通电导线的有效长度L等
于连接两端点的直线的长度，相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端，如图所示．2．视图转换对于安培力作用下的力学问题，需画出导体棒
的受力示意图．但在三维空间无法准确画出其受力情况，可将三维立体图转化为二维平面图，即画出俯视图、剖面图或侧视图等．此时，金属棒用圆
代替，电流方向用“×”或“·”表示．3.解决安培力作用下的力学问题的思路：(1)选定研究对象；(2)变三维为二维，画出平面受力分析
图，判断安培力的方向时切忌跟着感觉走，一定要用左手定则来判断，注意F安⊥B、F安⊥I；(3)根据力的平衡条件或牛顿第二定律列方程求
解．2磁感应强度磁通量[学习目标]1．理解磁感应强度的概念，知道磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量.2.知道什么是匀强磁
场，知道匀强磁场磁感线的特点.3.理解磁通量的概念，会计算磁通量的大小．一、磁感应强度1．定义：一段通电直导线垂直放在磁场中所受的
力与导线中的电流和导线的长度的乘积的比值，叫磁感应强度．2．定义式：B＝.3．单位：特斯拉，简称特，符号为T.4．B反映了磁场的强
弱．5．磁感应强度是矢量，小磁针的N极在磁场中某点受力的方向，就是这点磁感应强度的方向．二、匀强磁场1．概念：各点磁感应强度大小相
等、方向相同的磁场．2．磁感线特点：匀强磁场的磁感线是间隔相等的平行直线．三、磁通量1．定义：匀强磁场中磁感应强度和与磁场方向垂直
的平面面积S的乘积．即Φ＝BS.2．拓展：磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的投影面积S′与磁感应强度的乘积表示磁通量．3
．单位：国际单位是韦伯，简称韦，符号是Wb,1Wb＝1T·m2.4．引申：B＝，表示磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的单位
面积的磁通量．1．判断下列说法的正误．(1)磁感应强度是矢量，磁感应强度的方向就是磁场的方向．(√)(2)磁感应强度的方向与小
磁针在任何情况下N极受力的方向都相同．(√)(3)通电导线在磁场中受到的磁场力为零，则说明该处的磁感应强度为零．(×)(4
)磁感应强度的大小与电流成反比，与其受到的磁场力成正比．(×)(5)穿过某一面积的磁通量为零，该处磁感应强度一定为零．(×
)2．在匀强磁场中，一导线垂直于磁场方向放置，导线长度为0.1m，导线中电流为5A，若导线受力大小为0.28N，则磁感应强度
大小为T.答案0.56一、磁感应强度导学探究在利用如图1所示装置进行“探究影响通电导线受力的因素”的实验时，我们更换磁性强弱
不同的磁体，按实验步骤完成以下实验探究：图1保持I与l不变，按磁性从弱到强改换磁体，观察悬线摆动的角度变化，发现磁体磁性越强，悬线
摆动的角度越大，表示通电导线受的力越，力F与Il的比值越，即B变，这表示B能反映磁场的．答案大大大大强弱知识深化
1．物理意义：磁感应强度是表示磁场强弱和方向的物理量．2．大小：当导线方向与磁场方向垂直时B＝.3．方向：磁感应强度的方向就是小磁
针北极在磁场中某点受力的方向，也就是该处的磁场方向．4．描述：磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，磁感线的切线方向表示磁感应强度
的方向．5．匀强磁场如果磁场中各处的磁感应强度大小和方向都相同，则该磁场为匀强磁场．关于磁感应强度，下列说法中正确的是()A．
由B＝可知，B与F成正比、与Il成反比B．通电导线放在磁场中的某点，那点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，那点的磁感应强度就为零
C．通电导线所受磁场力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场D．磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定，
其大小和方向是唯一确定的，与是否放入通电导线无关答案D解析磁感应强度B＝只是定义式，而不是决定式，磁感应强度B是由磁场本身决定
的，与有无通电导线放入其中无关，故A、B错误，D正确；当通电导线平行于磁场方向放置时，通电导线所受到的磁场力为零，而此处的B≠0，
故C错误．1．磁感应强度是反映磁场本身特性的物理量，是由磁场本身决定的，与磁场中是否引入电流无关，与引入的电流是否受力无关．2．在
定义式B＝中，通电导线必须垂直于磁场方向放置．因为磁场中某点通电导线受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关，导线放入
磁场中的方向不同，所受磁场力也不相同．3．B的大小与F、I、l无关通电导线受力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零，还可能是电
流方向与B的方向在一条直线上造成的．4．磁感应强度B的大小反映了磁场的强弱，B越大，表示该点磁场越强，B的方向即该点磁场的方向，与
磁场力F的方向垂直．磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，通过它的电流是2.5A，导线长1cm，它受到的磁场力为5.0×10－
2N．求：(1)这个位置的磁感应强度大小；(2)当把通电导线中的电流增大到5A时，这一位置的磁感应强度大小；(3)如果通电导线
在磁场中某处不受磁场力，此处一定没有磁场吗？答案(1)2T(2)2T(3)不一定解析(1)由磁感应强度的定义式得B＝＝
T＝2T.(2)磁感应强度B是由磁场本身决定的，和导线的长度l、电流I的大小无关，所以该位置的磁感应强度大小还是2T.(3)
不一定．如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，则有两种可能：①该处没有磁场；②该处有磁场，但通电导线与磁场方向平行．二、磁通量导学探
究(1)如图2，平面S在垂直于磁场方向上的投影面积为S′.若有n条磁感线通过S′，则通过面积S的磁感线有多少条？图2(2)若磁场增
强，即B增大，通过面积S的磁感线条数是否增多？答案(1)n条(2)B增大时，通过面积S的磁感线条数增多知识深化1.磁通量的计算
：(1)公式：Φ＝BS.适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直．(2)若磁感线与平面不垂直，则Φ＝BScosθ.其中Scos
θ为面积S在垂直于磁感线方向上的投影面积S1，如图3所示．图32．磁通量的正负：磁通量是标量，但有正负，若磁感线从某一面穿入时，磁
通量为正值，磁感线从此面穿出时则为负值．3．磁通量可用穿过某一平面的磁感线条数表示．若有磁感线沿相反方向穿过同一平面，则磁通量等于
穿过该平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和)．如图4所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过线框平面
的磁通量为多少？若使框架绕OO′轴转过60°角，则穿过线框平面的磁通量为多少？若从初始位置转过90°角，则穿过线框平面的磁通量为多
少？若从初始位置转过180°角，则穿过线框平面的磁通量变化了多少？图4答案BSBS02BS解析在题图所示位置时，磁感线与
线框平面垂直，Φ＝BS.当线框绕OO′轴转过60°时可以将原图改画成从上面向下看的俯视图，如图所示，Φ＝BS⊥＝BScos60°
＝BS.转过90°时，线框由与磁感线垂直变为与磁感线平行，Φ＝0.线框转过180°时，磁感线仍然垂直穿过线框，只不过穿过的方向改变
了，因而Φ1＝BS，Φ2＝－BS，ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－2BS，即磁通量变化了2BS.三、磁感应强度矢量的叠加磁感应强度是矢量，当空
间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场等于各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和．磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则．(201
7·全国卷Ⅲ)如图5，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l.在两导线中均通有
方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零，如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应
强度的大小为()图5A．0B.B0C.B0D．2B0答案C解析如图甲所示，P、Q中的电流在a点产生的磁感应强度大
小相等，设为B1，由几何关系可知，B1＝B0.如果让P中的电流反向、其他条件不变，如图乙所示，由几何关系可知，a点处磁感应强度的大
小B＝＝B0，故选项C正确，A、B、D错误．针对训练(多选)(2018·全国卷Ⅱ)如图6，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L
1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称．整个系统处于匀强外磁场中，外磁
场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外．已知a、b两点的磁感应强度大小分别为B0和B0，方向也垂直于纸面向外．则()图6
A．流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0B．流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0C．流经L2的电流在b点产生的
磁感应强度大小为B0D．流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0答案AC解析原磁场、电流的磁场方向如图所示，由题意知在b
点：B0＝B0－B1＋B2在a点：B0＝B0－B1－B2由上述两式解得B1＝B0，B2＝B0，A、C正确．1．(磁感应强度)有关磁
感应强度的下列说法中，正确的是()A．磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量B．若有一小段通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点
的磁感应强度一定为零C．若有一小段长为l，通以电流为I的通电导线，在磁场中某处受到的磁场力为F，则该处磁感应强度的大小一定是D．由
定义式B＝可知，电流I越大，导线l越长，某点的磁感应强度就越小答案A解析磁感应强度是用来描述磁场强弱的物理量，选项A正确；磁感
应强度是与电流I和导体长度l无关的物理量，且B＝中的B、F、l相互垂直，选项B、C、D错误．2．(磁感应强度)如图7是条形磁铁的部
分磁感线分布示意图，关于图中a、b两点磁场的描述，正确的是()图7A．a点的磁场方向为图中Ba指向B．b点的磁场方向为图中Bb
指向C．a点的磁感应强度大于b点的磁感应强度D．a点的磁感应强度小于b点的磁感应强度答案C解析磁感线上某点的切线方向表示该点磁
场的方向，题图中a、b两点的磁场方向均是错误的，故A、B错误；磁感线疏密程度表示磁场的强弱，a点的磁感线比较密，则a点的磁感应强度
大于b点的磁感应强度，故C正确，D错误．3.(磁通量的计算)如图8所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场B的边
缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为()图8A．1∶1B．1∶2C．1∶4D．4∶1答案A解析两个
线圈的半径虽然不同，但是线圈内的匀强磁场的半径一样，则穿过a、b两线圈的磁通量相同，故选项A正确．4．(磁感应强度矢量的叠加)(2
018·武汉外国语学校期末)如图9所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电
流，a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等．关于以上几点处的磁感
应强度，下列说法正确的是()图9A．O点处的磁感应强度为零B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反C．c、d两点处的磁感
应强度大小相等，方向相同D．a、c两点处的磁感应强度的方向不同答案C解析根据安培定则可知：两直导线中的电流在O点处产生的磁场方
向均垂直于MN向下，则O点处的磁感应强度不为零，故A选项错误；a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故B选项错误；根据对称性
，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故C选项正确；a、c两点处的磁感应强度方向相同，故D选项错误．考点一磁感应强度1．
(多选)下列说法中正确的是()A．电荷在电场中某处不受电场力的作用，则该处的电场强度一定为零B．一小段通电导线在某处不受磁场力
的作用，则该处磁感应强度一定为零C．把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱D．把一小段
通电导线放在磁场中某处，它所受到的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱答案AC解析在定义电场强度和
磁感应强度时，都是在场中放一个小物体，能使场对它有力的作用．在电场中放入的是试探电荷，电场强度E用E＝来定义，但E与F、q无关，由
E＝可得F＝qE，故E＝0时，F＝0，A、C正确；而在磁场中放入的一小段通电导线在磁场中的受力大小与导线的方向有关，平行于磁场方向
放置时，磁场力F＝0，垂直于磁场方向放置时，磁场力F最大．在定义式B＝中，通电导线必须垂直磁场方向放置，B、D错误．2．(多选)下
列关于磁感应强度方向的说法中正确的是()A．磁场中某点的磁感应强度的方向规定为小磁针静止时N极所指的方向B．磁场中某点的磁感应
强度的方向与小磁针S极在此处的受力方向一致C．磁场中某点的磁感应强度的方向由一小段通电导线在此处的受力方向决定D．磁感应强度的方向
由磁场本身决定，与是否在磁场中放入通电导线无关答案AD解析小磁针在磁场中静止时，N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，A
正确，B错误；磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与此处是否有通电导线无关，C错误，D正确．3.先后在磁场中A、B两点引入长度相
等的短直导线，导线与磁场方向垂直．如图1所示，图中a、b两图线分别表示在磁场中A、B两点导线所受的力F与通过导线的电流I的关系．下
列说法中正确的是()图1A．A、B两点磁感应强度相等B．A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度C．A点的磁感应强度小于B点的磁感
应强度D．无法比较磁感应强度的大小答案B解析导线受到的磁场力F＝BIl，对于题图给出的F－I图线，直线的斜率k＝Bl，由题图可
知ka＞kb，又因A、B两点导线的长度l相同，故A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度，故选B.4．在匀强磁场中某处P放一长度为0.
2m、通电电流为0.5A的直导线，测得它受到的最大磁场力为1.0N，其方向竖直向上，现将通电导线从磁场撤走，则P处的磁感应强
度为()A．0B．10T，方向竖直向上C．0.1T，方向竖直向下D．10T，方向肯定不沿竖直方向答案D考点二磁通量5
．关于磁通量的概念，下列说法中正确的是()A．磁场中某处的磁感应强度越大，面积越大，则穿过线圈的磁通量一定就越大B．放在某处的
一个平面，穿过它的磁通量为零，则该处磁感应强度一定为零C．磁通量的变化不一定是由于磁场的变化而引起的D．磁场中某处的磁感应强度不变
，放在该处线圈的面积也不变，则磁通量一定不变答案C解析磁通量的大小与磁感应强度的大小、面积的大小以及磁场和平面的夹角有关，所以
A、B、D错误，C正确．6．(多选)(2018·苏州中学高二期中)彼此绝缘、相互垂直的两根通电直导线与闭合线圈共面，下图中穿过线圈
的磁通量可能为零的是()答案AB解析根据右手螺旋定则判断，A、B选项中I1、I2在闭合线圈中产生的磁场反向，穿过线圈的磁通
量可能为零，A、B正确．考点三磁感应强度矢量的叠加7.如图2所示，在空间某点A处仅存在大小、方向恒定的相互垂直的两个磁场B1、B
2，B1＝3T，B2＝4T，A点的磁感应强度大小为()图2A．7TB．1TC．5TD．大于3T小于4T答案C解
析磁感应强度B是矢量，所以其合成适用平行四边形定则，B＝＝T＝5T，C正确．8.(多选)如图3，两根平行长直导线相距2l，通
有大小相等、方向相同的恒定电流；a、b、c是导线所在平面内的三点，左侧导线与它们的距离分别为、l和3l.关于这三点处的磁感应强度，
下列判断正确的是()图3A．a处的磁感应强度比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答案AD解析由于a点与左侧导线的距离比c点与右侧导线的距离小，故a处的磁感应强度比c处的大，A正确；根据安
培定则知，a、c两处的磁感应强度方向相反，C错误；b点位于两导线中间，两通电导线在b处产生的磁感应强度大小相等，方向相反，故b处的
磁感应强度为零，c处磁感应强度不为零，B错误，D正确．9.(多选)三根在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中
通过的电流均为I，方向如图4所示．a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等．将a、b和c处的磁感应
强度大小分别记为B1、B2和B3，下列说法正确的是()图4A．B1＝B2＜B3B．B1＝B2＝B3C．a和b处磁场方向垂直于纸
面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里D．a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里答案AC解析a、b、c三处的磁
感应强度是三根通电导线所产生的磁感应强度的叠加．根据安培定则可知左、右两根导线在a处的磁场方向相反，因为距离相等，所以磁感应强度大
小相等，所以左、右两根导线在a处产生的磁感应强度的矢量和为零，a处的磁感应强度等于下面导线在该处产生的磁感应强度，所以a处的磁感应
强度方向垂直于纸面向外；同理可知b处的磁感应强度等于右面的导线在该处产生的磁感应强度，所以b处的磁感应强度方向也垂直于纸面向外，三
根通电导线在c处产生的磁场方向均是垂直于纸面向里，所以合磁感应强度方向垂直纸面向里，所以B1＝B2＜B3，A、C选项正确，B、D选
项错误．10．(多选)如图5所示是等腰直角三棱柱，其平面abcd为正方形，边长为L，它们按图示方式放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感
应强度为B0，则下列说法中正确的是()图5A．穿过abcd平面的磁通量大小为B0L2B．穿过cdef平面的磁通量大小为B0L2
C．穿过abfe平面的磁通量大小为零D．穿过abcd平面的磁通量大于穿过cdef平面的磁通量答案BC解析根据Φ＝BS⊥，因此通过abcd平面的磁通量Φ＝B0L2cos45°＝B0L2，A错误；平面cdef⊥B0，而cd＝L，cf＝Lcos45°＝L，所以平面cdef的面积S＝cd·cf＝L2，因而Φ′＝B0S＝B0L2，B正确，D错误；平面abfe在与B0垂直的方向上的投影面积为零，所以穿过平面abfe的磁通量为零，C正确．11.如图6所示，一个闭合线圈放在匀强磁场中，线圈的轴线与磁场方向成30°角，磁感应强度为B，用下述哪个方法可使穿过线圈的磁通量增加一倍()图6A．把线圈匝数增加一倍B．把线圈面积增加一倍C．把线圈的半径增加一倍D．转动线圈使得轴线与磁场方向平行答案B解析把线圈的匝数增加一倍，穿过线圈的磁感线的条数不变，磁通量不变，故A错误；根据Φ＝BScosθ，把线圈面积增加一倍，可使穿过线圈的磁通量增加一倍，故B正确；把线圈的半径增加一倍，线圈的面积S＝πR2变为原来的4倍，磁通量为原来的4倍，故C错误；转动线圈使得轴线与磁场方向平行，此时线圈平面与磁场垂直，有效面积由Scos30°变为S，磁通量没有增加一倍，故D错误．12.科考队进入某一磁矿区域后，发现指南针原来指向正北的N极逆时针转过30°(如图7所示)，设该位置地磁场磁感应强度水平分量为B，则磁矿所产生的磁感应强度水平分量最小时的值为()图7A.B．BC．2BD.答案A解析由题可知，磁矿所产生的磁场使原来指向正北的N极逆时针转过30°，根据三角形定则可知：磁矿所产生的磁感应强度水平分量最小时方向与图中虚线垂直，则大小为Bsin30°＝.13.(2018·河南八市联考高二上学期测评)如图8所示，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3，垂直纸面置于正三角形三个顶点处，O为正三角形的中心，当电流沿图示方向时，中心O处的磁感应强度为B0，若把L3移走，则O处的磁场磁感应强度为()图8A.B.C．B0D.B0答案A解析三根相互平行的固定长直导线电流大小相等，它们在中心O处产生的磁感应强度大小均相同，依题意可知L1、L2在O处产生的合磁感应强度方向水平向右，与L3在O处产生的磁感应强度相同，若把L3移走，中心O处的磁场磁感应强度为，A正确．14．已知某地地面处地磁场的磁感应强度的水平分量约为3×10－5T，某校物理兴趣小组做估测磁体附近磁感应强度的实验．他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管的轴线上，如图9所示．小磁针静止时N极指向y轴正方向，当接通电源后，发现小磁针N极指向与y轴正方向成60°角的方向．请在图上标明螺线管导线的绕向，并求出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度的大小．(结果保留一位有效数字)图9答案见解析解析导线的绕向如图所示由题意，可知B＝B地tan60°≈5×10－5T.